Журнал «Эковестник», №3 • 2019 г. Читать весь номер онлайнResponsive image

НИЦЭБ РАН: 25 лет на страже экологической безопасности

Научно-исследовательский центр экологической безопасности Российской академии наук (НИЦЭБ РАН) создан в 1987 году в Ленинградском институте информатики и автоматизации РАН. На протяжении четырех лет он существовал как отдел технических систем экологической безопасности, а в 1991-м получил статус института Российской академии наук. С 1992 по 2006 год в НИЦЭБ РАН работал выдающийся ученый и организатор науки, в прошлом ректор Ленинградского государственного университета (1964–1970 годы) Кирилл Яковлевич Кондратьев. Он внес значительный вклад в формирование направлений научных исследований НИЦЭБ РАН. Названия некоторых последних его монографий, вышедших в 2006 году, раскрывают перспективы развития института: «Природные бедствия как интерактивный компонент глобальной экодинамики», «Глобализация и устойчивое развитие: экологические аспекты», «Глобальные изменения климата: прошлое, настоящее, будущее». Предметом исследований института являются процессы, эффекты и явления в биосфере, техносфере и социосфере, обеспечивающие экологически безопасное устойчивое социально-экономическое развитие природно-хозяйственных систем. Центр оснащен современным оборудованием, в том числе комплексом приборов для локальной оценки состояния окружающей среды и биосенсорными диагностическими станциями, передающими информацию о состоянии объекта наблюдений в режиме реального времени. Кроме того, налажено сотрудничество со многими организациями ближнего и дальнего зарубежья.

О некоторых направлениях научно-исследовательской работы центра «Эковестник» расскажет подробнее.

На страже экосистем

5.jpg

Обеспечение экологической безопасности — одна из приоритетных задач правительства. Избежать многих антропогенных изменений позволяет оперативное предупреждение возникновения угроз экологической безопасности.

Целью исследований лаборатории дистанционных методов геоэкологического мониторинга и геоинформатики является разработка физических основ и методов дистанционной диагностики состояния экосистем, картирования экологических рисков и ущербов. Среди основных задач подразделения: изучение реакции экосистем (ЭС) на антропогенное воздействие, проявляющееся в изменении дистанционно-измеренных количественных характеристик ЭС; анализ пространственно-временных закономерностей изменения дистанционно-измеренных характеристик ЭС, вызванных как техногенной нагрузкой, так и процессами реабилитации нарушенных ЭС (в пределах Северо-Западного региона РФ), а также разработка методов дистанционного измерения количественных характеристик ЭС.

Приоритетными направлениями исследовательской деятельности лаборатории являются: изучение спектральной реакции растительности на воздействие солями тяжелых металлов как фундаментальной основы для разработки методов гиперспектральной дистанционной диагностики состояния ЭС и разработка термодинамического подхода для дистанционного картирования нарушенности и накопленного экологического ущерба лесных ЭС.

Кроме того, сотрудники лаборатории разрабатывают методы дистанционного картирования и управления рисками перегрева городской среды и ущербов от преждевременной смертности городского населения в результате превышения температуры окружающей среды, вызванного глобальным потеплением. Другие важные направления деятельности лаборатории: разработка методологии применения материалов спутниковых съемок при картировании биоопасностей (численность саранчовых, миграция иксодовых клещей на север европейской части России в условиях глобального потепления) и изучение возможности применения спутниковой гравитационной вариометрии для мониторинга и прогнозирования гидрологического режима регионов.

Результатом исследовательской работы лаборатории стало создание ряда систем контроля за состоянием окружающей среды. Среди крупнейших проектов — разработка методологии дистанционного картирования нарушенных лесных экосистем и накопленного экологического ущерба лесных экосистем, методики дистанционного картирования риска перегрева поверхности городской среды и преждевременной смертности городского населения от превышения физиологически оптимальной температуры окружающей среды.

