Оценки устойчивости экосистем урбанизированных территорий – Теоретические основы оценки устойчивости экосистем урбанизированных территорий Текст научной статьи по специальности «Экономика и экономические науки»

Содержание

«Количественная оценка уровня устойчивости экосистемы урбанизированных территорий»

Срок окупаемости инвестиций для предприятий угольной промышленности достаточно длителен: для подземных работ — 7 лет, для открытых работ — 6 лет, для обогатительных фабрик — 5 лет. С позиций инвесторов, кризисные предприятия угледобывающей промышленности, имеющие длительный инвестиционный лаг, становятся невыгодными. Серьезную озабоченность у инвесторов вызывает высокий инвестиционный риск, связанный с недостаточной информированностью о морфологии угольных пластов, детализации тектоники, горногеологических условиях залегания угля, качественных параметрах угля. Подобную проблему можно решить путем увеличения затрат на геологоразведочные работы.

Особенностью угледобывающей промышленности является высокая фондоемкость продукции. Она составляет 5−6 р. на рубль товарной продукции, тогда как в других отраслях — 2−3 р.

Существуют следующие предложения по решению проблем угольной отрасли.

А.Г. Тулеев связывает свои надежды с инвестиционным фондом, так как наиболее крупные проекты в угольной отрасли, в том числе строительства новых угольных электростанций, по своему значению для экономики в целом соответствуют тем требованиям, которые предъявляются к проектам, финансируемым из данного фонда10.

Создание и развитие банковской системы, состоящей из государственных и государственно-частных банков отраслевого развития, предлагает С.А. Жиронкин11. Эти банки должны обеспечить необходимый уровень кредитования приоритетных направлений развития ТЭКа и инвестирования в них.

М.Б. Рязанов предлагает в качестве источника привлечения инвестиций в угольную промышленность паевые инвестиционные фонды. Членами инициативной группы по созданию управляющей компании семейства ПИФов могут стать бюджетные инвесторы12.

Таким образом, угольные предприятия нуждаются в государственной поддержке (не в дотациях). Формы такой поддержки могут быть только рыночными, например нулевая ставка налога на добычу полезных ископаемых для угольных предприятий, инвестиционная льгота по налогу на прибыль, увеличение объемов компенсации из бюджета процентной ставки по кредитам на покупку техники.

Примечания

1 Савельева И. Л. Становление и развитие угольной промышленности в Азиатской России // География и природные ресурсы. 2003. № 1. С. 10−20.

2 http://www.recep.ru/files/documents/04₁₀_ 10_Energy_dialogue_ru.pdf.

3 Жиронкин С. А. О кредитной форме активизации участия угольной отрасли в энергообеспечении структурной перестройки российской экономики // Уголь. 2007. № 1. С. 36−37.

4 Тулеев А. Г. Уголь как экономический ангел-хранитель России / / Российская газета. 2006. № 221. С. 4.

5 http://www.recep.ru/files/documents/04₁₀_ 10_Energy_dialogue_ru.pdf.

6 Тулеев А. Г. Указ. соч.

7 http://www.softinfo.ru:8080/khvduma?hdoc&amp-nd =995 100 014&amp-start=-1052.

8 Вирула М. А. Конкуренция и конкурентоспособность угледобывающих предприятий. М., 2002.

9 Шатиров С. В. Уголь как стратегия будущего // Сибирские огни. 2003. № 9. С. 131−144.

10 Тулеев А. Г. Указ. соч.

11 Жиронкин С. А. Указ. соч.

12 Рязанов М. Б. Экономическое обоснование эффективности создания малых угольных разрезов в условиях регионального дефицита энергоресурсов: дис. … канд. экон. наук. М., 1998.

Е.Я. ВЛАСОВА кандидат экономических наук, доцент Уральского государственного экономического университета, г. Екатеринбург КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА УРОВНЯ УСТОЙЧИВОСТИ ЭКОСИСТЕМЫ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ*

Очевидно то, что в настоящее время наука риторий. Исследователи, приводя свои под-

не предложила четкой методики количествен- ходы к этой проблеме, высказывают мысль ной оценки экологической устойчивости тер- о том, что из-за сложности самого объекта

* Исследование проведено при поддержке гранта РГНФ № 06−02−284а (20, «https://geci.cn.ua»).

изучения, неполноты статистических данных о состоянии экосистем, о зависимостях в системе «антропогенная деятельность-при-родная среда» невозможно установить конкретные параметры, критерии устойчивости экосистемы. Более определенными можно признать рекомендации, учитывающие влияние техногенеза на формирование экологической обстановки в каком-либо регионе, а также влияние экономических, социальных факторов на особенности экономической ситуации в нем. Так, например, в работах Г. Далли, Д. Кобба наряду с индикатором экономического благополучия территории применяется индикатор ее устойчивого экологического развития как отношение реальной антропогенной нагрузки к допустимой. При этом они подчеркивают важность учета экологических компонентов при обосновании критериев социально-экономической устойчивости территории, т. е. необходимость ориентации на оценку техногенного воздействия на экосистемы. Индикатор устойчивого экономического благополучия территории (индекс Далли-Кобба) рассчитывается с учетом затрат на экологизацию ее экономики, исчерпаемости ресурсов, состояния экосистем по общепринятым параметрам (уровень загрязнения, ухудшение качества почв, потеря угодий, снижение их продуктивности, наличие гарантий обеспечения потребителей природными ресурсами).

Расчеты данного индекса в ретроспективе по США показали, что средний уровень благосостояния страны начиная с 1950-х гг. постоянно повышался, но уже с 1988 г. проявилась выраженная тенденция к его снижению (в связи с многократным увеличением затрат на природоохранную деятельность). При этом показатель ВВП на душу населения, определяемый по старой методике без корректировки на ущерб, наносимый окружающей среде, продолжал неуклонно расти. Как следует из анализа, выполненного с использованием традиционных обобщающих показателей и дополняющих их агрегатных индексов и индикаторов, полученные характеристики благосостояния не позволяют оценить общее состояние и динамику здоровья населения страны, а также слабо отражают изменение качества окружающей природной среды. Поэтому для оценки степени устойчивости, конкурентоспособности национальной экономики применяемые системы показателей должны быть либо дополнены показателями состояния экосистемы, либо агрегированы с их использованием1. Более того, человек во имя сохранения прежде всего себя (как элемента биологического разнообразия) обязан всемерно способствовать поддержанию совокупной способности экосистемы к сохранению устойчивости, поскольку в противном случае он может исчезнуть как вид. Автор представляет экологическую устойчивость как сохранение равновесия в системе «общество-природа» («экономика-природная среда»), как ее гомеостаз, поддерживаемый регулярным возобновлением базовых, опорных структур, вещественно-энергетического состава экосистемы, ее способностью к саморегуляции.

Используя системный подход к формированию качественных характеристик антропогенной нагрузки на локальные экосистемы при совместном воздействии источников такой нагрузки, автор предпринял попытку обосновать мероприятия по стабилизации экологического состояния природно-хозяйственного комплекса урбанизированных территорий на примере водных экосистем. Исходной количественной характеристикой устойчивости водных экосистем рекомендуется считать снижение ассимиляционного потенциала зон, подвергающихся воздействию, при дополнительных нагрузках в сравнении с допустимыми. По мнению автора, возможность применения такого методического подхода к оценке ассимиляционного потенциала обусловлена тем, что предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества определяется его количеством в окружающей среде, практически не вызывающим неблагоприятных последствий в экосистеме, т. е. при этом условии экосистема сохраняет способность к саморегуляции, самоочищению. Повышение же концентрации загрязняющих веществ может привести к снижению ассимиляционного потенциала экосистемы или отдельного ее элемента. Данное положение может быть выражено следующим образом:

где К — коэффициент, количественно выражающий снижение ассимиляционного потенциала элемента экосистемы или экосистемы в целом- ПДК, — предельно допустимая концентрация /-го загрязняющего вещества- С, факт — фактическая концентрация /-го загрязняющего вещества в единицах объема воды, почвы, воздуха.

Расчеты, проведенные для урбанизированных территорий Среднего Урала, позволили ориентировочно дифференцировать данные территории по степени нарушенности их экосистем (табл.).

Из-за сложности процессов как в природной системе, так и в системе «антропогенная деятельность-природная среда» значения коэффициента К и уровни ассимиляционного потенциала урбанизированных территорий приведены в первом приближении.

Следующим этапом в алгоритме оценки ассимиляционного потенциала урбанизированных территорий, т. е. уровня их экологической устойчивости, является оценка условного ассимиляционного потенциала основных элементов их экосистемы.

Условный ассимиляционный потенциал водных объектов Авусл определяется следующим образом:

где ПДК, — предельно допустимая концентрация загрязняющих веществ в 1 м³ воды- Ув — объем воды в водном объекте, определяемый фактическими параметрами объема для замкнутых водоемов (озер, во-

дохранилищ) и объемом воды в водотоке, ограниченным расчетными створами2.

