Эколого-экономическое моделирование региональных систем управления отходами тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Эколого-экономическое моделирование региональных систем управления отходами"

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

ШМЕЛЕВ СТАНИСЛАВ ЭДУАРДОВИЧ

ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕГИОНАЛЬНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ОТХОДАМИ

Специальность

08.00.13 - Математические и инструментальные методы экономики 08.00.05 - Экономика и управление народным хозяйством.

Специализация экономика природопользования.

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук

Санкт-Петербург 2003

Работа выполнена на кафедре экономической кибернетики Экономического факультета Санкт-Петербургского государственного университета

Научный руководитель: кандидат экономических наук, доцент

Шалабин Геральд Васильевич

Официальные оппоненты: доктор экономических наук, профессор

Пахомова Надежда Викторовна

кандидат экономических наук, доцент Плакунов Михаил Константинович

Ведущая организация: Российская экономическая академия

им. Г.В. Плеханова, Москва

Защита состоится ц/Оу> сентября 2003 года в часов на заседании

Диссертационного Совета Д 212.232.34 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора экономических наук при Санкт-Петербургском государственном университете по адресу

191194, Санкт-Петербург, ул. Чайковского, д. 62

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Санкт-Петербургского государственного университета

Автореферат разослан

Ученый секретарь

Диссертационного Совета Д 212.232.34 кандидат экономических наук

В.И. Кап)сткш1

'/Актуальность и изученность темы исследования

^ В соответствии с Экологической доктриной Российской Федерации устойчивое развитие Российской Федерации, высокое качество жизни и здоровья ее населения, а также национальная безопасность могут быть обеспечены только при условии сохранения природных систем и поддержания соответствующего качества окружающей среды. Растущие объемы образования отходов оказывают- все большее воздействие на окружающую среду, что вызывает рост заболеваемости людей и деградацию экосистем. Постановка проблемы управления отходами диктуется необходимостью снижения антропогенной нагрузки на окружающую среду для обеспечения устойчивого развития на региональном, национальном и глобальном уровне.

Экономика природопользования развивается в России с конца 60-х годов. Несомненный вклад в развитие данного научного направления внесли О.Ф. Балацкий, С.Н. Бобылев, О.П. Бурматова, A.A. Голуб, А.Б. Горстко, К.Г. Гофман В.И. Гурман, A.A. Гусев, В.И. Данилов-Данильян, И.И. Думова, H.H. Лукьянчиков, Н.В. Пахомова, И.М. Потравный, Е.В. Рюмина, Н.П. Тихомиров, Н.П. Федоренхо, Т.С. Хачатуров, Н.В. Чепурных, Г.В. Шалабин. В отечественных исследованиях проблемы регионального эколого-экономического моделирования разрабатывались, прежде всего, О.П. Бурматовой, И.И. Думовой, В.И. Гурманом, О.П. Литовкой, А. И. Чистобаевым, Г.В. Шалабиным.

Важный вклад в изучение и решение проблем экономики природопользования и ' охраны окружающей среды внесли R.U. Ayres, E.B. Barbier, W.J. Baumol, W.E. Oates, C. Carraro, T.Crocker, F. Duchin, S. El Serafy, J.V. Krutilla, W. Leontief, D.H. Meadows, Р.' Nijkamp, D. W. Pearce, T. Tietenberg, R. K. Turner и другие ученые. Разработка основных методологических и прикладных вопросов экологической экономики - нового междисциплинарного направления, тесно связанного с экономикой природопользования и охраны окружающей среда, была начата в исследованиях H.Daly, R. Costanza, G. Munda, J.L. Proops, P. Söderbaum, С. Spash, J.C.J.M. van den Bergh.

Данная работа посвящена созданию эколого-экономической модели стратегического управления системой обращения с твердыми муниципальными отходами (ТМО) крупного города или региона. Актуальность исследования определяется следующими аспектами.

РОС. НАЦИОНАЛЬНА?! f

Библиотека cn« о»

d

t

Практический аспект обусловлен кризисным состоянием систем управления ТМО России и, в частности, Санкт-Петербурга и Ленинградской области, возрастающей экологической опасностью существующих систем сбора и транспортировки, полигонов захоронения отходов, растущим приоритетом экологической политики в России, усилением внимания к проблемам управления отходами в Европейском союзе, современными тенденциями российско-европейской интеграции.

Научный аспект1' актуальности диссертационного исследования объясняется современными тенденциями синтеза экономики, экологии, географии, теории оптимизации и информационных технологий, развитием таких областей знания, как экономика природопользования, региональный эколого-экономический анализ, экологическая экономика. Региональные эколого-экономические исследования, проводившиеся в СССР в 1970-1980-х годах, требуют использования их результатов на новом уровне, с применением современных вычислительных средств, информационных систем, с привлечением последних достижений мировой науки.

Актуальность работы обусловлена и практически полным отсутствием исследований в области регионального эколого-экономического моделирования систем управления отходами в России на фоне большого внимания, уделяемого данным проблемам в мировой науке.

Цель исследования; анализ функционирования региональных систем управления муниципальными отходами и разработка эколого-экономических моделей стратегического планирования развития таких систем. Для реализации названной цели поставлены следующие основные задачи:

1) Обобщить и уточнить понятия муниципальных отходов и системы управления отходами.

2) • Провести теоретический анализ проблем управления ТМО и выявить современные тенденции развития систем управления отходами в России и странах Европейского союза.

3) Развить методологию регионального эколого-экономического анализа, интегрирующую геоинформационные технологии, методы анализа жизненного цикла, оптимизации и оценки экологического ущерба;

4) Разработать и апробировать методику оценки «значимости» территорий вокруг предприятий региона, перерабатывающих отходы и оказывающих тем самым

воздействие на окружающую среду.

' "" О'чМ"**: 5

-:;;>:!{.. |

5) Разработать математическую модель системы управления твердыми муниципальными отходами крупного города или региона.

6) Создать компьютерную имитационную модель системы управления ТМО.

7) Провести ряд имитационных экспериментов с построен!-ой моделью регионального управления отходами, иллюстрирующих возможность практического осуществления предложенной постановки и практическую значимость проводимого эколого-экономического анализа.

8) Провести анализ систем управления ТМО Санкт-Петербурга и Ленинградской области и графства Глостершир и Юго-Западного региона (Великобритания).

9) Выявить направления реформирования сложившейся системы управления ТМО Санкт-Петербурга.

Объект исследования - региональные системы эколого-экономического управления.

Предмет исследования - проблема управления системой обращении с твердыми муниципальными отходами крупного города или региона.

Теоретической и методологической основой диссертационного исследования являются современные теории экологической экономики, экономики окружающей среды, эколого-экономического, моделирования, геоинформационных систем, концепции российской школы экономики природопользования

Информационную базу исследования составили

1) данные по системам управления ТМО Санкт-Петербурга и Ленинградской области, опубликованные в сборниках Комитета по природопользованию, охране окружающей среды и обеспечению экологической безопасности Администрации Санкт-Петербурга, других периодических и научных изданиях; соответствующие разделы бюджетов Санкт-Петербурга и Ленинградской области; интервью со специалистами Администрации города и области;

2) массивы данных по системам управления ТМО стран Евросоюза и,, графства Глостершир (Великобритания): геоинформационные базы данных, коэффициенты выбросов/сбросов загрязняющих веществ, возникающих в результате осуществления переработки отходов посредством различных технологий, итоги опросов и выводы экспертов исследовательского центра Университета Глостершира, статистические данные, материалы интервью с учеными и специалистами.

