lebedeva_n_i_kartografichni_metodi_v_ekologii_navchalnii_pos

виявленні забруднення ґрунтів вирішальна роль належить польовим дослідженням (эколого-геохімічним зйомкам, радіометричним обстеженням) і сигналам з місць.

Експедиційні і стаціонарні дослідження забрудненості компонентів природного середовища включають відбір проб, аналіз їх за допомогою методів кількісного хімічного аналізу, камеральну обробку результатів. Вибір місць відбору проб по-різному здійснюється для динамічних (транспортуючих забруднення) і депонуючих (накопичуючих забруднення) компонентів природного середовища. До перших відносяться: атмосферне повітря, поверхневі і підземні води (в межах зони активного водообміну); до других – ґрунти, донні відкладення, сніг і лід, глибинні підземні води (зона уповільненого водообміну), рослинні тканини. Природна деконцентрація полютантів в річках відбувається в 70, а в ґрунтах в 1400 разів повільніше, ніж в повітрі. Відмінність між динамічними і депонуючими компонентами середовища має не стільки кількісний, скільки якісний характер. Воно зумовлено різними співвідношеннями швидкостей надходження і деконцентрації полютантів. Слідством цього є: складна мінливість концентрацій в динамічних компонентах середовища і відносне накопичення в депонуючих; різна роль в біосфері, оскільки динамічні компоненти середовища є безпосередньо життєзабезпечуючими, тоді як депонуючі впливають на здоров’я людину і стан біоти в цілому більш менш опосередковано. Депонуючі компоненти середовища мають різний строк існування. Результати їх досліджень можуть характеризувати забрудненість за весь період антропогенної дії (ґрунти, донні відкладення), за ряд літ (деревні тканини, кора) або за один сезон (сніговий покрив, зелені рослинні тканини).

Стан біоіндикаторів є своєрідним результуючим показником екологічної обстановки. У принципі біоіндикаційною є всяка реакція організму на стан середовища; проте інформація про вміст такої дії може бути отриманий тільки при вивченні специфічної реакції, тобто такої, при якій зміни, що відбуваються, можуть бути пов’язані з певним чинником. біоіндикація може здійснюватися на різних рівнях організації живої матерії: по біохімічних і фізіологічних реакціях; анатомічним, морфологічним і поведінковим відхиленням; флористичним і фауністичним змінам; біогеоценотиченим змінам. Біоіндикація на рівні окремого виду по специфічній реакції здатна виявити дію конкретного забруднення; на рівні угруповання націлена на оцінку загального рівня забрудненості.

Використання біоіндикаторів в екологічному картографуванні в цілому стримується характером їх розповсюдження. Можливості їх вибору різко зменшуються в міру зростання ступеня трансформованості екосистем і досягають мінімуму на густонаселених, сильно забруднених територіях, тобто там, де потреба в індикаторах максимальна.

Використання медико-статистичних характеристик в еколого-

картографічних цілях, навпаки, тим ефективно, чим вище щільність населення. Характеристиками стану здоров’я населення є: величини смертності і захворюваності (загальні або по окремих захворюваннях і їх групах; для всього

81

населення територій або по статевозрілими і соціально-професійним групам); показники фізичного розвитку, а також узагальнюючі їх інтегральні показники здоров’я.

І біоіндикаційні, і медико-статистичні дослідження орієнтовані на власні задачі в рамках біології і медицини і почали розвиватися задовго до зародження екологічного картографування і навіть до оформлення екології в самостійну науку. Картографічна інтерпретація є порівняно новим практичним додатком цих наукових напрямів. Серед факторів, що визначають як стан здоров’я населення, так і розвиток організмів-біоіндикаторів, забрудненість навколишнього середовища не є ні єдиним, ні головним. З’ясування і аналіз (у тому числі покомпонентний) цієї ролі, разом з впливом інших факторів, є загальною областю інтересів і медицини, і біології, і географія, і екології. Для екологічного картографування біоіндикаційні дані важливі не стільки як первинний матеріал (їх можливості були обмежені невисокою диференційованою по території), скільки як кінцевий орієнтир, свого роду репера.

