Экспериментальные природоохранные территории и прогноз динамики их биологических компонентов в системе регионального экологического мониторинга: на примере экополигона «Балаково» в Саратовской области

Ухудшение экологического состояния регионов России, продолжающаяся деградация природной среды, неблагоприятные изменения социальной структуры общества, приведшие к негативным демографическим изменениям и сокращению продолжительности жизни человека, грозят национальной катастрофой. В связи с этим должны быть пересмотрены национальные и региональные приоритеты социально-экономической и экологической политики, предприняты меры по обеспечению экологической безопасности (Ален, 1983).

По условиям концентрации экологически вредных производств на душу населения, их технической мощи и неблагоприятному эколого-техническому состоянию территория Нижнего Поволжья относится к категории неблагополучных. Совокупность накопившихся взаимосвязанных проблем в данной области не позволяет эффективно и в приемлемые сроки разрешить их на федеральном уровне. В данной ситуации наиболее эффективный путь решения накопившихся экологических проблем — от экспериментальной природоохранной территории через региональную систему мониторинга к системе экологической безопасности всей страны. Для реализации такого подхода предполагается создать систему региональных экспериментальных природоохранных территорий интегрированных в федеральную систему защиты биосферы, разработать механизм их функционирования и развития. Целью этой системы является создание условий для принятия местными и региональными органами власти управляющих решений, повышающих уровень безопасности жизни (Шляхтин и др., 2004).

Экспериментальные экологические территории дают возможность накапливать опыт реализации моделей систем экологической безопасности. Данный положительный опыт создания и эксплуатации экологических полигонов 4 экополигонов) позволяет распространить системы обеспечения экологической безопасности на основные антропогенно напряженные регионы страны и создать систему сбалансированного природопользования. Управление техногенным риском на экспериментальной территории с целью обеспечения ее устойчивого эколого-экономического развития дает наибольший эффект для конкретного региона и для всей страны. С одной стороны, в Саратовской области существует понимание конкретных экологических проблем, заинтересованность в обеспечении функционирования системы безопасности, а с другой на региональном уровне развивается хозяйственный менеджмент, что облегчает создание подобных систем (Воронова и др., 1985).

Проблема экологической безопасности страны решается в каждом конкретном регионе, отличающимся условиями природной среды, специфической хозяйственной деятельностью и уровнем техногенной нагрузки (Региональный., 1983). В этой связи отметим, что в настоящее время особую тревогу в Саратовской области вызывает современное состояние растительного покрова и животного населения. На современном этапе основное внимание руководства и общественности региона сфокусировано на нарушениях технологических процессов предприятий, в результате которых в окружающую среду выбрасываются различные токсические вещества. На второй план отошли более глубокие, необратимые процессы, происходящие в окружающей природной среде. Изменения условий существования видов растений и животных, к которым они приспособились в процессе эволюции, приводят сначала к скрытым нарушениям (биохимическим, физиологическим), затем к визуально наблюдаемым — морфологическим (вплоть до аномальных). При летальных концентрациях поллютатов возможна гибель организмов, популяций отдельных видов и в целом биоценозов (Козков, 1930).

Прогрессирующее изменение облика окружающей среды, обусловленное бесконтрольной хозяйственной деятельностью, в последнее время для Саратовской области приобретает все более угрожающий характер не только для человека, но и природы в целом. Эти процессы из локальных стали принимать региональные масштабы и возникла угроза глобальных эффектов. Поэтому экологическая программа области в число неотложных мер включила инвентаризацию растительных и животных ресурсов на территориях, где ведутся поисковые работы или предполагаются мероприятия по расширению действующих промышленных объектов, изучение их современного состояния.

На территории Саратовской области сформировалась и существует определенная эколого-экономическая система. Устойчивое ее функционирование и эффективность управления возможны лишь при полном сбалансированности системы, что сдерживается в настоящее время существующими недостатками в экологическим правовом и нормативном обеспечением. В разрабатываемом законе «Об экспериментальных природоохранных территориях» региональным экополигонам представляется право самостоятельно устранять существующие недостатки в экологическом нормировании.