Научная новизна диссертации состоит в следую щем:

1) обобщены и уточнены понятия муниципальных отходов и системы управления отходами, введено понятие «внешнего» экологического менеджмента;

2) обобщен опыт управления ТМО России и стран Евросоюза, выявлены основные проблемы управления ТМО и проанализированы методы эколого-экономического анализа, применяемые для их решения;

3) разработан методологический подход к региональному эколого-экономическому анализу, включающий в себя учет пространственного распределения вредных воздействий выбросов загрязняющих веществ на центры расселения Людей, ценные экосистемы и ландшафты;

4) произведен расчет коэффициентов относительной значимости областей вокруг перерабатывающих отходы предприятий на основе экспертных оценок сравнительной значимости экологически цгнных территорий и массивов геоинформационных данных;

5) предложена модель стратегического эколого-экономического управления региональной системой обращения с отходами, включающая геоинформационный блок, блок анализа жизненного цикла, оптимизационный блок и блок оценки экологического ущерба и базирующаяся на положении экологической экономики о взаимонезаменяемости экологических и экономических благ, разработках российской школы экономики природопользования и обобщении зарубежного опыта;

6) сформулированы потребности в исходных данных для модели, высказано мнение о целесообразности сбора соответствующей специальной информации и даны рекомендации по использованию предложенной модели для стратегического планирования системы управления отходами в Санкт-Петербурге и Ленинградской области;

7) построена компьютерная имитационная модель региональной системы управления отходами, позволяющая анализировать пространство решений двухкритериальной задачи стратегического управления системой и выбирать наиболее предпочтительное для лица, принимающего решения;

8) проведен ряд имитационных экспериментов с построенной моделью регионального управления отходами, иллюстрирующих возможность предложенной постановки и практическую значимость проводимого эколого-экономического анализа:

9) проанализированы системы сбора информации по управлению отходами Юго-Западного региона и графства Глостершир (Великобритания), и Санкт-Петербурга и Ленинградской области, даны рекомендации по поводу адаптации предложенной модели для исследования проблем Санкт-Петербургского региона, обоснована целесообразность использования более широкого спектра экономических и административных методов управления отходами в Санкт-Петербурге и Ленинградской области.

Практическая значимость исследования:

1. Результаты исследования могут быть использованы при реорганизации региональных систем управления отходами и, в частности, при стратегическом анализе развития системы управления ТМО Санкт-Петербурга и Ленинградской области.

2. Методы регионального эколого-экономического анализа, процедуры экспертного оценивания сравнительной значимости экологически ценных территорий, двухкритериальной поддержки принятия решения по стратегическому развитию региональной эколого-экономической системы, аналитический инструментарий учета пространственного фактора распределения вредного воздействия загрязняющих веществ на центры расселения люцей, ценные экосистемы и ландшафты могут быть применены в эколого-экономической оценке стратегического развития крупных компаний, а также в государственном региональном планировании.

3. Материалы диссертационного исследования могут быть использованы в учебных целях: в спецкурсах по эколого-экономическому моделированию, экологическому менеджменту, региональному эколого-экономическому планированию, экологической экономике; при разработке курсов по общей теории эколого-экрномических систем, экономите природопользования и охраны окружающей среды.

Апробация работы:

Основные положения диссертации обсуждались на Четвертой международной конференции Российского отделения Международного общества экологической экономики (13ЕЕЛ1С) "Природа и общество на рубеже нового тысячелетия: глобализация и региональные эколого-экономические проблемы" (Саратов, 1999), Пятой международной конференции Российского отделения Международного

общества экологической экономики (ISEE/RC) "Эколого-экономнческое управление и планирование в региональных и городских системах" (Моста, 2001), Российско-норвежском семинаре "Reviving the Russian Economy Through Restructured Incentives" (Санкт-Петербург, 2001), Одиннадцатой международной конференции молодых ученых «Человек. Прлрода. Общество. Актуальные проблемы» (Санкт-Петербург, 2000), Девятой ежегодной научной конференции «XXI век: молодежь, образование, экология, ноосфера» (Санкт-Петербург, 2001), конференциях Европейского общества экологической экономики "European Society for Ecological Economics" (Вена, Австрия, 2000), Европейской Научной Ассоциации "European Science Foundation" (Керкраде, Нидерланды, 2000).

Исследование было поддержано грантом фонда INTAS YSF 2001/1-234.

Объем и структура диссертации:

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, пяти приложений и списка использованной литературы. Общий объем диссертации включает 218 страниц текста, в том числе 26 таблиц и 40 рисунков. Список использованной литературы состоит из 252 работ, из них 125 - на английском языке.

Основные научные положения и результаты, выносимые на защиту:

Получены и на защиту выносятся следующие результаты:

1) Концептуальная модель стратегического управления региональной системой обращения с отходами, интегрирующая модули геоинформационного анализа, анализа жизненного цикла, многокритериальной оптимизации и блок оценки выбросов загрязняющих веществ. Модель адресована специалистам по региональному эколого-экономическому планированию, лицам, разрабатывающим региональную экологическую стратегию в области управлгния отходами.

2) Математическая модель регионального управления отходами - задача линейного смешанно-целочисленного программирования, учитывающая пространственное размещение перерабатывающих отходы предприятий, выбор методов сбора, технологий переработки отходов, пространственный эффект воздействия выбросов на здоровье людей и ценные экосистемы, а также ОПТИМ1- зируюшая перевозки отходов в рамках региона.

3) Имитационная- компьютерная двухкритериальная модель ЭМБ^Л-! управления отходами в регионе, предназначенная для агрегированного стратегического анализа выбора технологий переработки ТМО и инвестиционного планирования.

4) Рекомендации по реформированию существующей системы управления ТМО Санкт-Петербурга и Ленинградской области, предложения по использованию новых экономических и административных методов управления, направленных на гармонизацию системы, минимизацию издержек и снижение нагрузки на окружающую среду.

Основное содержание работы:

Во введении обоснованы актуальность проблематики, научная новизна и практическая значимость работы, определены предмет и объект, дели и задачи исследования.

В России, странах Европейского союза и других развитых государствах мира растет внимание к проблемам управления отходами как важной составляющей эколого-экономического управления, направленного на обеспечение устойчивого развития. Отсутствие разработанной методологии эколого-экономического анализа систем управления отходами, рассмотрение лишь отдельных аспектов проблемы препятствуют системному пониманию взаимосвязей экономической эффективности системы и экологических параметров воздействия рассматриваемой системы на окружающую среду. Комплексное эколого-экономическое планирование способно улучшить функционирование региональных систем управления отходами, снизить антропогенную нагрузку на особо ценные экосистемы, природные территории, центры расселения людей.

Существующие исследования в области моделирования региональных систем управления ТМО в России и за рубежом редко носят действительно системный характер, многие аспекты функционирования систем управления отходами рассматриваются разрозненно. Так, редко учитывается пространственный аспект оказываемого антропогенного воздействия рассматриваемых систем на окружающую среду, ценные экосистемы и центры расселения людей. Не принимается во внимание широкий спектр загрязняющих веществ, содержащихся в выбросах в атмосферу,' сбросах в сточные воды, которые возможно учесть в рамках анализа жизненного цикла системы. Постановки задач, используемые в оптимизационных исследованиях, редко в

полной мере интегрируют экологический аспект проблемы. В российской практике чрезвычайно узок диапазон методов и инструментов, используемых для регулирования процессов обращения с ТМО. В результате недоступности информации или отсутствия сбора данных по системе управления отходами, ценным экосистемам и т.д. сдерживается применение современных методов эколого-экономического анализа

В первой главе «Теоретические основы управления отходами» дана общая характеристика проблем управления отходами как проблем регионального экологического менеджмента. Приведены основные определения, рассмотрены классификации отходов, проанализирован Европейский опыт управления отходами, а также механизм управления ТМО в России и в странах Евросоюза. Охарактеризован подход экологической экономики к моделированию региональных систем. Проанализированы основные факторы воздействия отходов на окружающую среду. Определены понятия «муниципальные отходы»', «бытовые отходы», «управление отходами». Охарактеризованы основные задачи управления для стратегического и оперативного управления отходами, а также управления отходами на уровне домохозяйств. Проанализировано состояние современных эколого-экономических исследований в области анализа региональны»: систем управления отходами на материалах ведущих зарубежных и отечественных научных публикаций. Выделены основные проблемные области, относящиеся к сфере управления муниципальными отходами, среди которых анализ факторов, определяющих образование отходов, размещение перерабатывающих предприятий, выбор технологии, экологическое воздействие технологий, микроэкономика рециклирования, плата (экономический механизм управления), транспортировка отходов, комплексное планирование и макроэкономика рециклирования.

