Стійкість природного середовища України

Стійкість природного середовища УкраїниСкачать карту «Стійкість природного середовища України»

Скачать «Экологические карты и атласы» бесплатно, а также скачать много других карт можно в нашем архиве карт

У 1992 році в Ріо-де-Жанейро на Конференції ООН з навколишнього середовища і розвитку обгрунтована концепція узгодженого розгляду проблем стану природного середовища та соціально-економічного розвитку. Вона передбачає встановлення динамічної рівноваги між антропогенним навантаженням на природне середовище та його здатністю до самовідновлення шляхом визначення порогових значень потенціалу стійкості.

Важливим методом і способом наукового дослідження цієї проблеми є картографування названого потенціалу стійкості. Як предмет еколого-географічного картографування він має певні особливості. Насамперед, стійкість – це фундаментальна властивість ландшафту, що виступає в діалектичній єдності з його мінливістю. При цьому стійкість відносна, а мінливість - абсолютна. Всякий ландшафт еволюціонує, змінюючи себе, і, очевидно, у нього повинна бути природна інерційність, що визначає стійкість (або опір) по відношенню до внутрішніх та зовнішніх збурюючих сил. Оскільки існують різні ландшафти, то вони мають неоднаковий характер цієї стійкості стосовно зовнішнього техногенного впливу. Розрізняють стійкість природних, природно-техногенних і техногенних систем. Якщо під стійкістю природних систем (ландшафтів) розуміють здатність зберігати під дією зовнішніх чинників набуту ними структуру і характер функціонування, то стійкість інтегральних природно-техногенних і техногенних систем - це їх властивість виконувати під дією зовнішнього впливу соціально-економічні функції ресурсо- і середовищевідтворення. Стійкість природних систем забезпечується механізмами, які виробились у процесі природної саморегуляції і саморозвитку. На відміну від природних систем, стійкість інтегративних систем досягається поєднанням процесів саморегуляції і управління. У дослідженнях доцільно використовувати не поняття стійкість, а потенціал стійкості, тобто характеристику його величини.

Названі особливості стійкості природних систем враховані при їх картографічному моделюванні. Моделюванняздійснюється у два етапи: створення карт пофакторної стійкості окремих природних компонентів і синтетичної карти стійкості геосистем до різних господарських впливів та навантажень. На першому етапі створюються карти, які характеризують співвідношення тепло- і вологозабезпеченості, біокліматичного потенціалу, біологічної продуктивності, інтенсивності біологічного кругообігу, властивості природних компонентів (атмосферного повітря, поверхневих і підземних вод, грунтів), що визначають їх здатність до самоочищення і накопичення продуктів техногенезу тощо. Більшість названих сюжетів карт (крім властивостей компонентів природних ландшафтів, що характеризують їх самоочищення) охоплює зміст карти їх біотичного потенціалу. Таким чином, із пофакторних карт стійкості природних компонентів головними є карти біотичного потенціалу і потенціалу самоочищення.

Біотичний потенціал - це властивість ландшафту (особливо природно-заповідних об'єктів) зберігати або відновлювати генофонд, біологічне різноманіття і стійкість екосистем різного рівня. Його територіальний аспект можна певною мірою дослідити за допомогою гідротермічного потенціалу продуктивності фітомаси (Кр.), що характеризує приріст фітомаси даної екосистеми (Рябчиков А.М., 1970):

Кр=W·Тв/36P, де: W - середньорічне продуктивне зволоження, мм; Р - середній річний радіаційний баланс, ккал/см2  в рік; Тв  - період вегетації, декади; Кр корелює з фактичним приростом фітомаси в різних типах ландшафтів. Ця залежність має лінійний характер: y = 24х - 10, де х - значення Кр.

Карта "Біотичного потенціалу" є синтетичною за своїм змістом. Синтетичний показник картографування розрахований за кількома величинами згідно із наведеною формулою. Вихідна інформація знята з опублікованих кліматичних карт за інформаційною сіткою, розробленою для карт клімато-погодних умов. Синтетична інформація між точками інформаційної сітки інтерполювалась способом ізоліній з урахуванням форм рельєфу. Найвищий біотичний потенціал природного середовища, як свідчить карта, спостерігається в Карпатах, Прикарпатті, Закарпатті, Поліссі, а також у Кримських горах.

Потенціал самоочищення - це здатність ландшафту переробляти (розчиняти, адсорбувати) або виводити за свої межі забруднюючі речовини. Він значною мірою залежить від швидкості і характеру хімічних перетворень у природних ландшафтах. Багато авторів вирішальне значення надають живим організмам. Найбільшу здатність до самоочищення мають ландшафти з високою інтенсивністю кругообігу речовин і переважанням розсіючих потоків. Менше самоочищення відбувається там, де природні процеси повільні або переважають процеси акумуляції та накопичення речовин.