2.png

— Для скорейшего внедрения результатов исследований по проблемам экологической безопасности городов наши результаты по дистанционному картированию рисков перегрева поверхности городской среды в начале 2019 года были заслушаны и одобрены Экологическим советом по проблемам охраны окружающей среды при Правительстве Санкт-Петербурга, — рассказывает заведующий лабораторией дистанционных методов геоэкологического мониторинга и геоинформатики НИЦЭБ РАН кандидат геологоминералогических наук Виктор Горный. — Мы акцентировали внимание на двух аспектах. Во-первых, показали, что районы Петербурга, застроенные пятиэтажками образца 50–60-х годов прошлого века, характеризуются минимальными значениями риска перегрева поверхности городской среды и, соответственно, минимальными значениями ущербов от преждевременной смертности из-за перегрева городской среды, а максимальный риск и ущерб наблюдается в новых, только что застроенных высотными домами районах. Таким образом, выбирая между капитальным ремонтом или реновацией пятиэтажек, необходимо учитывать ущерб, который неизбежен при реновации в течение не менее 30 лет, пока не восстановится городская растительность. Во-вторых, мы разработали рекомендации по организации производства и планового применения специальных покрытий городской среды для заблаговременного парирования риска перегрева городской среды от глобального потепления.

Прошлый экологический ущерб (ПЭУ) возникает в результате хозяйственной деятельности предприятий в предыдущие годы. Загрязненная территория становится не только одним из барьеров экономического роста, но и причиной снижения качества жизни, повышения заболеваемости и смертности населения. Кроме того, ПЭУ выступает в роли индикатора развития природно-хозяйственной системы, отражающего величину экологического долга и степень рациональности применяемых систем природопользования, специфичных для конкретных геосистем.

Акцент на превентивные меры

Большое внимание институт уделяет оценке накопленного экологического ущерба, научному анализу проблем реабилитации нарушенных земель и ликвидации таких объектов.

1.png

— Интерес к данной проблеме существует у меня с начала 90-х годов, со времени формирования природоохранной службы в СССР и РФ, когда я работал в Ленкомприроде, организуя мониторинговые съемки и создавая службы экологического контроля, — говорит главный научный сотрудник НИЦЭБ РАН, эксперт РАН и Минобрнауки России в научно-технической сфере доктор геолого-минералогических наук Виктор Питулько. — С 1994 года эти же функции я исполняю в НИЦЭБ РАН. В 2010-м в институте была создана лаборатория природоохранных систем и урбанизированных территорий (Лаборатория ПХС), которая сосредоточила свои усилия на познании механизмов возникновения и накопления объектов ПЭУ, методов борьбы с ними и разработке превентивных мер.

Лаборатория природно-хозяйственных систем (ПХС) ежегодно выпускает десятки заключений, где отражаются ключевые процессы — мониторинг, прогноз, научное управление рисками и предупреждение кризисных явлений. Сотрудники подразделения, среди которых авторы учебников и учебных пособий для вузов, занимаются научным анализом проблем реабилитации нарушенных земель и ликвидации объектов ПЭУ, проводят натурную идентификацию различных типов объектов ПЭУ, а также аналитическую и модельно-расчетную оценку миграционных воздействий от погребенных видов загрязнения ПЭУ. Две книги, подготовленные сотрудниками лаборатории, победили во всероссийских конкурсах как лучший учебник и наиболее актуальная монография экологической направленности.

4.jpg

— Лаборатория ПХС — признанный лидер в области экологической безопасности обращения с объектами ПЭУ в нашей стране. Выполняя многоуровневый анализ угроз экологической безопасности, коллектив участвует в информационном и экспертном обеспечении принятия решений федеральными и региональными органами государственной власти, — подчеркнул Виктор Питулько.

За десять лет существования лаборатории была разработана методология экологической экспертизы схем природопользования в условиях высокой плотности объектов накопленного ущерба и Региональный стандарт обращения с объектами прошлого накопленного экологического ущерба (ОПЭУ). Проведены пилотные исследования по идентификации скрытых проявлений техногенеза почвоподобных сред, сформированных на объектах ПЭУ различной типологии. Полученные результаты дали возможность теоретически обосновать процессы формирования вторичных метилртутных загрязнений и возможных очаговых проявлений метаногенеза на различных стадиях жизненного цикла биотрансформации объектов ПЭУ (проблема токсичных биогазов на закрытых свалках).

Экологическая безопасность под контролем

3.jpg

О том, почему важно проводить оценку экологического риска и какие методы для этого используются в настоящее время, рассказал главный научный сотрудник Санкт-Петербургского научно-исследовательского Центра экологической безопасности Российской академии наук, основатель института, директор НИЦЭБ РАН с 1992 по 2017 год, и. о. заведующего лабораторией экономических проблем экологической безопасности, заслуженный деятель науки РФ, доктор экономических наук, профессор Владислав ДОНЧЕНКО.

— Владислав Константинович, когда проблема экологической безопасности стала актуальной?

