автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Методы оценки воздействия отраслей экономики России на состояние окружающей среды

зедение. тава 1. Эндогенные и экзогенные факторы, определяющие состояние окружающей юды.

1. Исходные представления о природной среде и ее состоянии.

2. Модели, системы и системное моделирование.

3. Особенности информационных систем и системного моделирования ;ружающей среды. пава 2. Таблично - монографическая модель воздействия экономики Российской едерации на состояние окружающей среды (1995 г.).

1. Введение.

2. Состояние отраслей экономики в 1995 г.

3. Оценки влияния отраслей народного хозяйства Российской Федерации

I состояние окружающей природной среды в 1995 г„.

3.1. Интегральные характеристики.;;.';„.

3.2. Детальные характеристики по отраслям.':.'.'.

3.2.1. Электроэнергетика.

3.2.2. Нефтедобывающая промышленность.

3.2.3. Нефтеперерабатывающая промышленность.

3.2.4. Газовая промышленность.

3.2.5. Угольная промышленность.

3.2.6. Черная металлургия.

3.2.7. Цветная металлургия.

3.2.8. Деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышленность.

3.2.9. Химическая и нефтехимическая промышленность. лава 3. Развитие методов оценки воздействия экономики Российской Федерации 1 состояние окружающей среды.

1. Построение математической модели системного фрагмента отображения юлюции воздействия экономики на состояние окружающей среды.

2. Методы фрагментарного прогноза воздействия экономики на среду. аключение. итература.

Актуальность проблемы. Исследование состояния природных свойств среды различных регионов планеты и конкретно Российской Федерации (РФ) осуществляется в течение длительного времени. Важную роль при этом играют глобальные процессы, происходящие в окружающей среде. При этом следует различать сам объект исследований, - собственно природную среду, - и методы, которыми при этом пользуются. Последние в значительной мере составляют содержание относительно молодой отрасли знаний - экологии, как науки об отношениях организмов растительного и животного мира друг к другу и к окружающей среде [1]. Для простоты, ниже под окружающей средой будет пониматься внутренняя часть конической поверхности с вершиной в центре Земли и проходящие через периметр территории, по отношению к которой и определяется понятие окружающая среда. В узком смысле слова окружающая среда для данной территории - это недра, поверхностный слой территории включающий биосферу и воздушное пространство. В более широком смысле -используются понятия геосфер, которые в контексте данной работы подразделяются на внутреннюю, приповерхностную, верхние слои атмосферы, включая ионосферу [2], ближний Космос.

Состояние окружающей среды описывается большим числом параметров. К их числу относятся: качество природной среды, состояние природных ресурсов, влияние экологических факторов среды обитания на состояние здоровья человека и на сохранение культурного наследия, воздействие отраслей экономики на окружающую среду, различия экологической обстановки в регионах, в том числе на урбанизированных территориях. Достаточно отметить наличие соответствующих разделов в основном документе РФ по этому кругу вопросов - Государственных докладах «О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации» [3-10]. Большой объем таких документов, например доклада за 1999 год (71 печатный лист, 574 стр. большого формата) [10], большое число участников подготовки документа (41 организация - министерства и ведомства) - уже только это требует колоссального объема экспертиз, необходимого для оценки состояния окружающей природной среды на основе простого перечисления. Естественно, это требует разработки обобщающих параметров и методов, определяющих и оценивающих состояние окружающей среды.

Другой особенностью множества состояний окружающей среды РФ является неизбежное отсутствие модельно-математической основы, охватывающей явление в целом. Естественно, здесь используются теоретико-экспериментальные построения таких наук, как геофизика, моделирующая регулярную и индетерминированную изменчивость геосфер, биология с ее теориями популяций, медицина с различными санитарными аспектами, химия с большим комплексом измерений концентраций, во многих случаях небольших, но экологически наиболее существенных, и ряд других не менее важных наук.

При разработке и создании таких методов особую роль следует уделить экономике, так как отрасли определяют основные источники воздействия на состояние окружающей среды. Преодоление негативных для населения последствий при переходе среды из одного состояния в другое, менее благоприятное, требует даже по частным оценкам (не зависящим одна от другой) больших затрат на протяжении длительного времени (годы). Особенность этих затрат состоит в том, что они часто не выглядят срочными. Катастрофические последствия отказа от затрат представляются делом не ближайшего бюджетного года, что особенно неизбежно в условиях трудного преодоления дефицита бюджета.

