CC BY
22УДК 502.36: 711.558(477.75)
Т.А. Иваненко, к.т.н., Н.М. Ветрова, д.т.н., проф.
ОЦЕНКА УРОВНЯ НАРУШЕННОСТИ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПРИ ЗАСТРОЙКЕ ПРИБРЕЖНЫХ РЕКРЕАЦИОННЫХ
ЗОН
Национальная академия природоохранного и курортного строительства, Симферополь
emails: [email protected], [email protected]
Аннотация. В работе рассмотрен усовершенствованный методический подход к выявлению нарушенности экологического состояния прибрежных зон на основе расчета обобщенного показателя уровня нарушенности экологического состояния прибрежной рекреационной зоны, который позволяет учесть комплексный показатель изменения экологического состояния под влиянием природных факторов и комплексный показатель нарушения экологического состояния под влиянием антропогенной нагрузки и выявлять экологическое состояние участка прибрежной рекреационной зоны с очагами неустойчивости.
Оценка экологического состояния прибрежной рекреационной зоны по показателю нарушения позволяет наблюдать, сравнивать и прогнозировать состояние по отдельным параметрам формирования экологического состояния и всей прибрежной рекреационной зоны в целом, а также обосновывать проведение инженерно-экологических мероприятий и технических решений, направленных на стабилизацию или улучшение экологического состояния прибрежных рекреационных зон АР Крым.
Ключевые слова: прибрежная рекреационная зона, экологическое состояние, уровень нарушенности.
Abstract. The improved methodical approach in the exposure of violation in the ecological state of off-shore zones on the basis of calculation of the generalized index of level of violation of the ecological state of off-shore recreational zone considered in the article.
This approach allows to take into account the complex index of change of the ecological state under influence of natural factors and complex index of violation of the ecological state under influence of the anthropogenic loading, and also to educe the ecological state of area of off-shore recreational zone with the hearths of instability.
The estimation of the ecological state of off-shore recreational zone on the index of violation allows to look after, compare and forecast the state of all off-shore recreational zone on the whole, on the separate parameters of forming of the ecological state and also to ground realization of the engineer-ecological events and technical decisions, sent to stabilizing or improvement of the ecological state of off-shore recreational zones of Crimea.
Key Words: off-shore recreational zone, ecological state, level of violations.
Введение. Обеспечение экологической безопасности прибрежных зон как комплексных систем, которые включают элементы природной среды, подвергающиеся антропогенным нагрузкам, и техногенные объекты, является важной междисциплинарной научно-практической задачей. Значительная динамика процессов трансформации экологического состояния прибрежных рекреационных зон требует постоянной корректировки принципов, подходов методов и обоснования инженерно-технических разработок по улучшению экологического состояния прибрежных рекреационных зон.
Анализ исследований и публикаций. В целом, анализ научно-
практических исследований в прибрежной зоне позволяет отметить, что основы теории оценки экологического состояния прибрежных зон в условиях усложнения природно-антропогенных процессов развиваются, изучены некоторые последствия техногенного воздействия человека на берега морей и океанов, выявлены возможности саморегулирования процессов и баланса вещества в пределах береговой зоны, однако экологические аспекты формирования состояния прибрежных территорий и разработки мероприятий по стабилизации и улучшению экологического состояния прибрежных зон не решены.
Современные теоретические и прикладные исследования по изучению проблем экологической безопасности прибрежных зон выполняются учеными Морского гидрофизического института НАНУ В.А. Ивановым, Ю.Н. Горячкиным, В.В. Фоминым, В.Ф. Удовиком [1, 2], проектные работы в береговой зоне осуществляются ЦНТУ «Инжзащита» под руководством М.Н. Рыжего. В работе А.В. Ефремова [3] рассмотрены эколого-экономические вопросы и предложены решения по освоению рекреационного потенциала береговой зоны Крыма. Н.М. Ветровой [4, 5, 6] рассмотрены особенности управления экологической безопасностью рекреационных регионов, разработаны методологические основы проведения оценки уровня экологической безопасности, обоснованы возможности использования результатов оценки уровня экологических проблем рекреационного региона в процессе разработки и реализации экологических стратегий регионального уровня.
