УСТОЙЧИВОЕ ВОДОПОЛЬЗОВАНИЕ В АРКТИКЕ. НОВЫЕ ПОДХОДЫ И РЕШЕНИЯ
Н.А. Кашулин Институт проблем промышленной экологии Севера Кольского научного центра РАН (Апатиты, Мурманская область, Российская Федерация)
Т.П. Скуфьина Институт экономических проблем им. Г. П. Лузина Федерального исследовательского центра «Кольский научный центр Российской академии наук» (Апатиты, Мурманская область, Российская Федерация)
В.А. Даувальтер Институт проблем промышленной экологии Севера Кольского научного центра РАН (Апатиты, Мурманская область, Российская Федерация)
В.А. Котельников Полярно-альпийский ботанический сад-институт им. Н.А. Аврорина Кольского научного центра РАН (Апатиты, Мурманская область, Российская Федерация)
Рассматриваются причины снижения ресурсного потенциала поверхностных вод европейской части арктического региона. Существующие линейные экономические модели в условиях Арктики не обеспечивают устойчивого развития региона, ведут к деградации природных систем. Выходом могут стать новые подходы и принципы природопользования, основанные на природоподобных методах циркулярной экономики, накопленных знаниях в области экологии и биомиметики. Обсуждается возможность реализации общемирового тренда повторного использования сточных вод в условиях Арктической зоны Российской Федерации. В контексте циркулярной экономики с циклическим использованием продукта, когда экономическое развитие сбалансировано с экологической устойчивостью, сточные воды являются широкодоступным и ценным ресурсом, обеспечивающим устойчивость водопользования.
Базисом этих подходов являются природоподобные биомиметические технологии, повторяющие принципы функционирования биологических систем различного уровня, способные перерабатывать низкоконцентрированное сырье с невысокими энерго- и ресурсозатратами, приносящие экономическую выгоду и успешно конкурирующие с традиционными подходами в экономике. Для реализации приоритетных инновационных и инвестиционных проектов в области низкотемпературной биотехнологии очевидна необходимость создания региональной научно-производственной инфраструктуры развития биотехнологии.
Ключевые слова: Арктика, устойчивое водопользование, циркулярная экономика, биотехнологии, микроводоросли.
Введение
поверхностные воды деградация арктический природопользование
Освоение Севера направлено на использование природных ресурсов [1; 2]. При этом хозяйственная деятельность, как правило, ведется без учета особенностей функционирования природных систем, специфических природоохранных требований и научно обоснованного регионального нормирования уровней загрязнения и критических нагрузок на окружающую среду. Сформированные в первой половине прошлого века линейные конъюнктурно-зависимые экономические модели развития северных территорий, основанные на эксплуатации легкодоступных сырьевых ресурсов и создание низкой добавочной стоимости (продукции низкого передела), но оказывающие значительное негативное влияние на окружающую среду, не обеспечивают самостоятельный устойчивый социально-экономический рост Арктической зоны
Российской Федерации (АЗРФ), недоиспользуют имеющиеся ресурсы. Такие модели создают негативные внешние эффекты, включая масштабное загрязнение экосистем и нарушение их целостности, накопление отходов, увеличение выбросов углерода, неустойчивое водопользование и др. [3; 4].
Интенсификация освоения и использования ресурсов АЗРФ ведет к повышению антропогенной нагрузки на экосистемы региона, на компенсацию которой направлены затратные природоохранные проекты. Так, только в Мурманской области ежегодные затраты превышают 6--8 млрд руб., а в целом по России -- 500 млрд [5]. Вероятно, существующие модели экономики, основанные на преимущественной эксплуатации невозобновляемых природных ресурсов, в условиях Арктики являются тупиковыми. Будучи природоразрушительными, они не обеспечивают устойчивого развития региона, ведут к деградации природных систем. Выходом из этой ситуации является поиск новых подходов и принципов природопользования Арктики с точки зрения инновационных моделей экономики и накопленных знаний в областях экологии и биомиметики [6--8]. При этом должны учитываться специфические природно-климатические условия Арктики, обуславливающие высокую чувствительность экосистем региона к внешним воздействиям, совершенствоваться экологические концепции природопользования, формироваться комплексный и всесторонний научный подход к оценке состояния живых организмов и среды их обитания. Примитивные экономические модели, сформированные в период индустриального освоения Севера, основывались на доступных технологиях начальных этапов индустриальной революции, представлениях о неисчерпаемости природных ресурсов, недостаточных знаниях о принципах и механизмах функционирования экосистем. Они должны быть заменены новыми, основанными на природоподобных принципах циркулярной экономики [9--10].