— Для жителей Санкт-Петербурга — в восьмидесятые годы прошлого века. Причиной послужило строительство комплекса защитных сооружений (КЗС) Ленинграда (Санкт-Петербурга) от наводнений. Этому предшествовала общественная дискуссия по поводу строительства комплекса защитных сооружений города от наводнений.

Главной причиной создавшейся негативной ситуации было то, что строительство КЗС намного опережало строительство комплекса городских очистных сооружений (КОС). Кроме того, в то время нигде в мире не было технологий обезвреживания и обеззараживания больших объемов сточных вод и технологий по переработке осадков КОС.

Впервые была поставлена комплексная проблема: обеспечить защиту Ленинграда от наводнений и поддержать чистоту реки Невы — главного источника городского водоснабжения, а также Невской губы и Финского залива, состояние которых во многом определяет защищенность окружающей среды стран региона Балтийского моря.

Под оценкой экологического риска водным объектам понимается процедура подготовки принятия управленческих решений в системе оперативного управления водохозяйственным комплексом по обеспечению экологической безопасности конкретных водных объектов.

— Какие методы оценки экологического риска водных объектов сегодня используются в НИЦЭБ РАН?

Результаты исследований публикуются в отечественных и зарубежных научных журналах, издаются в виде монографий, учебников и учебных пособий. Основные публикации сотрудников НИЦЭБ РАН представлены на сайте института. Кроме того, результаты научных исследований направляются в Отделение наук о Земле Российской академии наук. Востребованы работы, проводимые институтом и органами власти различного уровня. Результаты НИР используются для подготовки территориальных программ социальноэкономического и экологического развития, для обоснования проектов хозяйственной и иной деятельности.

— Существовавшие в конце 80-х годов прошлого века методы оценки экологического риска водным объектам в результате негативных воздействий природного и антропогенного характера не предусматривали их использования для оперативного управления водохозяйственной деятельностью. Традиционные методы экологического мониторинга, биотестирование и биодиагностика, проводились в основном в лабораторных условиях с использованием различных тест-организмов. С их помощью осуществлялась оценка экологического состояния (здоровья) водных экосистем.

Загрязнение водного объекта опасными веществами неизвестного состава может произойти в результате непреднамеренного (природные факторы) или преднамеренного (экологическая преступность или терроризм) негативного воздействия.

В действительности угрозы экологической безопасности водным объектам, как правило, возникают внезапно (разливы нефтепродуктов, сбросы вредных веществ, опасные процессы в донных отложениях, вредное цветение водорослей и т. п.). От своевременности получения информации об их возникновении зависит оперативность принятия управленческих решений по сохранению здоровья подверженной воздействию водной экосистемы.

В действительности угрозы экологической безопасности водным объектам, как правило, возникают внезапно (разливы нефтепродуктов, сбросы вредных веществ, опасные процессы в донных отложениях, вредное цветение водорослей и т. п.), и от своевременности получения информации об их возникновении зависит оперативность принятия управленческих решений по сохранению здоровья подверженной воздействию водной экосистемы.

Анализ отечественного и зарубежного опыта показал, что оперативную информацию о качестве природных и сточных вод можно получать с использованием автоматических химико-аналитических станций контроля гидрохимических характеристик воды. Однако их принципиальным недостатком является то, что они могут осуществлять контроль только ограниченного числа загрязняющих веществ. Это обусловило проведение исследований по созданию методов и систем оценки экологического риска по фактам загрязнения водной среды в реальном времени. В институте были созданы и внедрены в практику дистанционные биоэлектронные и электроаналитические методы непрерывной диагностики качества природных и сточных вод.

Совместное использование биоэлектронных и электроаналитических телеметрических диагностических систем представляет собой телеметрическую диагностическую систему оценки экологического риска загрязнения водных объектов, которая может использоваться в ситуационных центрах для оперативного управления водохозяйственной деятельностью.

— Где применяются телеметрические диагностические системы?

— Пионером в области практического применения телеметрических диагностических систем производственного экологического контроля является ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга». Биоэлектронные системы производственного экологического контроля используются на станциях водоподготовки, в системах водоотведения на городских очистных сооружениях и на заводах термического обезвреживания осадков сточных вод. В данных системах в качестве датчиков используются различные живые организмы (рыбы, раки, моллюски, улитки), которые активно реагируют на изменение токсичности среды их обитания. Причем рыбы, раки и моллюски работают в системах экологического контроля водной среды, а улитки контролируют состояние атмосферного воздуха. Состояние жизнедеятельности живых организмов непрерывно регистрируется и по оптоволоконному каналу передается в диспетчерский центр.