Територіальні одиниці екологічного картографування. Вибір територіальних одиниць повинен визначатися однорідністю їх властивостей і, як наслідок цього, – можливістю розповсюдження на них геоекологічних характеристик. В практиці картографування знайшли вживання шість варіантів рішення питання про вибір операційних територіальних одиниць.

Вибіркова характеристика, тобто прив’язка показників безпосередньо до точок і ліній, для яких вони були отримані, практикується в процесі робіт на картах фактичного матеріалу.

Геометрично правильні сітки, звичайно квадратної форми, знайшли вживання, головним чином, при побудові покомпонентно-поінгредієнтних карт.

Політико-адміністративний і господарський розподіл використовують як одиниці картографування, коли початковими даними є матеріали офіційної статистики.

Басейновий підхід найбільш зручний, коли об’єктами картографування є водотоки, екзогенні геодинамічні процеси і весь комплекс пов’язаних з тим і іншим питань.

Ландшафтно-географічний підхід (орієнтація на одиниці фізикогеографічного або ландшафтного районування) найбільшою мірою відповідає задачам екологічного картографування, оскільки поняття трансформоване і стійкості ландшафту вторинні по відношенню до самого ландшафту; їх характеристика можлива тільки в межах деякої просторової спільності, утвореної поєднанням і взаємодією геокомпонентів. Ландшафтний принцип розподілу території був реалізований на більшості виданих екологічних карт. При цьому в характеристику територіальних одиниць включаються як природні особливості (одиниці ландшафтного районування, лісу, у тому числі з підрозділом по переважаючих породах), так і характер природокористування (виділення сільськогосподарських земель, урбанізованих і гірничопромислових ландшафтів).

Відсутність територіальних одиниць стає можливою при безперервній

82

кількісній характеристиці на основі вживання способу ізоліній.

Ландшафтна основа екологічних карт. Необхідність використання при екологічному картографуванні ландшафтно-географічної основи є очевидною і загальновизнаною. Менш однозначне питання про роль цієї основи в процесі дослідження і на підсумковій карті, що доцільно розмежувати. На комплексних екологічних картах основний образотворчий засіб – фонове забарвлення – використовується для показу ландшафтних характеристик: одиниць фізикогеографічного районування, рослинності. Антропогенна дія передається менш виразними образотворчими засобами – відтінками кольорів, (бальні оцінки перетворення ландшафтів), контурними, лінійними і позамаштабними знаками (розповсюдження окремих полютантів, звичайно без кількісних характеристик концентрацій). Показ за допомогою фонового забарвлення рівнів забрудненості територій обмежує можливості їх ландшафтної характеристики використанням штрихових позначень.

Роль ландшафтно-географічної основи в екологічному картографуванні двояка:

−для територіальної прив’язки характеристик забрудненості;

−для просторової інтерпретації дискретних величин.

Впершому випадку елементи ландшафтної характеристики виконують роль загально географічної основи тематичної карти і тому закономірно зливаються з нею, присутніх на карті в явному вигляді. В другому випадку роль ландшафтної характеристики значно складніше. Через просторову дискретність характеристики техногенного навантаження в своїй сукупності утворюють вибірку. Її репрезентативність залежить тому, чи є дана вибірка випадковою, систематичною або районною. Одиниці ландшафтного районування, що розрізняються за умов транспортування, депонування і деконцентрації полютантів, є тими просторовими осередками, ретельний облік яких необхідний як при розміщенні точок випробування, так і при інтерполяції характеристик між ними. Це вимагає дотримання співмасштабності між аеро- і гідродинамічними процесами, контролюючими міграцію полютантів, і таксономічним рівнем ландшафтного районування. Використання у процесі створення карти детальної ландшафтної основи як робочий інструмент не означає необхідності її докладного показу на підсумковій карті, оскільки це привело б до її перевантаження. Якщо природні і техногенні ландшафти відрізняються один від одного за умов акумуляції забруднень і самоочищення від них, то вони повинні знаходити віддзеркалення в розподілі рівнів забруднення. Межі ділянок з його різними рівнями у багатьох випадках співпадають з контурами ландшафтів і угідь. Тому на добре складеній карті, що характеризує забруднення, детальна ландшафтна основа повинна бути присутня в неявному вигляді, як контури територій з різними рівнями забруднення.

