НАН Украины
Институт проблем природопользования и экологии
К вопросу определения ресурсного потенциала атмосферного воздуха территории региона
В.Ю. Каспийцева
г. Днепропетровск
Аннотация
В статье предложена методика, позволяющая произвести оценку ресурсного потенциала атмосферного воздуха с учетом его качества при различных социо-эколого-экономических сценариях развития регионов. Приведены результаты расчетов ресурсных показателей на примере Днепропетровской области.
У статті запропонована методика, що дозволяє зробити оцінку ресусного потенціалу атмосферного повітря з урахуванням його якості при різноманітних сценаріях соціо-еколого-економічного розвитку. Наведені результати розрахунків ресурсних показників на прикладі Дніпропетровської області.
V.Yu.Kaspijcteva. To determination question of resources potential of atmospheric region territory air
In clause the technique allowing to make a rating of polyresource potential of atmospheric air in view of its quality at various social-ecology-economic the scripts of development of regions is offered. The results of accounts of resource parameters on an example of the Dniepropetrovsk area are given.
Территории хозяйственных регионов, даже небольших по площади, достаточно разнообразны по своим ландшафтно-клима-тическим характеристикам, концентрации промышленного потенциала и плотности населения.
В связи с этим возникает необходимость в определении возможных последствий антропогенных процессов, происходящих в атмосферном воздухе, являющемся одной из основных составных частей природно-ресурсного потенциала, при различных эколого-экономических сценариях развития региона, комплексной оценке его состояния. Как отмечено в [1], «результаты оценки природно-ресурсного потенциала являются одной из базовых характеристик выбора приоритетов устойчивого развития».
Исследования, проведенные в ИППЭ НАН Украины, позволили обосновать общую структуру и состав интегрального показателя ресурсного потенциала атмосферного воздуха территории с учетом его качества [2, 3]. Они разработаны на основе динамики уравнений баланса использования и восстановления. Структура атмосферного воздуха как полиресурса подробно уже изложена ранее в [3].
Ресурсные показатели имеют три основные уровня агрегирования:
- сводная интегральная оценка ресурсных возможностей атмосферного воздуха,
- макропоказатели,
- базовые показатели.
При этом показатели второго и третьего уровней определяются с учетом метода экспертной оценки.
Ресурсный потенциал может быть охарактеризован следующими макропоказателями: ресурс жизни, макроэнергетический ресурс, ресурс транспортной среды, ресурс полезных химических веществ.
Агрегирование и нормирование показателей процесса устойчивого развития производилось с использованием методологии, изложенной в [2,3].
Так показатель, определяющий ресурс полезных химических веществ по кислороду, имеет вид:
при ,
при ,
при ,
где - максимальное содержание кислорода над данной территорией;
- количество кислорода над данной территорией (возд - плотность воздуха, кг/м3;
Sтер - площадь территории, м2;
Н - высота атмосферного столба, м);
- текущее потребление кислорода с учетом техногенной (промышленной) нагрузки (потребление по отраслям, человеком, животным и растительным миром определяется так же, как и при определении кислородного ресурса животного мира и человека);
где - потребление кислорода в промышленности;
i - количество видов продукции, для производства которой нужен кислород;
Qi - объем выпуска i-го вида продукции;
Pi - удельное количество кислорода, необходимое для производства i-го вида продукции);
- потребление кислорода в сельском хозяйстве;
- потребление кислорода на транспорте;
- потребление кислорода в строительстве;
- потребление кислорода в жилищно-коммунальном хозяйстве;
- минимальное содержание кислорода в воздухе, при котором возможна жизнь (при парциальном давление кислорода 14665,4 Па появляются признаки гипоксии (кислородное голодание), а уменьшение его до 7999,3 Н/м2 опасно для жизни [7]).
Каждый из видов ресурсов характеризуется одним приведенным безразмерным показателем верхнего уровня Zo (в диапазоне 0-1,0 с точностью до третьего знака после запятой), который обладает полнотой отражения целевой направленности вида ресурса и позволяет оценивать различные регионы в различные моменты времени.
Значение Zo = 0 соответствует крайнему негативному физическому состоянию оцениваемой системы, значение Zo = 1 предельному идеальному состоянию системы.
Оценка величин показателей производится в соответствии с единой унифицированной шкалой [2].
Суммарный показатель для всех видов ресурсов определяется следующим образом:
,
где бi - весовые коэффициенты, определяемые экспертным путем,
Gi - расчетное значение i-го ресурсного показателя.
Результатом расчета является сводный интегральный показатель ресурсного потенциала, позволяющий спрогнозировать и оценить уровень качества атмосферного воздуха с учетом его ресурсного потенциала в связи с социально-экономическими показателями.
Изложенная методология определения интегрального показателя была реализована на примере Днепропетровской области. Ниже приведены полученные результаты: в таблице 1 - базовые ресурсные показатели, в таблице 2 - сводные интегральные показатели, в таблице 3 - удельные веса показателей ресурсного потенциала атмосферного воздуха.
Исходные данные для условий области принимались согласно статистическим и литературным данным [5-7]. Результаты расчетов приведены для высоты приземного слоя, равной 2 км.
