А.Н. Витченко
Геоэкология
Курс лекций. Минск, 2002.

Лекция 5. Геоэкологические аспекты неблагоприятных природных и антропогенных процессов и явлений

Основные понятия риска для человека и хозяйства. Под риском понимается возможность нежелательных последствий какого-либо действия или течения событий. Измеряется риск вероятностью таких последствий или вероятной величиной потерь. Заблаговременное предвидение риска и принятие мер по его снижению называется управлением риском. Управление ведется на основе оценки риска согласно его зависимости от подверженности рассматриваемого объекта опасным воздействиям, чувствительности, или уязвимости, его к этим воздействиям и защищенности от них. В одних случаях риск рассчитывают заблаговременно, в других его оценивают по величинам потерь, ущерба, понесенного в прошлом. Поэтому термины «риск» и «ущерб» иногда применяются как равнозначные.

Понятию риск противостоит понятие безопасность – такое состояние рассматриваемого объекта, при котором риск для него или от него не превышает некоторого приемлемого уровня, а возможно, и вовсе отсутствует. Целью управления риском является достижение безопасности. Основными видами риска являются природный, техногенный и социальный риск. Величины потерь по социальным причинам более значительны, чем от природных и техногенных опасностей.

Следует также отметить две наиболее общие закономерности изменения риска в связи с человеческой деятельностью. Первая – риск нарастает по мере продолжения деятельности так, что однажды величина потерь становится больше величины выгод; вторая – хотя риск может быть существенно снижен введением различных мер защиты, но, в принципе, не может быть сведен к нулю.

Необходимо рассматривать природный и иной риск и управление им в свете не только инженерно-экономических, как прежде, но и геоэкологических проблем. Поскольку для устойчивой эволюции человечества надо поддерживать в равновесии приблизительно два десятка балансов – социальных, технологических, природных, а природный и иной риск (ущерб) совместно угрожает этим балансам. Одни бедствия могут провоцировать другие. Кроме того, разные для специалиста виды риска воспринимаются подверженными риску людьми как нечто целое. Эти обстоятельства заслуживают учета при анализе природного риска.

В качестве объектов, подверженных риску, необходимо рассматривать не только отдельные сооружения, населенные пункты, группы людей некоторой численности, но также природно-антропогенные геосистемы (ПАГ) разного ранга, вплоть до глобального уровня.

При инженерно-экономическом подходе риск и ущерб измеряются в натуральных величинах потерь и квалифицируются как своего рода налог на природопользование. При геоэкологическом подходе требуется дополнить эту систему измерений оценками тяжести потерь по отношению к устойчивости ПАГ.

К неблагоприятным и опасным природным процессам и явлениям (НОЯ) относятся все те, которые отклоняют состояние окружающей среды от диапазона, оптимального дня жизни человека и для ведущегося им хозяйства. Число и разнообразие видов НОЯ растут по мере усложнения производства и проникновения человека в районы с непривычной природной обстановкой.

Следует подчеркнуть относительность категории НОЯ. Природное явление, представляющее в одних случаях неудобство и опасность, в других может быть полезным. Неблагоприятные природные явления создают неудобства, преодоление которых отражается ростом предвидимых затрат на строительство, эксплуатацию, жизнеобеспечение ПАГ в целом. Опасные явления создают возможность больших непредвиденных потерь, чрезвычайных ситуаций, стихийных бедствий. Граница между неудобствами и опасностями условна и зависит от степени приспособленности ПАГ к природной обстановке, а также от повторяемости и интенсивности НОЯ. К часто повторяющимся, пусть и интенсивным воздействиям НОЯ, ПАГ приспосабливается опытным путем настолько, что эти воздействия воспринимаются лишь как неудобства. Однако более редкие, пусть и не столь интенсивные, воздействия оборачиваются опасностями. Обычно бедствия (неожиданные потери) создаются событиями, повторяющимися в среднем реже, чем один раз во много лет – от 5–10 до 100 лет и более. Интервал 5–10 лет отвечает активной памяти человека, потерпевшего ущерб и старающегося избегать его впредь. Более длинные интервалы отвечают «памяти» населенных пунктов, многие из которых перемещались на новые места после тяжелых стихийных бедствий. Так или иначе, величина интервала обозначает «норму» природных условий, к которой приспособился ПАГ. Строительные правила (нормативные документы), назначающие сроки безопасности для различных объектов, в некоторой степени отражают накопленный народный опыт.

