Краткий очерк развития науки

Глава 1. Основные понятия, краткий очерк развития науки

Основные понятия и определения

Во второй половине XX в. развитие земной цивилизации достигло такого уровня, когда для решения глобальных и региональных эколо­гических проблем, для устойчивого развития и сохранения био- и ландшафтного разнообразия на нашей планете понадобилась разра­ботка принципиально новых подходов и формирование государственного и международного статуса экологической экспертизы, контроля и мониторинга. Это непосредственно связано с категорией ограничения, на что человечество вынуждено идти сознательно, правда с разными темпами, убежденностью и пониманием у разных этносов, поскольку главное - это нравственная сущность ограниче­ния, за которой следуют экономическая и культурная составляющие.

Ниже приведем основные понятия и определения, которые используются в настоящем курсе в частности и в геоэкологической науке в целом.

Норма (от лат. norma — руководящее начало, правило, образец) - узаконенное установление, признанный обязательный порядок, установленная мера, средняя величина. Нормирование в области охраны окружающей среды (ОС) заключается в установлении нормативов ее качества, нормативов допустимого воздействия на окружающую среду при осуществ­лении технической, хозяйственной и иной деятельности, государственных стандар­тов в области охраны окружающей среды. В целях предотвращения негативного воздействия на окружающую природную среду деятельности человека устанавливаются следующие нормативы: предельно допустимые выбросы (ПДВ) и сбросы вещества (ПДС), предельно допустимые нормы концентрации веществ (ПДК), нормативы обра­зования отходов производства и потребления и лимиты на их разме­щение; нормативы допустимых физических воздействий и т.д. Далее эти нормативы будут рассмотрены более детально.

Норма в географии ассоциируется с понятиями тип леса, тип ра­стительности, тип почвы, тип и вид ландшафта и т.д. Норма всегда связана с определенным, наиболее вероятным состоянием объекта. Норма должна задаваться входными и выходными структурными и функцио­нальными характеристиками геосистем. Например, оценка нормальности состояния реального ландшафта может задаваться как минимум по пяти классам, соответствующим формам использования территории. Нормативы допустимого техногенного воздействия устанавлива­ются с учетом региональных особенностей ландшафтов, природных комплексов и геосистем.

Природный географический ландшафт — относительно одно­родная территория, региональная геосистема, сформировавшаяся на единой морфоструктуре в условиях одного местного климата и режи­ма увлажнения, характеризующаяся однотипными сочетаниями почв
и биоценозов, следовательно, это система периодически повторя­ющихся сочетаний генетически и функционально взаимосвязанных более мелких природно-территориальных комплексов.

Природно-антропогенный (природно-техногенный) ландшафт - ландшафт, измененный человеком, частично управляемый им.

Антропогенный (техногенный) ландшафт — полностью измененный человеком ландшафт.

Оценка — действие, устанавливающее цену.

Устойчивость ландшафта, геосистем - способность поддержи­вать значение структурных и функциональных характеристик в преде­лах, не превышающих критических величин, в пределах нормы со­стояния при внешних воздействиях.

Восстанавливаемость геосистем - способность геосистем воз­вращаться в исходное состояние после внешнего воздействия.

Географический прогноз - предвидение состояния географи­ческих объектов в фиксированный момент будущего.

Геотехническая система (ГТС) - образование физико-географичес­кой размерности, у которой природные (как специально созданные человеком, так и естественные, но непреднамеренно измененные в процессе действия техники) и технические части настолько тесно вза­имосвязаны, что функционируют в составе единого целого. Техноло­гия производства предопределяет их целостность, которая достигает­ся вещественно-энергетическими и информационными потоками (свя­зями). Наиболее яркими примерами выступают оросительные и осушительные системы, гидроэлектростанции (ГЭС) на реках. Дли­тельность и устойчивость функционирования ГТС зависят от возмож­ностей управления и контроля.

Более широким понятием является природно-техническая система - сочетание техники и природы или природных и технических подсистем. Примеры природно-технических систем: го­род, парник, подводная лодка, космический корабль, инкубатор и многое другое.