Условный ассимиляционный потенциал почвогрунтов (активного в биологическом отношении слоя) АпуС. чпв рассчитывается так:

где ПДК, — предельно допустимая концентрация загрязняющих веществ, поступивших на 1 м² почв- Упочв — объем активного слоя почвогрунтов, способных поглотить загрязняющие вещества и переработать их за счет биологических процессов жизнедеятельности растений, микроорганизмов, за счет абсорбции, адсорбции, метаболизма (определяется как Упочв = h • s, где h — толщина активного слоя почвы, м- s — площадь почв, подвергающихся воздействию загрязняющих веществ, м2) — К1 — поправочный коэффициент, учитывающий тип почвы и оцениваемый по активности биологических процессов (например, для гумусовых К = 1,0, для подзолистых К = 0,6, для аридных К = 0,2).

Условный ассимиляционный потенциал (в основном за счет рассеивающей способности) атмосферного воздуха Ав зоне антропогенного воздействия рассчитывается при помощи формулы

где ПДК — предельно допустимая концентрация загрязняющих веществ в единице объема воздуха- Уатм — объем атмосферного воздуха (рассчитываемый как Уатм = h • F,

Дифференциация урбанизированных территорий по степени нарушенности их экосистем и мероприятия по их восстановлению Территория Примерная количественная оценка состояния территории (значение коэффициента К) Качественная оценка состояния территории Рекомендуемые мероприятия Крупные промышленные центры, системы расселения, в составе которых города с численностью жителей от 200 тыс. до 1 млн чел. 0,260 Критическое Существенное снижение выбросов, прекращение функционирования источника загрязняющего воздействия Зона промышленного, интенсивного сельскохозяйственного производства 0,426 Условно удовлетвори- тельное Снижение эмиссии загрязняющих веществ до уровня предельно допустимых выбросов и сбросов Локальные центры хозяйствования и расселения 0,656 Условно приравненное к фоновому Соблюдение технологии производства, культуры производства где h — высота точки выбросов загрязняющих веществ- F — площадь воздействия) — К2 — поправочный коэффициент, учитывающий розу ветров и представляемый в долях от 1,0 на основе количества дней с преобладающим направлением ветра.

При обосновании ассимиляционного потенциала элементов экосистемы (вода, воздух, почва) автор предлагает вводить поправочный коэффициент в, учитывающий эффект суммации загрязняющих веществ, появление новых соединений (агрессивность некоторых из них не установлена) и эффект эмерджентности системы3. Поэтому в первом приближении условный ассимиляционный потенциал экосистемы А3 можно оценить как сумму ассимиляционных потенциалов трех сред, выраженных в массовых единицах:

А, =1 (А-Ус»|3 + Аул4-в + А—Р).

Далее, автор предлагает на основе условного ассимиляционного потенциала оценивать устойчивость экосистемы или ее элементов исходя из фактической эмиссии загрязняющих веществ. Так, по исследуемым урбанизированным территориям Свердловской области превышение ПДК наиболее часто встречающихся загрязнителей находится в интервале от 1 ПДК до 100 и более ПДК. При этом имеет место эмиссия загрязняющих веществ в пределах временно согласованных выбросов (ВСВ), временно согласованных сбросов (ВСС), предельно допустимых выбросов (ПДВ), предельно допустимых сбросов (ПДС). Следовательно, при практических расчетах можно оценивать элементы экосистемы, подвергающиеся воздействию в пределах ПДК, как высокоустойчивые, в пределах от 1 до 2−3 ПДК — недостаточно устойчивые, свыше 3−5 ПДК — неустойчивые, при 5−10 ПДК и выше — с признаками деградации и деградировавшие.

Так как устойчивость экосистем и их элементов изучается и оценивается с точки зрения обоснования и принятия решений по максимальному снижению эмиссии загрязняющих веществ, в качестве одного из этапов такого снижения рекомендуется достижение ПДК начиная с фактического объема загрязняющих веществ до предельно допустимых объемов выбросов и сбросов и до ПДК.

Поскольку возможен трансграничный перенос загрязняющих веществ по воздуху, воде, а на урбанизированных территориях, кроме того, весьма существенен перенос их в ходе перемещения наземного транспорта, ассимиляционный потенциал урбанизированных территорий для практических расчетов предлагается оценивать как сумму его элементов А: А = ^ (Ав + Апочв + Аатм). Причем суммарный объем загрязняющих веществ также следует учитывать.

Приведенный методический подход к оценке уровня устойчивости экосистемы был апробирован при обосновании ареалов негативного воздействия систем расселения, промышленных узлов и урбанизированных локальных зон на экосистему и последующего экологического районирования территории г. Екатеринбурга в стратегическом плане его развития до 2015 г.

В свою очередь, такое зонирование, районирование, по мнению автора, может явиться базой для установления экономических отношений между хозяйствующими субъектами, муниципальными образованиями, расположенными на сопредельных территориях и использующими общие объекты природы и общие природные ресурсы.

Примечания

1 Хохряков А. В., Иванов С. П. Рациональное природопользование при разработке месторождений полезных ископаемых. Свердловск, 1987.

2 Такое допущение сделано исходя из относительного постоянства стока в водотоке за расчетный период и относительной стабильности поступления загрязнений в результате как сосредоточенного, так и рассредоточенного сброса (смыва с территории водного бассейна, с учетом трансграничного переноса). Для ориентировочных расчетов принято, что динамически меняющийся объем стока в водотоке не влияет существенно на показатели качества воды в расчетный период, так как за весь предшествующий период загрязняющие вещества уже «сидят» в донных бортовых закольматированных отложениях, в водных растениях, затонувшей древесине. Происходит вторичное загрязнение, сопоставимое с ПДК.

3 Эффект суммации автор рассматривает как результат взаимодействия загрязняющих веществ между собой и с веществами, находящимися в природной среде, приводящего к образованию новых соединений. Эффект эмерджентности — появление, возникновение новых качеств экосистемы, не свойственных ни одному из ее элементов в отдельности.

geci.cn.ua

«Количественная оценка уровня устойчивости экосистемы урбанизированных территорий»

Существуют следующие предложения по решению проблем угольной отрасли.

Примечания

2 http://www.recep.ru/files/documents/04₁₀_ 10_Energy_dialogue_ru.pdf.

4 Тулеев А. Г. Уголь как экономический ангел-хранитель России / / Российская газета. 2006. № 221. С. 4.

5 http://www.recep.ru/files/documents/04₁₀_ 10_Energy_dialogue_ru.pdf.

6 Тулеев А. Г. Указ. соч.

7 http://www.softinfo.ru:8080/khvduma?hdoc&amp-nd =995 100 014&amp-start=-1052.

8 Вирула М. А. Конкуренция и конкурентоспособность угледобывающих предприятий. М., 2002.

9 Шатиров С. В. Уголь как стратегия будущего // Сибирские огни. 2003. № 9. С. 131−144.

10 Тулеев А. Г. Указ. соч.

11 Жиронкин С. А. Указ. соч.

Очевидно то, что в настоящее время наука риторий. Исследователи, приводя свои под-

* Исследование проведено при поддержке гранта РГНФ № 06−02−284а (20, «https://все-знания.рф»).

Условный ассимиляционный потенциал водных объектов Авусл определяется следующим образом:

дохранилищ) и объемом воды в водотоке, ограниченным расчетными створами2.

А, =1 (А-Ус»|3 + Аул4-в + А—Р).

Примечания

xn—-8sbemlh7ab4a1m.xn--p1ai

ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ТЕРРИТОРИИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ НА ОСНОВЕ ИЗМЕРЕНИЯ ЕЕ ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ЕМКОСТИ

Аннотация: статья посвящена экологической устойчивости территории Российской Федерации. В работе впервые рассчитывается коэффициент ассимиляционного потенциала и на его основе коэффициент экологической устойчивости территории страны. Полученные результаты дают характеристику вклада экосистем России в общемировой уровень устойчивости.

Ключевые слова: коэффициент ассимиляционного потенциала, экологическая устойчивость региона, индикаторы экологической устойчивости, устойчивое развитие, параметры окружающей среды.

Как утверждается в Йоханнесбургской декларации принятой на Всемирной конференции ООН по устойчивому развитию в 2002 году, принципы устойчивого развития, на основе которых должно функционировать общество, на сегодняшний день, так и не были достигнуты, а «глобальной окружающей среде до сих пор наносится ущерб» [4]. Затруднения реализации сформулированных в декларации принципов являются следствием, в том числе и недостаточности знаний о конкретных параметрах окружающей среды, оказывающих значение для формирования направления и критериев природоохранной деятельности и достижения условий устойчивого развития. Одним из таких параметров является ассимиляционный потенциал или экологическая (хозяйственная) емкость – способность природной среды поглощать и перерабатывать выбросы и отходы без ущерба для экосистем.

Проблема оценки ассимиляционного потенциала (АП) описана во многих научных работах, среди которых исследования, проводимые ассоциацией Footprint Network, содержащиеся в докладе Всемирного фонда дикой природы (WWF) [5]. Акимова Т.А. [1] называет АП экологической техноемкостью территории (ЭТТ) – это общее описание территории, характеризующее способность природной системы восстанавливаться и количественно равная максимальному техногенному давлению, которое может воспринять без последствий в течение длительного времени сочетание всех реципиентов и экологических систем территории без нарушения их свойств структуры и функционирования. Гусев А.А. [3] утверждает, что в связи с уменьшением инвестиций в создание производственного потенциала по переработке отходов способность АП сопротивляться воздействию человека становится важнейшим условием дальнейшего существования современной цивилизации. А так же отмечает, высокую сложность проведения количественной оценки АП по причине необходимости учета обширного комплекса факторов, влияющих на его величину, недостаточную изученность механизмов движения и преобразования веществ в биосфере.