Воздействия НОЯ на ПАГ и отдельные объекты различаются по характеру физической сути природного явления, длительности и площади воздействия, величине наносимых потерь, предсказуемости и типу самого ПАГ. По форме воздействия на те или иные объекты НОЯ могут быть разрушительными, парализующими (останавливающими движение транспорта и т. п.) и истощающими (снижающими урожай, плодородие почв, запасы воды и других природных ресурсов). Это подразделение, однако, весьма условно, поскольку форма воздействия зависит также от типа затронутого объекта.

По размеру разового ущерба воздействия НОЯ изменяются от мелких, рассеянных до создающих стихийные бедствия. Примеры рассеянных – удары молний, укусы ядовитых животных, автомобильные аварии по вине плохой погоды и т. д., они вызывают каждый раз малочисленные, но в сумме значительные потери. Стихийное бедствие может быть определено как событие, значительно нарушающее обычную жизнедеятельность в ПАГ и вызывающее существенные жертвы и (или) экономический ущерб. Но по сути этого народного термина стихийное бедствие – прежде всего общее несчастье, означающее нечто большее, чем некоторое количество жертв и экономических потерь. Поэтому специалисты по управлению риском предпочитают термин «чрезвычайная ситуация» (ЧС), когда речь идет именно об измерении потерь. Кроме того, термин «ЧС» более общий по отношению к термину «стихийное бедствие».

При выборе мер управления природным риском и снижения потерь от природных и природно-техногенных ЧС прежде всего возникает вопрос, можно ли просто уйти от опасности. Участки проявления некоторых видов НОЯ ограничены настолько резко, что бывает достаточно отойти в сторону иногда лишь на немногие десятки метров, чтобы оказаться в безопасной зоне. Другие виды НОЯ не дают такой возможности, поскольку границы участков их проявления размыты.

Интенсивность опасного воздействия следует выражать показателями природного явления, минимальными по числу и отвечающими характеру поражаемого объекта (элемента ПАГ). Кроме того, при выборе этих показателей должна быть учтена необходимость оценки повторяемости воздействий разной интенсивности (и ЧС соответствующей тяжести) на основе знаний о геофизических условиях возникновения опасных природных явлений. Интенсивность опасных воздействий в общем случае определяется отклонением природной обстановки от нормы по интенсивности воздействующего фактора и (или) по площади его воздействия и (или) длительности.

Применение различных защитных мер определяется обстоятельствами и общей стратегией управления риском. Оценки социально-экономических эффектов НОЯ разнообразны. Они делятся на заблаговременные затраты для предотвращения потерь и не предотвращенные потери. Ущерб от НОЯ разделяется по объекту их воздействия на социальный, экономический и геоэкологический ущерб.

Социальный ущерб обычно измеряют числом жертв, раненых и пострадавших (потерявших кров и т. д.) в очаге ЧС; можно также принимать во внимание число людей, так или иначе затронутых последствиями ЧС за пределами ее очага.

Потери в виде жертв и увечий (утраты трудоспособности) могут быть оценены в денежной форме несколькими способами: через стоимость содержания инвалида, через утрату прибыли от потери работника, через величину доплаты за профессиональный риск, через стоимость мер, необходимых для снижения смертности.

В косвенном социальном ущербе от НОЯ можно выделить этнокультурную и социально-психологическую составляющие. Этнокультурный ущерб – это гибель не просто людей, но этносов, утрата этнического самосознания людьми, навсегда покидающими родину или теряющими ее вследствие разрушения исторических памятников, поселений традиционного вида (заменяемых стандартными городами) и т. д. Социально-психологический ущерб заключается в общем снижении ощущения счастья, благополучия под гнетом воспоминаний о случившемся бедствии, а то и прямо вследствие неблагоустроенности на слишком долго сохраняющихся развалинах. Восстановление затягивается, если стихийное бедствие приходится на период обострения социально-психологической обстановки, ЧС приобретает комбинированный характер и более высокую степень тяжести. Такое стечение обстоятельств, возможно, послужило причиной гибели некоторых этносов в историческом прошлом.