Природно-хозяйственные системы (ПХС) - территориальная взаимо­связанная совокупность природных ресурсов, производительных сил, производственных отношений и соответствующих организационно-экономических форм и учреждений. В основе ПХС лежат разнообраз­ные виды деятельности населения — промышленная, сельско-, лесо-, водохозяйственная, рекреационная, селитебная и т.д.

Географическая экспертиза — научное направление, специали­зирующееся на проверке объективности отражения закономерностей развития интегральных систем типа «население—хозяйство—приро­да» с учетом рационального использования ресурсов и охраны окружающей среды. Географическая экспертиза - завершающее звено в оценке региональных прогнозов, отражающих перспективы регио­нальной политики.

Главная цель экспертизы — установить на заданные сроки соот­ветствие технико-экономических обоснований (ТЭО), проектов, схем размещения производительных сил, новых технологий и т.д. нормативным требованиям состояния и охра­ны природной среды. Другими словами, цель экологической эксперти­зы - предупреждение возможных негативных последствий от планируе­мой деятельности человека на среду его обитания и на природную среду (ландшафты) в целом.

Экологическая экспертиза – установление соответствия намечаемой хозяйственной или иной деятельности экологическим требованиям и определение допустимости реализации объекта экологической экспертизы в целях предупреждения возможных неблагоприятных воздействий ее на окружающую среду и связанных с ней социальных, экономических и других последствий реализации объекта экологической экспертизы. Это особый вид научно-практической, оценочной деятельности специалистов государственных органов, ведомств, а также об­щественности для обоснования принимаемых решений при формировании и реализации природоохранной и экологической политики, связанной с различными видами хозяйственной и иной деятельности человека.

Геоэкологическая экспертиза - вид научно-практической дея­тельности, направленной на междисциплинарную (комплексную) оценку целостного процесса развития конкретной региональной и ло­кальной природно-хозяйственной системы с целью нахождения ме­ханизма коадаптивного совмещения хозяйственной подсистемы с при­родной. Объектами экспертизы выступают территориальные единицы, либо проекты промышленных объектов, крупных технических систем и др.

Проектирование (от лат.projectus, буквально — брошенный впе­ред) — процесс создания проекта: прототипа, прообраза, модели предполагаемого или возможного объекта, материала, схемы охраны природы и т.д. Многообразие видов хозяйственной и иной деятельно­сти человека рождает многообразие видов проектирования. Традици­онные виды проектирования - архитектурно-строительное, маши­ностроительное, гидротехни-ческое и другие. Сравнительно новые виды - при­родоохранное, геоэкологическое, ландшафтно-географическое проектирование.

Экологическое проектирование, а точнее экологическая состав­ляющая проектирования, в широком значении — прогноз и оценка воздействия на окружающую природную среду (ОВОС) любого про­екта хозяйственной и иной деятельности человека, которая потенци­ально может оказать негативное воздействие на окружающую среду Спектр объектов проектирования чрезвычайно широк. Это – технологии производств, новые материалы, генеральные планы развития городов, трасс нефте- и газопроводов, проекты гидроэлектростанций, АЭС и т.д.

Экологическое проектирование в узком значении термина - процесс обоснования и оценка воздействия на окружающую природ­ную среду объектов, либо специально предназначенных для измене­ния неблагоприятных свойств среды обитания человека (природных и техногенных ландшафтов), либо объектов, имеющих прямое приро­доохранное значение. Примерами первых выступают проекты полиго­нов захоронения твердых бытовых и промышленных отходов, устройств депонирования осадков сточных вод и т.д. Примерами вторых — проек­ты создания заповедников, национальных парков, заказников, других охраняемых природных территорий.

Геоэкологическое проектирование – особый вид проектирования, когда проектируются различные геотехнические системы – объекты физико-географической размерности в рамках ландшафтной сферы Земли.

Экологическое обоснование проекта - в настоящее время это этап любого вида проектирова­ния, в ходе которого на основе экспериментальных и прогнозных построений доказывается, что неблагоприятные экологические по­следствия при реализации проектов не превысят существующих эко­логических норм или что проект соответствует экологическим требо­ваниям, узаконенным в нормативных государственных документах.