Особое внимание уделено комплексному планированию систем управления отходами. Данное направление характеризуется все более полным учетом экологических факторов развития рассматриваемых систем, таких как шумовое воздействие, загрязнение воздуха, загруженность транспортной системы. Поскольку проблема управления отходами прямо связана с экстернальными издержками, регулировать которые рыночная система часто не в состоянии, решения, основанные на одних экономических критериях, нередко приводят к недооценке экологического фактора, деградации экосистем, ухудшению здоровья людей, загрязнению атмосферы, подземных и поверхностных вод, почвы.

В исследовании подчеркнута необходимость использования накопленного российского и зарубежного опьгга регионального эколого-экономического моделирования при анализе систем управления муниципальными отходами. Охарактеризована динамика образования ТМО в странах Европы и в России, морфологический состав потоков ТМО, сочетания использования основных технологий утилизации ТМО. Сформулированы основные принципы экологической политики в сфере обращения с ТМО в Евросоюзе и России. Проанализирован российский механизм регулирования обращения с ТМО, состоящий в использовании двух основных инструментов - стандартов на выбросы/сбросы загрязняющих веществ и платы за выбросы/сбросы.

В работе выявлены основные проблемы управления ТМО в России и в Евросоюзе, проанализированы недостатки современных исследований по проблеме. Поставлен вопрос о необходимости создания системы эколого-экономического моделирования стратегического развития системы управления ТМО на региональном уровне.

Во второй главе «Моделирование региональной системы управления твердыми муниципальными отходами» исследуется региональная система управления ТМО, выделяются основные этапы жизненного цикла отходов - возникновение, сбор, сортировка, переработка, захоронение. Строится концептуальная модель стратегического управления региональной системой обращения с отходами, включающая геоинформационный модуль, модули анализа жизненного цикла и многокритериальной оптимизации и блок оценки выбросов загрязняющих веществ. Формулируется задача линейного смешанно-целочисленного программирования, описывающая оптимизационный блок модели. Предлагается упрощенная постановка модели, реализованная в виде компьютерной имитационной модели стратегического управления системой обращения с отходами в среде LINGO 7.0.

В качестве объекта, на котором тестировались различные подходы к моделированию и были собраны массивы необходимых данных, была выбрана система управления ТМО графства Глостершир (Великобритания).

Среди основных проблем стратегического планирования рассматриваемых систем выделяются проблемы выбора соотношения используемых в регионе технологий переработки отходов и методов сбора, пространственного размещения перерабатывающих предприятий, последовательности строительства новых и реконструкции старых заводов го переработке отходов. Региональная система

управления отходами рассматривается с позиций анализа жизненного цикла, в рамках которого выделяются стадии сбора, сортировки и переработки отходов.

Основная цель моделирования, сформулированная как «улучшение функционирования системы управления муниципальными отходами» имеет в своем составе ряд подцелей (Рис. 1).

Улучшение функционирования системы управления муниципальными отходами

Минимизация

издержек

управления

Увеличение эффективности управления отходами

Минимизация воздействия

переработки на здоровье

Минимизация

визуального

дискомфорта

Минимизация воздействий на флору и фауну

Минимизация воздействия транспортных потоков

Сокращение нагрузки на ресурсный потенциал

Издержки

Здоровье людей

Флора и фауна

Ресурсы

Ландшафт

Рис. 1. Система целей моделирования

Для построения эколого-экономической модели стратегического развития системы управления отходам используется инновационный подход (Рис. 2), интегрирующий геоинформационные технологии, методы анализа жизненного цикла, многокритериальной оптимизации и принципы оценки предотвращенного экологического ущерба. Геоинформационный модуль.

В рамках данного модуля интегрируются массивы геоинформационных данных, описывающие размещение предприятий, перерабатывающих отходы, мест расселения людей, расположение особо охраняемых природных территорий и т.д. Рассчитываются индексы ценности областей вокруг перерабатывающих отходы предприятий,

Рис. 2. Ко!щептуапъная система эколого-экономическаго моделирования основанные на расположении особо охраняемых природных территорий и мест расселения людей вокруг рассматриваемых предприятий. Весовые коэффициенты.

использованные при расчете индексов ценности, были получены на основе опроса экспертов о сравнительной значимости различных типов охраняемых территорий, проведенного по методу Дельфи, и массивов геоинформационных данных Модуль анализа жизненного цикла.

В данном исследовании рассматриваются выбросы и сбросы загрязняющих веществ и образующиеся вторичные отходы в результате использования трех основных технологий переработки отходов - рециклирования, сжигания и захоронения на полигонах, основные стадии жизненного цикла отходов - сбор и утилизация. Спектр рассматриваемых загрязняющих веществ насчитывает для выбросов в воздух - 23 вещества, в воду - 22 вещества и 3 типа отходов, загрязняющих почву. Методология оценки ущерба.

Российская методология определения предотвращенного экологического ущерба была взята за основу при вычислении экологического ущерба, оказываемого региональной системой управления ТМО на окружающую среду Был использован принцип приведения разнородных выбросов загрязняющих веществ к эквиваленту единиц СОз, согласно коэффициентам относительной эколого-экономической опасности. Вместе с тем было решено отказаться от денежных оценок экологического ущерба, поскольку автор, стоя на позициях экологической экономики и разделяя тезис о взаимонезам екяемости природного и антропогенного капитала, считает методологию анализа затрат-результатов и монетарную оценку ухудшения качества окружающей среды слишком узкими для проводимого анализа. Самостоятельно рассчитывались коэффициенты экологической значимости территорий вокруг перерабатывающих отходы предприятий на основе экспертных оценок и массивов геоинформационных данных.

Оптимизационный мооуль. Математическая модель,

, Созданная в настоящей работе эколого-экономическая модель стратегического управления («гиональной системой обращения с ТМО, позволяет системно проанализировать возможные направления ее развития с учетом различных технологий переработки отходов и перерабатывающих мощностей, пространственного распределения возникающей антропогенной нагрузки на окружающую среду 8 конечном итоге это будет способствовать принятию обоснованных решений по реорганизации рассматриваемой системы, направленных на достижение устойчивого развития в регионе.

Далее приводится задача стратегического j кол ого- жономи ческого планирования

региональной системы управления отходами Min (TCOST, ED).