В связи с вышесказанным одной из основных современных экологических задач региона является разработка программы создания экспериментальной природоохранной территории для представление ее в Правительство РФ и Правительство Саратовской области для принятия решения о присвоении указанной территории статуса «экополигона». Таким полигоном, отвечающим требованиям многообразия природных и техногенных систем, может служить территория в пределах Балаковского административного района Саратовской области. Неблагоприятная экологическая обстановка, сложившаяся на отдельных территориях Н. Поволжья, вызывающая особое беспокойство, позволяет рассматривать экополигон «Балаково» в качестве представительного по комплексу показателей для реализации обозначенной проблемы.

Природные, хозяйственные, социально-экономические, демографические условия экополигона «Балаково», также как и круг предполагаемых к решению экологических проблем являются типичными для изучаемого региона и ряда районов юга России. С одной стороны, территория экополигона включает в себя рекреационные зоны, с другой стороны, развитую разноплановую промышленную сферу, где представлены практически все возможные сочетания отраслей — химическая, металлообработка, энергетика, производство минеральных удобрений, добыча твердых полезных ископаемых. Вместе с тем, это территория интенсивного развития агропромышленного комплекса. Однако наиболее значимым из этого перечня является объект атомной энергетики.

Балаковская атомная станция (БАЭС) относится к числу наиболее мощных в Европе. Условия существования биоты здесь коренным образом трансформируются по сравнению с естественными. Экологический мониторинг экосистемы вокруг БАЭС — необходимый залог безопасной эксплуатации энергоблоков. Однако до настоящего времени не существует общепринятой системы мероприятий, направленных на контроль состояния экосистем, отсутствует биологическое обоснование параметров, положенных в основу существующих рекомендаций.

Социально-экономические потребности общества определяют высокий спрос на относительно дешевую и экологически чистую продукцию атомной энергетики, поэтому вводятся в строй новые АЭС, а мощность уже существующих увеличивается. Так, например, в дополнение к существующим четырем энергоблокам БАЭС в ближайшие годы планируется ввод еще двух энергоблоков. Увеличение мощности АЭС ведет к росту нагрузки на сопредельные экосистемы. Для того чтобы предсказать, как изменятся экосистемы с пуском новых блоков необходимо проведение детальных исследований.

После пуска в строй новых блоков представится возможность проверки прогноза динамики биогеоценозов, отладить созданные модели, устранить обнаруженные недостатки. Это значительно расширит представления об изменениях в структуре и функционировании сообществ наземных и водных систем при увеличении антропогенной нагрузки. Обеспечение экономической эффективности эксплуатации станции требует анализа изменения основных параметров экосистем и обоснованного прогноза их развития. Поэтому проблема оптимизации методов экологического мониторинга природных комплексов представляется весьма актуальной.

Основной целью исследования является разработка концепции создания базовой Нижневолжской экспериментальной экологической территории в Саратовской области (на примере экополигона «Балаково»). В ходе реализации цели решались следующие задачи:

— анализ отечественного и зарубежного опыта по выделению и комплексной оценке состояния эталонных природных территорий и экологически неблагополучных районов;

— проведение комплексной оценки состояния окружающей природной среды Балаковского района и выделение на ее основе экополигона, выявление и идентификация в его пределах техногенных объектов, оказывающих наибольшее неблагоприятное влияние на биогеоценозы;

— разработка ключевых элементов экологического мониторинга в пределах экополигона, обоснование комплекса рекомендаций по их использованию на других экспериментальных природоохранных территориях в РФ;

— выявление динамики развития природно-техногенных процессов, создание прогноза динамики состояния основных природных комплексов и приоритетных направлений эколого-экономического обустройства полигона;

— обоснование целесообразности включения экополигона «Балаково» в программу государственного эксперимента по созданию экспериментальных природоохранных территорий в РФ.

