Екологічна безпека України: системний аналіз перспектив покращення (стр. 25 )

Система (6.3) для нашого випадку буде мати вигляд:

(6.4)

тобто , отже > 0, якщо А1  0. Коефіцієнти повинні задовольняти умові , якщо є періодичні розв'язки.

Проведено математичний аналіз стабільності компартментної моделі екосистеми України. За його результатами зроблено деякі висновки.

1. Визначення границь стійкості екологічних систем ускладнюється зміною умов існування екосистеми, які є детермінантами екологічних процесів. Так, при тривалому антропогенному втручанні у природне середовище на рівні критичних навантажень у ньому виникають випадкові або періодичні зміни параметрів стану, що можуть призвести до змін стану екосистеми.

2. Кумулятивний ефект накопичення регулярних збурень може призвести до змін природного середовища і переходу його в інший стан.

3. Екологічні нормативи повинні враховувати потенційно можливе існування різних станів (стабільних, нестабільних) і різних типів динаміки об'єктів нормування.

4. Нова стратегія опрацювання екологічних регламентів має відрізнятися від попередніх, коли робиться припущення про забруднення якогось одного середовища.

5. Лише мізерна частина визначених норм навантажень може вважатися екологічною, оскільки встановлені вони не за приналежністю до екосистем (або навіть їх окремих властивостей), а стосовно господарського використання природних ресурсів, окремих компонентів екосистеми. Також очевидно, що не всі об'єкти біоценозів можна нормувати за регламентами, затвердженими для людини.

Екологічні норми повинні враховувати не тільки відомі, але й можливі кризові ситуації, запобігати їх виникненню. Людина співіснує разом з природою і в своїй повсякденній діяльності мусить завжди оглядатися на неї, дбайливо до неї ставитися. Довкілля повинно існувати не тільки для життєзабезпечення людства, але й для себе, незалежно від цивілізації. Без природи немає майбутнього і суспільство, яке не приділяє належної уваги екології, приречене на вимирання.

6.3. Системне моделювання міграції антропогенних сполук в екосистемах

Для проблеми екологічного нормування суть дослідження зв'язаності елементів екосистеми полягає в розумінні характеру зв'язків, що існують між окремими елементами екосистеми S, та визначенні критичних біогеохімічних середовищ звідки проникнення токсичних сполук в організм людини, біоту може супроводжуватися найбільш шкідливими ефектами.

Таку екосистему можна змоделювати у вигляді графа вершини якого зображають n елементів системи S, а дуга, що з'єднує елементи i та j, свідчить про те, що вони знаходяться у деякому відношенні, або зв'язані між собою. Теоретико-графові моделі дають можливість краще зрозуміти, як можна здійснити декомпозицію системи S на менші складові без втрати тих основних властивостей, завдяки яким вона і є системою. Крім того, теоретико-графові моделі дозволяють визначити важливість кожного елементу екосистеми.

Задамо відношення на множині елементів X спрощеної схеми екосистеми України як підмножину декартового добутку XX, де  XX. За нашою схемою X - множина елементів екосистеми України (рис. 6.2) [20]:

X = {X1, X2, ..., X7}.

		M1 
M7				 M2
M6				 M3
	 M5		 M4

Рис. 6.2. Теоретико-графова модель взаємозв'язків між елементами екосистеми України: М1 - атмосфера; М2 - грунти; М3 - вода поверхнева; М4 - водна біота; М5 - наземна біота; М6 - вода підземна; М7 - людина.

Отже, множина цих елементів екосистеми X = {X1, X2, ..., X7} пов'язана відношенням, якщо на запитання Q (чи існує зв'язок між елементом Xі і елементом Xj?) i для кожної пари цілих чисел (i, j), де i = 1, 2, ..., 7, можна дати однозначну відповідь. Тоді пара (Xі, Xk) і елемент екосистеми Xі перебуває у відношенні до Xk, де  ij = 1 у разі позитивної відповіді на запитання Q і  ij = 0 – якщо відповідь негативна.