Множества:

J - множество пунктов образования отходов,

Н - множество типов отходов;

/ - множество центров переработки,

К - множество типов технологий;

Т- множество периодов функционирования системы,

Е - множество сред, на которые оказывается воздействие (воздух, вода, почва); Р - множество загрязняющих веществ. Параметры модели:

WG(h,j, t) - образование отходов типа А в пункте j в период I;

ЕС(е, к. р) - коэффициенты удельных выбросов загрязняющего вещества р в среду е по технологии к (т/т перерабатываемых отходов);

ЕС~°"(е, А, р) - коэффициенты удельных выбросов загрязняющего вещества р в среду е от сбора отходов типа h (т/т собираемых отходов):

ЕМ(е, /, р, 1)= ЕС{е, р,к)* ^ *(А,i, J,к,/) - объемы выбросов загрязняющего

Iii jeJ.heJi

вещества р в среду е в пункте переработки i в момент времени t;

ЕК<Р'Л(<!, у, р. ОЕСс"а (е, р, к) * ~£x(fij,j,kj) - объемы выбросов загрязняющего

вещества р в среду е в пункте сбора j в момент времени i;

Hfactor (е, р) - коэффициент вредности выбросов загрязняющих веществ типа р в среду е:

Сар (h, к)- плановая мощность по технологии к для отходов типа И;

TCAP(h, i, к, t) - реальная доступная мощность переработки в центре / по технологии к

для отходов типа А в период I; причем ТСАР определяется как

TCAPih. i,k,t) = jr D(h, /, к,!1)* CAP(h, k)yieiykzKyheH (1)

c»i

EPGoalfh, к) цель экологической политики по переработке отходов типа А по технологии к (%),

I, индекс ценности территории вокруг /го перерабатывающего предприятия. /, индекс ценности территории вокруг /" пункта сбора отходов.

1тС(Н,1,к,1)~ инвестиционные издержки строительства цеха по переработке отходов типа А в центре переработки / по технологии к в период I; '

1агС(Н,1,к,1) - издержки строительства цеха по переработке отходов типа Л в центре переработки / по технологии к в период /,'

ТгапС^И,;,_/,/) - транспортные издержки перевозки отходов типа /г из пункта образования у в центр переработки /' в период и

Со1С(Ь,],!)~ издержки сбора отходов типа И в пункте образования у в период I. Переменные модели:

0(Ь. /', к, I) переменная принятия решения, принимающая значение 1, если

строится или реконструируется цех по переработке отходов типа Н по технологии к в центре переработки У и 0 в противном случае;

х(Ь, (,у, к, 0 ~ направляемые из у района отходы А типа на переработку в / центр по к технологии в период Л Ограничения модели:

Все образующиеся отходы должны быть переработаны

£ £ ,г(Л, г, у, к, 0 = ¡Гвф,у, О, V/ € Т,е Я, V/ е 3 (2)

Обьемы поступающих на переработку отходов не должны превышать перерабатывающих мощностей заводов по кажгой технологии £ х(И,;, у, к, I) < ТСАР(И, /, к, /), V/ б Т, V/) б Я, V/ 6 /, Мк е К (3)

уь/

Ограничение по достижению целей проводимой экологической политики'

->ЕРСоа1{И,к)уЬ еНУке К (4)

2>с(л,у,о

уа/ЛГ

Ограничения на строительство и реконструкцию перерабатывающих мощностей' ££>(Л,к,I) <\УИ£ Я, V; б 1,УкеК (5)

«г

Неотрицательность потоков отходов'

дг(Л,/,у'Д.О>0 (М

Целевые функции: Функция общих издержек'

rcosi =£( £ 0'ranC(h,i,i,l)*^x(h,i,j,kj))+ ]Г/т<ЛА,/Ж/}*£>№,/,*./) +

ftr h- H л-.l j' j к t tí ¡'-.i (-. í:

+ (yarC(h,i,k,n*Ytx{hJjJ\t))+ £ (ColC{hj,i)*£л-(/7,/,уД,/)))*{1 + ¡ml(ate) '

h.Il i=; iíK Í У ■ •'

->min (7)

Функция экологического ущерба:

ED = £(/, *X X £¡V/(d-'•/>■')* Hfaaor(e,p) + Y(¡i * ZPJ)*Hfactor(e,p))

р'-С peP

->min (8)

Задача минимизации общих издержек управления рассматриваемой системой (2)-(7), предлагаемая здесь, является задачей линейного смешанно-целочисленного программирования.

Двухкритериальная эколого-экономическая постановка, экологический ущерб в которой рассчитывается в условных гдиницах, и основывающаяся на предположении о взаимонезаменяемости экологических и экономических благ, представляется более целесообразной по сравнению с традиционным сведением к однокритериальной, в рамках которой экологический ущерб и выгоды оцениваются в денежных единицах.

Ввиду того, что разработанши интерактивная система моделирования требует значительных затрат на приобретение соответствующего программного обеспечения, для имитационного моделирования на компьютере предложен упрощенный вариант модели. Данный вариант был запрограммирован в оптимизационной среде LINGO 7.0 и решался с использованием различных модификаций метода ветвей и границ, что описывается в третьей главе. В данной главе построена реляционная база данных исходной информации, необходимой для работы модели

В третьей главе «Экспериментальная проверка модели стратегического управления отходами в анализе систем Санкт-Петербурга ч Глостершира (Великобритания)» анализируется серия имитационных экспериментов с компьютерной моделью региональной системы управления отходами. Производится анализ систем управления ТМО, графству Глостершир и Санкт-Петербурга и Ленинградской области Предлагаются . • ^рекомендации по реконструкции существующей системы управления ТМО в Санкт-Петербурге и Ленинградской области, совершенствованию ее информационного обеспечения

Данные проблемы вызывают необходимость коренной реконструкции системы управления ТМО Санкт-Петербурга и перехода к стратегическому планированию развития рассматриваемой системы на долгосрочную nepcneieiиву В связи с мим

высказывается тезис о целесообразности использования опыта Великобритании в области сбора данных по системе управления ТМО и применения современных методов анализа, таких как методы анализа жизненного цикла и анализа воздействия на окружающую среду.

Из-за отсутствия необходимых данных по региону Санкт-Петербурга, было решено использовать для имитационных экспериментов данные о системе управления отходами региона графства Глостершир (Великобритания). Описанная в Главе 2 интерактивная компьютерная модель стратегического планирования системы управления отходами, основанная на упрощенной математической постановке, была наполнена данными по региону графства Глостершир. Была проведена серия имитационных экспериментов с моделью, основанных на изменениях мощностей перерабатывающего завода, завода по сжиганию и емкости полигонов по захоронению отходов (Рис. 3).

2000000

1 300000 -1-----.-1---.-

«0000 490000 900000 560000 800000 №0000 700000 790000 №0000 030 ООО ООО ООО ООО ООО ООО ООО ООО

Издержки управления системой, ф.сг.

Рис. 3 Зависимость экологического ущерба от издержек в системе управления ТМО (по результатам 8140 вычислительных экспериментов)

Эксперименты показали принципиальную возможность предложенной постановки задачи, а также преимущества двухкритериальной постановки Данный под\од

б ООО ООО

С 3000000

П 2 000000

позволяет проанализировать целый спектр возможных направлений развития региональной системы управления отходами. Результаты имитационных экспериментов, проведенных в рамках настоящей работы, позволили сделать вывод о тенденции уменьшения экологического ущерба в условных единицах и роста общих издержек управления системой с увеличением доли отходов, подвергаемых рециклированию.

Рассмотренные результаты вычислений (Рис. 4) показали, как экологический ущерб, возникающий в результате функционирования системы, и общие экономические издержки управления системой реагируют на сокращение емкости полигонов захоронения отходов и изменение других параметров рассматриваемой системы.

ЕО

7000000

6000000 ■ 5000000 -4000000 ■ 3000000 2000000 1000000-о -

Общие иаволопироий ущчтЛ

900000000

800000000

700000000 —— ""Общие

600000000 упрмлетя

еиепмоА, ф

800000000 ст.

300000000 —-Эшпоо»- чмашй утере, уел

ад-

200000000

100000000

Рис.4. Сценарий развития системы £0 - индекс экологического ущерба, у.е., С -экономические издержки, ф.ст., Ь - емкость существующего полигона.