На данный момент коэффициент АП рассчитан всего для нескольких регионов России, среди которых Пермский край (работа А.И. Татаркина, Г.А. Гершанок [8]), Свердловская область, Челябинская область (совместная работа Института экономики УрО РАН и Челябинского государственного университета) [7], однако данный показатель полной территории страны до сих пор вычислен не был, соответственно не установлен уровень устойчивости территории. Также практически отсутствуют унифицированные коэффициенты, которые способны были бы сравнить природную и хозяйственную сферы. Одним из таких коэффициентов является энергетический коэффициент экологической устойчивости.

В связи с этим работа имеет своей целью определить состояние экологической устойчивости территории Российской Федерации на основе измерения ее экологической емкости. Задачей настоящего исследования является расчет коэффициента ассимиляционного потенциала, расчет коэффициента устойчивости и формулирование выводов о степени и характере влияния экосистем России на функционирование биосферы.

Целью метода является получение коэффициента хозяйственной емкости в соответствие c формулой [7]:

(1)

Где ПотрЭ^t– потребление энергии в регионе в период t. (МВт), Н_э — хозяйственная емкость территории (МВт).

Данный индикатор устойчивости отражает энергетический аспект, не включая при этом механическую и тепловую энергии [7], учет которых будет повышать значение коэффициента.

При условии, что энергопотребление человека на данной территории не будет превышать энергопотребление природных систем, К^t_{экосист}<1 — исследуемую территорию можно назвать устойчивой.

Расчет хозяйственной емкости территории производится по формуле [8]:

(2)

где H – хозяйственная емкость биосферы (1,5 ТВт = 1,5·10¹² Вт), S₁ – площадь лиственных лесов планеты, S₂ – площадь хвойных лесов планеты, S₃ – прочая лесная площадь планеты, S₄ – прочая нелесная площадь планеты, S₅ – площадь с/х угодий планеты, S₆ – площадь водных поверхностей планеты, S_i^Э – соотносимые S_i площади рассматриваемой экосистемы, p_i – коэффициент вклада i-го показателя в общей ассимиляции отходов.

Значение ПотрЭ^t находится в виде перевода суммы условного топлива на данной территории, с учетом регионального коэффициента полезного действия (КПД) в МВт, принятого за 40%.

В результате исследования на основе статистических данных были получены следующие значения:

1. Коэффициент ассимиляционного потенциала РФ:

Таблица 1.

Показатели для расчета хозяйственной емкости систем РФ.

Описание характеристик	Площади планетарного масштаба, км²	Площади территорий Челябинской области, S_i^Э км²	Коэффициент вклада характеристики в общей ассимиляции отходов, pi	Коэффициент хозяйственной емкости РФ (TВт)	Коэффициент хозяйственной емкости РФ (ГВт)
Лиственные леса	30000000	2030000	0,3058	0,020692467	391,9
Хвойные леса	10270000	6130000	0,3706	0,221205258
Прочие леса	42052880	810000	0,1308	0,002519399
Прочие нелесные пространства	34020770	3630000	0,0685	0,007308917
С/х угодья	14442170	2260000	0,0587	0,009185739
Водная поверхность	378600000	2240000	0,0656	0,000388125
Итого		17100000		0,391949857

2. Коэффициент экологической устойчивости Российской Федерации:

К^tэкосист = = 1,02

Данное значение указывает на сохраненную устойчивость экосистем территории России в целом, и их способность «воспринимать» имеющуюся нагрузку без последствий. Данный результат является следствием наличия на территории России огромных неосвоенных пространств с лесными ландшафтами(Сибирь, Дальний Восток), которые компенсируют в значительной степени антропогенное воздействие, существующее в гораздо более плотно заселенной хозяйственно освоенной Европейской части России. Однако, для констатации полной устойчивости экосистем данное значение должно находиться в пределах ниже единицы, учитывая недостаточную полноту данных метода, отсутствие расчета тепловой и механической энергий, можно предполагать, что истинное значение коэффициента хозяйственной емкости превышает 1,02.

В сравнении с общемировым значением данного индикатора, колеблющегося в пределах 10, можно утверждать, что экосистемы территории РФ вносят вклад в поддержание глобального уровня устойчивости и требуют повышенного природоохранного внимания. В локальном же отношении, необходимо отметить «размываемость» показателя при увеличении масштаба объекта. Значение данного индикатора для Челябинской области колеблется от 3,42 до 4,39, Свердловской – 0,82 – 0,93 [7]. Таким образом, для более достоверной оценки, в странах с большой территорией, занимающей различные природные комплексы, и при условии неравномерного размещения хозяйственной деятельности и населения, необходимо обязательно учитывать существующие региональные особенности.

Список литературы:

Акимова Т.А., Хаскин В.В., Сидоренко С.Н., Зыков В.Н. Макроэкология и основы экоразвития. М.: Издательство РУДН, 2005.
Государственный национальный доклад о состоянии и использовании земель в Российской Федерации в 2011г. — 2012.
Гусев А.А. Ассимиляционный потенциал окружающей среды в системе экономических оценок и прав собственности на природные ресурсы. Экономические проблемы природопользования на рубеже XXI века. М.: ТЕИС, 2003[4]
Декларация ООН по устойчивому развитию. Йоханесбург – 2002 г. URL: http://www.un.org/ru/documents/decl_conv/declarations/decl_wssd.shtml
Доклад «Живая планета — 2012» // Сайт Всемирного фонда дикой природы URL: http://www.wwf.ru/resources/publ/book/584 (дата обращения: 01.08.13).
Ежегодный доклад о состоянии и использовании лесов Российской Федерации. — 2012.
Методические основы оценки социо-эколого-экономического развития региона: Препринт. – Челябинск, Екатеринбург, 2011. 25 с.

Методология оценки устойчивого развития локальных территорий на основе измерения их социально-экономической и экологической емкости/Татаркин А.И.,Гершанок Г.А.//Вестник Новосибирского государственного университета. Серия: Социально-экономические науки. — 2006. — V. 6, l. 1. — P. 40-48.
Федеральная служба государственной статистики [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.gks.ru/ (Дата обращения 10.04.2016)

sibac.info

ОТВЕТЫ НА ГОСЭКЗАМЕН 120303 ЭКОЛОГИЯ Экологические особенности урбанизированных экосистем

ОТВЕТЫ НА ГОСЭКЗАМЕН 120303 ЭКОЛОГИЯ Экологические особенности урбанизированных экосистем список тем