Глобальный водный кризис и Арктика
Ключевым природным ресурсом Арктики являются природные воды, вовлеченные во все виды деятельности человека. В современном мире пресная вода становится стратегическим природным ресурсом, определяющим экономическое развитие целых регионов [11]. Проблема сохранения и рационального использования водных ресурсов стала глобальной задачей, включенной ООН в приоритетные цели развития тысячелетия (Millennium Development Goals), а в резолюции 2012 г., в частности, сформулирована цель 6: «Обеспечение наличия и рационального использования водных ресурсов и санитарии для всех» [12]. В последние десятилетия процентное увеличение использования воды в глобальном масштабе вдвое превысило прирост населения [13]. Несмотря на глобальную достаточность доступных запасов пресных вод, постоянно увеличивается число регионов, где пресноводные ресурсы неадекватны для удовлетворения внутренних потребностей, экономического развития и поддержания окружающей среды [14; 15]. Растущий дефицит пресной воды все чаще рассматривается как серьезный риск для мировой экономики [16]. Эти проблемы усугубляются социальными последствиями нехватки и/или ухудшения качества воды [17]. Ради решения краткосрочных экономических целей, которые часто не учитывают долгосрочную экологическую и/или экономическую устойчивость региона, а также здоровье населения, принимаются управленческие решения, приводящие к деградации водных ресурсов и связанных с ними экосистем.
Эти проблемы в полной мере относятся к АЗРФ. Скорость негативных изменений качества вод и роль в этом глобальных процессов возросли. Явления, которые в ХХ в. казались невероятными, например массовое цветение токсичных цианобактерий в арктических озерах, наблюдаются регулярно (рис. 1). Совместное действие климатических изменений и загрязнения окружающей среды снижают устойчивость водных экосистем, их социально-экономическую значимость. Как следствие возможны негативные изменения в важнейших для АЗРФ отраслях экономики: здравоохранении, энергетике, коммерческом рыболовстве, аквакультуре, туризме [18].
Во всех отраслях промышленности региона доминируют водоемкие технологии, природные водоемы используются для размещения отходов различного типа, отсутствует современный экологически обоснованный менеджмент водных ресурсов. Вследствие аэротехногенного загрязнения в АЗРФ практически нет водных объектов, не измененных деятельностью человека. Долговременное многофакторное антропогенное воздействие, включая промышленное загрязнение, нарушение естественных гидрологических режимов и биогеохимических циклов элементов, привело к дефициту качественных пресных вод. Под угрозой находятся ценные виды гидробионтов, в том числе промысловые виды рыб [19; 20]. Большинство причин деградации водных ресурсов АЗРФ имеет социально-экономическую основу, определяемую существующими экономическими моделями и сохраняющимся стереотипом, гласящим, что вода -- неисчерпаемый и бесплатный ресурс. Среди основных факторов, определяющих снижение ресурсного потенциала поверхностных вод, можно отметить: неадекватное управление, не обеспечивающее устойчивого развития региона; недостаток научных знаний, информации и понимания процессов, протекающих в природных системах Арктики; устаревшие технические и технологические решения; нехватку законодательных и нормативных актов, учитывающих региональные экологические особенности; некачественную правовую экспертизу в области природоохранного права и управления.
В качестве примера нерационального использования водных ресурсов можно рассмотреть Киров- ско-Апатитский промышленный район (Мурманская область), где ПАО «ФосАгро» ведет добычу и переработку апатитонефелиновых руд. В 2017 г. компанией было извлечено 32,33 млн т руды, из которой произведено 9,5 млн т апатитового и 998,1 тыс. т нефелинового концентратов, а остальная горная масса в виде тонкодисперсных песков размещена в хвостохранилищах. При этом из различных источников было забрано 55 130 тыс. м3 воды и сброшено 208 622 тыс. м3 сточных вод (интегрированный отчет «ФосАгро», 2017 г.). Сточные воды сбрасываются в природные водные системы, для размещения хвостов используются речные русла или отсекается часть водоемов. Конечными коллекторами загрязнений являются озера Имандра (источник питьевого и промышленного водоснабжения) и Умбозеро (рис. 2). Результатом стала деградация крупнейших в Мурманской области водоемов.
