Системный анализ экологического состояния зоны гипергенеза урбанизированных территорий: на примере курорта федерального значения г. Кисловодскатема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.01, кандидат технических наук Помеляйко, Ирина Сергеевна.
Целью настоящего исследования является системный анализ экологического состояния зоны гипергенеза включающий оценку воздушного бассейна, поверхностных водотоков, грунтов и подземных вод. Параллельно изучалась динамика эколого-зависимых заболеваний у коренного населения. Результатом исследований являлось определение качества каждой из сред обитания и их пригодности для обитания населения.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Эколого-аналитическая оценка состояния воздушного бассейна, почв, поверхностных и подземных вод г. Кисловодска.
2. Усовершенствована методика проведения мониторинга малых рек и грунтов с учетом специфики города-курорта.
3. Исследовано экологическое состояние функциональных зон города Кисловодска, выявлены основные ксенобиотики в воздухе, реках, грунтах и подземных водах.
4. Выполнено моделирование геофильтрации и миграции грунтовых вод.
5. Сформирован кадастр источников антропогенного загрязнения городской среды с нанесением их на карту города.
6. Проведена оценка «ответной реакции» населения на антропогенное загрязнение среды обитания. Проанализировано влияние поллютантов присутствующих в зоне гипергенеза города на здоровье населения.
7. Разработаны мероприятий по стабилизации экологической обстановки на курорте.
Научная новизна работы:
1. Впервые в г. Кисловодске осуществлен системный анализ включающий исследование антропогенного загрязнения всех природных сред зоны гипергенеза (воздушной, водной, геологической) с выявлением источников поступления в них поллютантов.
2. Обоснованы критерии выбора предельно допустимых концентраций (ПДК) загрязняющих веществ для города-курорта федерального значения.
3. Усовершенствованы методики проведения мониторинга воздушного бассейна, рек и грунтов курортного региона, определены индексы загрязнения атмосферы (ИЗА), вод горных рек (ИЗВ), рассчитаны лимитирующие показатели вредности (ЛПВ) и суммарные показатели загрязнения грунтов курорта.
4. На основе выполненных анализов природных сред оценена экологическая ситуация всех сред зоны гипергенеза и степень экологического риска для населения.
5. Построена математическая модель геофильтрации и миграции грунтовых вод
6. Обоснован комплекс приоритетных мер по оздоровлению городской среды и улучшению качества основных курортообразующих факторов.
Теоретическая значимость работы. Разработаны методики системного анализа экологического состояния зоны гипергенеза урбанизированной территории. Как упоминалось выше согласно Стратегии социально-экономического развития КМВ принятой в 2006 г. «необходимо создание системы комплексного экологического мониторинга». Полученные в результате проведенных работ данные представляют интерес с точки зрения методов комплексного мониторинга городов-курортов и могут входить в РГСКЭМ. Собранные и проанализированные автором данные дополняют и расширяют сведения о состоянии окружающей среды в настоящее время и дают ретроспективу прошлых лет. Проведенное моделирование территории города позволяет выделить наиболее неблагоприятные участки и разработать мероприятия по их реабилитации и как следствие, сохранению курортного статуса.
Практическая значимость работы. Результаты исследований могут быть использованы природоохранными службами и проектными организациями на других аналогичных курортных регионах, при проведении мероприятий по улучшению качества городской среды обитания, а также в процессе разработки генерального плана города с целью снижения экологического риска для населения. Кроме того полученные данные могут лечь в основу экологического паспорта города. Разработанные подходы моделирования геофильтрации на урбанизированной территории, могут быть использованы природоохранными ведомствами при изучении условий и факторов формирования участков экологического риска других населенных пунктов.
Анализ состояния агроландшафтов эколого-курортного региона Кавказских Минеральных Вод2001 год, кандидат сельскохозяйственных наук Цыганков, Александр Степанович
Заключение диссертациипо теме «Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)», Помеляйко, Ирина Сергеевна
Выводы по главе 6.