Экономический ущерб от воздействия НОЯ заключается прежде всего в непосредственных потерях зданий, сооружений, оборудования и т. п. (основные фонды), оборотных фондов (сырья, топлива, полуфабрикатов), готовой продукции, урожая, скота, яичного имущества и т. д. Это – прямой ущерб, полный перечень слагаемых которого может быть весьма длинным. Считается, что при оценке прямого ущерба от ЧС упускается из вида до 30 % его величины.

Косвенный экономический ущерб при ЧС образуется вследствие недополучения продукции за время остановки поврежденных и связанных с ними предприятий, отвлечения людей и техники на аварийно-спасательные и ремонтно-восстановительные работы, роста себестоимости или снижения качества продукции, смежников, вынужденных использовать иные варианты снабжения и транспорта и т. д. В зависимости от экономической «дистанции», на которую этот вид ущерба распространяется, он может быть подразделен на местный, народнохозяйственный и мирохозяйственный.

Экономический ущерб от слабых, рассеянных воздействий НОЯ создается множеством мелких поломок, ускоренным износом зданий и коммуникаций, повышенными потерями тепла и т. п. и выступает в форме предвидимого увеличения эксплуатационных расходов, снижения производительности труда, средней многолетней урожайности в сравнении с ее величиной в лучшие годы.

Геоэкологический ущерб природе возможен при событиях природно-антропогенного характера. Прямые потери эксплуатируемых природных ресурсов называют геоэколого-экономическим ущербом; потери природной среды как биосферы можно назвать собственно экологическим ущербом. Главная проблема стоимостной оценки природных ресурсов и геоэколого-экономического ущерба заключается в том, что природные ресурсы оцениваются в критериях индустриальной экономики столь низко, что их истощение неизбежно. В самом деле, минеральные ресурсы оцениваются лишь по затратам на разведку, разработку и доставку потребителю, водные – на подготовку (фильтрацию и пр.) и доставку, лесные – на рубку и доставку. Цена земли (пашня, пастбище, промысловые и рекреационные угодья) считается через получаемый доход; через величину затрат на возмещение участков, отбираемых в иное пользование (например, затапливаемых водохранилищами) или через стоимость возвращения (рекультивации) техногенной пустыни в земледельческое или хотя бы лесопарковое использование.

Собственно экологический ущерб «ничьей» природной среде, атмосфере, земным существам получает цену, имеющую, по сути, чисто договорный характер (сколько предприниматели готовы заплатить, чтобы хорошо выглядеть в глазах общественности, но отнюдь не проиграть конкуренцию между собой). Более того, по логике индустриального производства аварийная порча природной среды оказывается полезной, поскольку затраты на ликвидацию геоэкологических последствий аварий зачисляются в валовой национальный продукт, как бы увеличивают экономический рост.

Антропогенные воздействия «накладываются» на природные процессы, приводя к их изменениям. Они характеризуются высокой временной изменчивостью, преимущественно абиотическим характером, образованием неизвестных ранее химических соединений и т. д.

Среди всех видов антропогенных воздействий на природную среду можно выделить приоритетные виды, проявляющиеся наиболее отчетливо и поддающиеся параметрическим оценкам. К ним относятся устойчивые во времени воздействия, в результате которых изменяются природные условия на больших географических пространствах.

Виды антропогенной деятельности могут быть объединены в группы, отличающиеся по технологии, характеру, масштабу, скорости, продолжительности, месту воздействия на природу. В целом они соответствуют основным отраслям и секторам хозяйства. Рассматриваемая классификация антропогенных воздействий (АВ) состоит из трех классов, подразделяющихся на подклассы и группы.

К первому классу АВ относятся все виды эмиссионных антропогенных воздействий (ЭАВ), то есть различные виды выбросов загрязняющих веществ во все сферы природной среды (воздушный бассейн, поверхность почвы, водоемы всех типов и т. д.). Этот класс включает в себя выбросы всех видов источников загрязнений: площадных, локальных, грунтовых. В качестве загрязнителей могут быть газообразные, жидкие и твердые вещества в диспергированном (измельченном) состоянии. Первый подкласс ЭАВ – газообразные выбросы в атмосферу – подразделяется на следующие группы: нейтральные газовые выбросы, токсические газовые выбросы, термодинамически-активные газовые выбросы. Последние иногда называют малыми газовыми составляющими (МГС) атмосферы. Второй подкласс ЭАВ – выбросы аэрозолей в атмосферу – подразделяется на две группы: неорганические жидкие и твердые частицы, органические жидкие и твердые частицы. Третий подкласс ЭАВ – аэрозоли, седиментирующиеся на поверхностях (литосферы, гидросферы, криосферы), — разделяется по степени дискретности. От размера аэрозолей зависит скорость их осаждения из точек выбросов, расположенных над уровнем поверхности. Четвертый подкласс ЭАВ – выбросы, подразделяющиеся по степени биологической токсичности, а также по биогенным свойствам, зависящим от ионного состава.