Поскольку на территории Днепропетровской области замеров уровня ионизации не производится, то показатель, определяющий этот ресурс, не определялся. ресурсный атмосферный экологический экономический
Согласно полученным данным по интегральным показателям ресурсного потенциала атмосферного воздуха (см. таблицу 2), наибольшее их удельное значение соответствует ресурсу жизни и составляет 43,02%, далее следует ресурс полезных химических веществ 22,77%, макроэнергетический ресурс 22,26% и, наконец, наименьшее значение соответствует показателю ресурса транспортной среды 11,95%.
Наименьшее расчетное значение имеет показатель ресурса жизни - 0,684 (по унифицированной шкале - благополучное состояние), что связано с высоким уровнем загрязненности территории области.
Удельный вес показателя загрязненности составляет 12,91% и соответствует удовлетворительному состоянию. Удельные веса остальных базовых показателей в ресурсе жизни составляют: кислородный ресурс животного мира и человека - 12,91%, ресурс диоксида углерода для растительного мира - 8,6%, климатический ресурс - 6,45%.
Таким образом, основное значение в ресурсе жизни имеют кислородный ресурс животного мира и человека и ресурс загрязненности воздушных масс территории.
Высокие расчетные значения, полученные по показателям кислородного ресурса животного мира и человека, окислитель для горючего и ресурса полезных химических веществ для кислорода и азота, обусловлены достаточно большим количеством кислорода и азота в атмосферном воздухе в приземном слое.
При исследованиях для малой локальной территории, таких как одно конкретное предприятие с большим потреблением кислорода и азота из воздуха, а также с малой площадью зеленых насаждений может создаваться локальное снижение этих показателей, что приведет и к снижению численных значений по всем макропоказателям.
Таблица 1
Базовые показатели ресурсного потенциала атмосферного воздуха
|
№№ п\п |
Наименование |
Расчетное нормируемое значение |
Весовой коэфф-т значимости |
Вклад в интегральную характеристику атмосферы |
|
|
1. |
РЕСУРС ЖИЗНИ |
||||
|
1.1. |
Кислородный ресурс человека и животного мира, тыс.т |
0.995 |
0.3 |
0.299 |
|
|
1.2 |
Ресурс диоксида углерода для растительного мира, тыс.т |
1 |
0.2 |
0.2 |
|
|
1.3. |
Загрязнение, тыс.т |
0.422 |
0.3 |
0.126 |
|
|
1.4. |
Климатический ресурс |
0.394 |
0.15 |
0.059 |
|
|
1.5. |
Ресурс естественных воздушных целебных веществ и микроэнергетики |
- |
0.05 |
- |
|
|
2. |
МАКРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ РЕСУРС |
||||
|
2.1. |
Ветровая энергия |
0.808 |
0.6 |
0.485 |
|
|
2.2. |
Окислитель для горючего, тыс.т |
0.998 |
0.4 |
0.399 |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
|
3. |
РЕСУРС ТРАНСПОРТНОЙ СРЕДЫ |
||||
|
3.1. |
Среда воздухоплаванья |
0.93 |
0.7 |
0.651 |
|
|
3.2. |
Рабочее тело для пневмотранспорта |
1.0 |
0.3 |
0.3 |
|
|
4. |
РЕСУРС ПОЛЕЗНЫХ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ |
||||
|
4.1. |
Кислород, тыс. т |
1.0 |
0.45 |
0.45 |
|
|
4.2. |
Азот, тыс. т |
0.99 |
0.35 |
0.346 |
|
|
4.3 |
Дожди |
0.54 |
0.2 |
0.108 |
Таблица 2
Сводные интегральные показатели
|
№ п\п |
Наименование |
Расчетное значение |
Весовой коэфф-т значимости |
Абсолютный вклад показателя в ресурсный потенциал |
Удельный вес показателя, % |
|
|
1. |
Ресурс жизни |
0.684 |
0.50 |
0.342 |
43.02 |
|
|
2. |
Макроэнергетический ресурс |
0.884 |
0.2 |
0.177 |
22.26 |
|
|
3. |
Ресурс транспортной среды |
0.951 |
0.1 |
0.095 |
11.95 |
|
|
4. |
Ресурс полезных химических веществ |
0.904 |
0.2 |
0.181 |
22.77 |
|
|
ИТОГО |
0.795 |
Наибольшее значение сводный интегральный показатель ресурсного потенциала атмосферного воздуха достигает при сценарии развития региона с экологическим приоритетом, которому соответствует высокая динамика интенсивностей восстановления природных ресурсов, что вызвано максимальной концентрацией финансовых и других ресурсов на проведение природоохранной деятельности. Наиболее низкие значения показателей будут соответствовать сценарию развития с экономическим приоритетом, что обусловлено максимальной концентрацией финансовых и других ресурсов на развитие сферы материального производства, и как следствие увеличением мощностей производства продукции.
В целом, как в настоящее время, так и в ближайшей перспективе состояние ресурсного потенциала атмосферного воздуха по Днепропетровской области согласно принятой унифицированной шкале отмечается как благополучное. Для поддержания устойчивого состояния ресурсного потенциала атмосферного воздуха необходим контроль за ним и восстановление используемых составляющих (кислород, азот, инертные газы и т.п.).
Таблица 3
Удельные веса показателей ресурсного потенциала атмосферного воздуха