Контрольні питання:

1.Що таке екологічне картографування? Для чого його застосовують?

2.Що таке екологічна карта? Які вимоги до неї пред’являються?

3.За якими ознаками класифікують екологічні карти?

4.В чому полягають особливості комплексної екологічної карти?

83

5.Надайте характеристику джерелам та об’ємам антропогенних навантажень?

6.Екологічне картографування та контроль джерел і об’ємів антропогенних навантажень?

7.Використання біоіндикаторів в екологічному картографуванні.

8.Вживання медико-статистичних характеристик в еколого-картографічних цілях.

9.Що таке територіальні одиниці екологічного картографування? Як здійснюють їх вибір?

10.Ландшафтна основа екологічних карт.

Література: основна – 5, 6, 9, 11, 12; додаткова – 7, 14.

Картографування екологічних проблем та ситуацій

−Екологічна ситуація, обстановка, проблема.

−Класифікація екологічних проблем і ситуацій.

−Біоекологічне картографування.

−Медико-георгафічне картографування.

−Комплексне екологічне картографування.

Основні поняття: екологічна обстановка, екологічна проблема, екологічна ситуація, інвентаризаційні карти, інвентаризаційно-оціночні карти, комплексні оціночні карти.

Екологічна ситуація є просторово-часовим поєднанням різних умов і факторів, що створюють певну екологічну обстановку на території різного ступеня благополуччя або неблагополуччя. Під екологічною обстановкою мається на увазі конкретний стан навколишнього середовища, зумовлений взаємодією природних і техногенних факторів. Зміна природного середовища в результаті техногенної дії, що веде до порушення структури і функціонування природних систем і що приводить до негативних соціальних, економічних і інших наслідках розглядається як екологічна проблема.

Відсутність проблем або їх слабкий прояв свідчить про нормальну або задовільну екологічну ситуацію.

Несприятливу екологічну ситуацію відрізняють ознаки:

−зміна властивостей природних несприятливих систем, в першу чергу, для людини, що створює для нього проблему, яку необхідно вирішувати;

−різний ступінь гостроти цих проблем, які є одночасно і природоохоронними і

екологічними (антропоекологічними).

Метою класифікації екологічних проблем і ситуацій є створення передумов для вибору адекватних методів просторового аналізу екологічних ситуацій. Як класифікаційні ознаки виділяють: причина виникнення; складність; основний компонент природного середовища, що змінюється; час виникнення і прояву; швидкість розвитку; місце виникнення; масштабність; зональність; форма прояву; приналежність; результат; гострота; можливість вирішення; пріоритетність вирішення; спосіб вирішення.

Класифікація проблем і ситуацій базується на наступних принципах:

−системний – розгляд об’єкту як системи;

−генетичних – аналіз початкового стану явища і виведення з нього подальших станів;

−антропоекологічний – облік умов мешкання і здоров’я населення, збереження

84

генофонду;

−інформаційний – фіксація стійких ознак, що спираються на бази даних;

−конструктивний – вибір шляхів гармонізації взаємовідносин природи і суспільства і підходів до вирішення екологічних проблем.

Екологічні проблеми, пов’язані з порушенням окремих компонентів природного середовища, можна умовно об’єднати в шість груп:

−атмосферні – фізичне і хімічне забруднення атмосфери;

−водні – виснаження і забруднення поверхневих і підземних вод, морів і океанів;

−геолого-геоморфологічні – розвиток несприятливих геологічних процесів, порушення рельєфу, виснаження надр;

−ґрунтові – забруднення, ерозія, заболочування ґрунтів і інше;

−біотичні – зведення рослинності, вимирання видів живих організмів, зниження видової різноманітності;

−комплексні (ландшафтні) – збезлісення, деградація ландшафтів.