Рис. 1. Массовое развитие цианобактерий (сине-зеленных водорослей) и гибель молоди сига. Август 2015 г., озеро Имандра
Fig. 1. The cyanobacteria bloom (blue-green algae) and the death of young whitefish. Lake Imandra, August, 2015
На явную ограниченность такого подхода к природным ресурсам указывают и результаты трансформаций постсоветского периода в развитии минерально-сырьевого комплекса российской Арктики. Так, переоценка в 1995--1999 гг. воспроизводства минерально-сырьевой базы страны и выделение балансовых запасов с учетом рентабельности в условиях ценовой конъюнктуры мирового рынка показали существенное сокращение потенциала минеральных ресурсов доступной части Арктики [21]. Частично ситуация нивелируется доминированием в горнопромышленных отраслях крупнейших компаний, имеющих возможности расширять природоохранные мероприятия, которые являются основой устойчивого развития, а также следствием необходимости соблюдения не только усиливающейся экологической составляющей российского законодательства, но и жестких европейских регламентов, что требуется для получения соответствующих сертификатов, паспортов безопасности международного формата, оценки воздействия производства на окружающую среду и т. д. Однако статистические данные и результаты исследований не позволяют выделить качественные изменения состояния и охраны окружающей среды европейской части арктического региона [18]. Несмотря на существенный рост доли инвестиций, направленных именно на охрану и рациональное использование водных ресурсов, не наблюдается устойчивого сокращения объема сброса загрязненных сточных вод (табл. 1 и 2).
Возможно ли устойчивое водопользование в Арктике?
В основе устойчивого водопользования должны лежать представления о функционировании промышленных предприятий и окружающей среды как единой экосистемы, характеризующейся потоками материальных, энергетических и информационных ресурсов, а также предоставлением ресурсов и услуг биосферы [9]. Нужно пересмотреть принципы использования пресных вод арктического региона, разрабатывать новые технологии, минимизирующие негативные последствия, оптимизировать систему управления и контроля их качества, обеспечивающие устойчивое развитие АЗРФ.
1:120 000
Рис. 2. Схема водопотребления и водоотведеия Кировско-Апатитского района: 1 - водозабор, озеро Имандра; 2 - водозабор, озеро Б. Вудъявр; 3 - подземные водозаборы; 4 - отстойник рудничных вод, озеро Б. Вудъявр; 5 - сброс рудничных вод; 6 - сброс производственных сточных вод, река Б. Белая; 7 - коммунально-бытовые сточные воды Кировска; 8 - очистные сооружения Кировска, сброс в реку Б. Белую; 9 - коммунально-бытовые сточные воды поселка Титан и Апатитонефелиновой обогатительной фабрики № 3 (АНОФ-3), сельскохозяйственные стоки; 10 - производственные стоки АНОФ-3; 11 - хвостохранилище АНОФ-3, сброс в реку Жемчужную; 12 - сброс коммунально-бытовых сточных вод поселка Титан; 13 - коммунально-бытовые сточные воды Апатитов; 14 - очистные сооружения Апатитов, сброс в реку Жемчужную; 15 - производственные стоки АНОФ-2; 16 - хвостохранилище АНОФ-2, сброс в реку Жемчужную - озеро Имандра
Fig. 2. Water consumption and drainage scheme of the Kirovsk-Apatity districtt: 1 - water intake, Lake Imandra, 2 - water intake, Lake B. Vudyavr, 3 - underground water intakes, 4 - sump of mine wastewater, Lake B. Vudyavr, 5 - discharge of mine wastewater; 6 - discharges of industrial sewage, the Belyaya, 7 - municipal wastewater from Kirovsk; 8 - sewage treatment facilities of Kirovsk, discharge into the Belaya; 9 - municipal sewage of Titan village and ANOF-3, agricultural wastewater; 10 - industrial wastewater of ANOF-3; 11 - tailings dump ANOF-3, discharge into the Zhemchuzhna; 12 - municipal sewage discharge of Titan village; 13 - municipal wastewater of Apatity town; 14 - sewage treatment plant of Apatity town, discharge into the river Zhemchuzhna; 15 - industrial waste ANOF-2; 16 - tailings dump ANOF-2, discharge into the Zhemchuzhna - Lake Imandra
Необходимость поиска новых концепций развития была четко осознана уже в последней трети ХХ в., когда стали формулироваться принципы устойчивого развития человечества. За прошедшее время эта концепция претерпела значительную эволюцию от рассуждений о «немедленном прекращении экономического роста вообще», «пределах роста» и т. д. до появления новых моделей и направлений экономики, опирающихся на новейшие знания и технологии. В их основу положены нематериальные потоки финансов (в области информационных технологий) или/и природоподобные принципы циклического использования ресурсов и сокращение ресурсо- и энергоемкости процессов (в производственных сферах). Движущими силами этого процесса являются не столько альтруистические и гуманитарные идеи, сколько понимание того, что новые технологии могут быть высокоприбыльными, создавать принципиально новые материалы. При этом новые экономики требуют не новых материальных ресурсов, но новых знаний, высокоинтеллектуального человеческого капитала. Таким образом, экологизация социально-экономического развития будет происходить не в результате давления на бизнес го- сударственных контролирующих структур или «зеленых» движений, а явится закономерным следствием накопления новых знаний, что создает предпосылки новых экономически эффективных неразрушающих технологий и бизнесов.