WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |

Анализ баланса биогенных соединений в водоеме позволяет оценить сбалансированность системы, направленность миграционных процессов и генезис химических соединений в водоеме, в связи с чем во второй главе рассматривается биогенный баланс Балтийского моря. Эволюция баланса биогенных элементов Балтийского моря за период с 1960 г. по настоящее время происходила в основном за счет неуклонного роста показателей поступления биогенных элементов с материковым стоком; прочие статьи баланса изменялись незначительно. Основной статьей приходной части баланса биогенных элементов (свыше 60 %) являются реки, что типично для моря, расположенного в гумидной зоне и имеющего затрудненный водообмен с океаном. Значительно поступление со сточными водами – 8 % для азота и 20 % для фосфора. Основная часть годичного поступления биогенных элементов остается в Балтийском море (около 70 % и 80 % суммарного азота и фосфора соответственно), что также типично для моря с затрудненным водообменом.

Проанализировано влияние развития процесса эвтрофирования на экосистему Балтийского моря. К основным проявлениям эвтрофирования в Балтийском море относят: увеличение концентрации азота и фосфора в воде и донных отложениях, увеличение биомассы и продукции пелагических и донных растений, увеличение мутности и уменьшение прозрачности воды вследствие большого количества сестона, повышение содержания растворенного кислорода в поверхностных и его понижение в глубинных водах вплоть до полного исчезновения и появления сероводорода, массовую гибель организмов в бескислородных условиях, изменение видового состава биологических сообществ.

В многолетнем масштабе ведущей причиной эвтрофикации Балтийского моря является возрастание антропогенной нагрузки органического вещества и биогенных элементов, тогда как изменениями природных факторов определяются лишь фоновые межгодовые колебания, усиливающие или ослабляющие антропогенное воздействие.

Третья глава посвящена обоснованию теоретических основ нормирования уровней экспорта азота и фосфора в Балтийское море с территорий стран ХЕЛКОМ.

В ПДБМ1 установлены величины требуемых снижений поступлений азота и фосфора с территорий стран ХЕЛКОМ. Необходимо подчеркнуть, что при расчете этих величин не были учтены физико-географические, социальноадминистративные и хозяйственно-экономические особенности водосборных суббассейнов Балтийского моря, относящихся к разным странам, а также величины фоновых составляющих биогенного экспорта. Это привело к необоснованному завышению уровней требуемого снижения поступлений биогенных элементов (БЭ) для ряда стран, характеризующихся наиболее низкими величинами антропогенной составляющей биогенного экспорта, приходящимися на душу населения (рис. 2).

50 40 30 20 10 0 П Лит Г Ш Р Д Лат Ф Э П Лит Г Ш Р Д Лат Ф Э Рис. 2. Величины требуемых снижений поступления фосфора (P), установленных в ПДБМ (а); величины антропогенной составляющей экспорта фосфора (qPA) на душу населения (б) (П-Польша, Лит-Литва, Г-Германия, Ш-Швеция, Р-Россия, Д-Дания, Лат-Латвия, Ф-Финляндия, Э-Эстония) HELCOM Baltic Sea Action Plan // HELCOM Ministerial Meeting. Krakow, Poland, 15 November 2007b. 101 p.

P, % A --P q, т·год ·чел.

При этом если для Швеции и Германии, фоновые составляющие экспорта фосфора с территорий которых составляют 56 % и 51 %2 соответственно, предусмотрено его снижение на 39 % и 40 %, что означает необходимость практически полного сокращения антропогенной составляющей экспорта фосфора, для ряда стран с невысокими величинами фоновой составляющей экспорта фосфора – Дании, Латвии, Эстонии, – допускается сохранить на прежнем уровне не менее 50 % антропогенного поступления фосфора. Таким образом, необходимость разработки принципов нормирования биогенной нагрузки на Балтийское море, которые позволили бы учитывать как неоднородность водосборного бассейна, так и величины фоновых поступлений биогенных элементов с территории водосбора, представляется очевидной.

Нами было показано, что предложенный экспертами ХЕЛКОМ подходк решению проблемы, согласно которому основной акцент ставится на определении требуемых уровней снижения поступления БЭ с территорий стран бассейна Балтийского моря пропорционально некоторому выбранному параметру х, характеризующему страны Балтийского бассейна (прямая 2, рис. 3а), содержит внутреннюю логическую ошибку. Так, в случае, если величина фактического экспорта БЭ QФАКТ. (точка А, рис. 3а) меньше значения QТЕОР., определяемого линией тренда, описывающего зависимость экспорта БЭ от параметра х (прямая 1, рис. 3а), величина вычисленного требуемого сокращения Q оказывается завышенной на величину (QТЕОР. – QФАКТ.). Напротив, если величина фактического экспорта больше значения, определяемого линией тренда, величина требуемого сокращения необоснованно занижается.