За екологічними наслідками виділяють групи екологічних проблем і ситуацій:

−антропоекологічні (були пов’язані із змінами умов життя і здоров’я населення);

−природно-ресурсні (пов’язані з виснаженням і втратою природних ресурсів);

−ландшафтно-генетичні (пов’язані з порушенням цілісності природних

ландшафтів, втратою генофонду, втратою унікальних природних об’єктів). За складністю структури виділяють проблеми і ситуації: прості; складні;

дуже складні.

За характером виникнення виділяють: природні, природно-техногенні, техногенні.

За часом виникнення: минулі; сучасні; успадковані.

За швидкістю розвитку: миттєві; ті, що швидко розвиваються; ті, що повільно розвиваються; стрибкоподібні.

За приналежністю до території: місцеві, транскордонні, змішані.

За масштабом: локальні, сублокальні, регіональні, субрегіональні, глобальні.

За формою прояву: точкові, лінійні, площадкові.

За можливістю вирішення: вирішувані; важко вирішувані; практично невирішувані.

За пріоритетністю вирішення: пріоритетні; непріоритетні.

За способом вирішення: організаційні; економічні; технічні; правові тощо. Найістотнішим є розділення екологічних проблем і ситуацій по їх гостроті.

Оцінка гостроти була заснована на аналізі територіальних поєднань екологічних проблем, характері і інтенсивності прояву їх наслідків. Визначення гостроти ситуацій залежить від регіональних особливостей і специфіки провідних проблем і може розглядатися з погляду умов мешкання населення і стану його здоров’я, стану природних ресурсів і т.д.

85

За ступенем гостроти виділяється:

−Катастрофічна ситуація (Кс) характеризується глибокими і часто незворотними змінами середовища, втратою природних ресурсів, різким погіршенням умов мешкання населення, викликаним в основному багатократним перевищенням техногенного навантаження на геосистеми регіону. Важлива ознака катастрофічної ситуації – загроза життю людей і їх спадковості, втрата генофонду і унікальних природних об’єктів. В цьому випадку смертність і захворюваність населення різко перевищує фонові рівні.

−Кризова ситуація (Крс) характеризується дуже значними і слабкокомпенсованими змінами геосистем, повне виснаження природних ресурсів, різке погіршення здоров’я населення.

−Критична ситуація (Кртс). Значні і слабкокомпенсовані зміни геосистем, швидке наростання загрози виснаження або втрати природних ресурсів, стійке зростання захворюваності населення. Техногенне навантаження перевищує нормативні величини. При зменшенні або припиненні техногенного навантаження, можлива нормалізація геосистем і часткове їх відновлення.

−Напружена ситуація (Нс). Спостерігаються негативні зміни в окремих компонентах геосистем, порушення і деградація природних ресурсів, погіршення умов мешкання населення.

−Конфліктна ситуація (Кфс). Спостерігаються локальні зміни в окремих компонентів геосистем, у тому числі средо- і ресурсовідтворюючих властивостей. При знятті техногенного навантаження геосистеми відновлюються.

−Задовільна ситуація (Зс). Відсутність прямої або непрямої техногенної дії або вона знаходиться в допустимих межах.

Оцінка гостроти екологічних ситуацій базується на принципах антропоцентризму (оцінка з позицій людини, його життєдіяльності); територіальності (прив’язка до конкретного району, регіону); системності; пріоритетності (вибірковості); факторності; хронохарактерності (розгляд характерного часу формування ситуації); конструктивності (оптимізація взаємовідношення людини і природного середовища).

Оцінка гостроти здійснюється шляхом визначення ступеня деградації або порушення окремих компонентів середовища (табл. 1). Критеріями такої деградації або порушення є перевищення різних норм (табл. 2) і індикатори (зміст токсичних речовин, проективне покриття, біорізноманіття тощо).