Экологические особенности урбанизированных экосистем

Для оценки состояния экологии в урбанизированной экосистеме может применяться комплексный мониторинг, который включает контроль состояния городских зеленых насаждений и влияние на них архитектурно-планировочных решений, оценку транспортной нагрузки на улично-дорожную сеть, оценку состояния экосистем водохранилищ, флоры-фауны парков, лесов, скверов и т.д
В связи с активным ростом городов, застройки новых территорий, изменения ландшафтов и преобразовании естественных экосистем, встает вопрос об устойчивости преобразованных экосистем и их функционировании в новых, непривычных условиях. Изучения динамики развития экосистемы, характера связей между отдельными ее частями, прогнозирование дальнейшего развития экосистемы и мероприятия по ее улучшению. Особое внимание вызывают городские экосистемы или убоэкосистемы, так как от их функционирования зависит нормальная жизнедеятельность человека, состояние его здоровья и продолжительность жизни. Поэтому в настоящее время важно изучить все аспекты функционирования городских ландшафтов, чтобы предотвратить полное разрушение уже измененных экосистем.
В качестве примера приведу урбоэкосистему Фестивального микрорайона города Краснодара, которая со всех сторон граничит с подобными ей урбоэкосистемами. Площадь ее составляет 65га. Население по примерным подсчетам составляет 4450 человек. Стоит отметить обильное движение автотранспорта по следующим улицам: ул. Тургенева, Северная, Бабушкина, Красных партизан и 2-ая Линия. Это создает сильное антропогенное воздействие на изучаемую экосистему и на ее обитателей. Так же антропогенным фактором может выступать замусоривание и загрязнение почвы человеком. Это сыграло важную роль при выборе объекта исследования.
Природно-климатические условия изучаемой местности определяются четырьмя факторами: Солнечной радиацией, расположением по отношению к океанам, атмосферной циркуляцией и характером подстилающей поверхности.
Лимитирующие факторы: Продолжительность теплого периода 9-10 месяцев, безморозный период 180-200 дней. Среднее количество осадков 500-600мм. Относительная влажность воздуха имеет ярко выраженный годовой ход. Наименьшее ее значение отмечается в июне-августе – порядка 60-65%, в отдельные дни может опускаться до 20-30% и ниже. Недостаточное количество осадков в сочетании с высокими температурами в равнинных районах определяет сухость воздуха, что вызывает большую повторяемость засух и суховеев
Для изучаемой экосистемы характерны почвы равнинных степей, это: чернозем обыкновенный, чернозем выщелоченный, типичный, южный. Почвообразующие породы представлены четвертичными отложениями и древними – третичными. Наибольшее распространение получили четвертичные, которые подразделяются на лессовидные(90%). В дельте Кубани и в поймах других рек сформировались аллювиальные отложения. Для степного типа почвообразования характерно интенсивное гумусонакопление на большую глубину, что объясняется биологическими особенностями степной травянистой растительности (мощная корневая система, проникающая на большую глубину и участвующая в процессах гумификации).
Тип – чернозем, подтип – выщелоченный, род- обычный, по содержанию гумуса – слабогумусные, сверхмощные, легкоглинистые, на лессовидных легкоглинистых карбонатных отложениях.
Характеристика растительного покрова. В настоящее время в крупных городах под воздействием различных антропогенных факторов происходит изменение естественных условий окружающей среды, а значит и изменение самих видов растений, их состава и соотношения. К наиболее распространенным антропогенным факторам в условиях урбанизированных экосистем относятся следующие: воздействие вредных выбросов заводов и фабрик, автомобильного транспорта, отходов крупных городов и др. Таким образом исследуя флору урбанизированных территорий можно будет сделать вывод о состоянии различных видов растений, их состава и соотношения.
Всего в изучаемой экосистеме было систематизировано 94 вида растений, из 24 семейств, из которых 22 семейства принадлежит к классу двудольных, а 2 семейства к классу однодольных (Список видов в Приложении 2). Рис. 2 Из перечисленных выше видов растений 36,2% (34 вида) являются сегетальными и рудеральными. Они произрастают преимущественно возле мусорок и на мусорных местах. Сегетальные также встречаются среди посадок культурных растений в частных домах.
Вывод: таким образом, проанализировав видовой состав флоры можно судить о ее разнообразии на территории данной экосистемы. Было встречено 94 вида из 24 семейств, большинство из этих видов являются сорными растениями и приурочены к злаково- разнотравно-кустарниковым сообществам характерным для данной местности. Интродуцированных видов было встречено немного, но несмотря на это их посадки встречаются повсеместно, так как человек их выращивает в собственных интересах, иногда уничтожая для этого местные виды.
Антропогенная нагрузка на растения на территории данной урбоэкосистемы значительна. Об этом можно судить по состоянию некоторых видов растений (раннее пожелтение листвы, засыхание побегов и т.д.), способности их к цветению и созревании семян. Поэтому для урбанизированных экосистем характерно резкое уменьшение числа особей некоторых видов не приспособившихся к антропогенным загрязнениям. (василек синий, ромашка аптечная, дрема белая и др.). Это в дальнейшем может привести и к их полному исчезновению с территории урбоэкосистемы.
Выборочно на изучаемой экосистеме была проведена инвентаризация зеленых насаждений. Первый участок находился в центре экосистемы, вдали от крупных дорог с активным транспортным движением, на территории школы №29 (Результаты инвентаризации в Приложении 3). Было насчитано 114 деревьев различных категорий состояния. Второй участок, где проводилась инвентаризация находился по улице Северной. Этой улице характерен обильный транспортный поток и поэтому антропогенное влияние на растения значительное. Здесь было насчитано 193 дерева разной категории состояния.
Сообщества.
1. Сегетальные и рудеральные сообщества произрастают преимущественно возле мусорок и на мусорных местах. Сегетальные также встречаются среди посадок культурных растений в частных домах. На территории экосистемы мусорные места чаще всего встречаются возле многоэтажных домов, недалеко от рынка, возле строек.
2. Злаково-разнотравно-кустарниковые сообщества встречаются повсеместно (газоны, пустоши, участки перед домами и т.д.), так как они характерны для данной степной зоны. Следует отметить, что для изучаемой экосистемы характерно 2 вида ландшафтов: селитебный (жилые постройки) и промышленный (грунтовые и асфальтированные дороги). В результате этого сегетально-рудеральные и злаково-разнотравно-кустарниковые сообщества тесно переплетены между собой.
Характеристика животного мира.
Экосистема Краснодарского края по своим ландшафтным и климатическим условиям не имеет аналогов в пределах РФ. Черное и Азовское моря, горно-лесная и степная зоны, альпийские и субальпийские луга, Приазовские плавни и вечные снега в сочетании с благоприятнейшим для всего живого климатом предопределили многообразие и гетерогенность фауны Краснодарского края. На территории, где контактируют две зоогеографические подобласти Палеарктики – Европейско-Сибирская и Средиземноморская, представлены тибетская, казахстанская, южно- азиатская, галарктическая, европейская, средиземноморская фауны, а значительное количество эндемичных видов и подвидов указывает на древность этой фауны.
Животный мир на изучаемой экосистеме разнообразен, 64,4% видового состава занимают насекомые, представлены очень разнообразно, причем 13,8% их являются паразитами животных, 27,6% вредители овощных культур и злаков, 20,7% опыляют цветковые растения, 10,3% являются переносчиками бактерий и инфекций, остальные 27,6% не имеют важного хозяйственного значения, но являются важнейшими звеньями трофических цепей.
Птицы составляют 17,7% видового состава животных данной экосистемы и являются представителями 3 отрядов, наибольший из которых воробьиные. Большинство птиц данной экосистемы питаются отбросами на мусорных местах.
Млекопитающие составляют 15,5% видового состава, причем наибольшим отрядом по числу видов является отряд грызуны, а по числу особей, обитающих на данной экосистеме – отряд хищников, в частности собаки и кошки, причем половина млекопитающих обитает в тесном соседстве с человеком. Эти виды питаются отбросами на мусорных местах или их подкармливают люди.
Рептилии на изучаемой экосистеме представлены только одним видом – это ящерица прыткая, причем обитает этот вид на участках, где влияние человека наблюдается наиболее слабо.
Рассматриваемая экосистема находится в микрорайоне Фестивальном и ограничена улицами Тургенева, Северная, 2-ая Линия, Гагарина. Площадь экосистемы равна 65 га. От общей площади экосистемы под жилые застройки занято 50% территории, из них 7% под высокоэтажные дома. Под дороги – 35%, из них под грунтовые – 10% и 25% — асфальтированные. Газоны и зеленые насаждения составляют 15% от всей площади экосистемы. Парков, скверов нет. Насаждения только вдоль дорог, перед домами, в школе №29, в детском саду.
Основную часть экосистемы состовляют жилые постройки и дороги, поэтому данную экосистему можно назвать перегруженной. Зеленые посадки наблюдаются только вдоль дорог, на территории школы и редко в частных домах. Площади озеленения на изучаемой экосистеме состовляют всего лишь 15%. Отсюда следует вывод, что данная экосистема не отвечает установленным выше требованиям.
Таким образом, чем многочисленнее и разнообразнее будет видовой состав флоры, тем больше вероятность нормального функционирования экосистемы при «выпадании» одного или нескольких трофических звеньев. Трофическая структура данной экосистемы достаточно устойчива для урбоэкосистемы, но для природной экосистемы такая трофическая структура была бы неудовлетворительна.
Выводы: В основе функционирования любой экосистемы лежат трофические связи, благодаря которым в экосистеме осуществляется биологический круговорот веществ и поток энергии, но и формируется ряд взаимоотношений, которые определяют своеобразную структуру сообществ, их видовой состав и влияют на видовой состав любой экосистемы.
Взаимосвязи в экосистемах могут быть 4 видов:


  1. Трофические;
  2. Топические;
  3. Форические;
  4. Фабрические.