Основные этапы реализации основных задач исследования заключаются в предварительной экспертизе имеющихся материаловпроведении комплекса экологических исследований по оценке современного состояния окружающей среды, биоценозов и здоровья населения (диагноз экологического состояния региона и предварительный его прогноз) — составлении предварительного прогноза развития различных типов экосистем региона. Предполагается разработка системы локального и регионального мониторинга (мониторинга экологического риска) — проектирование уменьшения экологического риска (в том числе, предупреждение чрезвычайных ситуаций). Здесь целесообразно ведение рационального природопользования, разработка норм и квот антропогенного воздействия на среду, охрана экосистем и здоровья человекавосстановление и оздоровление окружающей природной среды, реабилитация здоровья человекапостоянная оценка эффективности реализации управляющих решений. Для каждой стадии процесса управления экологическим риском разрабатывается правовое и геоинформационное обеспечение, методы экологической оценки.

Современные методики исследования антропогенного воздействия на природные комплексы условно можно подразделить на две группы. Первые основной упор делают на изучение состава и уровня воздействующих факторов (состав и количество выбрасываемых загрязнителей, категории и число поллютантов и т. д.). Вторые акцентируют внимание на изучении ответных реакции экосистем. На наш взгляд, методы второй группы имеют существенное преимущество. Как известно, эффект воздействия любого внешнего фактора существенно зависит от множества других факторов, находящихся в динамической взаимосвязи. Еще более перспективным является органическое объединение методик первой и второй группы в единый комплекс, позволяющий выявить причинную взаимосвязь между факторами воздействия и вызываемыми ими биологическими результатами (Опыт., 1978; Стрельцов, 2003).

Наш методический подход обеспечивает возможность выявления основных трендов динамики деградационных изменений биоценозов по результатам единовременного обследования. Для анализа были выбраны такие элементы биоценоза (флора и фауна), которые по определенному ведущему показателю являются центром общей корреляционной плеяды остальных элементов и к тому же фиксируют в себе временной ряд ретроспективной информации, достаточной для решения проблем прогнозирования (Сюткин, 1999).

Для разработки прогноза экологической безопасности природных комплексов экологического полигона «Балаково» были использованы следующие исходные материалы: физико-географическая характеристика района, данные о видовом составе, пространственном размещении и численности популяций животных и растений, информация о наличии тест-объектов в экосистемах данного района. Эти данные были получены в ходе продолжительных полевых наблюдений, что позволило реализовать задачи исследования.

Биомониторинг предполагает слежение за биологическим эффектом антропогенного воздействия. При этом в настоящем исследовании было принято допущение, что некоторые показатели, используемые для наблюдения, объективно отражают состояние природных объектов в целом. Выбор этих показателей основывался на том, какие показатели наиболее значимо связаны с исследуемым фактором антропогенного воздействия. При проведении исследований учитывалось действие комплекса факторов работы станции, которые могут исказить или замаскировать влияние друг друга. Поэтому наиболее объективная оценка состояния экосистем была возможна только при использовании ряда альтернативных подходов, обеспечивающих воспроизводимость результата (Бурдин, 1994).

Осуществленные исследования представляют большой теоретический и практический интерес: они являются фундаментальной основой оптимальной стратегии природопользования, обогащают общую теорию и методологию научного прогнозирования, вносят существенный вклад в развитие теории и методики разумного управления развитием биогеоценозов промышленных территорий.

Таким образом, экополигон «Балаково» отвечает основным требованиям, предъявляемым к экспериментальным природоохранным территориям, а положительный опыт по его эколого-социально-экономическому обустройству может быть перенесен на многие регионы России. Кроме того, наличие в регионе демократически ориентированного руководства, готового к разработке и внедрению новых технологий управления, позволяют надеяться на успешную реализацию стоящих перед экополигоном задач.