Таким чином, дістаємо типову матрицю інцидентності.

X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7

X

X

X

X

X

X

X

Відношення породжує симплеційний комплекс, що позначається через КХ (X;  ). Під "структурою відношення " вважатимемо саме цей комплекс (або його абстрактну геометричну реалізацію).

Таким чином за допомогою Q-аналізу вдалося з'ясувати як у розглянутому відношенні КX (X;  ), що найбільш повно відображає структуру зв'язків між елементами Xi спрощеної моделі екосистеми, ланцюги зв'язку з'єднують між собою ці елементи.

1. Відношення КX (X; ) є симплексом величина якого dimK = 5.

2. Повний вектор структури Q(K) має вигляд Q(K) = .

3. Для q = 5 ніякі два елементи цього відношення не є 5 - зв'язаними, але X2, X3, і X7 входять до тієї самої компоненти для q = 1, ... ,4.

4. Для q = 4, 3, 2 відповідні їм значення Q4 = Q3 = Q2 = 1, і для q = 0 всі елементи екосистеми будуть зв'язаними, таким чином тут повинні існувати ланцюги 0-зв'язку, які об'єднують їх усі разом (у крайньому випадку ці ланцюги можуть утворювати дерево, що має понад одну гілку).

Таким чином, результати застосування Q-аналізу до даної проблеми свідчать, що існуюча практика встановлення нормативів ГДК хімічних сполук окремо для води, грунту, атмосферного повітря, повітря робочої зони не враховує можливісті їх комплексної дії. Ця обставина зумовлює необхідність розробки комплексного нормування допустимого навантаження на навколишнє середовище (екологічного нормування).

Оскільки властивості кожного окремо взятого симплекса можуть мати важливе значення для даної проблеми, то важливо визначити міру інтегрованості кожного окремого симплекса у структури всіх комплексів екосистеми України. З цією метою розрахуємо для кожного з них величину ексцентриситету, яке слугує мірою ізоляції симплексів один від одного [26].

Таблиця 6.1

Значення величин ексцентриситетів елементів екосистеми

Елементи екосистеми	Ексцентриситет
Атмосфера	0
Грунти	0,2
Вода поверхнева	0,2
Водна біота	0
Наземна біота	0
Вода підземна	0
Людина	0,2

Отже, як видно з табл. 6.1, множина елементів екосистеми розпадається на дві підмножини. До першої множини належать елементи, що мають найбільший ексцентриситет 0,2 - це людина, вода поверхнева, грунти. До другої множини належать решта елементів екосистеми, величина ексцентриситету яких дорівнює 0.

Таким чином набуті результати показали, що життя та здоров'я людини - найвища соціальна цінність. Проте сьогодні великого значення також набувають інші елементи екосистеми (вода поверхнева, грунти), для захисту яких необхідні жорсткіші вимоги. Ці вимоги мають враховуватися при встановленні норматів ГДК, оскільки вони є лімітуючими (критичними) компонентами екосистеми України.

Очевидно, що існуючі нині заходи спрямовані на забезпечення безпеки людини, віддзеркалюють наш антропоцентричний світогляд. За такого підходу залишається відкритим питання, чи завжди, і якою мірою нормативи, затверджені для людини, забезпечують захист інших об'єктів живої природи і її саму. Адже зміна стану довкілля за рахунок збіднення видового складу, зниження стійкості й навіть незначна деградація екосистеми також призводять до погіршення умов існування людини. Таким чином, існуючі нині заходи спрямовані на забезпечення екологічної безпеки людини і довкілля України нині не є достатніми і вимагають значного поліпшення.

Отже, при всій цінності досвіду організації санітарно-гігієнічного нормування, як показали результати Q-аналізу, особливості зв'язаності елементів екосистеми така, що вимагає опрацювання нині самостійної теорії і методики регламентації антропогенних навантажень на природні комплекси.