Серии экспериментов, основанных на изменении ценовых переменных -издержек рециклирования и издержек сбора и транспортировки к полигону 1. показывают границы целесообразных изменений указанных параметров, способных

вызвать снижение производимого экологического ущерба. Подобные эксперименты могут иметь ценность на стадии определения размеров целесообразных компенсаций за рециклирование и налогов на захоронение отходоь

На основе проведенного исследования и анализа систем управления ТМО Санкт-Петербургского региона и региона графств,i Глостершир намечены перспективы применения предложенной модели в области стратегического анализа системы управления ТМО Санкт-Петербурга. Определены основные направления реформирования существующей системы управления отходами Санкт-Петербурга, организации сбора информации о функционировании системы.

В приложениях представлены таблицы, диаграммы и карты; классификационный каталог отходов потребления (твердых бытовых и приравненных к ним отходов, находящихся в технологическом цикле объектов инженерной инфраструктуры городских и сельских поселений, текст оптимизационной программы на языке LINGO 7.0, а также перечень загрязняющих веществ и воздействии, учитываемых в блоке инвентаризации выбросов.

Основные выводы и рекомендации:

В ходе выполнения работы был поставлен и решен ряд научно-исследовательских задач: ,

1) разработан методологический подход к региональному эколого-экономическому' анализу, интегрирующий тввинформацшнные технологии, методологию анализа жизненного цикла, оптимизацию и методологию оценки экологического ущерба;

2) разработана и апробирована методика оценки значимости расположенных вокруг перерабатывающих отходы предприятий региона территорий, на которые оказывается воздействие выбросов и сбросов загрязняющих веществ. Методика учитывает значимость факторов здоровья людей, ценности экосистем и ландшафтов;

3) разработана математическая модель системы управления твердыми муниципальными отходами (ТМО) крупного города или региона.

4) создана компьютерная имитационная модель системы управления ТМО. которая позволяет анализировать различные сценарии развития системы по двум критериям -потенциального экологического ущерба и общи> экономических издержек Модель обеспечивает информационную базу для поддержки принятия стратегических решений по развитию системы управления ТМО.

В заключение даются следующие рекомендации'

:о

1) Необходимы реорганизация существующей системы управления ТМО Санкт-Петербурга и Ленинградской области в институциональном, экономическом, организационном аспектах в соответствии со сформулированными в диссертации предложениями, а также организация сбора информации в соответствии с предлагаемыми требованиями и осуществление полномасштабного моделирования развития региональной системы управления ТМО Санкт-Петербурга и Ленинградской облаете.

2) Целесообразно включить материалы диссертации в лекционные курсы «Экономика природопользования», «Экологический менеджмент», «Экономико-математические методы и модели регионального планирования», «Эколого-экономическое моделирование».

Публикации:

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах.

!. Шмелев С.Э. Моделирование систем управления omxoOa.uu • Эколого-экономическое управление и планирование в региональных и городских системах Тезисы докладов Пятой Международной Конференции Российского отделения Международного общества экологической экономики (ГБЕЕ/ЯС). Институт проблем управления Российской академии наук, Россия, Москва, 26-29 сентября 2001/ Под ред П. Сафонова и С. Шмелева. - М.: 2001. - С. 65-66.

2. Шмелев С.Э., Шалабин Г В. Проблема отходов как важный эколого-экономический аспект регионального развития II XXI век: молодежь, образование, экология, ноосфера. Девятая ежегодная научная конференция. Тезисы докладов. -СПб.: НИИ Химии СПбГУ, 2001. - С. 166-168

3. Шалабин ГЛЗ, Шмелев, С.Э Концепция устойчивого развития и экономика природопользования И «Роль высшей школы Санкт-Петербурга в реализации концепции устойчивого развития»: Сборник/ Отв. ред. А.К. Бродский. - СПБ.- Облик, 2003. -С. 12®-

4. Шалабин Г.В., Шмелев С Э. Реализация региональных социально-экологических программ устойчивого развития < XXI век' молодежь, образование, экология, ноосфера Девятая ежегодная научная конференция. Тезисы докладов - СПб НИИ Химии СПбГУ, 2001.-С 162-164

5. Шмелев С.Э. Развитие экологической экономики ! Человек. Природа. Общество. Актуальные проблемы / Материалы 11 Международной конференции молоды^ ученых. 27-30 декабря 2000 г. СПб.: СПбГУ, 2000 - С 766-767

6. Shmelev, S. Solid Waste Management Problem as a Key Environmental-Economic Aspect of Regional Development .',' Workshop "Reviving the Russian Economy Through Restructured Incentives", Department of Economics, University of Oslo and Department of Economic Cybernetics, Saint Petersburg State University. Saint Petersburg 2001. pp. 15-16

7. Shmelev, S. 'External' Environmental Management: Russian Perspective /' Abstracts of The 3я1 International Conference of the European Society for Ecological Economics "Transitions Toward a Sustainable Europe. Ecology. Economy. Policy" Vienna 2000. - pp 185-186

8. Shmelev S. 'External ' Environmental Management: Russian Perspective // Proceedings of The У* International Conference of the European Society for Ecological Economics "Transitions Toward a Sustainable Europe. Ecology. Economy. Policy" Vienna 2000 (CD-ROM)

Подписано в печать 10.07.03. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. псч. л. 1,16. Тираж 100 эт. Заказ № /С7/.

ЦОП типографии И здательства СПбГУ. 199061, С-Петербург, Средний пр.,41.

8.оо?-А

1129 12^

Диссертация: содержание автор диссертационного исследования: кандидата экономических наук, Шмелев, Станислав Эдуардович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ ОТХОДАМИ

1.1. Постановка проблемы и методологические основы исследования.

1.2. Понятие и классификации отходов.

1.3. Анализ состояния проблемы управления твердыми муниципальными отходами.

1.4. Механизм регулирования обращения с ТМО в России.

Выводы по главе 1.:.

ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕГИОНАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТВЕРДЫМИ МУНИЦИПАЛЬНЫМИ ОТХОДАМИ

2.1. Интерактивная система моделирования региональной системы управления отходами.

2.2. Описание системы регионального эколого-экономического моделирования.

2.3. Математическая постановка оптимизационной модели.

2.4. Упрощенная постановка математической модели управления тмо региона.

2.5. Постановка модели управления ТМО на ЭВМ.

Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА МОДЕЛИ СТРАТЕГИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ОТХОДАМИ В АНАЛИЗЕ СИСТЕМ САНКТ-ПЕТЕРБУРГА И ГЛОСТЕРШИРА (ВЕЛИКОБРИТАНИЯ).

3.1. Характеристика ситуации в сфере управления ТМО в Санкт-Петербурге.

3.2. Управление отходами в Великобритании.

3.3. Имитационные эксперименты с моделью.

3.4. Предложения по реорганизации существующей системы управления ТМО в Санкт-Петербурге и Ленинградской области . 161 Выводы по Главе 3.

Диссертация: введение по экономике, на тему "Эколого-экономическое моделирование региональных систем управления отходами"

В соответствии с Экологической доктриной Российской Федерации [121] устойчивое развитие Российской Федерации, высокое качество жизни и здоровья ее населения, а также национальная безопасность могут быть обеспечены только при условии сохранения природных систем и поддержания соответствующего качества окружающей среды. Как отмечается, для этого необходимо формировать и последовательно реализовывать единую государственную политику в области экологии, направленную на охрану окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов. Сохранение и восстановление природных систем обозначены как приоритетные направления деятельности государства и общества.

Снижение загрязнения окружающей среды выбросами, сбросами и отходами, а также удельной энерго- и ресурсоемкости продукции и услуг рассматривается в качестве одного из основных направлений государственной политики в области экологии. Одной из решаемых при этом задач является развитие систем использования вторичных ресурсов, в том числе переработки отходов.