В сукупності ці показники характеризують екологічну ситуацію різної категорії гостроти, що складається. Дана схема носить експертний характер і має принципове значення для виявлення і вивчення стадій деградації природного середовища і визначення напрямів по нормалізації ситуації.

Для відображення екологічних ситуацій використовується найпомітніший образотворчий засіб – фонове забарвлення. Зміст екологічних ситуацій різного ступеня гостроти передається за допомогою складових буквених індексів, індивідуальних для кожного виділу.

86

Таблиця 2 – Оцінка ступеня деградації природних компонентів ландшафту за величиною забруднення

Картографування атмосферних проблем. Атмосфера як найдинамічніше середовище характеризується складною просторово-часовою динамікою рівнів вмісту домішок. Поля концентрацій окремих інгредієнтів безперервно змінюються, подібно полям розподілу метеоелементів. В кожній точці, на кожній території хід концентрацій окремих інгредієнтів і загального рівня забрудненості має деяку специфіку. В кожний даний момент часу рівень забрудненості атмосфери над деякою територією або в тій або іншій точці визначається балансом по окремим полютантам та їх сукупності. В прибутковій частині балансу знаходяться:

−надходження забруднюючих речовин від сукупності техногенних і природних джерел;

−утворення забруднюючих речовин в результаті вторинних хімічних процесів, що протікають в самій атмосфері.

У витратній частині балансу знаходяться:

−винесення забруднюючих речовин за межі даної території;

−осадження забруднюючих речовин на земну поверхню;

−руйнування забруднюючих речовин в результаті процесів самоочищення. Виділення полютантів від техногенних джерел зумовлюється зростанням

числа працюючих одиниць виробничого обладнання і транспортних засобів, збільшенням інтенсивності їх роботи, при погіршенні технічного стану і аваріях, при неефективній роботі або відключенні очисного устаткування. Надходження полютантів від природних і техногенних джерел, які порошать, посилюється при посиленні вітру, при вулканічних процесах. Інтенсивність винесення полютантів прямо залежить від швидкості вітру; інтенсивність самоочищення – від температури, вологості, інтенсивності ультрафіолетового випромінювання, підстилаючої поверхні. При цьому тенденції забруднення атмосфери для територій в цілому і окремих їх частин можуть не співпадати.

88

Так, при стійких сильних вітрах зниження забрудненості повітряного басейну деякої території може супроводжуватися локальним зростанням в межах факела викиду. Поєднання природних факторів, що зумовлюють високий рівень забруднення, утворює потенціал забруднення атмосфери (ПЗА). Ступінь реалізації потенціалу забруднення атмосфери залежить від наявності і потужності джерел забруднення.

Картографування забруднення атмосфери складається з картографування потенціалу забруднення атмосфери, джерел забруднення, рівнів забруднення. З еколого-гігієнічної точки зору представляють найбільший інтерес і є предметами картографування наступні характерні рівні забруднення атмосферного повітря:

−середній річний (багаторічний) рівень, який формується за наявності динамічної рівноваги між емісією і розсіянням атмосферних забруднень;

−рівень забруднення, що складається при поєднанні звичайного режиму роботи підприємств – джерел забруднення атмосфери і несприятливих для розсіяння метеоумов;

−рівень забруднення, який може виникнути при аварійному викиді від потенційно небезпечного об’єкту при певних заданих (звичайно несприятливих метеоумовах);

−фактично існуючий поточний рівень забруднення.

Картографування ПЗА проводиться на основі даних стаціонарних метеорологічних спостережень, в дрібних і середніх масштабах. Величина ПЗА показує, в скільки разів середній рівень забруднення атмосферного повітря в конкретному районі, з певною повторюваністю несприятливих метеорологічних умов (НМУ) для розсіювання домішок, буде вище або нижче, ніж в деякому іншому районі, прийнятому за еталон.