Экологический аудит - независимая комплексная документи­рованная оценка соблюдения субъектом хозяйственной и иной дея­тельности требований, нормативов и международных стандартов в об­ласти охраны окружающей среды и подготовка рекомендаций по улучшению такой деятельности.

Геоэкологические принципы проектирования - это указания и рекомендации, ориентирующие проектные организации на действия, призванные обеспечить наиболее рациональное использование при­родных ресурсов, оптимальное средообразование и сохранение среды обитания человека. Поэтому главный принцип экологического проектирования и экспертизы - соблюдение соответствия геоэкологических норм проектирования современным нормам состояния природной среды, которые выступают главными кри­териями оценки проекта.

Экологический риск - вероятность возникновения неблагопри­ятных для человека и природной среды последствий после осуществ­ления хозяйственной деятельности.

Экологические геоинформационные системы (ЭГИС) - компьютерные системы, осуществляющие сбор, хранение, обработку, преобразование, отображение и распростране­ние территориально координированных данных. Основная функция ЭГИС - информационно-картографическое обеспечение управленчес­ких решений. Основу ЭГИС составляют базы цифровых экологических данных и автоматические картографические системы с подсистемами ввода, логико-математической обработки и вывода данных.

Оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС) - основ­ная часть в составе проектной документации, состоящая из: а) прог­ноза влияния проектируемого объекта на природную среду (совре­менные ландшафты территории и его компоненты); б) экологичес­кой экономической и социальной оценок возможных изменений и последствий. ОВОС включает в себя анализ альтернатив проекта, т.е. способов достижения поставленной цели другим путем, вплоть до полного отказа от нее. Главная цель ОВОС не оценка как таковая, хотя очень важно качество оценки, а принятие решения директивны­ми органами на основе этой оценки.

Экологическая оценка технологии производства - это анализ и оценка экологических последствий и экологического риска технологий в случае нормальной или аварийной эксплуатации объекта с целью доказать экологическую безопасность технологии или установить степень ее опасности. Экологическая оценка технологий является частью экологичес­кой экспертизы существующего производства или любого проекта, поэтому необходимо дать определение экологической экспертизы технологий.

Экологическая оценка технологий производится при экологичес­ком обосновании выбранного способа производства и технологии с учетом всех экологических последствий данной технологии. При экологической оценке технологий определяется степень экологичности и экологической опасности способов производства, оценивается степень экологической опасности продукции, ее ис­пользования и хранения, а также проводится оценка опасности хранения и использования отходов.

Сфера воздействия производств ограничивается территориями с интенсивным поступлением техногенных выбросов в природную среду. Интегральный показатель интенсивности воздействия - поступление выбросов в единицу времени на единицу площади, чаще всего он рассчитывается т/км² в год. При выявлении сферы воздействия используют биотестирование, биологическую индикацию, приемы ландшафтной индикации загрязнения природной среды.

Ограничение сферы воздействия производят по одному или нескольким элементам ландшафта, например, снежному покрову, почвам, торфу, мхам и лишайникам, эпифитной растительности и т.д.

Зона геохимического воздействия технических производств может составлять несколько тысяч квадратных километров; интенсив­ные поступления выбросов вызывают превышение фоновых концент­раций в компонентах и элементах ландшафтов (воздухе, воде, снеге, почве, торфе и т.д.).

Зона биотического воздействия выделяется при фиксировании из­менений в биотических элементах ландшафтов, вызванных геохими­ческим воздействием, это прежде всего уменьшение видового разно­образия в ярусах растительности, почвенной фауне и т.д. Так как на­рушение или выпадение элементов биоты связано с накоплением ингредиентов выбросов в почвах, то проводят диагностирование со­стояния почв, в первую очередь изменение их химического состава.