И, наконец, одним из самых сложных вопросов использования информации о состоянии окружающей среды является возможность использования этой информации для оптимизации затрат на сохранение природы. Такая оптимизация осуществляется сегодня интуитивно, хотя и на основании экспертных оценок. Для осуществления оптимизации в полном смысле этого представления необходимы, по крайней мере, две труднореализуемые модели: модель финансово-экономического функционирования государства в целом, включая роль лиц принимающих решения (ЛПР), и модель цели этих решений - народного благосостояния и благоденствия. Здесь имеет место сложное сплетение экономических и политических факторов. Сложность усугубляется непрерывным возникновением ряда аспектов формирования множества состояний окружающей среды. Эти аспекты в ряде случаев делают затруднительным составление прогноза состояния окружающей среды по прошлому (схема эпигноза).

Несмотря на все перечисленные принципиальные и социальные трудности происходит развитие представлений о состоянии окружающей среды. При этом такое движение неизбежно пойдет по пути системного подхода к решению проблемы. У такого системного подхода только формируется начальный этап - этап накопления данных [2-16], насыщение отдельных частей цифровыми показателями, относящимися к различным конкретным факторам состояния природной среды. Естественно, переход к более сложному структурно-системному описанию проблемы, как и переход к количественной оптимизации - дело, по-видимому, отдаленного будущего [17]. Однако, уже сегодня полезны исследования состояния окружающей среды и на более узкой основе системного моделирования, и, прежде всего - на методах оценки воздействия экономики на состояние окружающей среды. Поэтому представляется актуальной проблема разработки методов оценки, позволяющих при упрощающих предположениях количественно охарактеризовать эволюцию факторов, определяющих воздействие на окружающую среду, а также связи между временными характеристиками затрат на ликвидацию потерь от негативных тенденций в изменении состояния природной среды.

Цель работы. Основной целью данной диссертационной работы является разработка методов оценки воздействия отраслей экономики на состояние окружающей среды, используя для этой цели информационную базу данных. Основные задачи исследования.

1. Анализ возможных подходов к построению модели состояния окружающей среды на основе исследования явлений по воздействию отраслей экономики на атмосферу и водные объекты.

2. Обоснование выбора схемы построения модели с учетом особенностей информации о воздействии отраслей экономики на среду.

3. Описание модели воздействия отраслей экономики на состояние окружающей среды.

4. Исследование негативной тенденции воздействия отраслей экономики на состояние окружающей среды и противодействие негативным тенденциям.

5. Оценка возможности использования модельных методов для прогнозирования воздействия отраслей экономики на состояние окружающей среды. Научная новизна работы определяется сущностью решаемых в ней задач, а также результатами, полученными впервые:

1) созданы методы и описания воздействия экономики на окружающую среду на основе системы, обеспечивающей полноту данных;

2) разработана таблично-монографическая модель с максимальной полнотой отображения воздействий отраслей экономики на состояние окружающей среды;

3) сделаны оценки погрешности прогнозирования воздействия экономики на состояние окружающей среды на основе математического моделирования.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Методы моделирования в форме составления пополняемого перечня параметров воздействия экономики на состояние окружающей среды, позволяющие достичь необходимой степени систематизации и объективизации множества экспертных оценок, лежащих в основе этого процесса.

2. Модель воздействия экономики на состояние окружающей среды в таблично-монографическом виде, являющейся одновременно устойчивой формой хранения информации, используемой в народном хозяйстве, на период более пяти лет.

3. Применение известной экологической схемы противодействия «хищник - жертва» к обоснованию затрат по уменьшению влияния отдельных видов загрязнения на качество окружающей среды.

Достоверность полученных результатов подтверждается многолетней экспертизой оценок состояния окружающей природной среды, совокупность которых была включена в ряд отчетов при построении множества экспертных оценок, составляющих содержание Государственных докладов о состоянии окружающей природной среды РФ [3-10]. При этом, подмножества экспертных оценок по различным разделам Государственных докладов неизбежно частично перекрывались. Для формирования таких оценок требовалась их взаимная согласованность и взвешенность. Достижение этих свойств оценок в значительной мере происходило при активном участии автора, что также способствует достоверности полученных результатов.

Научная и практическая значимость результатов. Работа содержит раздел, относящийся к оценке воздействия на состояние окружающей среды промышленной деятельности. Этот раздел в более расширенном виде является одним из важнейших разделов Государственного доклада о состоянии окружающей природной среды РФ за 1999 г. [10] и другие предыдущие годы [3-9]. Тем самым иллюстрируется итог научно-технической работы по синтезу соответствующей картины. Здесь показывается практика отображения состояния окружающей среды на основе достаточно полных численных характеристик ее состояния.