Для изучаемой экосистемы характерны все эти взаимосвязи. Трофические связи или пищевые связи являются базовыми в экосистемах и на их основе формируются межвидовые и внутривидовые взаимоотношения.
Примером экологических ниш на изучаемой экосистеме могут служить 2 вида мышей: мышь полевая и мышь домашняя. Мышь полевая обитает преимущественно в земле, вырывая себе норки и запасая в них на зиму семена злаковых. Служит пищей хищным птицам и некоторым наземным хищникам.
Мышь домашняя обитает в домах в непосредственной близости с человеком или вблизи дома. Кормится преимущественно остатками пищи человека, является распространителем опасных заболеваний. Может служить пищей и для хищных птиц, и для различных хищных животных.
Таким образом можно сказать, что эти 2 вида мышей занимают 2 отдельные экологические ниши, разделившись в процессе конкуренции по типу местообитания и пищевому ресурсу.
Изучаемая экосистема расположена в умеренной зоне. Здесь четко прослеживается смена сезонов года, что обуславливает ритмичность развития растительного и животного мира.
На изучаемой экосистеме сезонное развитие животных не сильно отличается от неурбанизированной территории. Сезонное развитие животных в первую очередь связано с сезонным развитием растений, которые являются первоначальным источником энергии в пищевых цепях. Так же на сезонное развитие животных влияет температура, продолжительность дня. В совокупности все эти факторы определяют периоды линьки у животных, периоды их размножения и покоя.
Продуктивность экосистемы.
По данным подсчета можно судить о том, что вблизи деревьев продуктивность выше, чем у дорог. Это связано с тем, что у дорог обнаруживаются высокие концентрации выхлопных газов в приземном слое воздуха, сильная запыленость, большое содержание вредных веществ. У травянистых растений обочин наблюдается раннее пожелтение листьев и отмирание побегов. В сухой период вегетация растительности вблизи деревьев выше, чем у дорог, так как влажность вблизи деревьев выше.
Вторичная продуктивность представляет собою скорость накопления органического вещества на уровне консументов. Вторичная продуктивность экосистемы была изучена на 2 пробных площадках 20*20 см., одна из которых находилась вблизи частных домов и в удалении от дорог, а другая перед многоэтажным домом вблизи рынка и дороги. На площадке вблизи частных домов было обнаружено 8 дождевых червей, на площадке у многоэтажного дома – 2 особи.
| Таким образом, можно сделать вывод, что вблизи частных домов вторичная продуктивность в 4 раза выше, чем перед многоэтажными домами рядом с дорогой и рынком. Это обусловлено сильной утоптаностью почвы, отсутствием растительного опада, сильным замусориванием. Итак, высокое значение вторичной продуктивности почвенной фауны является критерием нормального развития, как растительного покрова, так и животного мира.
В урбанизированной экосистемы можно заметить некоторое упрощение в ее структуре, из-за «выпадения» некоторых трофических звеньев, уменьшение численности некоторых особей, как среди животных, так и среди растений. Это происходит вследствие вредного воздействия на живые организмы отравляющих веществ большого города. К сожалению, в последнее время прослеживается следующая тенденция: чем больше город, тем сильнее в его природной экосистеме происходит разрушение и упрощение структуры, сильнее проявляются факторы, загрязняющие среду.
На изученной экосистеме ощущается нехватка зеленых насаждений. Зеленые посадки наблюдаются только вдоль дорог, на территории школы и редко в частных домах. Летом городской ландшафт характеризуется дополнительным притоком солнечной радиации. Расход тепла на испарение в связи с постоянной сухостью в городе невелик и потому все тепло (радиационный баланс, блин, выделяемое городом) идет на нагревание воздуха города, блин, что обусловливает разность температур в сравнении с окрестностями в городе, блин, которая может составлять примерно 7-10 «С, блин, а вертикальная мощность нагретого воздуха доходит до сотен метров.
Ландшафт данной экосистемы представлен:
1. Селитебным ландшафтом – жилые постройки;
2. Промышленный ландшафт – грунтовые и асфальтированные дороги.
Эти 2 городских ландшафта занимают на много большую площадь, чем зеленые насаждения. Практически везде на территории экосистемы наблюдается замусоривание, вытаптывание и так небольших кусочков растительного покрова, вырубка зеленых насаждений и строительство на их месте жилых и коммерческих построек. Все это приводит к «обнищанию» урбонизированных территорий, ухудшению экологической обстановки и, в следствии, к снижение здоровья людей, проживающих здесь.

список тем

k3111.narod.ru

«Комплексная оценка состояния и устойчивости к эвтрофикации экосистем малых водотоков урбанизированных территорий»

Заключение

Таким образом, наиболее значимыми показателями, состояния экосистем поверхностных вод являются показатели характеризующие кислотно-щелочной (рН, жесткость, кислотно-нейтрализующая способность), окислительно-восстановительный (степень насыщения воды кислородом) режимы, уровень загрязнения биогенными элементами и органическими веществами. А так же гидробиологические показатели (сапробность, трофность). Исходя из этого, основными задачами нашего исследования была оценка кислотно-щелочного режима водотока, кислородного режима, уровня трофности по гидрохимическим и гидробиологическим показателям и уровня сапробности. Анализ гидробиологических показателей водных экосистем позволяет нам для оценки этих показателей выбрать макрозообентос и методики оценки сапробности по методу Пантле-Букка в модификации Чертопруда (2007 г.) и метод Николаева по определению класса качества вод (1993 г.).

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 2.1. Общая характеристика состояния малых рек Владимирской области

Рельеф Владимирской области представляет собой сравнительно однообразную волнистую равнину. Все реки, протекающие в области, равнинные с малым уклоном (несколько сантиметров на километр), спокойным течением (в летний период скорость течения рек 0,1−0,4 м/с), с преимущественным питанием за счет таяния снегов, летних осадков и грунтовых вод.

На реках области построено 137 водохранилищ и прудов с общим объемом — 89,664 млн. м. Для малых рек большей части области характерно чередование заиленных и незаиленных водотоков. В южной части области распространены плавни.

Для большинства рек области характерна низкая минерализация воды:

100−150 мг/дм3 в период весеннего половодья, 150−200 мг/дм3 — в летне

•j осеннюю межень, 200−250 мг/дм — в зимнюю межень. По кислотности большинство рек относятся к нейтральным (pH 6,5−7,5).

Основная часть гидрографической сети области представлена 746 реками и ручьями, из них почти 80% водных ресурсов принадлежат рекам бассейна Клязьмы и 20% — рекам бассейна Оки (Астахов П.А., 2009).

Объем среднемноголетнего стока рек Владимирской области составляет 4,8 млн. м3.

В целом, за год с стоками малых водосборов выносится в среднем 20−30 т/км растворенных солей.

По геометрической характеристике бассейна водного объекта — длине реки по территории области протекают:

• две большие реки (длина более 500 км) — Ока и Клязьма-

• тринадцать средних рек (длина более 100 км) —

• пятьдесят девять малых рек (длина от 26 до 100 км) —

• сто тридцать семь самых малых (от 10 до 25 км) —

• пятьсот тридцать пять мельчайших рек (длина менее 10 км). •

Таким образом, на долю самых малых и мельчайших приходится 90% рек области.

Антропогенная нагрузка на водные объекты области несмотря на заметный спад производства, остается высокий. Об этом свидетельствует высокий уровень загрязнения вод. По величине индекса загрязнения вод (ИЗВ) большая часть рек области (~ 40%) относятся к 4-ому классу (загрязненная), до 25% — к 5-ому классу (грязная). Количество чистых водотоков составляет лишь 3,3% (О состоянии окружающей среды и здоровья населения Владимирской области в 2007 году).

Основная причина значительного загрязнения малых рек области -поступление в них сточных вод промышленных и с/х предприятий, коммунального хозяйства и ливневых стоков с территорий населенных пунктов, сельхозугодий, промплощадок.

В настоящее время более 80% сточных вод области отводится в поверхностные водные объекты.

Приоритетные загрязняющие вещества поверхностных вод области -железо, медь, цинк, нефтепродукты, органические соединения, азот аммонийный, азот нитратов (Астахов П.А., 2009). Повышенное содержание железа, органических веществ во многих водотоках связано с природными особенностями водосборных бассейнов. Многие реки протекают по заболоченным местностям и торфяникам. Кроме того, возможно поступление железа в реки с загрязненными водами из водопроводной сети, особенно вблизи крупных населенных пунктов.

В воде рек, на берегах которых расположены населенные пункты (особенно крупные), в осенний период наблюдается повышенное содержание фенолов (1−5 ПДК), что связано с поступлением в водотоки побочных продуктов хлорирования воды, образующиеся при ее дезинфекции.

Перманганатная окисляемость вод изменяется от 5 мгОг/дм3 в зимний

3 1 период до 10 мгОг/дм — в летнее осеннюю межень и 15 мгОг/дм — в половодье. Сезонно изменяется также бихроматная окисляемость (ХПК).

Зимой она достигает 30 мгОг/дм, летом 10−20 мгОг/дм (Исупова М.В.,

2008).

Большинство рек характеризуются повышенной цветностью воды из-за загрязнения гуминовыми кислотами.

В зимний период во многих водотоках области наблюдается высокий уровень загрязнения ионами аммония (1,5−3,3 ПДК).

В последние десятилетия в области интенсивно происходит обмеление малых рек. Причинами обмеления рек являются:

• вырубка лесов (вызывает сокращение паводков, понижению уровня грунтовых вод, уменьшение инфильтрации осадков и подземного питания рек) —

• Прекращение строительства русловых плотин и плохая эксплуатация существующих сооружений-

• недостаточно грамотное проведение осушения болот и заболоченных земель водоемов-

• несоблюдение режима использования водоохранных зон и прибрежных полос водных объектов, массовая их застройка.

Вследствие обмеления малых рек мелеют и заиливаются более крупные реки.

В пределах водоохранных зон, прибрежных защитных полос и береговых полос малых рек в настоящее время постоянно возникают на предприятиях несанкционированные объекты размещения производственных и бытовых отходов, в деревнях и поселках образуются стихийные свалки бытовых отходов и мусора.

Сложившаяся неблагоприятная ситуация в бассейнах малых рек области, существующий уровень их загрязнения грозят потерей ими способности к самовосстановлению и превращением многих из них в

69 сточные канавы с нарушением структурно-функциональной организации биоценоза, в результате чего они могут стать непригодными для использования в любых целях (22, «https://mgutunn.ru»).

2.2. Характеристика объекта исследований

Объекта исследования — река Каменка, правый приток реки Нерль, протекает по территории Суздальского района Владимирской области. Исток реки находится севернее села Новокаменское, а впадает она в реку Нерль возле села Новоселка. Длина водотока -41 км, площадь водосбора — 312 км² (рис. 2.1). В Каменку впадают реки Тумка, Бакалейка и Мжара, а так же многочисленные ручьи, особенно в верхнем течении.