1 СОВРЕМЕННЫЕ ПРИНЦИПЫ ВЫДЕЛЕНИЯ И КОМПЛЕКСНОЙ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ЭТАЛОННЫХ ПРИРОДНЫХ ТЕРРИТОРИЙ И ЭКОЛОГИЧЕСКИ НЕБЛАГОПОЛУЧНЫХ РАЙОНОВ обзор литературы).

Проблемы обеспечения экологической безопасности на региональном уровне связаны с управлением факторами риска жизни человека, сопряжены с комплексом проблем рационального использования природных ресурсов, производственной безопасности, охраны природы, создания условий для здорового и гармоничного развития личности. Именно на региональном уровне наиболее ярко проявляются последствия нерациональной антропогенной деятельности, приводящей к ухудшению окружающей среды, увеличению степени риска для человека. В то же время на региональном и местном уровнях можно выявить основные экологические проблемы конкретной территории и реализовать на ней наиболее эффективный путь их преодоления за счет использования местного природно-ресурсного, интеллектуального и социально-организационного потенциалов (Региональный., 1983; Шилов, 1983; Сюткин, 1999).

Чрезвычайная сложность и неоднозначность решения проблемы целенаправленного воздействия на улучшение состояния биосферы конкретных территорий (включая условия безопасности жизнедеятельности человека) требует единых принципов и подходов к проблеме безопасности регионов. Однако нельзя применять единые методы и решения на территории всей России, ибо при этом не будет учтена специфика конкретных территориальных особенностей, так как регионы обладают соответствующим природным, ресурсным, интеллектуальным потенциалом, силами и средствами решения экологических проблем и выхода из кризиса.

Целью этой системы является создание условий для принятия местными и региональными органами власти управляющих решений, повышающих уровень безопасности жизни и обеспечивающих жизнедеятельность человека в гармонии с окружающей средой. Совокупность взаимосвязанных проблем в данной области не позволяет их эффективно и в приемлемые сроки разрешить на федеральном уровне. Поэтому наиболее рациональным путем построения федеральной системы экологической безопасности является первоочередное создание опытных региональных систем экологической безопасности на эко-полигонах, на которых будут разработаны новые нетрадиционные подходы к технологии хозяйственного управления, апробированы законодательные новации, позволяющие реализовать программы оздоровления населения и создать приемлемую окружающую среду (Сапожников, 1999).

Экспериментальные экологические территории дадут возможность свести к минимуму цену ошибки, быстро накапливать опыт реализации моделей систем экологической безопасности. Приобретенный положительный опыт отработки и эксплуатации экополигонов позволит распространить системы обеспечения экологической безопасности на основные экологически напряженные регионы страны и создать систему сбалансированного природопользования на территории России, систему защиты биосферы.

Основной целью создания систем региональной экологической безопасностью является регулирование техногенных нагрузок и воздействий, защита от них человека, геои биосферы, а также управление природопользованием, реабилитация здоровья человека и восстановление экосистем. В основу содержания деятельности системы региональной экологической безопасности положены оценка техногенного риска, его регулирования и мер по реабилитации территорий и здоровья населения, а также предупреждение и ликвидация последствий чрезвычайных ситуаций (Куценко и др., 1994; Синманский, 1999; Juhasz-nagy, 1970).

Система региональной экологической безопасности представляет собой функционально организованную структуру взаимодействия администрации территорий, руководителей опасных объектов техносферы и населения, а также регламентацию перечня мероприятий, позволяющих осуществить управление уровнем риска жизни людей в регионе. Система функционирует на основании специально разработанных для нее действующих правовых актов (Стрельцов, 2003).

Этапы отработки системы региональной экологической безопасности проводятся на территориях с особым экологическим статусом — экополигонах. Особый, устанавливаемый правовыми актами, экологический статус полигона вводится с главной целью — выработать структурно-организационные и экономические механизмы, а также критерии эффективности и систему надзора за изменением уровня региональной экологической безопасности с жестким контролем выполнения экологических требований и строгой финансовой дисциплиной (Сюткин, 1999).