Постановка задач и исследований. Анализ исследований, проводимых по проблематике прибрежных зон показал, что недостаточно изученными остаются вопросы, связанные: с обоснованием организации прибрежных рекреационных зон с учетом природно-антропогенных закономерностей формирования экологического состояния пляжной полосы, экологического качества застраиваемых территорий, проведением интегральной инженерно-экологической оценки территорий для строительства и эксплуатации объектов и др. Активный процесс стихийной застройки сооружениями различного типа в прибрежной рекреационной зоне происходит без методических, проектно-планировочных, градостроительных и экологических обоснований. Прибрежные зоны - места массового отдыха с широкомасштабной застройкой и рекреационным обустройством территории. В настоящее время происходит интенсивное рекреационное освоение прибрежных территорий, во многом определяющее современное экологическое состояние прибрежных рекреационных зон. При этом хозяйственная деятельность, сконцентрированная преимущественно в пределах небольшой по ширине прибрежной полосы не всегда рациональна и влияет на формирование экологического состояния, как прибрежной территории берега, так и моря.
В связи с вышеизложенными проблемами изучения и использования прибрежных зон цель данного исследования - теоретическое обоснование и разработка методического подхода к исследованию экологического состояния прибрежных рекреационных зон с целью получения достоверных сведений об
особенностях функционирования этой системы и развития понимания взаимосвязи всех протекающих в ней процессов.
Изложение материала и результаты. На основе анализа факторов формирования экологического состояния прибрежных рекреационных зон (ПРЗ), выполненного на примере Западного Крыма [7, 8, 9, 10], для разработки инженерно-экологических мероприятий и технических решений был сделан вывод о необходимости проведения оценки уровня нарушенности экологического состояния. Это связано с тем что, антропогенное воздействие на прибрежную рекреационную зону должно организовываться с учетом природных закономерностей и сложившихся антропогенных изменений природной среды. При этом инженерные решения, по сути, должны быть технически возможны и экологически целесообразны. Оценку уровня нарушенности экологического состояния можно выполнить по уровню изменений параметров экологического состояния элементов прибрежной рекреационной зоны: изменению ширины пляжа, скорости абразии берега в условиях рекреационного использования, риска оползнеобразования, уровня загрязнения прибрежной зоны моря, уровня загрязнения почв и грунтов территорий рекреационной зоны, уровня загрязнения атмосферного воздуха, антропогенных нагрузок (плотность застройки), технического состояния берегоукрепительных сооружений, системы водоотведения сточных вод.
Установление уровней нарушения экологического состояния в прибрежной рекреационной зоне требует количественных методов оценки. Оценку уровня нарушенности экологического состояния прибрежных зон можно выполнить на основе расчета обобщенного показателя уровня нарушенности экологического состояния прибрежной рекреационной зоны, который позволяет обобщить параметры исследуемого явления. Целесообразность применения комплексного показателя уровня нарушенности заключается в обобщении показателей, которые могут иметь разное направление. При анализе нарушенности экологического состояния важны складывающиеся тенденции, как отражение прогнозируемых результатов, а критерием будет являться степень изменения практически сложившихся параметров экологического состояния, следовательно, в основу метода должны быть положены относительные показатели - цепные индексы.
Оценка нарушенности экологического состояния прибрежной рекреационной зоны Западного Крыма - это логически обоснованная и систематизированная процедура, направленная на выявление воздействия природных и техногенных факторов, поскольку они находятся в постоянном и тесном взаимодействии.
При построении обобщенного показателя нарушенности экологического состояния ПРЗ используется функция средней геометрической, поскольку она позволяет:
- использовать совокупность показателей без определения значимости каждого;
- привести к единому показатели, которые имеют различные единицы измерения;
- учитывать динамику отдельных показателей.
Предлагается инженерно-экологический подход, позволяющий учесть изменяющиеся во времени и пространстве факторы и параметры экологического состояния прибрежных рекреационных зон, в основе которого положен расчет обобщенного показателя нарушенности экологического состояния:
Ш „= f ( ï'„ ; ¡i ) (1)
где, ОПНэс - обобщенный показатель уровня нарушенности экологического состояния прибрежной рекреационной зоны; Нхп Н'а -показатели природных и антропогенных нарушений экологического состояния прибрежной рекреационной зоны.
