Подход к решению проблемы нормирования нагрузки на экосистем (Раздаточные материалы)

УДК 629.78.048:612

ПОДХОД К РЕШЕНИЮ ПРОБЛЕМЫ НОРМИРОВАНИЯ НАГРУЗКИ НА ЭКОСИСТЕМЫ ПРИ ФУНКЦИОНИРОВАНИИ НАЗЕМНЫХ ОБЪЕКТОВ КОСМИЧЕСКОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ

Канд. техн. наук В. Ю. Клюшников

Рассматриваются вопросы нормирования воздействий ракетно-космической техники (РКТ) на окружающую среду применительно к различным природным комплексам (донам расположения наземных объектов космической инфраструктуры).

Approach to Solution of the Problem of Rating Loads on Ecological Systems when Operating Ground-Based Space Infrastructure Objects. V. Yu. Klyushnikov. Problems of rating effects of rocket and space tech­nology on the environment as applied to different nature complexes (i.e. areas of ground-based space infrastructure object location) are considered.

Проблема экологического нормирования достаточно актуаль­на применительно ко многим областям техногенной деятель­ности. Однако особую остроту приобретает эта проблема в ракетно-космической отрасли, что обусловлено и традиционной закрытостью тематики, и особенностями РКТ, в частности, ее высокой энерго­емкостью, использованием высокотоксичных компонентов ракетного топлива и т. д. Не последнюю роль в актуализации рассматриваемой проблематики сыграли спекуляции средств массовой информации на якобы экологической опасности ракетно-космической деятельности.

Исторически сложилось так, что повсюду в мире основное внимание уделялось гигиеническим аспектам нормирования. Поэтому современная система гигиенических нормативов — предельно допусти­мых концентраций (ПДК) загрязняющих веществ в основных при­родных компонентах биосферы (воздухе, воде и почвах) и продуктах питания—разработана наиболее полно. Расчеты значений предельно допустимых выбросов (ПДВ) и сбросов (ПДС) загрязняющих веществ в окружающую среду традиционно основываются на санитарно-гиги­енических и рыбохозяйственных (для водных источников) нормативах. Однако при этом часто не учитываются процессы превращении за­грязняющих веществ, их миграционные свойства, способность накап­ливаться в отдельных компонентах экологических систем (ЭС) и вызывать вторичное загрязнение, концентрироваться в живых орга­низмах и передаваться по трофическим цепям.

Результаты экологических исследований [1] дают основание считать, что допустимые для человека уровни загрязнения природных компонентов не пригодны для экологических систем. Поэтому вводят­ся более жесткие требования (т. е. меньшие значения ПДК одних и тех же загрязняющих веществ) при рыбохозяйственном и особенно фитогигиеническом нормировании, чем при санитарно-гигиеническом.

Другим существенным недостатком концепции ПДК является то, что однажды разработанные и утвержденные нормативы распростра­няются на всю территорию страны без учета таких природных факторов, как температура, влажность воздуха, минерализация вод, геохимические провинции и т. д.

Воздействие ракетно-космической техники на окружающую при­родную среду характеризуется, в основном, химическим и механиче­ским загрязнением обширных площадей земной поверхности в районах расположения пусковых установок ракет-носителей (РН), заправочных

станций и районов падения (РП) отделяющихся частей РН, причем, как показали, к примеру, исследования эколого-гигиенической ситу­ации на космодроме Плесецк [2, 3], вклад в ее ухудшение собственно РКТ незначителен и составляет порядка 10% от общей техногенной нагрузки на окружающую среду [3]. Основная же доля в загрязнении районов расположения космодрома принадлежит общепромышленным, теплоэнергетическим объектам и транспорту.

Таким образом, анализ особенностей воздействия РКТ на природные комплексы и экосистемы в районах ее эксплуатации, а также современного уровня исследований в области экологического нормирования позволяет говорить о двух аспектах нормирования экологической нагрузки на окружающую среду в районах расположения наземных объектов космической инфраструктуры: санитарно-гигиеническом и экосистемном. В обоих случаях прикладные методики нормирования отсутствуют вследствие большого количества нерешенных проблем научно-теоретического и экспериментально-практического характера.

Экологическая устойчивость природных комплексов, находящихся в различных природно-географических зонах, к влиянию одних и тех же опасных и вредных факторов при пусках РН неодинакова и зависит как от собственных характеристик ЭС, так и от длительности и интенсивности техногенного воздействия на нее. Следует сказать, что имеется ряд подходов к анализу устойчивости экосистем [6], однако общепринятых методик количественной ее оценки по отноше­нию к техногенному воздействию в настоящее время не существует. Тем более отсутствуют методики нормирования экологической на­грузки.