В качестве средства реализации государственной политики в области экологии рассматривается развитие системы государственного управления охраной окружающей среды и природопользованием, в рамках которого предусматривается анализ состояния окружающей среды в масштабах страны и регионов и стратегическая оценка воздействия на нее хозяйственной деятельности.

В целях обеспечения системы управления природопользованием задействуются такие экономические и финансовые механизмы, как: обеспечение адекватного бюджетного финансирования охраны окружающей среды и внедрение рыночных механизмов охраны природы, в том числе стимулирующих повторное использование и вторичную переработку промышленных продуктов.

В рамках развития экологического мониторинга и информационного обеспечения государственной экологической политики необходима инвентаризация экологически опасных производств, сооружений и захоронений отходов, а также совершенствование системы показателей качества окружающей среды.

В качестве задач научного обеспечения программы обозначена разработка методологии и методов эколого-экономической оценки для использования при принятии решений в различных отраслях экономики Российской Федерации, а также разработка средств и методов предупреждения и ликвидации загрязнений, реабилитации окружающей среды и утилизации опасных отходов.

Целями региональной политики в области экологии должны стать сохранение целостности природных комплексов в процессе территориального планирования и концентрация имеющихся и создаваемых производств на уже трансформированных землях и в районах с развитой инфраструктурой.

Растущие объемы образования отходов оказывают все большее воздействие на окружающую среду, что вызывает рост заболеваемости людей и деградацию экосистем. Постановка проблемы управления отходами диктуется необходимостью снижения антропогенной нагрузки на окружающую среду для обеспечения устойчивого развития на региональном, национальном и глобальном уровне.

Данная работа посвящена исследованию региональных систем управления муниципальными отходами и разработке эколого-экономической модели стратегического управления системой обращения с твердыми муниципальными отходами (ТМО) крупного города или региона.

Актуальность исследования обусловлена кризисным состоянием систем управления ТМО России и, в частности, Санкт-Петербурга и Ленинградской области, возрастающей экологической опасностью существующих систем сбора и транспортировки, полигонов захоронения отходов, растущим приоритетом экологической политики в России, усилением внимания к проблемам управления отходами в Европейском союзе, современными тенденциями Российско-Европейской интеграции.

Научный аспект актуальности объясняется современными тенденциями синтеза экономики, экологии, географии, теории оптимизации и информационных технологий, развитием экономики природопользования, экологической экономики, экономики окружающей среды, регионального эколого-экономического анализа. Региональные эколого-экономические исследования, проводившиеся в СССР в 19701980-х гг. требуют использования их результатов на новом уровне, с применением современных вычислительных средств, информационных систем, с привлечением последних достижений мировой науки. Актуальность темы исследования для экономики природопользования объясняется нерешенностью вопросов методологии комплексного исследования эколого-экономических систем, эколого-экономического моделирования и анализа. В настоящем исследовании делается попытка совершенствования такой методологии путем интеграции при построении модели ряда современных методов и инструментов, включая геоинформационные системы, метод анализа жизненного цикла, многокритериальной оптимизации, а также разработанной российскими учеными методики оценки предотвращенного экологического ущерба.

Экономика природопользования развивается в России с конца 60-х годов. Несомненный вклад в развитие данного научного направления внесли О.Ф. Балацкий [5, 6, 7], С.Н. Бобылев [9, 10, 11], О.П. Бурматова [12], А.А. Голуб [25, 26], А.Б. Горстко [27], К.Г. Гофман [28, 29], В.И.

Гурман [31, 7, 93], А.А. Гусев [32], В.И. Данилов-Данильян [33], И.И. Думова [37], Н.Н. Лукьянчиков [54, 55], Н.В. Пахомова [71, 72, 73], И.М. Потравный [83, 98, 122], Е.В. Рюмина [88, 89], Тихомиров Н.П. [97, 98], Н.П. Федоренко [61, 108], Т.С. Хачатуров [125], Н.В. Чепурных [111], Г.В. Шалабин [112, 114]. В отечественных исследованиях проблемы регионального эколого-экономического моделирования исследовались, прежде всего, О.П. Бурматовой [12], И.И. Думовой [37], В.И. Гурманом [31, 123], О.П. Литовкой [124], А. И. Чистобаевым [22, 58], Г.В. Шалабиным [112,114].

Важный вклад в разработку проблем экономики природопользования и охраны окружающей среды внесли R.U. Ayres [128], Е.В. Barbier [245], W.J. Baumol, W.E. Oates [131], С. Саггаго [245], T.Crocker [245], F. Duchin [245], S. El Serafy [245], J.V. Krutilla [245], W. Leontief [191], D.H. Meadows [202], P. Nijkamp [210, 245], D. W. Pearce [217], T. Tietenberg [241], R. K. Turner [243] и другие ученые. Разработка основных методологических и прикладных вопросов экологической экономики - нового междисциплинарного направления, тесно связанного с экономикой природопользования и охраны окружающей среды, была начата в исследованиях H.Daly [153], R. Costanza [146], G. Munda [205, 206, 207], J.L. Proops [163, 164, 165], P. Soderbaum [233], C. Spash [235], J.C.J.M. van den Bergh [245]. Разработка проблем регионального эколого-экономического моделирования была начата в работах J. Н. Cumberland (1966) [150], W. Isard (1969, 1972) [187, 188], W. Leontief (1970) [191] и продолжена P. Nijkamp (1981) [210], P. Nijkamp et al (1992) [209] и другими исследователями.

Основной целью исследования стало изучение региональных систем управления муниципальными отходами и разработка эколого-экономической модели стратегического управления системой обращения с твердыми муниципальными отходами (ТМО) крупного города или региона.

Для реализации названной цели были поставлены и решены следующие основные задачи:

1) Раскрыть содержание понятий «твердые муниципальные отходы», «система управления отходами», «внешний экологический менеджмент».

2) Выявить современные тенденции развития систем управления отходами в России и странах Европейского союза.

3) Разработать методологический подход к региональному эколого-экономическому анализу, интегрирующий геоинформационные технологии, методы анализа жизненного цикла, оптимизации и оценки экологического ущерба.

4) Разработать и апробировать методику оценки «значимости» территорий вокруг перерабатывающих отходы предприятий региона, на которые оказывается воздействие выбросами и сбросами загрязняющих веществ. Методика учитывает значимость факторов здоровья людей, ценности экосистем и ландшафтов.

5) Разработать математическую модель системы управления твердыми муниципальными отходами крупного города или региона.

6) Провести анализ систем управления твердыми муниципальными отходами Санкт-Петербурга и Ленинградской области и гр. Глостершир и Северо-Западного Региона (Великобритания). Выявить направления реформирования сложившейся системы управления ТМО Санкт-Петербурга.

7) Создать компьютерную имитационную модель системы управления ТМО. Данная модель позволит анализировать различные сценарии развития системы по двум критериям - потенциального экологического ущерба и общих экономических издержек управления системой. Модель обеспечит информационную базу для поддержки принятия стратегических решений по развитию системы управления ТМО.

Объект изучения настоящего исследования - региональные системы эколого-экономического управления. Предметом настоящего исследования является проблема планирования системы обращения с твердыми муниципальными отходами крупного города или региона. Основным методом исследования было выбрано построение и анализ эколого-экономических моделей.

Теоретической и методологической основой данного исследования являются современные теории экологической экономики, экономики окружающей среды, эколого-экономического моделирования, геоинформационных систем, концепции Российской школы экономики природопользования.