Выполненный автором анализ проблем экологического состояния прибрежной рекреационной зоны [7, 8, 9, 10] выявил сложность получения всесторонней информации, хотя реализация предлагаемого научного подхода к оценке уровня нарушенности экологического состояния прибрежной рекреационной зоны не требует специальной профессиональной переподготовки исполнителя, и предполагает использование возможностей Microsoft Excel (стандартная табличная форма).
Инженерно-экологический подход в рамках мониторинга уровня нарушенности экологического состояния прибрежной рекреационной зоны предполагает выполнение следующих этапов.
Этап 1. Сбор информации, характеризующей природные параметры экологического состояния прибрежных рекреационных зон и уровень антропогенной нагрузки, и осуществляется по следующим видам источников: -натурные наблюдения за природными показателями экологического состояния прибрежных рекреационных зон;
-ведомственные регулярные наблюдения за отдельными видами объектов, поставляющие информацию о состоянии природных сред, параметрах использования природных ресурсов.
-картирование антропогенной нагрузки территории прибрежной рекреационной зоны; экологическое картирование изменений в ОПС (литосфере и гидросфере); регулярная долговременная информация по отдельным элементам экологических объектов, либо с небольшим территориальным охватом; эпизодические наблюдения о состоянии экологических объектов и видах их воздействия на окружающую среду.
Этап 2. Формирование уточненного перечня показателей, характеризующих уровень нарушенности экологического состояния прибрежных рекреационных зон.
Учитывая необходимость выявления влияния отдельных факторов формирования экологического состояния на общий уровень нарушенности экологического состояния прибрежной рекреационной зоны целесообразно группировать их в соответствии с направленностью:
- природные показатели формирования экологического состояния прибрежной рекреационной зоны;
- антропогенные показатели, формирующие уровень антропогенной нагрузки (табл. 1);
Таблица 1
_Показатели экологического состояния прибрежных зон_
№ Наименование Сущность показателя Требуемые тенденции для
п/п показателя сохранения экологического состояния
Группа 1. Природные показатели, характеризующие экологическое состояние прибрежных
рекреационных зон
1 1 п Показатель скорости абразионных процессов в береговой зоне Значения показателей должны снижаться
2 2 п Показатель пораженности территории ЭГП Н'п<1
3 3 п Показатель крутизны естественного откоса
4 4* п Показатель глубины залегания уровня грунтовых вод
5 5* п Показатель количества штормов силой более 5 баллов
6 6 п Показатель характеристик грунта
7 7 п Показатель грунтовых условий Значения показателей
8 8 п Показатель сейсмичности должны сохраняться
9 п Показатель глубины залегания уровня грунтовых вод Н'п=1
10 5* п Показатель количества штормов силой более 5 баллов
11 9 п Показатель изменения ширины пляжной зоны Значения показателей должны увеличиваться Н'п>1
Группа 2. Антропогенные показатели, характеризующие уровень антропогенной нагрузки
12 а10 Показатель изменения концентрации загрязняющих веществ в воде (с учетом класса опасности загрязняющего вещества) Значения показателей должны снижаться Н'а<1
13 а11 Показатель изменения концентрации загрязняющих веществ в почве (с учетом класса опасности загрязняющего вещества)
14 а12 Показатель поступления загрязняющих веществ с стационарными и передвижными источниками
15 а13 Показатель изменения количества отходов
16 а14 Показатель типа землепользования Значения показателей должны сохраняться Н'а=1
17 а15 Показатель технического состояния берегоукрепительных сооружений Значения показателей должны увеличиваться Н'а>1
В результате данные объединяются в таблицу, характеризующую параметры экологического состояния прибрежной рекреационной зоны.