Разработанный модельный подход представляет определенный шаг на пути объективизации экспертных оценок с последующим переходом к частично оптимизированным методикам.

Апробация работы. Основные результаты и положения работы докладывались на региональной конференции «Современные проблемы экологии», КрасноДар-Анапа, сентябрь 1996 г. [18], на международном семинаре «Экологические информационные системы», Санкт-Петербург, декабрь 1996 г. [19], на научно-техническом совете и Коллегиях Госкомэкологии России в 1995-1999 гг., на семинарах Госэкоцентра.

Реализация результатов. Результаты, полученные в диссертации, использовались в НИР, выполненных по плану работы Госкомэкологии и Госэкоцентра, а также в Государственных докладах «О состоянии окружающей природной среды» за 1993-1999 гг. [3-9] и в приложениях к Государственным докладам [13, 20, 21].

Публикации. По теме диссертации опубликовано 33 печатных работы в виде монографий и статей в научных журналах [3-11,13-15,18-20,22-39].

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения, содержащих 132 страницы машинописного текста, 48 рисунков, 32 таблицы. Список литературы составляет 87 наименований.

Заключение

В диссертационной работе получены основные результаты по разработке методов оценки воздействия экономики РФ на состояние природной среды:

1. Конкретизированы применительно к информационной модельной системе воздействия экономики на состояние природной среды. Рассмотрена простейшая схема модельных связей между моделями природной среды, экономики, состояния здоровья человека и моделями принятия экономических решений.

2. Разработана таблично-монографическая модель воздействия экономики на состояние природной среды России, содержащая интегральные данные о выбросах в атмосферу вредных веществ и сбросе загрязненных сточных вод, дифференциальные данные по ведомствам, по отдельным предприятиям, по различным регионам и по различным вредным веществам.

3. Использована простейшая математическая модель динамического антагонизма, аналогичная известной в экологии схеме «хищник-жертва» для моделирования противостояния в схеме - «вредное воздействие экономики на среду - затраты средств на противодействие». Рассмотрены некоторые возможности обобщения схемы. На основании данных, содержащихся в таблично -монографической модели рассмотрен целый ряд примеров успешного аналитического моделирования эволюции вредного воздействия экономики на окружающую среду. Рассмотрены схемы интерполяции и экстраполяции, как одного из возможных методов прогнозирования. Приведены примеры преимуществ аналитического прогнозирования перед инерционной схемой, а также примеры ситуаций, когда такое преимущество отсутствует.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что цель работы -создание методов оценки воздействия экономики РФ на окружающую среду достигнута путем построения таблично-монографического варианта модели и установлен ряд возможностей уменьшения информационной избыточности, как пути к оптимальности моделирования.

1. Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1992 году». М., Евразия, 1993 г., с. 66-69.

2. Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1993 году». М., Центр международных проектов, 1994 г., 238 с.

3. Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1994 году». М., Центр международных проектов, 1995 г., 340 с.

4. Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1995 году». М., Центр международных проектов, 1996 г., 458 с.

5. Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1996 году». М., Центр международных проектов, 1997 г., 510 с.

6. Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1997 году». М., -Государственный центр экологических программ, 1998 г., 608 с.

7. Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1998 году». М., Государственный центр экологических программ, 1999 г., 574 с.

8. Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1999 году». М., Государственный центр экологических программ, 2000 г., 580 с.

9. П.Соколовский В.Г., Гаевая Т.Я., Жирнов A.B., Моисеева Т. А., Орешников С.М., Чижов С.Г., Шеховцов A.A. «Окружающая природная среда России. Краткий обзор». М., Журнал «Экое», 1995 г., 119 с.

10. Sokolovsky V.G., Chizhov S.G., Gaevaya Т.Y., Moiseeva T.A., Oreshnikov S.M., Shekhovtsov A.A., Zhirnov A.V. «Natural Environment in Russia». M., ECOS Journal, 1995, 117 p.

11. Шеховцов A.A., Чижов С.Г. , Туманова H.A. О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации за 1988-1998 годы (аналитический обзор). М., Государственный центр экологических программ, 1999 г., 135 с.

12. Израэль Ю.А., Цатуров Ю.С., Ровинский Ф.Я., Шеховцов A.A., Попов М.Н. «Обзор загрязнения окружающей природной среды в СССР (по материалам наблюдений в 1989-1990 гг.)». М.О. Гидрометеоиздата, М., 1991 г., 72 с.