Улучшение экологической ситуации в Кисловодске, возможно с помощью ряда мероприятий изложенных выше. Кроме того необходимо принятие ряда неотложных мер:
1. Расширение сети наблюдательных станций и постов наблюдений за всеми природными средами. Увеличение количества замеров и числа определяемых загрязняющих веществ.
2. Выполнение предписаний существующих нормативов и разработка новых, соответствующих статусу курорта федерального значения.
3. Снятие или перераспределение антропогенной нагрузки на территорию города-курорта.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В начале XIX века Ж.-Б. Ламарк, основатель эволюционного учения в биологии писал: «Можно, пожалуй, сказать, что назначение человека как бы заключается в том, чтобы уничтожить свой род, предварительно сделав земной шар непригодным для обитания» [86]. Русский академик Д.С. Лихачёв в конце XX века возвёл эту мрачную перспективу в ранг необходимости: «.техническая культура уже зашла в такую стадию, когда она перестаёт быть управляемой, она начинает пожирать сама себя, и природа начинает пожираться ею независимо даже от желания человека: это вызывается необходимостью» [48]. Выдающийся американский эколог Барри Коммонера, в 1974 году предрекал: «Загрязнение окружающей среды - это сигнал о том, что наш способ использования естественных ресурсов вносит чудовищную дезорганизацию в природу как таковую. Загрязнение это предостерегающий глас Земли, сигнал тревоги, которому мы должны внять, если хотим выжить» [75]. Таким образом, проблема антагонизма «человек-природа» имеет 200 летнюю историю, приобретая с каждым годом всё большие масштабы и остроту.
Давно известно, что каждый биологический вид (и человек тут не исключение) может жить в довольно узких рамках той среды, к которой он генетически приспособлен. Если среда жизни изменяется быстрее, чем может наступить адаптация или трансформация вида, организм неизбежно умирает. Обычно вначале снижается иммунитет, возникает эволюционная «апатия», распространяются новые, ранее неведомые заболевания и становится не ясно «будет ли вообще существовать мир людей в мире природы и каким будет это соотношение» [141].
Кисловодск - одна из лучших здравниц России. Город возник и существует благодаря источникам минеральных вод. Это то, чем Кисловодск отличается от Сыктывкара, Урюпинска, Норильска и сотен других городов России. Поэтому отношение к экологии здесь должно быть особенно трепетным. Ухудшение экологической ситуации приведет к потере статуса, что в свою очередь лишит работы большую часть населения и как следствие сделает город «мертвым», либо низведет в разряд малого провинциального городка. Потеря кондиций ряда природных сред (атмосфера, подземная гидросфера) уже в настоящее время органолептически заметна большинству приезжающих на лечение рекреантов. Заболеваемость злокачественными новообразованиями в городе из года в год значительна выше, чем в среднем по краю. Отмечается постоянный рост ВПР у детей.
В идеале в основу концепции развития курорта федерального значения должен быть положен тезис о приоритетности сохранения уникальных природных данных Кисловодска: чистого воздуха, минеральной воды и парка, которым нет аналогов в мире. Статус курорта подразумевает наличие определенной экологической комфортности проживания. Причем экологическая комфортность подразумевает чистоту всех природных сред. Невозможно сохранение кондиций минеральных вод - визитной карточки курорта - без чистой атмосферы, почв, рек, грунтовых вод. В действительности, на сегодняшний день, несмотря на режим особой охраны по ряду причин экологическая ситуация на курорте ухудшилась.
С целью оценки реальной ситуации в городе, в рамках данной работы был выполнен системный анализ экологического состояния зоны гипергенеза Кисловодска. Системный анализ является эффективным методом изучения экологического состояния природных сред. Ценность системного подхода состоит в том, что создает основу для логического и последовательного подхода к проблеме и выработке путей её решения.
Были исследованы атмосфера, поверхностная и подземная гидросфера, педосфера и ноосфера города-курорта. Полученные результаты свидетельствуют о достаточно сильном загрязнении всех природных сред. Данные мониторинга ОС Кисловодска по ряду поллютантов соответствуют крупным индустриальным городам Москве, Ставрополю и др. Состояние таких природных оболочек, как - атмосфера, педосфера, поверхностная гидросфера соответствует напряженной экологической ситуации. Состояние грунтовых вод и интетральная оценка состояния здоровья коренного населения соответствуют критической экологической ситуации.