В сложившейся ситуации может оказаться полезным предложен­ный впервые Александром Гумбольдтом метод пространственных аналогий, более известный как сравнительно-географический [1]. Одно из достоинств данного метода заключается в том, что он позво­ляет изменения экосистем во времени, не доступные для прямого наблюдения, заменять пространственно-распределенными изменени­ями аналогичных природных комплексов, находящихся на разных стадиях развития (сукцессии, в том числе техногенной). Такие наблюдения позволяют составлять представление о последовательных состояниях ЭС такого же типа в ходе ее эволюции. Этот метод использовался при создании теории ландшафтных (геоморфологиче­ских) циклов, изучении эволюции склонов и т. д.

Сравнительно-географический метод нужно использовать двояко: во-первых, когда лимитирующим фактором изменения экосистемы является время, а в пространственных сериях — возраст систем, а во-вторых, когда изменение ЭС определяется как во времени, так и в пространстве вариациями одного из условий ее существования (климатом, гидрологическим режимом, техногенным воздействием и т. п.). Очевидно, последний случай — более общий.

Исходя из приведенных выше рассуждений предложен подход к нормированию нагрузки на экосистему при функционировании назем­ного объекта космической инфраструктуры (рисунок).

Нормирование начинается со сбора исходных данных, характери­зующих экосистему и техногенную нагрузку на нее. В число физико-географических характеристик ЭС при этом включаются пространст­венные характеристики, полученные в результате физико-географиче­ского районирования; характеристики видового разнообразия; удель­ные характеристики биомассы и биопродуктивности, а также клима­тические, геохимические и другие параметры рассматриваемой экоси­стемы, существенные для выбора ее пространственного аналога.

Последовательность нормирования экологической нагрузки:

- концентрация i-гo вещества в j-й среде; _in — концентрация i-го вещества в

пищевых продуктах; ПДК—предельно допустимая концентрация i-го вещества в

j-й среде; ПДК —концентрация i-го вещества в пищевых продуктах

Учитывая специфику воздействия наземных элементов космиче­ской инфраструктуры на природную среду, нагрузку на экосистему было бы целесообразно характеризовать суммарными среднегодовы­ми показателями приведенной массы загрязняющих веществ, выбра­сываемых в атмосферу, сбрасываемых на грунт и в воду, а также площадями земель, отводимых под строительство, свалки, полигоны захоронения отходов и т. п. Суть экологического нормирования в конечном счете заключается в выборе приемлемых из перечисленных выше показателен. Далее параллельно осуществляется санитарно-гигиеническая и экосистемная оценка допустимости прогнозируемой

техногенной нагрузки на окружающую среду. В случае превышения норм экологической нагрузки рассматриваемый процесс может носить итерационный характер. При этом техногенная нагрузка на экосисте­му должна последовательно снижаться за счет принятия различного рода мер как проектно-конструкторских, так и природоохранных. Очевидно, в величине допустимой техногенной нагрузки на ЭС в зависимости от конкретных физико-географических и демографиче­ских условий может превалировать или санитарно-гигиеническая, или экосистемная компонента.

,В заключение необходимо отметить, что приведенные рассужде­ния подкрепляются практикой экологической паспортизации районов падения отработавших ракетных блоков [1]. Например, в располо­женных в северной таежной зоне РП ступеней ракет-носителей лимитирующим фактором при проведении их пусков является лишь негативное влияние на животный мир в период миграций, гнездования перелетных птиц и репродуцирования. В ходе дополнительных иссле­дований данного вопроса могут быть выявлены ограничения сезон­ности стартов РН. Ограничения же общей нагрузки на экосистемы, обусловленные санитарно-гигиеническими факторами, практически отсутствуют.

Несколько иная ситуация существует в тех районах падения отделяющихся частей РН, которые расположены в Казахстане. В указанном случае самое слабое звено в экосистеме — человек, поэто­му ограничителем «нагрузки» на данные РП является необходимость обеспечения его безопасности, вследствие чего техногенная емкость по количеству пусков РН таких районов может быть ограничена определенным количеством пусков ракет-носителей в год.

ЛИТЕРАТУРА

1. Принципы и методы определения норм нагрузок на ландшафты. Под ред.
   Александровой Т. Д., Лебедева Н. Я., Долгушина И. Ю. М.: Ин-т географии АН
   СССР, 1987, 32 с.

2. Бушмарин А. Б., Бурак А. Ю., Соловьев В. В., Царева О. А.
   Комплексная экологическая оценка районов падения отделяющихся частей ракет-
   носителей на полигоне Плесецк. Экологические аспекты воздействия компонентов
   жидких ракетных топлив на окружающую среду. Материалы научно-практической
   конференции (19—22 сентября 1995 г.). С. Пб.: РНЦ «Прикладная химия», 1996,
   с. 5—8.

3. Обеспечение экологической безопасности и мероприятия по оздоровлению
   окружающей среды в районах деятельности технологических объектов космодрома
   Плесецк, в жилых городках и в г. Мирном. Отчет по ОКР «Плесецк». Комплекс
   О395.ПЗ.Ч4.О395.П321. М.: КБТМ, 1995, 215 с.

4. Горшков В. Г. Физические и биологические основы устойчивости жизни
   Отв. ред. Лосев К. С. М.: Наука, 1995, 470 с.