Источники загрязнения р. Каменка условно можно разделить на стационарные и рассеянные. К стационарным источникам относятся очистные сооружения г. Суздаля, производящие сброс недостаточно полно очищенных хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод, расположены в 1,2 км от устья р. Каменка. К рассеянным источникам можно отнести стоки с сельхозугодий СПК «Стародворский», СПК «Гавриловское», СПК «Тарбаево», Владимирского научно-исследовательского института сельского хозяйства (ВНИИСХ), а также с животноводческих комплексов и коммунально-бытовые стоки с сельских поселений и г. Суздаля. Такие загрязняющие вещества, как правило, вызывают эвтрофикацию водоемов, заиливание дна, смену видового состава гидробионтов и деградацию водотока.

К загрязнению экосистемы р. Каменка способствовало также нарушение гидрологического режима реки. На реке Каменка в начале 80-х годов прошлого столетия были построены две плотины в черте г. Суздаля и две плотины до города. Они были сооружены с большими нарушениями.

Производится также распашка пойменных лугов с конца 60-х годов XX столетия. В настоящее время происходит интенсивное заболачивание берегов

70 реки, подъем уровня грунтовых вод, угрожающие сохранности памятников архитектуры г. Суздаля. В 2009—2010 гг. по заказу департамента природопользования и охраны окружающей среды Владимирской области производились мероприятия по расчистке берегов и дноуглублению р. Каменка в городской черте.

Река от истока до устья была разделена нами на 12 створов, которые располагались в следующих пунктах (см. рис. 2.1):

1. Исток (близ с. Новокаменское) —

2. с. Губачево-

3. Близ с. Вышеславское-

4. До устья р. Бакалейка-

5. До устья р. Тумка-

6. После устья р. Тумка-

7. Близ с. Янево-

8. До верхней городской плотины-

9. Около Спасо-Евфимиева монастыря-

10. После нижней городской плотины-

11. До очистных сооружений г. Суздаля-

12. Устье (с.Новоселка).

2.3. Оценка состояния экосистемы водных объектов 2.3.1. Гидрохимические показатели водных экосистем

В ходе работы было проведено комплексное исследование основных гидрохимических показателей воды:

— концентрацию нитратного азота определяли фотометрически. Метод основан на взаимодействии нитрат-ионов с салициловой кислотой с образованием желтого комплексного соединения. (ПНД Ф 14.1:2.4−95) —

— нитритный азот определяли фотометрически. Определение основано на способности нитритов диазотировать сульфаниловую кислоту и на образовании красно-фиолетового красителя диазосоединения с альфа-нафтиламином (ПНД Ф 14.1:2.3−95) —

— аммонийный азот определяли фотометрически по окраске комплекса с реактивом Несслера на фотометре КФК-3 (ПНД Ф 14.1:2.1−95). Фотометрический метод определения массовой концентрации ионов аммония основан на взаимодействии Nh5+ с тетраиодомеркуратом калия в щелочной среде, переходящей в коллоидную форму. Светопоглощение раствора измеряют при X = 425 нм в кюветах с длиной поглощающего слоя 1 или 5 см. Интенсивность окраски прямо пропорциональна концентрации ионов аммония в растворе пробы-

— фосфаты определяли фотометрически по окраске восстановленной фосфорномолибденовой кислоты на фотометре КФК-3 (ПНД Ф 14.1:4.248−07 11.07.2007). Метод основан на взаимодействии ортофосфатов с молибдатом аммония в кислой среде с образованием молибдофосфорной кислоты, её восстановлением аскорбиновой кислотой с последующим фотометрическим измерением окрашенной в синий цвет восстановленной формы молибдофосфорной кислоты (молибденовой сини) при длине волны 880 — 890 нм. Определение фосфора общего проводят после предварительного гидролиза и/или минерализации всех форм фосфора до ортофосфатов. Блоксхема анализа растворенных ортофосфатов, полифосфатов и фосфора общего приведена в Приложении 1-

— содержание растворенного кислорода — йодометрическим методом (метод Винклера) (ПНД Ф 14.1 -2.101−97). Метод основан на окислении растворенным в воде кислородом соли марганца (II) в щелочной среде до гидроксида марганца (IV), на взаимодействии последнего с йодистым калием с выделением йода и титрованием выделившегося йода раствором тиосульфата натрия. Содержание растворенного кислорода выражают в мг/дм3. Указанный метод дает возможность определить кислород при содержании его не ниже 0,2 — 0,3 мг/дм3-

— перманганатную окисляемость определяли титримитрически (ПНД Ф 14.1−2-4.154−99). Метод основан на том, что раствор перманганата калия в присутствия серной кислоты выделяет кислород, окисляющий при кипячении органические вещества. По количеству разложившегося перманганата калия вычисляют массу кислорода (в мг), расходуемого на окисление органических веществ, содержащихся в 1 дм³ воды. Реакция протекает по следующему уравнению:

2КМп04+ ЗН2804 = 50 + 2МП804 + К2804 + ЗН20.

1 мл 0,01 н раствора перманганата калия выделяет 0,08 мг кислорода

В этих условиях окисляется не все органические вещества, поэтому перманганатная окисляемость характеризует содержание только легкоокисляющихся примесей-

— ХПК определяли титриметрическим методом (РД 52.24.421−2007). Выполнение измерений основано на окисление органических веществ дихроматом калия в растворе серной кислоты при нагревании в присутствии катализатора — сульфата серебра. Избыток дихромата калия титруется (с индикатором ферроином) солью Мора и, исходя из результатов титрования, находят количество дихромата калия, израсходованного на окисление органических веществ-

— рН исследуемой воды определялось нами с помощью иономера «Эксперт 001» в системе водородного и хлорид-серебряного электродов (ПНД Ф 14.1:2:3:4.121−97) —

— кислотно-нейтрализующую способность определяли титриметрически. Метод основан на титровании пробы воды стандартным раствором сильной кислоты до рН = 5,6 в присутствии индикатора метилового красного-

— общую жесткость воды определяли титриметрическии. Метод основан на титрировании анализируемой воды раствором двунатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (комплексона III, трилона Б) известной концентрации при рН 10 в присутствии индикатора эриохрома черного Т (ПНД Ф 14.1 -2.98−97) —

— общее железо в воде определяли фотометрически (ПНД Ф 14.1:2.5096). Фотометрический метод определения массовой концентрации общего железа основан на образовании сульфосалициловой кислотой или ее натриевой солью с солями железа окрашенных комплексных соединений, причем в слабокислой среде сульфосалициловая кислота реагирует только с солями железа (3+) (красное окрашивание), а в слабощелочной среде — с солями железа (2+) и (3+) (желтое окрашивание).

Оптическую плотность окрашенного комплекса для железа общего измеряют при длине волны X = 425 нм, для железа (3+), при длине волны Х = 500 нм.

— содержание АСПАВ в воде определялось экстракционно-фотометрическим методом с метиленовым синим (ПНДФ 14.1:2.15−95). Метод основан на образовании окрашенного соединения при взаимодействии анионоактивных веществ с метиленовым синим, экстрагируемого хлороформом.

Отбор проб воды проводили в соответствии с ГОСТ 17.1.5.5.04 — 81 и 17.1.05.-85.

Оценка уровня трофности производилась по содержанию в воде биогенных элементов (азота и фосфора) (Гальцова, Дмитриев, 2007). Этот подход основан на сравнении осредненных за определенный отрезок времени концентрации рассматриваемых элементов и соотнесении их с предельно допустимыми (регламентированными для различного вида водопользования) значениями (ПДК) этих соединений. Такие концентрации характеризуют критическое состояние водной экосистемы, при котором она изменяет (повышает) свой трофический уровень.

Концентрацию минерального азота определяли как сумму азота аммония, нитратов и нитритов.

Ымш = Ыын- + Ыыо/ + Ымо-, где NN1// — концентрация азота аммонийного, мг/дм — Шо3 концентрация азота нитратов, мг/дм — Иыо} — концентрация азота нитритов, мг/дм .

Все анализы выполнены в аккредитованной лаборатории физико-химических методов анализа кафедры экологии Владимирского государственного университета им. А.Г. и Н. Г. Столетовых (ВлГУ).

2.3.2. Методы оценки состояния экосистем по гидробиологическим показателям 2.3.2.1. Модификация индекса сапробности Пантле-Букка для водоемов Европейской России

Метод измерения сапробности Пантле-Букка и его модификации (81аёесе1с, 1973) представляют собой наиболее разработанную систему биоиндикации (Макрушин, 1989). Однако, применимость его весьма ограничена по нескольким причинам: требуется определение организмов до вида (что доступно лишь немногим специалистам) — необходим сбор количественных данных (что весьма трудоемко) — известные списки индикаторов включают западноевропейские виды, составляющие обычно менее трети состава сообществ Европейской России (Чертопруд, 2002, 2007).

Индекс сапрбности рассчитывается по формуле: = ЕК//БЛ где S — сапробность каждого найденного в пробе индикаторного таксона (от 0 до 4), J — его индикаторный вес (от 1 до 4). Значения его, таким образом, могут варьировать также от 0 до 4 баллов, как и у исходного индекса Пантле-Букка. Обилие организмов не учитывается, что позволяет использовать для оценки сапробности качественные данные наравне с количественными.

В табл. 2.2. представлен список таксонов — индикаторов сапробности (90 индикаторных семейств).