Полученные данные совпадают с результатами проведенных в 2007-2009 годах исследований биосферы Кисловодска. В данной работе [94] её автором Мандра Ю.А. в целях оценки состояния окружающей среды Кисловодска использовались растения различных таксонов. Полученные различными фитоин-дикационными методами данные свидетельствуют, что состояние биосферы города соответствует напряженной экологической ситуации.
В результате проведенного исследования было установлено, что в воздушном бассейне Кисловодска регулярно присутствует углеводород 1 -го класса опасности - бенз(а)пирен. В почвах, реках и грунтовых водах города содержатся суперэкотоксиканты и тяжелые металлы такие как - Сё, РЬ, Аб, Ъа, N1, Мп, Си. Ионы металлов, попадая в организм, действуют на ферменты, подавляя их активность и вызывая тяжелые неврологические последствия. Опасность тяжелых металлов заключается и в том, что они способны к биоаккумуляции. Поступая с пищей и водой, металлы накапливаются в организме как в фильтре. Организм не может освободиться от тяжелых металлов, так как они связываются с белками. Ситуацию осложняют синергические эффекты. Тяжелые металлы редко встречаются отдельно друг от друга, а два или более ядов вместе дают эффект во много раз превосходящий сумму действий каждого из них [145]. Сочетаясь вместе и поступая в организм, они ослабляют иммунную систему, и человек становится более подверженным воздействию инфекций и паразитов.
Выполненное математическое моделирование геофильтрации и миграции загрязненных грунтовых позволило определить, что за 20-ти летний период ореолы распространения поллютантов от АЗС и неканализованных районов увеличатся более чем в два раза. Причем в южной части города, где грунтовые воды находятся в гидравлической связи с водоносными горизонтами, может произойти бактериологическое и химическое загрязнение минеральных вод.
Приведены данные о росте эколого-зависимых заболеваний у всех возрастных групп населения Кисловодска. Показатель младенческой смертности в
2009 году составил - 8,4 при биологическом минимуме 2-3 на 1000 детей. Причинами младенческой смертности являются заболевания перинатального периода и ВПР, на их долю приходится более 70 % всех случаев смерти детей первого года жизни [109]. Ведущее место в структуре заболеваемости детей и подростков занимают болезни органов дыхания - 58,9 %. За последние 5 лет в Кисловодске темпы роста заболеваемости детей ВПР составили 26,3 %, онкологическими заболеваниями - 73 %. Число детей-инвалидов за данный период выросло на 14,8 %. Установлены прямые, достоверные связи между концентрациями в ОС - БП, NO, СО, ТМ и увеличением числа злокачественных заболеваний и ВПР у населения.
Кроме того в диссертации затрагивается вопрос об ужесточении нормативов ПДК. На сегодняшний день ПДК веществ 1-2 класса опасности, разработанные для отдельных представителей флоры и фауны существенно (до 1000 раз) жестче нормативов разработанных для человека.
Итогом выполненных исследований явилось обоснование комплекса мероприятий по методике проведения мониторинга сред зоны гипергенеза. Предложен ряд мероприятий отдельно по каждой из природных сред выполнение, которых улучшит состояние ОС курорта и постепенно нормализует экологическую ситуацию в городе. В качестве управления негативным процессом подтопления городской территории рассчитана система дренажных коллекторов, которые предполагается заложить в наиболее неблагополучных с УГВ 0-3 м районах города.
Резюмируя результаты работы можно сказать, что состояние всех сред зоны гипергенеза курорта Кисловодск имеет тенденцию к ухудшению и может достичь порога, когда город полностью лишится статуса одной из лучших здравниц. В конечном итоге «Если воздухом нельзя дышать, воду нельзя пить, а пищу нельзя есть, то все социальные проблемы теряют свой смысл»