Ко второму классу АВ относятся фоново-параметрические антропогенные воздействия (ФПАВ). Принципиальная особенность таких воздействий состоит в их распространении на значительных пространствах поверхности планеты и окружающих ее геосфер. Это тепловое, радиоактивное, ионизационное, шумовое загрязнения. Они могут быть количественно оценены в любой точке пространства путем прямых измерений. Первый подкласс ФПАВ – это воздействия, приводящие к нагреву всех геокомпонентов природной среды, связанному с повышением энтропии всей системы геооболочек. Причина этого явления очевидна. Сгорание углеводородного топлива, источники гидро- и ветроэнергии, атомные и тепловые станции составляют основу промышленного производства и жизнеобеспечения общества. Но отсутствие механизмов и устройств с коэффициентом полезного действия, равным единице, приводит к тому, что значительная часть энергии идет на повышение температуры среды. Другой стороной этого процесса в условиях относительной системной закрытости природной среды является повышение энтропии как меры статистической неупорядоченности. Второй подкласс ФПАВ связан с увеличением радиоактивного фона природной среды в результате деятельности атомной энергетики и испытаний ядерного оружия. Особо опасен процесс выброса радионуклидов при нештатных ситуациях, возникающих в реакторах атомных электростанций и в других видах реакторов. Третий подкласс ФПАВ на природную среду и особенно ее биосферу составляют шумовые воздействия. Этот вид загрязнения пока не привлек внимания исследователей. Между тем влияние шумов повышенного уровня катастрофически сказывается на биологических условиях жизни, сокращает продолжительность жизни и угнетает умственную деятельность человека. Четвертый подкласс ФПАВ выражается в изменении ионизационного состояния природной среды, главным образом верхних слоев атмосферы, под влиянием ряда производственных процессов. Невозмущенному состоянию атмосферы соответствует превышение количества отрицательных ионов над числом положительных в единице объема. Это положение благотворно сказывается на некоторых биохимических и физиологических процессах у живых организмов, в том числе и у человека. Мощным источником отрицательных ионов является растительность. В загрязненной атмосфере меняется общее число ионов. В ней начинают преобладать положительно заряженные ионы, что приводит к эффекту токсичности воздуха. Другим негативным следствием этого вида воздействий служит снижение атмосферой проводимости коротковолновых электромагнитных колебаний в ионосфере.

Наиболее обширная группа воздействий антропогенного происхождения составляет третий класс АВ – это ландшафтно-деструктивные антропогенные воздействия (ЛДАВ). Они объединяют все виды направленного или непреднамеренного изменения ландшафтов. К ним относятся вырубка лесов, исчезновение биологических видов, урбанизация, создание агроценозов вместо естественных биоценозов и многие другие формы деструкции природных ландшафтов. ЛДАВ носят ярко выраженный географический аспект. Из огромного числа различных форм воздействий этого класса выделим три основных подкласса. Первый подкласс ЛДАВ – урбанизация. Отмечают три основные характеристики этого процесса: рост и развитие городов с увеличением доли городского населения, приобретение сельской местностью черт, присущих городам и, наконец, повышение роли городов в ходе развития общества. Второй подкласс ЛДАВ связан с заменой естественных биогеоценозов агроценозами. Создаваемые для получения высокоурожайных сельскохозяйственных культур агроценозы, по своей сути, являются деградированными экосистемами, из которых принудительно изъяты многие растительные (и животные) сообщества. Поэтому без систематических внесений энергетических ресурсов самостоятельное существование агроценозов как устойчивых геоэкологических систем невозможно. Третий подкласс ЛДАВ – мелиорация естественных ландшафтов. Основным экологическим следствием этого является изменение микро- и мезоклимата мелиорированных регионов.