Оскільки стан атмосфери зазнає як внутрішньотак і міжрічні зміни, розрізняють кліматичний і метеорологічний потенціал забруднення атмосфери. Перший відображає середню повторюваність і ступінь вираженості НМУ, другий створюється на відносно короткий час при несприятливих метеоумовах. Для визначення кліматичного ПЗА потрібні дані аерологічних спостережень.

Метеорологічний потенціал забруднення атмосфери (МПА) характеризується значно більшою просторовою і тимчасовою мінливістю і є предметом середньо- і великомасштабного картографування.

Карти МПА можуть створюватися з використанням способу ізоліній як для середньорічних і середньомісячних показників, так і для конкретних відрізків часу. При складанні таких карт важливо дотримуватися географічного підходу до інтерполяції даних, оскільки величини МПА навіть при рівнинному рельєфі можуть розрізнятися у декілька разів, залежно від розташування метеостанції на вододілі або в долині, тоді як даними спостережень на метеостанціях забезпечені лише одиниці з сотень і тисяч конкретних елементів рельєфу. В той же час таке картографування важливою прикладною задачею, оскільки дозволяє кількісно охарактеризувати відмінності в рівнях забруднення при одному і тому ж викиді, залежно від місця розміщення джерела.

89

Картографування джерел забруднення атмосфери проводиться на основі даних інвентаризацій, статистичної звітності про об’єми викидів і узагальнюючих матеріалів. Картографування на основі даних інвентаризацій проводиться при розробці матеріалів екологічного нормування, на генеральних планах підприємств, в масштабах 1:500 – 1:5000. При цьому показується планове положення джерел викидів, включених в інвентаризацію, і їх номери за списком. Характеристика джерел дається в табличних матеріалах і використовується для розрахунків розсіяння максимальних разових викидів.

Картографування на основі даних статистичної звітності виконується в крупних масштабах для територій міст і їх частин. При цьому для показу об’ємів і структури викидів звичайно використовуються структурні значки. Картографування на основі узагальнюючих матеріалів виконується в середніх і дрібних масштабах, з використанням структурних значків (для позначення сумарних викидів від міст і їх структури), картограм і картодіаграм (для характеристики викидів від територіальних одиниць різного ієрархічного рівня, від низових одиниць адміністративно-територіального розподілу до держав і груп держав).

Показники забруднення атмосферного повітря можуть бути розділені на поінгредієнтні і інтегральні (комплексні). Поінгредієнтні показники включають: абсолютні значення концентрацій полютантів, значення, нормовані на ПДК, показники повторюваності перевищень ПДК у відсотках. Використовуються наступні поінгредієнтні характеристики:

−середня концентрація домішки в повітрі (qср);

−найбільша концентрація домішки, що спостерігалася, в повітрі (qm);

−повторюваність разових концентрацій вище ПДК (g);

−повторюваність разових концентрацій вище 5 ПДК (gt);

−повторюваність разових концентрацій вище 10 ПДК (g2).

Основним інтегральним показником є індекс забруднення атмосфери

(ІЗА).

Картографування рівнів забруднення атмосфери виконується для різних тимчасових інтервалів. Довготривале (середнє за тривалий період) забруднення повітря може бути охарактеризовано за прямими або непрямими даними. Картографування за прямими даними спостережень на стаціонарних постах дає найточнішу кількісну характеристику забруднення, але ступінь її детальності лімітується малим числом таких постів.

Непрямими даними, які дозволяють оцінювати довготривале забруднення повітря, є матеріали ліхеноіндикації, а також результати картографування забруднення ґрунтів. Тверді речовини, забруднюючі ґрунти, і газоподібні з’єднання, що забруднюють атмосферу, часто виділяються з одних і тих же джерел.

Короткочасне забруднення повітря контролюється в крупних містах більш повно, ніж довготривале, оскільки на рішення цієї задачі направлені підфакельні спостереження і контроль санітарно-захисних зон підприємств. Узагальнення матеріалів підфакельних і відомчих спостережень дозволяє

90