Сапробность каждого таксона, для удобства вычисления индекса, округлена с точностью до 0.5. Во всех случаях, кроме одного (Tubificidae) индикатором является нахождение таксона в пробе, без оценки его обилия. Представителей Tubificidae предлагается учитывать (как индикатор полисапробных условий) только при наличии их «в массе» (не менее 1 экз. на 1 см², при этом они доминируют в сообществе по численности наряду с личинками Chironomidae).

Значения индекса, как и у индекса Пантле-Букка в классической модификации, изменяются от 0.5 до 4.0. Сапробность около 0 баллов (от 0 до

0.5) характеризует ксеносапробные условия (1-й класс качества по

Госкомгидромету, наиболее чистые воды- на практике встречаются крайне редко, обычно высоко в горах). Сапробность около 1 балла (от 0.5 до 1.5) характеризует олигосапробные условия (2-й класс качества по

Госкомгидромету, наиболее чистые природные воды в нашем регионе).

Сапробность около 2 баллов (1.5−2.5) — мезосапробные (3-й класс качества, умеренно загрязненные воды). Сапробность около 3 баллов (2.5−3.5) а-мезосапробные (4-й класс качества, загрязненные воды), около 4 баллов

3.5−4.0) — полисапробные условия (5-й класс качества, грязные воды- это самая тяжелая степень загрязнения, при которой встречаются гидробионты), более 4 баллов — гиперсапробные условия (6-й класс качества вод по Госкомгидромету, встречается в промышленных сточных водах).

mgutunn.ru

Устойчивость городских экосистем и менеджмент региональной территории Текст научной статьи по специальности «Охрана окружающей среды. Экология человека»

Опыт экологического изучения территорий

У.А. Баданова, О.А. Савватеева

Устойчивость городских экосистем и менеджмент региональной территории

В статье обсуждается проблема устойчивости экосистем и демонстрируется апробация одного из методов ее оценки для г. Дубна Московской области. Анализируются трансформация устойчивости городских экосистем в зависимости от изменения степени влияния на них антропогенных факторов за различные периоды существования города. Также разработаны предложения по повышению устойчивости как основы экологического менеджмента территории.

Ключевые слова: устойчивость экосистем, антропогенное воздействие, экологический менеджмент территории.

Устойчивость — один из важнейших параметров любых систем, в том числе экологических. Устойчивость определяет способность системы сохранять свою структуру и функциональные особенности при изменениях среды. Распространенным синонимом экологической устойчивости является понятие экологической стабильности. Установление пределов устойчивости существования экосистем — актуальная задача, решение которой крайне необходимо в настоящее время. Пределы устойчивости экосистем в значительной степени определяются изменчивостью внешней среды при негативном влиянии антропогенного фактора [5].

Для урбанизированных территорий, где природные системы под воздействием антропогенного влияния заменены на природно-антро-погенные, естественное равновесие может необратимо нарушаться. Интенсивность и разнообразие этих воздействий на некоторых урбанизированных территориях во многом уже превысили темпы адаптации и стабильность существования природных систем.

Проблему устойчивости природно-антропогенных систем решают в | о. разных плоскостях, в том числе с позиций градостроительной экологии, 11 основываясь на генеральном плане городской застройки. Проблемы рас-2 £ четов оценки экологической устойчивости территорий заключаются в ¡5 сложности самого объекта изучения, неполноты статистических данных о | состоянии экосистем, невозможности установить конкретные параметры | и критерии устойчивости техногенных экосистем [6]. § На данный момент нет однозначной методики количественной оценки

о экологической устойчивости территорий, но существует много авторских подходов и работ в сфере решения этой проблемы. С практической точки зрения, оценка экологической устойчивости любой региональной территории необходима как основа для разработки предложений по ее системному хозяйственному и экологически гармоничному развитию.

Целью работы является изучение изменения устойчивости городских экосистем в зависимости от изменения степени влияния антропогенных факторов на экосистемы г. Дубна и разработка предложений по повышению устойчивости как основы экологического менеджмента территории.

Город Дубна расположен в самой северной точке Московской области в Талдомском районе на берегах р. Волга и Иваньковского водохранилища в 128 км от Москвы и занимает площадь 7166 га. При этом селитебные территории составляют около 13% общей площади. Из внеселитебных около 8% приходится на промышленные и коммунально-складские площади, 25% — на сельскохозяйственные земли, 32% — на леса и лесопарки, 16% занимает водная поверхность, прочие территории — 6%.

Дубна относится к городам с достаточно благополучной экологической обстановкой. Город располагается в районе, которого не достигают загрязненные потоки атмосферного воздуха, направленные от Москвы. Здесь отсутствуют крупные промышленные предприятия. Есть проблемы с усилением техногенного воздействия, точечной застройкой, возрастающим транспортным потоком, изменением уровня грунтовых вод, возгоранием торфяников, несанкционированными свалками, повышением заболеваемости населения [4].

Территория города расширяется. Поэтому крайне важно быть внимательным к экологическим проблемам, не допускать приближения уровней загрязнения к опасным, контролировать негативное влияние на окружающую среду новых и старых производств.

Авторами проведен расчет экологической устойчивости региональной территории г. Дубна с учетом положительного и отрицательного влияния на среду различных функциональных зон (Кэурт1) и с учетом внутренних свойств и качественного влияния этих зон (Кэурт2) в разные пери-

оды существования (застройки) города. В основу положена методика по „ =

экологической устойчивости региональной территории В.Б. Карева и б!

Н.Т. Кавешникова (институт Природообустройства, г. Москва), ранжиро- | -с вание обоих коэффициентов представлено в таблицах 1 и 2 [1].

Таблица 1 £

Шкала оценки коэффициента экологической стабилизации |

ландшафта |

Кэурт1 Характеристика ландшафта

Менее 0,5 Нестабильность хорошо выражена

0,51…1,00 Состояние стабильное

1,01…3,00 Состояние условно стабильное

3,01 и более Стабильность хорошо выражена

Таблица 2

Шкала оценки коэффициента экологической стабилизации ландшафта с учетом внутренних свойств и качественного состояния территории

Кэурт2 Характеристика ландшафта

Менее 0,33 Нестабильный

0,34.0,50 Малостабильный

0,51.0,66 Среднестабильный

Более 0,66 Стабильный

В работе использованы электронные и бумажные картографические материалы за различные периоды существования г. Дубны: в период до основной застройки 1956 г., при существующей застройке в период 19562008 гг. и при проектируемой постройке по последнему генеральному плану к 2020 г. При анализе картографических материалов разных годов для территории г. Дубны были рассчитаны площади разного функционального значения в определенные периоды развития города для каждого из элементов территории (болотные, лесные (смешанные), селитебная, сельскохозяйственная, рекреационная, промышленная (производственная), луга, общественно-деловая, инженерно-транспортная, особо экономическая зона, особо охраняемые природные территории и территории

водных объектов), подобран коэффициент, характеризующий экологичес-| | кое значение каждого элемента на окружающую среду. Коэффициент ге-I- || олого-морфологической устойчивости рельефа приняли равным 1,0 для 2 £ стабильных и 0,7 — для нестабильных территорий.

¡5 По результатам расчетов установлено изменение устойчивости экосис-

| тем города по обоим показателям, названным выше: | • экологическая устойчивость региональной территории в период до

§ основной застройки 1956 г. характеризуется стабильным состоянием расо средоточения земель (Кэурт1 = 0,8), а ландшафт по внутренним свойствам и качественному состоянию — средней стабильностью (Кэурт2 = 0,54) из-за большой площади болот;

• экологическая устойчивость региональной территории при существующей застройке в период 1956-2008 гг. характеризуется стабильным состоянием рассредоточения земель (Кэурт1 = 0,57), а ландшафт по внутренним свойствам и качественному состоянию мало стабилен (Кэурт2 = 0,48) из-за появления селитебных, промышленных и сельскохозяйственных земель;

• экологическая устойчивость региональной территории при проектируемой постройке по последнему генеральному плану к 2020 г. характеризуется хорошо выраженным нестабильным состоянием рассредоточения земель (Кэурт1 = 0,33), а ландшафт по внутренним свойствам и качественному состоянию нестабилен (Кэурт2 = 0,24). Проектируемое распределение площадей и параметров экологических элементов в экосистеме г. Дубны указывает на снижение устойчивости региональной территории, что связано со значительной площадью, занятой нестабильными элементами негативного экологического воздействия.

Именно в городах имеет место нерациональное развитие территории, влекущее за собой уменьшение экологической устойчивости, что и приводит к деградации экосистем в целом. Экосистема представляет собой совокупность компонентов окружающей среды, представленных в виде разнообразных ресурсов, используемых в процессе общественного производства для удовлетворения преимущественно материальных потребностей людей.

Совокупность всех естественных ресурсов экосистем называют при-родно-ресурсным потенциалом, который является основой экономического развития территории. Это очень важная характеристика для регионов и городов в частности, отражающая размещение природных ресурсов, обеспеченность ими отдельных отраслей хозяйства, их влияние на формирование хозяйственной специализации и пространственной организации территории. Поэтому снижение экологической устойчивости территории не-

посредственно приводит к потере природно-ресурсного потенциала и, как „ Е следствие, тормозит экономическое развитие региона. Развитие экономиче- б I! ского блока благоприятно сказывается на социальной и демографической | | ситуации любого региона, поэтому существует необходимость управления § » не только антропогенными, но и ресурсными составляющими [3]. £

Следовательно, необходимо разработать мероприятия по увеличению | стабильности, которые приведут к поддержанию на оптимальном уровне | структуры функционального зонирования урбанизированных территорий, и и провести трансформацию нестабильных элементов ландшафта в стабильные. Также нужен анализ трансформации городских экосистем под воздействием человеческой деятельности и прогноз развития территории.