Рис. 3. Схема расчета величины требуемого снижения поступления БЭ (а);

схема расчета предельного уровня экспорта БЭ (б) Для получения более адекватных результатов нами было предложено перейти от расчетов величин требуемых сокращений биогенного экспорта к расчету величин максимально допустимых поступлений БЭ с территорий стран ХЕЛКОМ (прямая 3, рис. 3б). В рамках такого подхода для каждой страны региона, исходя из определенных параметров, характеризующих водосбор Балтийского моря на территории этой страны, следует установить предельные уровни экспорта БЭ на акваторию Балтийского моря.

HELCOM, 2004. The fourth Baltic Sea pollution load compilation (PLC-4) // Baltic Sea Environ. Proc. No. 93. 189 p.

HELCOM BSAP EUTRO EXP/2007 // Expert Meeting for the Eutrophication Segment under the HELCOM Baltic Sea Action Plan. – Helsinki, Finland, 27-28 August 2007. 33 р.

Из рис. 3б видно, что при вычислении предельных уровней экспорта БЭ Qmax на основании выбранного параметра х требуемое понижение нагрузки Q определяется относительно величины фактически наблюдаемого поступления QФАКТ.; в этом случае при QФАКТ. < QТЕОР. величина требуемого сокращения обоснованно снижается на величину (QТЕОР. – QФАКТ.).

В рамках предложенного нами подхода для стран, характеризующихся в силу проводимой ими эффективной природоохранной политики низкими величинами антропогенной составляющей экспорта БЭ на акваторию Балтийского моря, относительные уровни сокращения биогенной нагрузки будут минимальными.

Для сокращения экспорта азота и фосфора в Балтийское море с территории водосборного бассейна в качестве приоритетных мер можно выделить следующие: введение более жестких требований по доочистке сточных вод; запрет на использование моющих средств, содержащих полифосфаты; проведение жесткой политики ведения сельского хозяйства, в частности, касающейся использования удобрений, животноводческих кормов, обращения с отходами ферм, вспашки, основанной на современных технологиях, преобразования пахотных земель в луга и т.д.

Проблема распределения предельных уровней экспорта БЭ между странами ХЕЛКОМ решалась нами в несколько этапов, включающих последовательную оценку влияния различных характеристик водосборных территорий на поступление с них БЭ в Балтийское море.

В качестве основных параметров оценки нами были выбраны площади стран, приходящиеся на водосбор Балтийского моря, численность проживающего на этих территориях населения, а также площади сельскохозяйственных угодий, урбанизированных территорий и территорий, занимаемых лесами и озерами. В связи с тем, что рассматриваемые нами параметры имеют разные размерности и могут в значительной степени различаться по абсолютному значению, что затрудняет их сопоставление и совместную оценку, мы использовали их относительные величины, определяемые как отношение абсолютного значения вводимого параметра для выбранной страны к сумме абсолютных значений этих параметров для всех стран на территории водосбора Балтийского моря.

Показано, что распределение предельных уровней экспорта БЭ на основании одного выбранного параметра некорректно, поскольку в рамках однопараметрического подхода выявить единую зависимость, удовлетворительно описывающую экспорт БЭ с территорий всех стран бассейна Балтийского моря, оказалось невозможным; в этом случае необходимо выполнять дифференциацию стран на группы по характеру зависимости экспорта БЭ от выбранного параметра. Показано также, что некоторые страны с одинаковой степенью обоснованности могут быть отнесены к разным группам, таким образом, дифференциация стран на группы носит в известной мере произвольный характер.

Невозможность одновременного учета влияния на поступление БЭ антропогенных и природных факторов при таком подходе может послужить предметом разногласий договаривающихся сторон.

Мы полагаем также нерациональным проведение распределения допустимых уровней поступления БЭ с территорий стран ХЕЛКОМ на основании вычисления среднего значения полученных согласно нескольким методам результатов, поскольку не все факторы оказывают сравнимое по значению и направленности влияние на экспорт БЭ в Балтийское море с территории его водосборного бассейна.

Нами было предложено определять предельные уровни экспорта БЭ на основании не менее чем двух наиболее информативных параметров, влияющих на величину биогенного экспорта, один из которых должен характеризовать антропогенную деятельность на водосборе.

Для расчета предельных уровней экспорта БЭ от i-той страны на основе выбранных параметров x и y использовалась следующая схема (именуемая далее методом линейной зависимости, МЛЗ):

1. Полученное на основании фактических данных2 уравнение линейной зависимости, связывающее величины поступления биогенного элемента Q(БЭ) с территорий стран Балтийского бассейна и выбранные параметры x и y, характеризующие эти страны, приводилось к виду:

Q(БЭ) = a·(х + c/a·y + b/a) (1) 2. Расчет величин максимально допустимого поступления биогенного элемента с территории i- той страны Q(БЭ)imax осуществлялся пропорционально сомножителю (х + c/a·y + + b/a) в уравнении (1):

Q(БЭ)imax = a'·(хi + c/a·yi + b/a), (2) где a' – коэффициент пропорциональности, определяемый из условия:

N max Q(БЭ) =Q(БЭ)max, (3) i i=где Q(БЭ)max – максимально допустимое поступление БЭ1 в Балтийское море, N – количество стран.