Потенціал самоочищення атмосферного повітря. Самоочисна здатність атмосфери визначається за метеорологічним потенціалом забруднення атмосфери (ПЗА) та метеорологічним потенціалом атмосфери (МПА). ПЗА встановлюється на основі аналізу повторювання метеорологічних характеристик: приземних інверсій, штилів, туманів, опадів, швидкості вітру тощо. Через відсутність необхідної для розрахунків ПЗА інформації нами розрахований МПА. Це коефіцієнт (КМ), який характеризує переважання тих чи інших процесів (накопичення або розсіювання) протягом року на певній території і визначається за формулою, запропонованою фахівцями гідрометеослужби: КМ=(РШТ)/(РОВ), де: повторюваність днів (%): РШ - з швидкістю вітру 0-1 м/с; РТ - з туманами; РО- з опадами 0,5 мм і більше; РВ - з швидкістю вітру 6 м/с і більше. Якщо КМ >1, то переважають процеси, які сприяють накопиченню шкідливих речовин; при КМ <1, навпаки, - самоочищенню атмосфери. Це обумовлене тим, що величина УФР і кількість гроз впливають на розкладання в атмосфері шкідливих домішок; опади і вітер сприяють очищенню атмосфери від домішок і продуктів розкладання; рослинність забезпечує біологічну продуктивність, адсорбуючу фітонцидну здатність; форми рельєфу також впливають на накопичення і розсіювання забруднювачів тощо.

Для розрахунку названого показника використані матеріали майже 150 метеостанцій України, які рівномірно розміщені на всій території держави. Проаналізовано матеріали кліматичних довідників, що характеризують швидкість вітру, опади, тумани. Інтегральні величини МПА фіксувались на карті за місцем розташування метеостанцій. Таким чином одержана територіальна інформаційна сітка. За розробленою нами шкалою оцінки проведено ізолінії однакових значень МПА шляхом лінійної інтерполяції. При цьому було також враховано форми рельєфу місцевості. Аналіз метеорологічного потенціалу атмосфери свідчить про те, що процеси накопичення переважають у гірських районах Криму і Карпат, у долині річки Дністер та інших районах, що зумовлене мікрокліматичними особливостями території. На рівнинній місцевості характерні процеси самоочищення атмосфери.

Стійкість водних об’єктів. Для розуміння змісту цієї карти необхідно виходити з наступних міркувань. По-перше, кожне водне середовище здатне до самоочищення. Інша річ, якими шляхами і з якою швидкістю воно здійснюється. По-друге, самоочисна здатність пов’язана з продукційною діяльністю живих організмів. По-третє, на якість і швидкість самоочищення впливає антропогенне забруднення природного середовища. Таким чином, стійкість води - це складний біохімічний і фізичний процес. У ньому можна виділити окремі групи факторів, які впливають на самоочищення води: її температурний режим, кольоровість і гідрологічні характеристики.

Температурний режим значною мірою зумовлює процес біотичного самоочищення через мінералізацію природних і антропогенних домішок у воді. Експериментальні дослідження показали, що при зниженні температури води від оптимальної 20°С до І6°С процес самоочищення уповільнюється не більше, ніж на 20%, що допустимо гігієнічно.

Рівень кольоровості води в основному залежить від концентрації гумінових і фульвокислот, які здебільшого надходять до водних об’єктів шляхом виносу з грунтів. Концентрація їх пропорційна збільшенню кольоровості води. Тому біотична складова потенціалу самоочищення води (Б) визначалась за формулою (Трофимович Е.М., 1985): Б=(А/365)·j, де А - кількість днів протягом року з температурою води понад І6° С; j - індекс кольоровості води, який при кольоровості 0-30° він дорівнює одиниці ; 30-60° - 0,9 ; 60-90° - 0,8 ; 90-120°  - 0,7 ; більше 120° - 0,6. Вихідна інформація для цього показника встановлювалась для гідрологічних постів у межах основних басейнів рік України (Західного Бугу, Дунаю, Південного Бугу, Дністра, Дніпра, Сіверського Дінця, рік Приазов’я, Криму). Для цього за кілька років нами виписані дати переходу температури води весною і восени через 16°С. Між цими датами підраховано кількість днів з такою ж температурою води. Встановлено, що вона збільшується з півночі на південь майже удвічі, за винятком річок гірських районів.

