Моделирование эколого-экономических взаимодействий

Воздействие процесса производства на окружающую среду порождает ряд ответных реакций последней (обратные связи), сущность которых зависит как от состояния экосистем, так и от вида и интенсивности техногенных нагрузок. Поэтому в совокупность отраслевых моделей эколого-экономических взаимодействий целесообразно включить следующие виды взаимосвязанных моделей [4]:

· модели процесса производства;

· модели техногенных воздействий процесса производства на реципиентов;

· модели нарушений состояния реципиентов (с учетом их фонового состояния и обратной реакции на техногенные воздействия);

· модели расчета экономического ущерба от экологических нарушений.

Рассмотрим моделирование ЭЭВ на основе динамической системы дифференциальных уравнений первого порядка. Обозначим через y техногенные нарушения (детериорацию, загрязнения) окружающей среды, происходящие под воздействием процесса производства, начальная скорость техногенного воздействия которого на окружающую среду характеризуется величиной a.

Предположим, что суммарные экологические издержки процесса производства x в укрупненном виде включают три составляющие: x ₁ – текущие затраты на ПОМ, направленные на предотвращение нарушений путем уменьшения техногенного воздействия на окружающую среду; x ₂ – затраты на восстановление нарушенных компонент ОС; x ₃ – экстернальные экологические издержки – платежи за загрязнения (нарушения) окружающей среды, налоговые льготы. Таким образом:

. (1)

Скорость изменения объема нарушений (загрязнений) ОС будем описывать уравнением:

(2)

Для описания динамики составляющих экологических издержек сформулируем следующие уравнения:

(3)

(4)

. (5)

Рассмотрим эколого-экономическую трактовку слагаемых в правых частях уравнений (4)-(5). Выражение ƒ(a,x₂) в уравнении (2) описывает зависимость объема нарушений природной среды от техногенной нагрузки и от природоохранных мероприятий, направленных на уменьшение этой нагрузки (эффект «конца трубы»). Очевидно, что , т.е. техногенная нагрузка на природную среду, а, следовательно, и ее нарушения уменьшаются с увеличением природоохранных затрат. В наиболее простом виде эту функцию можно представить в виде

, (6)

где a – скорость нарушения окружающей среды за счет техногенной нагрузки, слагаемое bx ₁ описывает уменьшение техногенной нагрузки за счет природоохранных мероприятий, b – коэффициент эффективности природоохранных затрат.

Введем следующее понятие – «интенсивность очистки» ε. Очевидно, что эту величину можно определить следующим образом:

. (7)

Между процессом производства и окружающей средой (реципиентами) находится комплекс природоохранных мероприятий, расходы на него составляют часть затрат предприятия на охрану окружающей среды. В конечном итоге эти мероприятия определяют «интенсивность очистки» и техногенную нагрузку на окружающую среду. Отметим, что есть два предельных случая: при отсутствии природоохранных мероприятий (x ₁=0) a = f ₁и ε =0, при этом окружающая среда испытывает всю техногенную нагрузку процесса производства. При увеличении природоохранных затрат x ₁ и . Качественно формула (7) изображена на рис.9.4

Рис.9.4. Зависимость «интенсивности очистки» от затрат

Характер кривых, определяемых видом функций (6)-(7), отражает нелинейную зависимость между «интенсивностью очистки» и соответствующими затратами

Как видно из рисунка, полностью погасить техногенную нагрузку на ОС не представляется возможным, т.к. в этом случае затраты стремятся к бесконечности. Это утверждение, которое можно назвать «законом нуля и бесконечности», является следствием того, что абсолютно безотходные технологии принципиально не реализуемы. Поэтому необходимо выбирать оптимальную «степень очистки», приемлемую как с экологической, так и с экономической точек зрения.

Второе слагаемое первого уравнения описывает обратную реакцию окружающей среды на техногенные воздействия, коэффициент с можно рассматривать как разность коэффициентов саморазрушения и самовосстановления среды: c = c_Р - c_В. Величина c зависит от биотических и абиотических экологических компонент среды, интенсивности и вида техногенной нагрузки c = c (a). Качественная зависимость c = c (a) представлена на рис.12.5. На этом рисунке A – показатель ассимиляционного потенциала среды, определяющийся толерантностью компонент экосистемы к данному виду техногенного воздействия. В области a < A c <0, с_Р<с_В и имеет место самовосстановление нарушений среды. При a > A наблюдается увеличение детериорации среды, инициированное техногенным воздействием, превышающим ассимиляционный потенциал среды.

Рис.9.5. Зависимость коэффициента c от интенсивности техногенной нагрузки a.

Последнее слагаемое первого уравнения и второе слагаемое в правой части второго уравнения соответственно определяют уменьшение нарушений среды за счет восстановительных мероприятий и затраты на эти мероприятия.

Выражение hx ₁ во втором уравнении описывает платежи за нарушения окружающей среды, которые составляют часть затрат на компенсацию воздействия нарушенной среды на реципиентов.

Последнее слагаемое второго уравнения описывает влияние внешних факторов – директивное изменение природоохранных затрат или налоговые льготы за природоохранную деятельность.

Рис.9.6. Схема моделирования эколого-экономических взаимодействий

Изложенная выше теория моделирования эколого-экономических взаимодействий схематично представлена на рис.9.6.

Исследование рассматриваемой модели позволяет качественно описать взаимозависимость состояния окружающей среды и экологических издержек, с учетом таких основных факторов как объём техногенной нагрузки на природную среду, состояние окружающей среды и ее реакция на техногенные воздействия, природовосстановительные мероприятия и затраты на них, платежи за нарушения окружающей среды, влияние внешних факторов.