Особенности структурно - классификационного обеспечения экосбалансированного природопользования в рамках городских техноэкосистем.

Подрезенко И.Н., Остапенко Н.С., Крючкова С.В., Кириченко В.А.

Институт проблем природопользования и экологии Национальной академии наук Украины, Днепропетровск, Украина

Одним из проявлений урбанизации является все большее развитие техногенной среды, взаимодействие которой с природной средой выражается во все более разнообразных формах и, как правило, приводит к возникновению необратимых процессов в природе, что, в конечном счете, негативно сказывается на человеке. В результате усиления техногенного прессинга нарушается устойчивость природных экосистем и ландшафтов, происходит накопление токсичных веществ искусственного происхождения, формирование биохимических аномалий, падение плодородия почв, уменьшение биоразнообразия. Это отрицательно влияет на геогидрологические, физико-химические, биохимические, токсикологические и другие характеристики природной среды, особенно гидросферы. Нарушение динамического равновесия в кругообороте вещества и энергии снижает способность почв, природных вод и растительности к самовосстановлению в условиях техногенного воздействия. В свою очередь, сосредоточение в пределах городских техноэкосистем крупных многочисленных источников вредных эмиссий неблагоприятно влияет не только на окружающую среду, но и на здоровье и нормальную жизнедеятельность населения, снижает сопротивляемость человеческого организма к заболеваниям различного рода. Широкое распространение получили так называемые «болезни цивилизации», особенно в крупных и крупнейших агломерациях: сердечнососудистые, нервные, раковые заболевания, болезни верхних дыхательных путей, аллергия, транспортный травматизм. Поскольку городские агломерации являются наибольшими потребителями гидроресурсов, и, в то же время, техногенными загрязнителями водоемов, то решение проблемы оценки техногенного влияния на гидросферу приобретает первоочередную весомость при внедрении экообоснованного природопользования в пределах сложных техноэкосистем.

В рамках системно-аналитических исследований, касающихся экологизации технологий природопользования, рассматриваются подходы к структурно-классификационному обеспечению выбора направлений экосбалансированного функционирования городских техноэкосистем с учетом мирового опыта в использовании ресурсов: литосферных (верхней части), энергетических, гидросферных (поверхностных и подземных вод).

Наиболее опасными техногенными источниками загрязнения окружающей среды являются горно-металлургическое, коксохимическое, гальваническое производства вследствие образования больших объемов сточных вод. Стоки содержат высокотоксичные соединения, вредные примеси тяжелых металлов, неорганических кислот, щелочей и ПАВ, от которых больше всего страдают поверхностные и подземные водоемы. Кроме этого, образуется большое количество твердых отходов, особенно от реагентного способа очистки сточных вод, которые содержат тяжелые металлы в малорастворимой форме. Так, соединения металлов, выносящиеся сточными водами металлургических и химических производств, очень негативно воздействуют на экосистему Водоем – Грунт – Растение – Животное – Человек. Обобщая вредное воздействие тяжелых металлов, подчеркнем особенно опасное их действие: токсическое – Cd, Cu, Ni, Cr; алергенное – Ni, Cr; тератогенное (возникновение уродств) – Cd; канцерогенное – Ni, Cr, Zn; мутагенное – Cd, Cu, Ni, Cr, Zn. Также тяжелые металлы затрудняют биологическую очистку сточных вод.

Мощным источником загрязнения в городах являются полимерные и облицовочные материалы, используемые при строительстве современных зданий. Они применяются для покрытия полов, облицовки стен, теплоизоляции, гидроизоляции и облицовки панелей, изготовления оконных блоков и дверей, объемных элементов сборных домов, элементов сантехники. Масштабы и целесообразность применения полимерных материалов в строительстве жилищных и общественных зданий определяются рядом полезных свойств, которые облегчают их использование, повышают качество строительства и удешевляют его. Однако результаты исследований показывают, что практически все полимерные материалы выделяют в воздушную среду токсичные химические вещества, угрожающие здоровью населения (табл. 1).

Таблица 1. Приоритетный список вредных химических веществ, поступающих в воздушную среду от строительных и облицовочных материалов

Небезопасные и масштабные загрязнения окружающей среды, особенно в границах сложных городских техноэкосистем, создают промышленные и коммунальные отходы. Так, приоритетным способом утилизации отходов является метод рециклинга. В мировой практике используют три типа рециклинга. Первый тип относится к отходам потребления: если отходы сохраняют свои свойства (например, стеклянная тара), то они могут использоваться повторно без особых переделок. Второй тип рециклинга – прямой рециклинг, то есть переработка для производства новой продукции (той же стеклянной тары). Третий тип рециклинга (непрямой, побочный рециклинг) – это использование отхода, который утратил свои форму и качество до такой степени, что его невозможно использовать для переработки в такой же самый продукт, для получения других материалов (например, использование макулатуры для производства картона). Побочный рециклинг – это создание замкнутых производственных «цепочек», когда отходы одного производства являются сырьем для другого. Такая система рециклинга успешно функционирует в одной из Австрийских земель. В мире очень высокий уровень рециклирования наблюдается по таким ресурсам, как бумага, стекло, алюминий. Наиболее развитые системы сбора и утилизации отходов имеют Дания, Нидерланды, Германия, Швеция и Япония. Японские бизнесмены выделяют пять ключевых понятий экобизнеса, или «Пять R»: Refine (очистка), Reduce (сокращение), Recycle (рециклирование), Reuse (повторное использование), Reconvert energy (реконверсия энергии). Переработка коммунальных отходов приносит значительную экономическую прибыль некоторым странам. Так, Китай ежегодно закупает в США бытового мусора на 1 млрд. дол. США, а после переработки этих отходов выпускает продукцию на 4 млрд. дол. США и продает ее по всему миру.

В процессе исследований было разработано структурно-классификационное обеспечение выбора экологичных технологий природопользования в рамках городских техноэкосистем. Предлагаемая структуризация факторов негативного воздействия на функционирование городских техноэкосистем включает три основные группы: природные, техногенные и природно-техногенные. Причем, с точки зрения возможностей управляемости и упреждения вредных воздействий, наибольший интерес представляет третья, смешанная группа (природно-техногенные факторы). Природные факторы негативного воздействия должны служить основой долгосрочных мониторинговых исследований и возможностей как можно более точного прогнозирования. Техногенные факторы могут рассматриваться в качестве базы для инновационных исследований по экологизации и рециклированию различных промышленных технологий, как старого образца, так и новейших. Кроме того, необходимым дополнением этих системных исследований являются проработки различных групп рисков, которые выступают ключевым оценочным механизмом при контроле и принятии экообоснованных управленческих решений. Эти разработки, представленные в укрупненном виде на схеме (рис. 1), являются фундаментом для алгоритмических построений в сфере ресурсного водообеспечения Украины при переходе сложных городских техноэкосистем на экосбалансированное природопользование.

Рис. 1. Укрупненная схема структурно-классификационного обеспечения экосбалансированного природопользования в рамках городских техноэкосистем