6.4. Стратегія впровадженя екологічного нормування в Україні

Для вирішення проблеми екологічного нормування необхідно створити загальнодержавну систему, спрямовану на формування, постійне вдосконалення екологічних нормативів, правил і стандартів. Їх дотримання забезпечить постійну екологізацію основних форм природокористування й уможливить існування еколого-економічних систем якісно нового типу.

Оскільки екологізація природокористуваня досить тривалий процес, то доцільно виділити три окремі категорії екологічних нормативів: поточну (оперативну), ознайомчу (перспективну) і цільову (ноосферну) [2, 3, 19].

До першої категорії відносять норми і регламенти припустимого протягом деякого часу техногенного впливу на довкілля. Вони повинні жорстко виконуватися на даному етапі розвитку продуктивних сил, оптимально поєднувати тимчасові економічні інтереси, об'єднувати довготривалі еколого-економічні інтереси суспільства в цілому.

До другої категорії належить сукупність нормативів і регламентів, що повинні використовуватися при плануванні та проектуванні. Вони повинні виконуватися на раніше створених виробництвах до визначеного терміну, коли ознайомчі перспективні екологічні нормативи перейдуть у розряд поточних.

До третьої категорії відносяться екологічні норми і регламенти, що відповідають сучасним уявленням про екологічну безпеку та ноосферосумісність. Вони гарантують збереження в регіонах високої якості довкілля та забезпечують відтворення природнього базису в районах традиційного господарювання.

Державна система екологічного нормування повинна базуватися на широко розгорнутій мережі моніторингу та контролю за змінами стану природних компонент. На жаль, існуюча нині в Україні мережа моніторингу нерепрезентативна. Вона не враховує регіональні пропорції розвитку народного господарства та стан довкілля, що вимагає подальшої розробки її наукових основ та практичного вдосконалення.

РОЗДІЛ 7

РЕГІОНАЛЬНИЙ АСПЕКТ ЕКОЛОГІЧНОЇ БЕЗПЕКИ УКРАЇНИ: ОЦІНКА РИЗИКУ

Історично сформованим природно-територіальним комплексам України у складі колишнього СРСР був притаманний високий ступінь індустріального розвитку на основі наявних або перерозподілу у масштабах Союзу природних й трудових ресурсів. Займаючи лише 2,7 % його території, Україна зосередила на своїй площі 18% населення, виробляла понад 17 % промислової та близько 22 % сільськогосподарської продукції. Внаслідок чого наша держава має одну з найбільших ресурсомістких економік, велику концентрацію екологічно “брудних” підприємств у світі та територіально непропорційний індустріальний розвиток у межах країни, що зумовило досить значну регіональну відмінність у масштабах і характері техногенного впливу [4].

Оскільки екосистеми функціонують як єдиний організм, то їх деградація в окремих регіонах країни неминуче викликає зміну параметрів у екосистемі решти регіонів. Тому, з набуттям Україною державної самостійності, врахування регіонального чинника при опрацюванні загальнодержавних програм, спрямованих на раціональне природокористування, охорону природи і створення оптимальних умов для безпечного проживання громадян країни, стає одним з головних завдань структурної перебудови господарства. При цьому центр ваги щодо розв’язання проблем безпеки життєдіяльності населення та довкілля повинен переміщуватися в регіони, які мають проводити свою діяльність відповідно з політичними, економічними, соціально-економічними та екологічними умовами, що там склалися.

Необхідною умовою розв’язання даної проблеми повинні бути докладні наукові дослідження сучасного екологічного стану всіх регіонів України з урахуванням їх специфіки, розробки нових концептуальних положень, критеріїв, методології оцінки антропогенного впливу на населення та довкілля, спрямованих на раціональне використання та охорону природи.