В общем виде a' определяется по уравнению:

NN a'= Q(БЭ)max / ( + c/ a + N·b/ a) (4) х y ii i=1i=Проведенный регрессионный анализ показал, что величины поступления азота и фосфора с территорий стран ХЕЛКОМ можно аппроксимировать рядом двухпараметрических зависимостей, которые могут быть далее положены в основу расчета величин максимально допустимых поступлений этих БЭ.

Для экспорта фосфора наиболее значимыми являются доля площади водосбора Балтийского моря, приходящаяся на территорию страны () и относительная заселенность территории ():

QР = 10300·(1,00· + 1,88· + 0,0676) (5) При этом, как и следовало ожидать, значимость заселенности территории для формирования экспорта фосфора превосходит значимость вклада ее площади.

Предельные уровни экспорта фосфора с территорий стран ХЕЛКОМ определялись в соответствии с уравнением:

QРimax = 6040·(1,00·i + 1,88·i + 0,0676) (6) На экспорт азота наибольшее влияние из рассмотренных нами факторов оказывают параметр и относительная аграрность территории, представляющая собой отношение площади сельхозугодий данной страны к общей площади сельскохозяйственных угодий на территории всех стран ХЕЛКОМ:

QN = 370000·(1,00· + 0,55· + 0,052) (7) Предельные уровни экспорта азота с территорий стран ХЕЛКОМ определялись в соответствии с уравнением:

QNimax = 298000·(1,00·i + 0,55·i + 0,052) (8) В качестве альтернативного подхода к определению предельных уровней экспорта БЭ нами был разработан метод, именуемый далее методом учета отклонения фактического поступления БЭ от теоретического (МОФП), согласно которому на основании наиболее информативных параметров, оказывающих влияние на поступление БЭ, и фактических данных по поступлению БЭ с территорий стран ХЕЛКОМ устанавливается регрессионная зависимость, связывающая выбранные параметры с величинами экспорта БЭ.

На основании корреляционного уравнения вычисляется теоретическое (ожидаемое) поступление БЭ с территории страны. Разность между вычисленным теоретическим поступлением БЭ и его фактическим поступлением (i) может быть как положительной, так и отрицательной (фактическое поступление БЭ с территории страны соответственно превышает или отличается в меньшую сторону от рассчитанного теоретически).

Далее на основе корреляционного уравнения вводится уравнение для вычисления величин требуемого снижения поступления БЭ аналогично схеме МЛЗ, в соответствии с которым и рассчитываются величины QiТЕОР. (требуемое снижение поступления БЭ, вычисленное относительно теоретического, а не фактического поступления).

Расчет величины фактически требуемого снижения QiФАКТ. осуществляется суммированием величин отклонения фактического поступления азота или фосфора от теоретического (i) и Qi ТЕОР..

Показано, что методы МОФП и МЛЗ приводят к близким результатам.

Фоновые поступления для отдельно взятой страны следует воспринимать в качестве атрибутивного фактора ее физико-географических особенностей. Следовательно, фоновые поступления БЭ, будучи объективной реальностью, не могут быть подвергнуты квотированию. Фоновые поступления фосфора составляют2 от 12 % (Дания) до 53 % (Германия), азота – от 11 % (Дания) до 57 % (Россия) общего экспорта БЭ с территории страны. Очевидно, что при такой неоднородности распределения величин фоновых поступлений предельные уровни экспорта БЭ должны устанавливаться только для антропогенных составляющих биогенной нагрузки, в связи с чем нами был разработан метод оценки предельных уровней экспорта, позволяющий учесть величины фоновых поступлений БЭ с территорий стран ХЕЛКОМ.

Расчет предельных уровней экспорта фосфора с учетом величин его фоновых поступлений осуществлялся на основе полученной зависимости антропогенной составляющей экспорта фосфора QРА от выбранных параметров и :

QРА = 1130·(1,00· + 15,3· + 0,510) (9) При переходе от рассмотрения суммарного экспорта фосфора (5) к рассмотрению его антропогенной составляющей вклад доли площади водосборной территории значительно уменьшается за счет увеличения значимости антропогенного фактора – заселенности – почти в восемь раз. Следовательно, роль параметра в формировании экспорта фосфора с территорий стран Балтийского бассейна в существенной мере обусловлена величиной фоновых поступлений.

Исходя из того, что за вычетом фоновых поступлений антропогенное поступление фосфора требуется сократить до величины 10097 т·год-1, уравнение для расчета предельных уровней экспорта антропогенной составляющей поступления фосфора QРiАmax имеет вид:

Pages:     | 1 || 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»