Относительно г. Дубны можно предложить ряд мероприятий по повышению устойчивости территории как основы экологического менеджмента [2].

1. Создание особо охраняемых природных территорий (ООПТ) для поддержания ландшафтно-экологического равновесия и сохранения биоразнообразия.

На территории г. Дубна наблюдается многообразие растительного покрова на значительной площади плотных лесных насаждений. Именно поэтому необходимо сохранение биоразнообразия данных территорий в качестве буфера загрязнений, гарантирующего сохранение экологической устойчивости экосистем города. Вследствие этого формирование ООПТ необходимо для сохранения разнообразия живых организмов и их генофонда, природных экосистем, функционального назначения территории и природного ландшафта, а также для сохранения возможности воспроизводства возобновляемых ресурсов и их качества. Система из 4 ООПТ, предлагаемая авторами для г. Дубна, включает в себя территории Грабарского и Козлаковского лесов, Ратминского бора и болотца на пике Тяпкина, будет достаточно устойчивой и охватит все районы города.

2. Формирование экологического каркаса г. Дубна будет способствовать сохранению баланса естественных и измененных человеком средообра-зующих компонентов и ресурсов и приведет к устойчивому существованию и развитию экосистем города. В основу экологического каркаса могут быть положены названные выше 4 ООПТ, а также созданы зеленые коридоры и определены зеленые «зоны», наименее подверженные антропогенному воздействию и обеспечивающие сохранение видов флоры и фауны.

3. Формирование нормативно-правовых и экономических механизмов регулирования в сфере природопользования и охраны окружающей среды на местном уровне.

4. Развитие системы комплексного экологического мониторинга состояния | о. природных ресурсов и окружающей среды для повышения качества оценок. I- || Система комплексного мониторинга г. Дубны создана в 2001 г. В насто-2 £ ящее время выполняется регулярный контроль состояния поверхностных, ¡5 питьевых, подземных вод, атмосферного воздуха, почвенного покрова, | растительного и животного мира. Однако многие данные эпизодические, | разобщенные во времени и пространстве, по некоторым компонентам сре-§ ды имеется весьма малое количество точек контроля. о 5. Применение ресурсосберегающих технологий и развитие подходов

альтернативной энергетики для повышения экологичности использования сырья и ресурсов.

На данный момент использование альтернативной энергетики в г. Дубна развито слабо, но имеется ресурсный потенциал и различные предложения для реализации данной задачи. Например, на территории города имеется два полигона ТБО, получение биогаза из которых может быть вполне приемлемым и оправданным с экономической и социальной точки зрения. Так, 1 единица добываемого биогаза эквивалентна 0,5 единицы природного газа. Свалочный газ можно использовать в виде топлива для городских котельных, применять в холодильных установках на предприятиях, а также в виде когенеративных установок (совокупное использование тепла и холода) в промышленном производстве. Учитывая относительно большую площадь открытой местности на территории города и наличие водохранилища как источника достаточно сильных порывов ветра, возможно использование ветровой энергетики.

6. Развитие научного и технико-технологического обеспечения природоохранной деятельности.

На данный момент техническая и технологическая база предприятий и организаций города, особенно сферы ЖКХ, находится в неудовлетворительном состоянии. Требуется замена оборудования, включая лабораторное. Тем не менее, следует отметить, что в городе проведены серии мероприятий по замене сетей водопровода, перекладке дюкеров по перекачке канализационных стоков и некоторые другие.

7. Повышение уровня экологического воспитания, образования и просвещения всех слоев населения.

Несмотря на наличие большого числа учебных заведений, включая вузы и учреждения дополнительного образования, культура населения находится на недостаточно высоком уровне. Об этом, например, свидетельствует слабый процент сортировки мусора, которая утверждена на уровне города законодательно, большое число несанкционированных свалок, свидетельства вандализма, небрежное отношение к животным и т.д.

При реализации указанных мероприятий будет создана основа системы „ s экологического менеджмента территории г. Дубны, которая позволит мини- б о мизировать негативное воздействие на среду, сохранить природно-ресурс- | -с

ный потенциал территории, обеспечит ее рациональное использование. § «

Библиографический список ¡г

лз s

1. Карев В.Б., Кавешников Н.Т. Экологическая устойчивость региональной тер- £ ритории // Международная научно-практическая конференция «Роль обустройства сельских территорий в обеспечении устойчивого развития АПК». М., 2007.

2. Незамайкин В.Н. Комплексное управление природными ресурсами территорий. М., 2006.

3. Нестеров П.М. Менеджмент региональной системы. М., 2002.

4. Региональный экологический центр «Дубна». URL: http://ecocenter.dubna.ru (дата обращения: 03.10.2014).

5. Реймерс Н.Ф. Природопользование. М., 1990.

6. Савенко В.С. Проблемы глобального экологического кризиса и устойчивого развития // Вестник МГУ Сер. 5. География. 2004. № 6. С. 31-37.

cyberleninka.ru

«Комплексная оценка состояния и устойчивости к эвтрофикации экосистем малых водотоков урбанизированных территорий»

Заключение

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 2.1. Общая характеристика состояния малых рек Владимирской области

Для большинства рек области характерна низкая минерализация воды:

100−150 мг/дм3 в период весеннего половодья, 150−200 мг/дм3 — в летне

Объем среднемноголетнего стока рек Владимирской области составляет 4,8 млн. м3.

В целом, за год с стоками малых водосборов выносится в среднем 20−30 т/км растворенных солей.

По геометрической характеристике бассейна водного объекта — длине реки по территории области протекают:

• две большие реки (длина более 500 км) — Ока и Клязьма-

• тринадцать средних рек (длина более 100 км) —

• пятьдесят девять малых рек (длина от 26 до 100 км) —

• сто тридцать семь самых малых (от 10 до 25 км) —

• пятьсот тридцать пять мельчайших рек (длина менее 10 км). •

Таким образом, на долю самых малых и мельчайших приходится 90% рек области.

В настоящее время более 80% сточных вод области отводится в поверхностные водные объекты.

Перманганатная окисляемость вод изменяется от 5 мгОг/дм3 в зимний

Зимой она достигает 30 мгОг/дм, летом 10−20 мгОг/дм (Исупова М.В.,

2008).

Большинство рек характеризуются повышенной цветностью воды из-за загрязнения гуминовыми кислотами.

• Прекращение строительства русловых плотин и плохая эксплуатация существующих сооружений-

• недостаточно грамотное проведение осушения болот и заболоченных земель водоемов-

Вследствие обмеления малых рек мелеют и заиливаются более крупные реки.

69 сточные канавы с нарушением структурно-функциональной организации биоценоза, в результате чего они могут стать непригодными для использования в любых целях [https://gugn.ru, 8].

2.2. Характеристика объекта исследований

1. Исток (близ с. Новокаменское) —

2. с. Губачево-

3. Близ с. Вышеславское-

4. До устья р. Бакалейка-

5. До устья р. Тумка-

6. После устья р. Тумка-

7. Близ с. Янево-

8. До верхней городской плотины-

9. Около Спасо-Евфимиева монастыря-

10. После нижней городской плотины-

11. До очистных сооружений г. Суздаля-

12. Устье (с.Новоселка).

2.3. Оценка состояния экосистемы водных объектов 2.3.1. Гидрохимические показатели водных экосистем

В ходе работы было проведено комплексное исследование основных гидрохимических показателей воды:

2КМп04+ ЗН2804 = 50 + 2МП804 + К2804 + ЗН20.

1 мл 0,01 н раствора перманганата калия выделяет 0,08 мг кислорода

Отбор проб воды проводили в соответствии с ГОСТ 17.1.5.5.04 — 81 и 17.1.05.-85.

Концентрацию минерального азота определяли как сумму азота аммония, нитратов и нитритов.

В табл. 2.2. представлен список таксонов — индикаторов сапробности (90 индикаторных семейств).

0.5) характеризует ксеносапробные условия (1-й класс качества по

Госкомгидромету, наиболее чистые природные воды в нашем регионе).

gugn.ru

«Количественная оценка уровня устойчивости экосистемы урбанизированных территорий»

«Количественная оценка уровня устойчивости экосистемы урбанизированных территорий»

ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ТЕРРИТОРИИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ НА ОСНОВЕ ИЗМЕРЕНИЯ ЕЕ ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ЕМКОСТИ

ОТВЕТЫ НА ГОСЭКЗАМЕН 120303 ЭКОЛОГИЯ Экологические особенности урбанизированных экосистем

Экологические особенности урбанизированных экосистем

«Комплексная оценка состояния и устойчивости к эвтрофикации экосистем малых водотоков урбанизированных территорий»

Устойчивость городских экосистем и менеджмент региональной территории Текст научной статьи по специальности «Охрана окружающей среды. Экология человека»

«Комплексная оценка состояния и устойчивости к эвтрофикации экосистем малых водотоков урбанизированных территорий»

Добавить комментарий Отменить ответ