Этот этап отработки системы региональной экологической безопасности и адаптации ее в эффективный хозяйственный механизм региона весьма важен, поэтому статус экополигона и регламент его функционирования должен быть разработан специально. Одной из целей экологического полигона является отработка социально приемлемых и эффективных федеральных, региональных и местных механизмов взаимодействия органов законодательной, исполнительной власти и населения в процессе создания, внедрения и функционирования системы региональной экологической безопасности.

В результате деятельности полигона будет накоплен опыт, позволяющий усовершенствовать экологическое законодательство и распространить отработанные научно-технические и административно-организационные методы обеспечения экологической безопасности на территории регионов России, обеспечив таким образом решение проблемы для всей страны.

Прежде чем комплексная система экологической безопасности будет распространена на всю территорию Российской Федерации, она должна быть отработана на ограниченной по размеру территории, выступающей в качестве федерального экологического полигона (Амирханов, Тишков, 1999). Для обработки системы комплексного экологического обеспечения в реальных условиях в качестве экополигона выбирается экологически напряженный регион. При этом экополигон формируется на всей выбранной территории, включая населенные пункты, поля, леса, реки и другие водоемы, воздушный бассейн и т. д. При выборе территории экополигона необходимо учитывать основные критерии, используемые для определения типичности данного района по отношению ко всему региону.

выводы.

На основании проведенных в 2002;2007 гг. исследований состояния природных комплексов территории экополигона «Балаково», анализа нормативных документов, отечественной и зарубежной литературы можно сделать следующие выводы:

1. Выявлено, что флора экополигона включает около 600 видов растений, из которых 13 занесены в региональную Красную книгу. Наибольшее распространение имеют типчаково-полынковая, типчаковая и полынковая растительные ассоциации, являющиеся производными зональных сообществ. Состояние лесополос удовлетворительное. Эти древесно-кустарниковые ассоциации в семиаридных условиях проявляют высокую устойчивость и способность поддерживать существование за счет естественного возобновления. В лесополосах прогнозируется неизбежное выпадение дуба и замена его ясенем зеленым.

2. Установлено, что фауна включает около 350 видов позвоночных и 1.5 тыс. видов беспозвоночных. Ведущими факторами трансформации зооценозов являются прямая и косвенная элиминация, некоторые лимитирующие факторы (пастбищная дигрессия степей, промышленное загрязнение и др.). За годы исследований достоверно снизилась численность и распространение более 50 видов животных. Гидромелиоративное строительство, искусственное облесение степных ландшафтов и другие факторы обусловливают положительную динамику границ ареалов 75 видов. В Красные книги различного уровня включено 30 видов беспозвоночных и 25 позвоночных животных экополигона.

3. Внедрен в эксплуатацию проект экологического мониторинга территории экополигона «Балаково» в Саратовской области, включающий экологическое картирование на основе ГИС-технологий, составление экологического паспорта.

200 полигона, корректировку природоохранного законодательства, обоснование и применение стоимостных показателей для расчета ущерба флоре и фауне, охотничьему хозяйству, организацию системы модельных площадей и мест отбора проб, анализ фонового состояния биоты, лимитирующих и элиминирующих факторов.

4. Установлено, что Балаковская атомная станция не оказывает непосредственного воздействия на природные комплексы экополигона, за исключением земель, занятых под технологические и коммунальные объекты. Выявлены некоторые формы антропогенного пресса, а также естественные сукцессионные процессы, определяющие противоположную динамику распространения и численности растительных и животных объектов, когда на фоне сокращения границ ареалов одних видов протекают спонтанное расселение и синантропи-зация других.