Для тих же водомірних постів були виписані середньорічні дані про кольоровість води. В основному коливається на території України вона від 0 до 30°; значно менше показників від З0 до 60°; більше 60° мають деякі річки басейну Південного Бугу, Десни, Прип’яті й інші. Проведені розрахунки свідчать, що біотичний потенціал поверхневих вод для рівнинних річок України в середньому становить 0,36, тобто він понижений, а для гірських і малих - ще нижчий. Тому високе антропогенне забруднення річок, особливо малих, створює певний екологічний ризик для живих організмів водних об’єктів. Цей ризик значною мірою залежить від гідрологічних характеристик водних об’єктів, які визначають величину розбавлення забруднювачів, зокрема середня багаторічна витрата води (м3/с). Для розрахунків показників картографування аналізувалися матеріали багаторічних спостережень на 310 гідрологічних постах, які територіально узгоджувалися з біотичним потенціалом водойм. Оскільки різниця витрати води для малих і великих річок дуже велика, визначали коефіцієнти витрат шляхом ділення показника витрати води певного водомірного поста на середню його величину для річок України.

Потенціал стійкості або самовідновлення водних об’єктів вираховували множенням показника біотичного потенціалу на коефіцієнт витрати води. Таким чином одержані показники картографування стійкості поверхневих вод до забруднення. Методом лінійної інтерполяції (у межах басейнів основних річок) між водомірними постами проведені ізолінії рівних значень потенціалу стійкості поверхневих вод. Вододільні лінії основних басейнів річок прийняті за нульове значення. Розроблена карта характеризує зонування території за стійкістю поверхневих вод до забруднення. Територіальний аналіз інформації показує, що малі річки України характеризуються мінімальним і дуже низьким, а великі - середнім, високим і дуже високим потенціалом самовідновлення. Високий потенціал мають Дунай і Дніпро.

Основним висновком, виходячи з територіального аналізу розробленої карти, є те, що найбільш чутливі до антропогенного впливу малі річки України. Саме тому на їх охорону і відтворення необхідно насамперед спрямовувати основні зусилля.

Стійкість грунтів характеризує їх властивість зберігати нормальне функціонування і структуру незалежно від різноманітних фізичних, хімічних та біологічних впливів. Стійкість - це також здатність грунтів до саморегуляції, яка залежить від багатьох чинників. Важливими серед них є: крутизна схилів, кам’янистісь, питомий опір, структурність, механічний склад, тип водного режиму, вміст гумусу, кислотність грунтів, залісненість території, ємність поглинання, інтенсивність біогенного кругообігу, господарська освоєність земель тощо.

Ранжування названих показників за їх інтенсивністю, або вираженістю дозволило скласти шкалу бальної оцінки стійкості грунтів. Власне картографування виконувалось в межах природно-сільськогосподарських районів України, що пов’язано з його широким використанням для наукових і практичних цілей, значною перевагою площі сільськогосподарських угідь порівняно з іншими землями тощо. Одиницями картографування є природно-сільськогосподарські райони, в межах яких згідно з існуючою шкалою оцінки виконано аналіз і синтез вихідної інформації. Це дозволило виконати зонування території за стійкістю грунтів до техногенного забруднення.

Карти екологічної стійкості окремих компонентів природного середовища (біотичного потенціалу, метеорологічного потенціалу атмосферного повітря, стійкості до техногенного навантаження поверхневих вод і грунтів) стали основою для складання синтетичної карти стійкості природного середовища. Для цього зведений статистичний ряд інформації оцінювався методом математичної статистики шляхом визначення середнього арифметичного значення нормованого і масштабованого ряду, а також середнього квадратичного відхилення від цієї величини. Це дало змогу розробити оціночну шкалу потенціалу стійкості природного середовища до техногенного навантаження у такому вигляді: нижчий середнього (-0,50 і менше); середній (від-0,49 до 0,80); вищий середнього (від 0,81 до 2,10); високий (2,11 і більше). На карті також відображені синтетичні показники цього потенціалу в контрольних точках. Показники із знаком "+" характеризують потенціал стійкості природного середовища до техногенного навантаження вище, а з "-" - нижче середнього рівня.

Таким чином, внаслідок проведеного еколого-картографічного дослідження стійкості різних природних компонентів виконано їх типізацію за відповідними реакціями на певні види техногенних впливів. За цими реакціями можна передбачати ймовірність порушення динамічної рівноваги в природних ландшафтах. Тому результати територіального аналізу стійкості природного середовища є важливими для оцінки екологічних ризиків, прогнозування стану природного середовища, нормування антропогенних навантажень, моніторингу стану навколишнього середовища, раціональної організації території України тощо. Порівнюючи антропогенне, особливо техногенне навантаження, і стійкість природного середовища, можна виявити екологічний потенціал території, що важливо для розробки концепції сталого (збалансованого) розвитку регіонів України.