Информационную базу исследования составили:

1) данные по системам управления ТМО Санкт-Петербурга и Ленинградской области, опубликованные в сборниках Комитета по природопользованию, охране окружающей среды и обеспечению экологической безопасности Администрации Санкт-Петербурга, других периодических и научных изданиях; соответствующие разделы бюджетов Санкт-Петербурга и Ленинградской области; интервью со специалистами Администрации города и области;

2) массивы данных по системам управления ТМО стран Евросоюза и графству Глостершир (Великобритания): геоинформационные базы данных, коэффициенты выбросов/сбросов загрязняющих веществ, возникающих в результате осуществления переработки отходов посредством различных технологий, результаты опросов экспертов исследовательского центра Университета Глостершира, статистические данные, материалы интервью со специалистами.

Научная новизна диссертации состоит в следующем:

1) обобщены и уточнены понятия муниципальных отходов и системы управления отходами, введено понятие «внешнего» экологического менеджмента;

2) обобщен опыт управления ТМО России и стран Евросоюза, выявлены основные проблемы управления ТМО и проанализированы методы эколого-экономического анализа, применяемые для их решения;

3) разработан методологический подход к региональному эколого-экономическому анализу, включающий в себя учет пространственного распределения вредных воздействий выбросов загрязняющих веществ на центры расселения людей, ценные экосистемы и ландшафты;

4) произведен расчет коэффициентов относительной значимости областей вокруг перерабатывающих отходы предприятий на основе экспертных оценок сравнительной значимости экологически ценных территорий и массивов геоинформационных данных;

5) предложена модель стратегического эколого-экономического управления региональной системой обращения с отходами, включающая геоинформационный блок, блок анализа жизненного цикла, оптимизационный блок, и блок оценки экологического ущерба и базирующаяся на предпосылке экологической экономики о взаимонезаменяемости экологических и экономических благ, разработках российской школы экономики природопользования и обобщении зарубежного опыта;

6) сформулированы потребности в исходных данных для модели, высказаны рекомендации о целесообразности сбора соответствующей специальной информации и использования предложенной модели для и стратегического планирования системы управления отходами в Санкт-Петербурге и Ленинградской области;

7) построена компьютерная имитационная модель региональной системы управления отходами, позволяющая анализировать пространство решений двухкритериальной задачи стратегического управления системой и выбирать наиболее предпочтительное для лица, принимающего решения;

8) проведен ряд имитационных экспериментов с построенной моделью регионального управления отходами, иллюстрирующих возможность предложенной постановки и практическую значимость проводимого эколого-экономического анализа;

9) проведен анализ систем сбора информации по управлению отходами графства Юго-Западного региона и графства Глостершир (Великобритания), и Санкт-Петербурга и Ленинградской области, высказаны рекомендации по поводу адаптации предложенной модели для исследования проблем Санкт-Петербургского региона, обоснована целесообразность использования более широкого спектра экономических и административных методов управления отходами в Санкт-Петербурге и Ленинградской области.

Практическая значимость исследования:

1. Результаты исследования могут быть использованы при реорганизации региональных систем управления отходами и, в частности, при стратегическом анализе развития системы управления ТМО Санкт-Петербурга и Ленинградской области.

2. Методы регионального эколого-экономического анализа, аналитический инструментарий учета пространственного фактора распределения вредного воздействия загрязняющих веществ на центры расселения людей, ценные экосистемы и ландшафты, процедуры экспертного оценивания сравнительной значимости экологически ценных территорий, двухкритериальной поддержки принятия решения по стратегическому развитию региональной эколого-экономической системы, методологии регионального эколого-экономического анализа может быть применен к эколого-экономической оценке стратегического развития крупных компаний, а также в государственном региональном планирований.

3. Материалы диссертационного исследования могут быть использованы в учебных курсах в курсах по экологическому менеджменту, эколого-экономическому моделированию, региональному эколого-экономическому планированию, экологической экономике, при разработке курсов по общей теории эколого-экономических систем, экономике природопользования и охраны окружающей среды.

Апробация работы:

Основные положения диссертации обсуждались на Четвертой Международной конференции Российского отделения Международного общества экологической экономики (ISEE/RC) "Природа и общество на рубеже нового тысячелетия: Глобализация и региональные эколого-экономические проблемы" (Саратов, 1999), Пятой Международной конференции Российского отделения Международного общества экологической экономики (ISEE/RC) "Эколого-экономическое управление и планирование в региональных и городских системах" (Москва, 2001), Российско-Норвежском семинаре, "Reviving the Russian Economy Through Restructured Incentives" (Санкт-Петербург, 2001), Одиннадцатой международной конференции молодых ученых «Человек. Природа. Общество. Актуальные проблемы» (Санкт-Петербург, 2000), Девятой ежегодной научной конференции «XXI век: молодежь, образование, экология, ноосфера» (Санкт-Петербург, 2001), конференциях Европейского общества экологической экономики, European Society for Ecological Economics (Вена, Австрия, 2000), Европейской Научной Ассоциации,

European Science Foundation, (Керкраде, Нидерланды, 2000). Исследование было поддержано грантом фонда INTAS YSF 2001/1-234. Объем и структура диссертации:

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, четырех приложений и списка использованной литературы. Общий объем диссертации включает 218 страниц текста, в том числе 26 таблиц и 40 рисунков. Список использованной литературы состоит из 252 работ, из них 125 на английском языке. Содержание работы

Диссертация: заключение по теме "Математические и инструментальные методы экономики", Шмелев, Станислав Эдуардович

Выводы по Гпаве 3.

Ситуация в сфере управления отходами в Санкт-Петербурге характеризуется высоким воздействием на окружающую среду процессов утилизации отходов, нехваткой свободных площадей для захоронения отходов, низкой эффективностью системы управления отходами в целом. В городе не организован сбор важной информации, необходимой для эффективного управления системой. В главе дается развернутая характеристика системы управления отходами Санкт-Петербурга и Ленинградской области, экономического механизма ее регулирования, связанных экологических проблем, выявляются основные проблемы и «узкие места» системы.

В связи с отсутствием сбора необходимых данных по региону Санкт-Петербурга, было решено использовать для имитационных экспериментов данные о системе управления отходами региона Глостершир, Великобритания. Описанная в Главе 2 интерактивная компьютерная модель стратегического планирования системы управления отходами, основанная на упрощенной математической постановке, была наполнена данными по региону Глостершир. Была проведена серия имитационных экспериментов с моделью, основанных на изменениях мощностей перерабатывающего завода, завода по сжиганию и емкости полигонов по захоронению отходов, а также ценовых параметров. Эксперименты показали принципиальную возможность предложенной постановки задачи, а также преимущества двухкритериальной постановки. Данный подход позволяет проанализировать целый спектр возможных направлений развития региональной системы управления отходами.

Результаты имитационных экспериментов, проведенных в рамках данной работы, позволили сделать вывод о тенденции уменьшения экологического ущерба в условных единицах и роста общих издержек управления системой с ростом доли отходов, подвергаемых рециклированию. Рассмотренные результаты вычислений по модели показали как экологический ущерб, возникающий в результате функционирования системы, и общие экономические издержки управления системой реагируют на сокращение емкости полигонов захоронения отходов и изменения других параметров рассматриваемой системы.

Серии экспериментов, основанных на изменении ценовых переменных - издержек рециклирования и издержек сбора и транспортировки к полигону 1 показывают границы целесообразных изменений указанных параметров, способные вызвать снижение производимого экологического ущерба. Подобные эксперименты могут иметь ценность на стадии определения размеров целесообразных компенсаций за рециклирование и налогов на захоронение отходов.