Як показує світовий досвід, методологічною основою для проведення такого аналізу є оцінка ризику [5]. Спочатку виявляють найбільш серйозні загрози та проводять їхнє ранжування. Потім приступають власне до оцінки ризику, де враховуються економічні збитки, смертність тощо внаслідок надзвичайних ситуацій природного та техногенного характеру. В обох випадках, особливого значення набувають інтегральні характеристики екологічної безпеки кожного регіону.

Ці інтегральні показники повинні стати методологічною основою для наукового обгрунтування рівня необхідної техногенно-екологічної безпеки і функціонально-просторових природно-господарських зон, прийняття рішень щодо розміщення нових потенційно небезпечних промислових об'єктів і розширення діючих.

7.1. Інтегральні оцінки загроз екологічній безпеці регіонів України

Поняття "загроза" є одним з основних у теорії безпеки, що відповідно до нашого визначення, відображає можливість здійснення деяких умов технічного, природного, економічного або соціального характеру, наявність яких може спричинити несприятливі події та процеси (наприклад, техногенні катастрофи на промислових підприємствах або стихійні лиха, економічні або соціальні кризи тощо).

У роботі [5] нами за допомогою методу головних компонент були одержані кількісні значення інтегральних оцінок загроз, що характеризують екологічну безпеку України у регіональному вимірі. Оскільки перші 4 головні компоненти пояснюють 75,4 % всієї дисперсії структури множини первинних даних, то вони склали основу для розрахунків інтегральних показників. Значення i-тої головної компоненти розраховувалися за допомогою співвідношення:

де ai = (ai1,..., aim)' є i-тий власний вектор кореляційної матриці, i=1,...,m, Zj - стандартизовані значення вихідних показників (у нашому випадку m=21).

Застосовуючи це співвідношення до кожного об'єкта статистичної сукупності даних (у нашому випадку 26 об'єктiв: 24 області, Автономна Республіка Крим і Україна), можна отримати значення головних компонент для кожного з них (табл. 7.1).

Таблиця 7.1

Значення головних компонент для екологічної безпеки

Області	ГК1	ГК2	ГК3	ГК4
Республіка Крим	-0,36737	-2,02175	1,36118	1,26527
Вінницька	-1,31685	-1,25244	1,44456	-0,03517
Волинська	-2,34505	1,43650	-1,20103	0,91656
Дніпропетровська	6,53517	-1,11821	-1,07678	-0,41120
Донецька	8,87322	0,55122	-0,39730	1,45754
Житомирська	-3,03511	3,22701	-0,65480	-1,61723
Закарпатська	-2,72944	1,01696	-0,67266	3,40627
Запорізька	1,57995	-1,00297	0,96722	-1,55962
Івано-Франківська	0,39047	0,82790	0,78280	1,26695
Київська	1,02530	3,36894	5,59642	-1,36605
Кіровоградська	-0,67364	-1,87396	-0,51740	-1,25840
Луганська	6,39211	1,79038	-1,28872	-0,42040
Львівська	-0,54213	0,85869	0,68687	2,57789
Миколаївська	-0,79854	-2,15369	-0,14510	-1,38448
Одеська	-0,26500	-2,05270	2,07311	0,08459
Полтавська	0,03990	-0,43215	-0,98852	-0,92047
Рівненська	-2,02642	3,48864	-1,31947	-1,88366
Сумська	-0,75903	-0,08248	-1,86487	-0,79587
Тернопільська	-2,22383	-0,69142	0,34597	0,30294
Харківська	-0,92924	-0,08861	-0,30763	1,30585
Херсонська	-1,30104	-2,52265	0,29471	-1,29548
Хмельницька	-1,96425	-1,02576	0,29101	-0,52259
Черкаська	-0,55367	-0,29506	-1,25791	-0,85431
Чернівецька	-1,60520	-0,21972	-0,03358	2,34326
Чернігівська	-2,19171	0,45470	-1,93165	-0,26531
Україна	0,79141	-0,18736	-0,18644	-0,33687

Інтегральний показник екологічної небезпеки і-того регіону (Іі) розраховувався по формулі: