Эколого-экономические подходы, основанные на математическом моделировании риска, минимизирующие экономические затраты на безопасность разработок месторождений шельфа
Л.И. Лобковский,
д-р физ.-мат. наук, член-корр. РАН, зам. директора по науке Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН, (117851 Москва, Нахимовский проспект, 36)
Н.В. Соловьева,
д-р физ.-мат. наук, ведущий научный сотрудник Института океанологии им. П.П. Ширшова
РАН (117851 Москва, Нахимовский проспект, 36; e-mail: solocean@rambler.ru)
М.Ю. Худошина
д-р физ-мат. наук, профессор МГТУ «СТАНКИН» (127055, Москва, Вадковский пер. д. 3а)
Аннотация. В работе обосновывается необходимость проводить оптимизацию финансирования интенсивных разработок месторождений шельфа с учетом междисциплинарности возникающих задач. Использование предложенных методик позволит удовлетворить вынужденным условиям снижения затрат на природоохранные мероприятия при сохранении приоритетности экологических требований. Для решения задач экологической безопасности в рамках оптимальных экономических мероприятий предлагается анализ, оценка и управление экологическим риском с учетом возможного снижения экономических затрат на обеспечение экологической безопасности шельфа.
Abstract. Necessity proves in work to spend optimization of financing of intensive development of shelf deposits in view of arising problems variety. Use of the offered techniques will allow to satisfy to the compelled conditions of decrease in expenses for nature protection actions at preservation of a priority of ecological requirements. For the decision of ecological safety problems within the limits of optimum economic actions the analysis, an estimation and ecological risk management in view of possible decrease in economic expenses for maintenance of shelf is offered ecological safety.
Ключевые слова: экологический риск, экологическая безопасность, шельф, математическое моделирование
Keywords: ecological risk, ecological safety, shelf, mathematical modeling
Введение
До недавнего времени принятие хозяйственных решений в области рационального использования природных ресурсов было ориентировано на экономические показатели. При существующих методиках экономической оценки почти всех важнейших видов природных ресурсов, заметных успехов в повышении эффективности природопользования не наблюдается [1]. Одной из причин является отсутствие должного учета экологического фактора в показателях экономической оценки природных ресурсов и оценке последствий хозяйственной деятельности человека. Важнейшим в этом смысле является первичность определения величины допустимого риска экологической системы, а не наоборот - допустимой интенсивности антропогенного воздействия.
Существующие механизмы финансового регулирования природоохранной деятельности, включая платежи за загрязнения, земельный налог, плату за воду, штрафы и компенсации, экологическое страхование и т.д. только поверхностно касаются экологического аспекта воздействия хозяйственной деятельности человека на окружающую среду. Причем именно на «среду», не выделяя в ней сложные природные экологические системы, не акцентируя внимания на многомерности пространства параметров и связей между компонентами единой сложной системы, включающей антропогенную деятельность человека. Это не значит, что в решении эколого-экономических задач нужно настолько детализировать изучаемые явления, что целостное представление будет утеряно. Но и ограничивать экологическую часть общей задачи лишь тривиальными выводами о связи между загрязнениями и платежами, регламетациями и ограничениями не достаточно.
Хотя экономические требования на практике вступают в противоречия с экологическими,
все же можно сформулировать такой подход, который позволит принимать эффективные эко-лого-экономические решения природохозяйст-венных задач. В его основе лежат методы математического моделирования экологического риска с выходом на управление риском [2, 9, 10]. Методика отрабатывалась на задачах, связанных с экологическим состоянием и риском разработок шельфа [3].
Необходимость разработки методов математического моделирования состояния экологических систем шельфовых районов обусловлена интенсивным освоением месторождений нефти и газа. Вместе с тем, шельфовые области являются наиболее продуктивными и прогноз состояния экологической системы, находящейся в условиях интенсивного антропогенного воздействия, требует комплексного междисциплинарного подхода, включающего как экспериментальные методы и данные натурных наблюдений (контактные и дистанционные), так и методы математического моделирования [2, 3, 6].
Для моделирования шельфовых экосистем может применяться синтез широко известного экосистемного подхода в математическом моделировании [2-7] и развивающегося экоск-ринингового [8-10] открывающий широкие перспективы в решении задач экологической безопасности [10, 7]. Междисциплинарность предложенного подхода позволяет использовать все достоинства смежных дисциплин и избежать недостатков каждой в отдельности.