Этап 3. Первичная обработка данных. При построении комплексных показателей природных и антропогенных изменений экологического состояния и определения уровня нарушенности целесообразно использовать индексы частных показателей нарушений составляющих экологического состояния экосистемы прибрежной зоны. Одновременно, следует учитывать, что существует ряд неоднозначных по своему значению показателей, отражающих вклад природных и антропогенных нарушений в уровень нарушенности экологического состояния прибрежной рекреационной зоны. При этом индексы частных показателей нарушенности составляющих экологического состояния должны рассчитываться с двух позиций
1). Если параметры экологического состояния прибрежной рекреационной зоны должны снижаться (п11<п11-1; а^а1^), расчет выполняется по следующим формулам:
- для индексов частных показателей природных нарушений:
•1 К
I,■ =
I П (2)
где 11п - индекс относительного уровня природных (п) нарушений экологического состояния прибрежной рекреационной зоны; 1 - показатель;
п1 г - текущее значение 1-ого природного показателя в анализируемый период;
п1г-1 - значение 1-ого природного показателя за предыдущий период. - для индексов частных показателей антропогенных нарушений:
II = а
а а (3)
где 11а - индекс относительного уровня антропогенных (а) нарушений экологического состояния прибрежной рекреационной зоны; ] - показатель;
а\ - текущее значение 1-ого антропогенного показателя в анализируемый период;
а'м - значение 1-ого антропогенного показателя за предыдущий период. 2). Если параметры экологического состояния прибрежной рекреационной зоны должны сохраняться на предыдущем уровне или расти (п1г>п1г-1; а^а1^) расчет индекса частных показателей нарушенности составляющих экологического состояния выполняется по формулам: - для индексов частных показателей природных нарушений:
/
■■ = П -1
1 п (4)
где 11п - индекс относительного уровня природных (п) нарушений экологического состояния прибрежной рекреационной зоны; 1 - показатель; п1г-1 - значение 1-ого природного показателя за предыдущий период; п1 г -значение 1-ого природного показателя в анализируемый период; - для индексов частных показателей антропогенных нарушений:
àJ jj _ àt - i
à '
à
где ixa - индекс относительного уровня антропогенных (а) нарушений экологического состояния прибрежной рекреационной зоны; j - показатель; aVi - значение i-ого антропогенного показателя за предыдущий период; а\ - текущее значение i-ого антропогенного показателя в анализируемый период.
Индекс частного показателя нарушений экологического состояния (ij загрязняющим веществом при попадании антропогенных веществ в природную среду рассчитывается по каждому из изучаемых параметров загрязнений с учетом их экологических нормативов. Расчет показателя экологических нарушений (ij проводится для случаев при нормировании параметров по отношению как к минимальным так и к максимальным их нормам.
Если норматив задан в виде максимально допустимого значения (например, ПДК загрязняющего вещества в почве или в воде), то показатель нарушенности экологического состояния рассчитывается по формуле:
J _ àx (ï x - Bx ) Ï
là
(6)
где: ах - коэффициент, определяемый классом опасности загрязняющего вещества;
Вх - полученное в результате наблюдений значение 1-го вещества; Пх - нормативное значение 1-го вещества. В результате формируется таблица данных (табл. 2).
Таблица 2
Показатели и индексы (цепные) экологического состояния прибрежной
рекреационной зоны
Годы
200 200 200 200 20
Природные показатели изменения экологического состояния
Щ Показатель природный (п)
Индекс изменения показателя
И2 Показатель природный (п)
Индекс изменения показателя
Щ Показатель природный (п)
Индекс изменения показателя
Антропогенные показатели, отражающие уровень антропогенной нагрузки
аз Показатель антропогенный (а)
Индекс изменения показателя
а4 Показатель антропогенный (а)
Индекс изменения показателя
Показатель антропогенный (а)
Индекс изменения показателя
Этап 4. Расчет обобщенного показателя уровня нарушенности экологического состояния прибрежной рекреационной зоны.
Состояние экосистемы прибрежной рекреационной зоны определяется через оценку состояний формирующих ее природных и техногенных факторов и показателей (параметров). Такая оценка состояния экосистемы проводится на основе ограниченного числа критериев, обеспечивающих при совместном рассмотрении уверенную квалификацию ее состояния. При этом нужен единый подход к оценке состояния, как экосистемы, так и слагающих ее компонентов. Достоверность оценки зависит от точности определения тех видов воздействия и факторов, которые оказывают максимальное негативное воздействие на экологическое состояние прибрежной рекреационной зоны.
Поскольку индивидуальные значения показателей (индексы изменения показателей нарушенности экологического состояния) представляют собой относительные величины динамики, рассчитанные цепным способом, целесообразно для построения группового показателя применяется средняя геометрическая.