5. Разработаны теоретические и практические рекомендации по выделению экополигонов, обоснованы методы оценки их экологической устойчивости и эффективности хозяйственного использования ресурсов, прогностического моделирования динамики состояния основных природных комплексов, геоинформационного обеспечения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Осуществленные исследования позволяют определить основные функции экополигона «Балаково», а также задачи, которые должны реализовывать-ся в рамках программы по его внедрению и функционированию. Они разработаны с учетом отечественного и зарубежного опыта, часть из них апробирована в ходе выполненной работы или планируется к реализации в ближайшей перспективе. Таким образом, основными функциями экополигона являются:

— отработка, развитие и совершенствование организационных форм и измерительно-информационной инфраструктуры для получения оперативной и достоверной, независимой от ведомства и предприятий, информации о состоянии окружающей среды (мониторинг) на подведомственной территории;

— разработка методологии и стратегии развития систем экологической безопасности, стратегии взаимодействия и интеграции ресурсов всех ответственных и заинтересованных субъектов на севере Н. Поволжья;

— координирование и систематическая научно-исследовательская работа по всем проблемам экологической безопасности в регионе;

— реализация комплексных и отдельных целевых программ по улучшению экологической обстановки в Саратовской области;

— разработка и внедрение правовых механизмов улучшения экологического состояния региона, подготовка предложений по правовому обеспечению в рассматриваемой области;

— контроль за экологическим состоянием территории региона, в том числе мониторинг земель, водной и воздушной среды, живых компонентов экосистем, в особенности растительного и животного мира;

— контроль за условиями проживания населения и состоянием здоровья людей в пределах изучаемого района и всей Саратовской области.

На основе анализа функциональной роли экополигона «Балаково», сформулированы его основные задачи:

— разработка рекомендаций для федеральных, региональных и местных органов управления по проведению социально-экономической и технической политики, инициирующей реализацию мер экологической безопасности и защиты биосферы;

— разработка принципов и единых методических подходов, организация и техническая реализация региональных систем экологической безопасности;

— организация взаимодействия федеральных, региональных и ведомственных структур для реализации интегрированного подхода по созданию системы экологической безопасности;

— реализация программ по оздоровлению экологической обстановки в регионе и выработка механизмов рационального природопользования;

— анализ механизмов действия экологического законодательства и разработка рекомендаций по его совершенствованию, апробации новых актов экологического законодательства.

Реализация основных задач возможна только на основе выполнения более частных требований, разработанных применительно к экополигону «Балаково»:

— разработка научных основ и концепции научно-технической и инвестиционной политики в области экологической безопасности и целенаправленного снижения техногенного риска жизни на региональном и местном уровне;

— отработка взаимодействия всех субъектов, связанных с обеспечением экологической безопасности на всех уровнях, предложений и рекомендаций для высших органов государственной власти Российской Федерации по совершенствованию существующей законодательной и нормативной базы в области обеспечения экологической безопасности населения и защиты природной среды;

— разработка терминологических основ, предложений по унификации, сертификации и стандартизации в области экологической безопасности;

— проведение экологической экспертизы проектов и технологий, внедряемых на территории полигона;

— разработка системообразующих методов и предложений по унификации интерфейсов, протоколов обмена, форматов данных и процедур управления, аппаратных и программных средств для создания и постепенного расширения систем;

— разработка измерительных средств для контроля нагрузок и воздействий на человека и экосистемы;

— формирование регионального и муниципальных Фондов экологической безопасности;

— анализ альтернативных вариантов организационных и научно-технических решений по всему комплексу проблем региональной системы экологической безопасности;

— разработка и внедрение правовых и экономических механизмов улучшения экологического состояния региона;

— разработка рекомендаций для высших органов власти по совершенствованию законодательной и нормативной базы в области обеспечения экологической безопасности;

— отработка алгоритмов программ выработки и принятия решений органов управления различных уровней в экстремальных ситуациях;

— проведение мониторинга техногенного риска жизни человека.