Моделирование в рамках экосистемного подхода
Состояние экологической системы оценивается разными группами специалистов по существующим для каждой из них нормативам: санитарно-гигиеническим, рыбохозяйственным, водопользовательским и т.д. В таких нормативах используются самые разнообразные системы
индикаторов, от хорошо разработанной системы предельно-допустимых концентраций (ПДК), предельно-допустимых выбросов (ПДВ) и нагрузок (ПДН) до генетических индикаторов, используемых для определения мутагенной степени опасности.
Такое разнообразие в подходах дает возможность количественно оценить воздействие либо конкретного загрязнителя (токсиканта) на определенный вид организмов, либо суммы негативных воздействий на определенную жизненно важную функцию организма. При этом, следует отметить несовершенство каждого из подходов в отдельности. Так нормы ПДК, защищая человека от того или иного воздействия, не рассчитаны на защиту всей экосистемы в целом. Даже если значениями ПДК пытаются нормировать какое-либо антропогенное воздействие на сумму некоторых живых организмов, то, как правило, это можно осуществить только для конкретной среды (атмосферный воздух, питьевая воды, вода рыбохозяйственных водоемов и т.п.). Кроме того, такие нормы не учитывают эффекты накопления вредных веществ в организмах или последствия перехода их из одной среды в другую. Другими словами, выполнение норм по какому-либо одному критерию не означает экологической безопасности всей системы в целом, однако является необходимым ее условием. Кроме того, наличие множества частных критериев экологической безопасности затрудняет и сам выбор того или иного критерия, по которому возможно сделать заключение о степени опасности. Такая многомерность в постановке и решении задач экологии побуждает к разработке интегрального критерия экологической безопасности, который, с приемлемой степенью обобщения, позволил бы видеть объект исследования в целом и давать оценку его экологического состояния в целом [7].
Здесь необходимо пояснить, что к созданию универсального критерия экологической
безопасности для различных уровней биологической организации от биосферы в целом и до индивидуального организма, вряд ли стоит стремиться. Если даже такой критерий и будет предложен, то по необходимости наличия в нем систем разного уровня организации, он должен был бы обладать сильной степенью обобщения, так, что существенные индивидуальные свойства каждого уровня организации могли бы быть потеряны. В силу этого, иерархия объектов и диапазон применимости критерия экологической безопасности должны соответствовать, по крайней мере, уровню организации исследуемых систем. А это, в свою очередь, имеет следствием создание не одного универсального критерия, а набора таких критериев для экосистем различных уровней. Число таких критериев должно быть небольшим и соответствовать ограниченному выделению уровней организации экологических систем.
Эти соображения легли в основу построения универсальной модели экологической системы морского шельфа, учитывающей связи между процессами различной природы (физической, химической, биологической, геологической), которые отражены системой нелинейных, нестационарных уравнений в частных производных [2, 3]. Традиционный подход, связанный с математическим моделированием последствий антропогенного воздействия на экологическую систему, предполагает расчет концентраций и биомасс (или численностей) основных компонент экосистемы [4-6, 12-15]. В таком расчете в качестве внешних учитываются антропогенные воздействия на экосистему: сбросы загрязнений, строительство гидротехнических сооружений, зарегулирование речного стока, добыча полезных ископаемых на шельфе и т.п.
Моделирование экологического состояния и риска морского шельфа [2] осуществляется в трехуровневой структуре иерархии процессов экосистемы. На первом уровне моделирования
учитываются отдельные процессы. Чаще всего они устанавливаются эмпирически. Это выражения для законов гидромеханики, оптики, термодинамики, закономерности химических реакций, фотосинтеза, роста биомассы организмов [2]. Взаимодействие процессов представлено моделями второго уровня: гидротермодинамический блок (ГТД), гидробиологический блок (ГБ) и гидрохимический блок (ГХ). Целостное представле-
ние о состоянии экосистемы шельфа возможно только с помощью модели третьего уровня, которая объединяет модели второго уровня в замкнутую систему. Реальный объект описывается моделью не одного какого-либо уровня, а иерархической последовательностью моделей, описывающих реальную систему с возрастающей степенью приближения к ее свойствам [2] (рис. 1).
Антропогенные воздействия
(аварийные и штатные режимы эксплуатации технических объектов)
Гидротермодинамический блок
(поля течений, температуры, солености, плотности)
Данные о полях:
1. Материалы наблюдений
2. Перебор ситуаций по климатическим данным
3. Диагноз и прогноз по математическим моделям
Модель основных компонент морской системы
кислород
Со2
Отдельные виды организмов
О
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.