В процессе автоматической обработки поступающей информации проводится оценка состояния жизнедеятельности живых организмов. Результаты оценки дублируются на диспетчерском пульте цветными световыми индикаторами и звуковыми сигналами. Зеленый — уровень загрязнения не превышает уровень приемлемого экологического риска, угрозы экологической безопасности по химическому фактору отсутствуют. Желтый — уровень экологического риска периодически превышает допустимый, что служит командой для отбора проб и стандартного химического анализа воды. Опасность — красный световой дублируется звуковым сигналом (экстремальный уровень экологического риска — реализация опасного события, связанного с экстремальным загрязнением водного объекта). Красный служит командой для отбора проб, их анализа по методу «анализ проб неизвестного состава» и принятия экстренных мер по плану действий в условиях чрезвычайных ситуаций.

Таким образом, применение телеметрических диагностических систем позволяет оперативно проводить оценку экологического риска для систем водоснабжения и водоотведения. Они уже входят в практику подготовки управленческих решений по обеспечению экологической безопасности конкретного водного объекта в зонах размещения водозаборов питьевого водоснабжения и в зонах выпусков комплекса очистных сооружений.

— Владислав Константинович, какие научные проблемы решает лаборатория экономических проблем экологической безопасности?

— В эколого-экономической системе нашей страны возникают и имеют место новые эколого-экономические процессы в системе взаимодействия природы и общества. Вполне логично, что в лаборатории экономических проблем экологической безопасности мы исследуем эти процессы, связанные с оценкой экологического ущерба при ведении различных видов хозяйственной и иной деятельности.

Экологический ущерб — фактически установленная, экономически обоснованная и юридически доказанная часть причиненного экологического вреда биоте природных или природно-антропогенных объектов, а также здоровью населения, затронутого природным или антропогенным негативным воздействием. Оценка и возмещение экологического ущерба регламентируется обширным перечнем нормативно-методических документов, утвержденных на федеральном и региональном уровнях.

На федеральном уровне в настоящее время насчитывается около 70 нормативных документов, устанавливающих и (или) разъясняющих различные аспекты деятельности в данном направлении. Однако в ходе экологической реформы в России произошли существенные изменения в законодательстве и в структурах органов власти, поэтому большинство этих документов подлежит актуализации.

Документы регионального уровня, то есть утвержденные органами власти субъектов Федерации, либо восполняют пробелы в нормативных методах оценки ущерба тем или иным компонентам природной среды, либо дополняют федеральные документы с учетом местных особенностей. Большая часть этих документов включает вопросы стоимостной оценки размеров и порядка компенсации ущерба, а также полномочий должностных лиц и государственных органов в данной сфере деятельности. Эти документы тоже проходят стадию актуализации.

Анализ отраслевых подходов, методов и действующих методик оценки экологического ущерба показал: их главным недостатком является то, что они в основном сосредоточены на констатации фактов допустимости (недопустимости) негативного воздействия непосредственно от источников.

В настоящее время главным объектом исследований в нашей лаборатории является изучение эколого-экономических процессов, обусловливающих эффект предотвращенного экологического ущерба окружающей среде и здоровью населения в результате различных видов хозяйственной и иной деятельности.

Пионером в области практического применения телеметрических диагностических систем производственного экологического контроля является ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга». А биоэлектронные системы производственного экологического контроля используются на станциях водоподготовки, в системах водоотведения на городских очистных сооружениях и на заводах термического обезвреживания осадков сточных вод.

Особое внимание в данных исследованиях сосредоточено на разработке метода эколого-экономической оценки эффекта предотвращенного экологического ущерба в источниках трансграничных загрязнений с учетом динамики изменений состояния окружающей среды в характерных зонах экологического риска в регионе Балтийского моря.

Оценка предотвращенного экологического ущерба на стадии проектирования объектов хозяйственной и иной деятельности, а также на стадии подготовки принятия управленческих решений в настоящее время относится к ключевым проблемам обеспечения экологической безопасности.

Понравился материал? Поделитесь с коллегами
Свежий номер «»

«Эковестник» №2 • 2021

Читать

Спасибо за оставленую заявку!
Менеджер свяжется с Вами
в ближайшее время.