В данной главе дается общая характеристика системы управления региона Глостершир. Рассмотрены основные используемые административные и экономические механизмы управления отходами, применяющиеся в Великобритании. Проводится сравнительный анализ систем управления ТМО Санкт-Петербургского региона и региона Глостершира. Анализируются перспективы применения предложенной модели в области стратегического анализа системы управления ТМО Санкт-Петербурга. Предлагаются основные направления реформирования существующей системы управления отходами Санкт-Петербурга.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В России, странах Европейского союза и других развитых странах мира растет внимание к проблемам управления отходами как важной составляющей эколого-экономического управления, направленного на обеспечение устойчивого развития. Отсутствие разработанной методологии эколого-экономического анализа систем управления отходами, рассмотрение лишь отдельных аспектов проблемы препятствует системному пониманию взаимосвязей экономической эффективности системы и экологических параметров воздействия рассматриваемой системы на окружающую среду. Комплексное эколого-экономическое планирование способно улучшить функционирование региональных систем управления отходами, снизить антропогенную нагрузку на особо ценные экосистемы, природные территории, центры расселения людей.

Существующие результаты исследований в области моделирования региональных систем управления ТМО в России и за рубежом редко носят действительно системный характер, многие аспекты функционирования систем управления отходами рассматриваются разрозненно. Редко учитывается пространственный аспект оказываемого антропогенного воздействия рассматриваемых систем на окружающую среду, ценные экосистемы и центры расселения людей. Не принимается во внимание широкий спектр загрязняющих веществ, содержащихся в выбросах в атмосферу, сбросах в сточные воды, которые возможно учесть в рамках анализа жизненного цикла системы. Постановки задач, используемые в оптимизационных исследованиях, редко интегрируют в полной мере экологический аспект проблемы. В Российской практике чрезвычайно узок диапазон методов и инструментов, используемых для регулирования процессов обращения с ТМО. Сдерживается применение современных методов эколого-экономического анализа в результате недоступности или отсутствия сбора данных по системе управления отходами, ценным экосистемам и т.д. Поэтому представляется целесообразным использовать опыт стран Европы, в частности опыт Великобритании, в области сбора и распространения экологической информации, анализа жизненного цикла систем управления отходами для организации стратегического планирования системы управления ТМО региона Санкт-Петербурга.

В связи с этим был поставлен и решен ряд научно-исследовательских задач:

1) Разработан методологический подход к региональному эколого-экономическому анализу, интегрирующий геоинформационные технологии, методологию анализа жизненного цикла, оптимизацию и методологию оценки экологического ущерба.

2) Разработана и апробирована методика оценки значимости территорий вокруг перерабатывающих отходы предприятий региона, на которые оказывается воздействие выбросов и сбросов загрязняющих веществ. Методика учитывает значимость факторов здоровья людей, ценности экосистем и ландшафтов.

3) Разработана математическая модель системы управления твердыми муниципальными отходами крупного города или региона.

4) Создана компьютерная имитационная модель системы управления ТМО. Данная модель позволяет анализировать различные сценарии развития системы по двум критериям - потенциального экологического ущерба и общих экономических издержек управления системой. Модель обеспечивает информационную базу для поддержки принятия стратегических решений по развитию системы управления ТМО.

Созданная в настоящей работе система стратегического эколого-экономического моделирования региональной системы управления ТМО, позволяет системно проанализировать возможные направления развития системы управления ТМО с учетом различных методов сбора, технологий переработки, перерабатывающих мощностей, пространственного распределения возникающей антропогенной нагрузки на окружающую среду, что в конечном итоге будет способствовать принятию обоснованных решений по организации рассматриваемой системы, направленных на достижение устойчивого развития в регионе.

Данная система является продуктом интеграции нескольких модулей - геоинформационного, модуля анализа жизненного цикла, оптимизационного и модуля оценки экологического ущерба. Создана двухкритериальная оптимизационная математическая модель стратегического планирования рассматриваемой системы, основывающаяся на предположении о взаимонезаменяемости экологических и экономических благ. Двухкритериальная эколого-экономическая постановка представляется более целесообразной по сравнению с традиционным сведением к однокритериальной, в рамках которой экологический ущерб и выгоды оцениваются в денежных единицах.

Проведен анализ разработанной математической модели - задачи линейного смешанно-целочисленного программирования.

Построена реляционная база данных исходной информации, необходимой для работы модели. Разработана методика расчета коэффициентов ценности территорий вокруг центров переработки отходов, учитывающая сравнительную значимость различных типов охраняемых природных территорий и центров расселения людей. Данные коэффициенты используются для учета пространственного распределения возникающего экологического ущерба от функционирования системы управления отходами.

Ввиду того, что разработанная интерактивная система моделирования требует значительных затрат на приобретение соответствующего программного обеспечения, для имитационного моделирования на компьютере предложен упрощенный вариант модели. Данный вариант был запрограммирован в оптимизационной среде LINGO 7.0.

Ситуация в сфере управления отходами в Санкт-Петербурге характеризуется высоким воздействием на окружающую среду процессов утилизации отходов, нехваткой свободных площадей для захоронения отходов, низкой эффективностью системы управления отходами в целом. В городе не организован сбор важной информации, необходимой для эффективного управления системой. В главе дается развернутая характеристика системы управления отходами Санкт-Петербурга и Ленинградской области, экономического механизма ее регулирования, связанных экологических проблем, выявляются основные проблемы и «узкие места» системы.

В связи с отсутствием необходимых данных по региону Санкт-Петербурга, было решено использовать для имитационных экспериментов данные о системе управления отходами региона Глостершир, Великобритания. Описанная в Главе 2 интерактивная компьютерная модель стратегического планирования системы управления отходами, основанная на упрощенной математической постановке, была наполнена данными по региону Глостершир. Была проведена серия имитационных экспериментов с моделью, основанных на изменениях мощностей перерабатывающего завода, завода по сжиганию и емкости полигонов по захоронению отходов. Эксперименты показали принципиальную возможность предложенной постановки задачи, а также преимущества двухкритериальной постановки. Данный подход позволяет проанализировать целый спектр возможных направлений развития региональной системы управления отходами.

Результаты имитационных экспериментов, проведенных в рамках данной работы, позволили сделать вывод о тенденции уменьшения экологического ущерба в условных единицах и роста общих издержек управления системой с ростом доли отходов, подвергаемых рециклированию. Рассмотренные результаты вычислений по модели показали как экологический ущерб, возникающий в результате функционирования системы, и общие экономические издержки управления системой реагируют на сокращение емкости полигонов захоронения отходов и изменения других параметров рассматриваемой системы.

Серии экспериментов, основанных на изменении ценовых переменных - издержек рециклирования и издержек сбора и транспортировки к полигону 1 показывают границы целесообразных изменений указанных параметров, способные вызвать снижение производимого экологического ущерба. Подобные эксперименты могут иметь ценность на стадии определения размеров целесообразных компенсаций за рециклирование и налогов на захоронение отходов.

На основе проведенного анализа систем управления ТМО Санкт-Петербургского региона и региона Глостершира, исследованы перспективы применения предложенной модели в области стратегического анализа системы управления ТМО Санкт-Петербурга. Предложены основные направления реформирования существующей системы управления отходами Санкт-Петербурга, организации сбора информации о функционировании системы.

В работе удалось затронуть лишь часть вопросов, относящихся к сфере регионального эколого-экономического моделирования систем управления отходами. Актуальность дальнейших исследований в данной области не вызывает сомнений. В качестве направлений дальнейших исследований в данной области следует выделить включение в стратегическую модель учета геофизических закономерностей пространственного распространения загрязняющих веществ от перерабатывающих предприятий в окружающей среде, учет воздействия транспорта на окружающую среду, более детальный учет состояния и ценности экосистем на основе геоинформационного подхода, разработка эффективных вычислительных алгоритмов решения нелинейных задач смешанно-целочисленного программирования большой размерности, учет особенностей воздействия на здоровье людей комплекса загрязняющих веществ, более полный учет ранних стадий жизненного цикла продуктов в анализе системы управления отходами, например исследование воздействия изменения веществ, содержащихся в продуктах и упаковке, на производимый системой экологический ущерб.