Комплексный показатель изменения экологического состояния под влиянием природных факторов (Нп) будет определяться по формуле:
где, in1 ; iп.2... inj - индексы j-показателей изменения экологического состояния под влиянием природных факторов;
Комплексный показатель нарушения экологического состояния под влиянием антропогенной нагрузки (На) будет определяться по формуле:
где, ¡аЛ ¡а2 1а.з- 1а1- - индексы Б-показателей нарушения экологического состояния под влиянием антропогенной нагрузки;
Обобщенный показатель нарушений экологического состояния прибрежных территорий:
Количественная оценка уровня нарушенности экологического состояния проводится по следующим критериям:
ОПНЭС =1 - стабильное экологическое состояние участка прибрежной рекреационной зоны;
ОПНЭС > 1 - нарастание нарушений экологического состояния, экологическое состояние неустойчивое;
ОПНЭС < 1 - снижение нарушений экологического состояния.
В рамках данного методического подхода на основе анализа тенденций частных показателей нарушенности возможно выявить экологическое состояние участка прибрежной рекреационной зоны с очагами неустойчивости.
Этап 5. Анализ динамики уровня нарушенности экологического состояния прибрежной рекреационной зоны в рамках инженерно-
(7)
(8)
(9)
экологического мониторинга.
Оценка экологического состояния прибрежной рекреационной зоны по показателю нарушения позволяет наблюдать, сравнивать и прогнозировать состояние по отдельным параметрам факторов формирования экологического состояния и всей прибрежной рекреационной зоны в целом, а так же разрабатывать и реализовывать инженерно-экологические мероприятия и технические решения, направленные на стабилизацию и улучшение экологического состояния.
Выводы. В рамках усовершенствованного методического подхода к выявлению нарушенности экологического состояния прибрежных зон на основе расчета обобщенного показателя уровня нарушенности экологического состояния прибрежной рекреационной зоны, который позволяет учесть комплексный показатель изменения экологического состояния под влиянием природных факторов и комплексный показатель нарушения экологического состояния под влиянием антропогенной нагрузки выявляется экологическое состояние участка прибрежной рекреационной зоны с очагами неустойчивости.
Оценка экологического состояния прибрежной рекреационной зоны по показателю нарушения позволяет наблюдать, сравнивать и прогнозировать состояние по отдельным параметрам формирования экологического состояния и всей прибрежной рекреационной зоны в целом, а также обосновывать проведение инженерно-экологических мероприятий и технических решений, направленных на стабилизацию или улучшение экологического состояния.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Иванов В.А., Ястреб В.П., Горячкин Ю.Н., Прусов А.В., Зима В В., Фомин В В. Природопользование на Черноморском побережье Западного Крыма: современное состояние и перспективы развития. Севастополь: Морской гидрофизический институт. 2006. 324 с.
2.Горячкин Ю.Н., Иванов В.А. Современное состояние черноморских берегов Крыма // Доповвд Нацюнально! академп наук Украши. 2010. № 10. С. 78-82.
3.Ефремов А.В. Природные ресурсы прибрежной зоны Крыма и их оценка. Симферополь: ЧП Носков А.В. 2009. 508 с.
4.Ветрова Н.М., Федоркин С.И. О тенденциях параметров экологического состояния Крыма // Строительство и техногенная безопасность. 2010. Вып. 31. С. 109-117.
5.Ветрова Н. М. Экологический аудит и экологический мониторинг в управлении экологической безопасностью региона // MOTROL. 2012. Vol.14, No1. С. 80-85.
6.Ветрова Н.М., Федоркин С.И. Обеспечение экологической безопасности рекреационного региона. Симферополь: ИТ АРИАЛ. 2012. 294 с.
7.Рыжий М.Н. Сапронова З.Д., Иваненко Т.А., Артемьева А.М., Снегирев В.С. Комплексные мониторинговые исследования состояния берега и берегоукрепительных сооружений Западного Крыма // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. 2009. Вып. 20. С. 7-10.
8.Иваненко Т.А., Сапронова З.Д. Геоморфология и динамика берегов Западного Крыма // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. 2011. Вып. 25. С. 19-25.
9.Иваненко Т. А. Инженерно-геологические особенности побережья Западного Крыма // Строительство и техногенная безопасность. 2012. Вып. 43. С. 85-92.
10. Иваненко Т.А. Ветрова Н.М. Комплекс экологически безопасных технических решений застройки прибрежных рекреационных зон // Проблеми екологл. 2013. № 1 (31). С. 91-99.