Зона геоматического воздействия (интенсивного поступления выбросов в течение длительного времени и вследствие этого структурной перестройки ландшафтов). Геохимические воздействия и нарушения биоты ландшафтов вызывают изменение их литогенной основы (геомы), т.е. практически происходит их трансформация и формирование «техногеом», в которых полностью отсутствуют биотические компоненты

Краткий очерк развития науки

Первые гидротехнические сооружения были созданы в Древнем Египте более 3 тыс. лет до н.э. При фараоне Менесе сооружена плотина Кошиш длиной 450 и высотой 15м. Изменилось русло Нила, поскольку рядом строилась столица г. Мемфис. Примерно в 2800-2500 гг. до н.э. в 3 км южнее Каира была возведена плотина Садд-Кафара на р. Вади-Гарави высотой 12 и длиной 108 м, которая вскоре после строительства была размыта под действием напора воды в водохранилище из-за отсутствия водослива. Эти фак­ты подтверждают, что элементы проектирования уходят вглубь тысяче­летий.

Примером последнего в Средневековье стало создание польдеров в Нидерландах, которые десять столетий назад стали ос­новным способом приращения суши. Польдеры характеризовались двумя признаками: находились ниже высокого уровня моря (прили­вов или нагонов) и имели оградительные дамбы на приморских рав­нинах. Безусловно, при проектировании учитывалась экологическая составляющая.

Массовое строительство железных дорог в мире не могло обойтись без инженерно-геологических изысканий, что наполняло проектирование, в том числе экологическое, новым содержанием. Первый опыт рекультивации нарушенных промышленностью ландшафтов относит­ся к середине XIX в. (Германия). Этот вид проектирования также мо­жет рассматриваться как экологический с позиций сегодняшнего дня. В начале XX в. в Англии, США, Канаде, ФРГ, Польше, Чехии и других странах получила широкое развитие лесная рекультивация - озеленение терриконов угольных шахт и карьеров по добыче строи­тельных материалов. Огромным естественным полигоном по разработ­ке теоретических и практических вопросов рекультивации стали Рур­ский и Рейнский угольные бассейны. Тем самым совершенствовалось экологическое проектирование и ландшафтное планирование.

В России в 1875 г. В. В. Докучаев в статье «По вопросу об осушении болот вообще и в частности об осушении Полесья» поставил пробле­му изучения физико-географических (экологических) последствий водных мелиорации.

В Советском Союзе экологическая составляющая проектирования обозначилась после принятия VIII съездом Советов плана ГОЭЛРО. В числе первых началось проектирование Волховской ГЭС. В 1921 г. поставлена задача определения оптимальной высоты плотины ГЭС, при которой не произошло бы падения продуктивности лугов. Руководил исследованиями академик Л. И. Прасолов. В 30-е годы были осуществлены комплексные почвенно-ботанические исследования в зоне влияния проектируемых Рыбинского и Камского водохранилищ. Однако до подлинной комплексности было далеко. В 40— 50-е годы в проектах гидротехнического стро­ительства основное внимание уделялось прогнозу гидрологического режима реки, гидрогеологическому прогнозу (подпору и фильтрации вод) и переработке берегов.

В начале 50-х годов XX в. был принят «сталинский» план преобразова­ния природы, нацеленный на изменение неблагоприятных свойств при­родных условий прежде всего европейской части страны. В его основе лежала идея проведения фито- и гидромелиорации с целью повышения уровня сельскохозяйственной продуктивности земель. Экологически (физико-географически) план в научном отношении не был обеспечен. Не случайно поэтому книга Д. Л. Арманда «Физико-географические ос­новы проектирования сети полезащитных лесных полос» издана толь­ко в 1961 г., когда «План» уже вышел из политической моды.

Новый, импульс экологическому проектированию дан в начале 60-х годов XX в., в связи с проектами территориального перераспределе­ния стока северных рек на юг и создания Нижнеобской ГЭС. В Инсти­туте географии АН СССР по инициативе И. П. Герасимова и С. Л. Вендрова были поставлены комплексные исследования по оценке воздей­ствия крупных равнинных водохранилищ на ландшафты окружающей территории и по разработке методов прогнозирования проектируемых водохранилищ ГЭС. Несколько позже были проведены исследования по влиянию Каракумского канала на прилегающую территорию и др. Хотя в те годы ОВОСы не имели государственного статуса, многие работы выполнялись в содружестве с проектными организациями.