13. Ровинский Ф.Я., Гасилина Н.К., Шеховцов A.A., Попов М.Н., Безуглая Э.Ю., Фридман Ш.Д., Алексейцев Г.П. «Обзор состояния окружающей природной среды в СССР (по материалам наблюдений 1988-1989 гг.)». М., М.О. Гидрометеоиздата, 1990 г., 112 с.

14. Шеховцов A.A., Зимин Д.А., Харитонов И.А. «Комплексное управление прибрежной зоной как средство оптимизации природопользования в Азово-Черноморском регионе». Тезисы доклада региональной научной конференции. Краснадар-Анапа, 8-12.09.1996 г., 22-23 с.

15. Шеховцов A.A. Экологическая страница. М., «Метеорология и гидрология», №9,1990 г., с. 119-120.

16. Шеховцов A.A. Экологическая обстановка в Азовском море. М., «Метеорология и гидрология», №11, 1990 г., 115-117.

17. Гасилина Н.К., Попов М.Н., Шеховцов A.A. «О состоянии загрязнения природной среды в СССР в 1989 г.». М., «Метеорология и гидрология», №1, 1991 п, с. 113-117.

18. Шеховцов A.A., Ованесянц A.M. Состояние загрязнения поверхностных вод суши на территории СССР в 1990 г. М., «Метеорология и гидрология», № 7, 1991 г., с. 117-122.

19. Ованесянц A.M., Шеховцов A.A., Калиниченко Т.Д. Загрязнение природной среды предприятиями нефтегазодобывающей и перерабатывающей промышленности. М., «Метеорология и гидрология», №8, 1991 г., с. 112-113.

20. Шеховцов A.A., Ованесянц A.M. «Экстремально высокое загрязнение природной среды в СССР в 1991 г.». М; «Метеорология и гидрология» №2, 1992 г., с. 105-106.

21. Шеховцов A.A., Звонов В.И. «Города Российской Федерации, отличающиеся высоким уровнем антропогенной нагрузки». М., «Метеорология и гидрология» №1,1993 г., с. 108-115.

22. Шеховцов A.A., Петров H.H., Чижов С.Г., Звонов В.И. «О влиянии предприятий машиностроительного профиля на состояние природной среды РФ». М., ВИНИТИ, журнал «Ресурсосберегающие технологии» №17,1993 г., с. 2-37.

23. Шеховцов A.A., Звонов В.И. «Приоритетные города Российской Федерации по уровню антропогенной нагрузки». М., ВИНИТИ, журнал «Ресурсосберегающие технологии» №21, 1993 г., с. 12-28.

24. Шеховцов A.A., Звонов В.И., Чижов С.Г., Веселова Г.Н. «Топливно-энергетический комплекс России: экологические оценки и проблемы». М., ВИНИТИ, журнал «Проблемы окружающей среды и природных ресурсов» №3, 1993 г., с 1-28.

25. Шеховцов A.A. «О разработке Федеральной целевой программы комплексного управления прибрежными зонами Черного и Азовского морей». М., ВИНИТИ. Журнал «Проблемы окружающей среды и природных ресурсов» №6,1999 г., с. 56-65.

26. Шеховцов A.A. «Реальное улучшение окружающей среды». М., Журнал «Охрана труда и социальное страхование», №8, 1999 г., с. 5053.

27. Авдюшин С.И., Данилов А.Д. «Рассказ о космической погоде». СПб., Гидрометеоиздат, 1993 г., 160 с.

28. М. Пешель «Моделирование сигналов и систем». М., Мир, 1981 г., 300 с.

29. Дж. Джефферс «Введение в системный анализ: применение в экологии». М., Мир, 1981 г., 252 с.

30. Седунов Ю.С., Авдюшин С.И., Борисенков Е.П., волковицкий O.A., Петров H.H., Рейтенбах Р.Г., Смирнов В.И., Черников A.A. «Атмосфера. Справочник». JL, Гидрометеоиздат, 1991 г., 510 с.

31. Шеховцов А.А., Мокроусова З.И. «Экстремально высокое загрязнение почв в 1990 г.». М., «Метеорология и гидрология», № 9, 1991 г., с. 105106.

32. Шеховцов А.А., Бортник В.Н. «Современное геоэкологическое состояние низовьев Сырдарьи и Амударьи и Аральского моря». М., «Метеорология и гидрология», №10, 1991 г., с. 112-115.

33. Шеховцов A.A., Степанова JI.A. «Меры по сокращению загрязнения Азово-Черноморского бассейна биогенными веществами». М., ВИНИТИ, журнал «Проблемы окружающей среды и природных ресурсов», № 5, 2001 г., с. 67-91.