Наиболее результативными оказались вопросы географического и экологического обоснования создания гидротехнических систем на равнинных реках и мелиоративных систем, теплоэнергетики и цвет­ной металлургии. Данные проблемы освещены в работах «Водохранилища и окружающая природная среда», «Ландшафт в зоне воздействия промышленности» и других.

В явном виде экологическое проектирование представлено и проектах рекультивации земель. В 70-е годы прошлого века появились первые обоб­щающие работы по рекультивации ландшафтов в СССР, тогда же вышли правительственные и государственные документы, регламентирующие проектирование и осуществление рекультивации.

В СССР первым юридически оформленным шагом к экологичес­кой экспертизе стало Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 1 декабря 1978 г., в котором было рекомендовано внедрение в практику народно-хозяйственного планирования территориальных комплексных схем охраны природы (ТерКСОП).

К сожалению, ТерКСОПы в условиях жесткой плановой системы и монополии министерств не стали эффективным инструментом эко­логического проектирования и экспертизы.

Советская система принятия решений позволяла осуществлять кон­троль за проектами на стадии планирования. Контроль за принятием решений на проектных стадиях осуществлялся с помощью ведомствен­ных экспертиз, проверявших соответствие более 50 видов проектной и предпроектной документации принятым нормам и правилам, без положительного заключения которых хозяйственная деятельность формально не могла начинаться. Но систематического, комплексного и открытого рассмотрения последствий планируемой хозяйственной деятельности для окружающей среды и здоровья населения не проводилось. В 1985 г. Госстроем СССР при­няты строительные нормы и правила (СНиП), в соответствии с которыми впервые от проектировщиков требовалась оценка состояния окружающей среды и экосистем в регионе предполагаемого строительства, а также прогноз воздействия на окружающую среду со стороны проекта. Поэтому 1985 г. часто приводят как год рождения ОВОС в СССР и, следовательно, в Беларуси. В 1987 г. были опубликованы рекомендации, в которых указывалось, что «процесс государственно-монополистического регулирования, принятый в развитых странах и называемый ЕIА», является эффективным инструментом решения эко­логических проблем и что аналог термина ЕIА — понятие «экологичес­кая экспертиза». Практически ЕIА отождествлялась с экологической эк­спертизой, которая в дальнейшем, с появлением законов «Об экологи­ческой экспертизе» (1990) и об «Охране окружающей природной среды» (1992), была законодательно закреплена как государственная.

Вместе с термином «экологическая экспертиза» в конце 1980-х го­дов в употребление вошел термин ОВОС (дословный перевод терми­на EIA). ОВОС должен был стать частью, т.е. стадией подготовки ма­териалов к экологической экспертизе. Параллельно предпринимались попытки создать отдельную законодательную базу ОВОС.

Методологические, методические проблемы и конкретный практи­ческий опыт этого периода обобщены и отражены в коллективных ра­ботах «Природа, техника, геотехнические системы» (1978), «Географи­ческое обоснование экологических экспертиз» (1995), «Геоэкологичес­кие принципы проектирования природно-технических геосистем» (1987), «Основы эколого-геогеографической экспертизы» (1992), «Ландшафт­ная индикация загрязнения природной среды» (1992). Сущность подхо­да географов Московского университета заключалась в том, что содер­жательная сторона экспертизы - это оценка воздействия на природные и антропогенные ландшафты по различным критериям, а не юридические и процедурные вопросы, которые привлекают внима­ние большинства авторов пособий по ОВОСам и экспертизе.

История становления ОВОС за рубежом. Возникновение ОВОС как стадии экологического проектирования правомерно отнести к 1970 г., когда в США был принят Акт о Национальной политике по охране окружающей среды –National Environmental Police Act (NEРA). В нем рекомендовалось «учитывать при принятии крупных решений экологические последствия планируемой деятельности». Поэтому принятию решений, способных повлечь «значительные экологические последствия», должно предшествовать составление специальной «Дек­ларации об экологических последствиях» (Environmental Impact Statement – EIS) В NЕРА были заложены и методологические предпосылки «Оценок воздействия»: «использовать систематический, междисцип­линарный подход, при котором обеспечивается интеграция естествен­ных и общественных наук при проектировании среды обитания и при планировании и принятии решений».

Становлению методологии ОВОС способствовали суды США, в которые обращались общественные и государственные организации и просто граждане США в связи с несоблюдениями NЕРА, это способ­ствовало формированию процесса Environmental Impact Assessment (ЕIА). Определились основные требования к процессу ЕIА:

- всесторонние исследования и выявление ожидаемых экологических последствий альтернатив предлагаемой деятельности;

- возможность использовать EIS при принятии решений по проекту;

- доступность EIS для замечаний заинтересованных сторон, в
том числе населения.

Опыту США последовал ряд европейских стран. С начала 80-х го­дов началась работа над общеевропейским законом об ЕIА, который был оформлен в виде Директивы Европейского сообщества от 3 июля 1985 г. Она потребовала от национальных правительств модификации природоохранных законодательств, направленных на включение про­цедуры Environmental Assessment (ЕА) в процесс принятия решений по определенным типам проектов, и установления перечня проектов, для которых оценка воздействия на окружающую среду была обязательной. К 1988 г. страны единой Европы изменили соответствующим образом свое законодательство. Новые страны, вступающие в ЕС (например, Австрия), должны были в срочном порядке включить процесс ЕА в свои системы принятия решений, а Польша, Чехия, Венгрия, страны При­балтики и другие кандидаты в члены ЕС к настоящему времени привели свои законодательные системы в соответствие с требованиями Директивы.

В 1991 г. на конференции в Эспо (Финляндия), проводимой под эгидой Экономического Совета по делам Европы ООН, 30 стран под­писали Конвенцию о проведении ЕIА проектов, могущих иметь зна­чительные трансграничные экологические последствия. Согласно Кон­венции о Трансграничной ОВОС материалы по оценке воздействия таких проектов должны быть полностью доступны соседней стране. Советский Союз также поставил подпись под этим соглашением, а в 1994 г. парламент России его ратифицировал. Наша страна также является участником соглашения.

Значительная роль в развитии и становлении ОВОСов принадле­жит научному комитету по проблемам окружающей среды (СКОПЕ), который был организован Международным советом научных союзов в 1969 г. Итоги деятельности СКОПЕ впервые были отражены в сводке 1979 г. (Environmental Impact Assessment. Principles and Procedures // Вторжение в природную среду. Оценка воздействия) и других последующих отчетных документах.

Сбор первичных данных заключается в подборе из имеющейся информации по территории, необходимой для целей ОВОС. Исходя из структуры и функционирования проектируемого хозяйственного объекта и общих физико-географических и социально-экономических характеристик территории, выделяются основные факторы их вза­имного влияния. На основе выделения этих общих факторов прово­дится подбор необходимой информации для создания ГИС поддерж­ки ОВОС. Далее оценивается полнота имеющейся информации, ее актуальность, возможность применения в рамках геоинформационных систем.

Ввод и хранение данных в целом сводится к преобразованию бу­мажных картографических носителей в цифровой формат (векториза­ция), преобразованию аэро- и космических снимков на бумажных носителях в цифровой формат (сканирование), структуризации и приведению к единому стандарту данных полевых обследований и литературной, фондовой и архивной информации в единую базу дан­ных с пространственной привязкой. Вся пространственная информа­ция приводится к единой картографической проекции. В случае созда­ния ГИС для целей ОВОС предпочтительными являются проекции Гаусса— Крюгера или UTM в узкой зоне.

Анализ данных включает поиск и выборку данных, статистичес­кий анализ, моделирование, автоматизированное создание карт, экспертное оценивание, создание геоэкологических сценариев, разработку прогнозов развития геоэкологических ситуаций.