Диссертации и авторефераты Украины
Перейти на каталог
Каталог авторефератов

Я ищу:
Диссертация / Автореферат

По вопросу доставки диссертации по этой теме пишите на электронный адрес: info@disser.com.ua
Тема автореферата диссертации: Теорія та методика ландшафтно-геохімічного аналізу й оцінки екологічного стану територій 1998 года.
Источник: Автореф. дис... д-ра геогр. наук: 11.00.01 / Л.Л. Малишева; НАН України. Ін-т географії. — К., 1998. — 32 с. — укp.
Аннотация: Переглянуті й систематизовані базові положення геохімії ландшафтів, обгрунтована методика ландшафтно-геохімічного аналізу й оцінки екологічного стану територій (алгоритм, критерії, система показників), яка пройшла апробацію у зонах впливу АЕС, промислових зонах, агроландшафтах, міських ландшафтах, рекреаційних зонах. Визначені принципи класифікації основних типів ландшафтно-геохімічних структур, розроблені методика ландшафтно-геохімічного картографування та геохімічна класифікація ландшафтів України, складена ландшафтно-геохімічна карта України, запропонована система ландшафтно-геохімічного моніторингу як складова екологічного моніторингу України.

Текст работы:

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

Інститут географії






На правах рукопису

УДК 911.9:001.3(477)



Малишева Людмила Леонідівна



ТЕОРІЯ ТА МЕТОДИКА ЛАНДШАФТНО-ГЕОХІМІЧНОГО

АНАЛІЗУ Й ОЦІНКИ ЕКОЛОГІЧНОГО СТАНУ ТЕРИТОРІЙ



11.00.01 - Фізична географія, геофізика і геохімія ландшафтів







Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора географічних наук














Київ - 1998




Дисертацією є рукопис

Робота виконана на географічному факультеті Київського

університету імені Тараса Шевченка


Науковий консультант

                                 доктор географічних наук, професор

                                 Шищенко Петро Григорович

                                 Київський університет імені Тараса Шевченка

                                 завідувач кафедри, декан географічного факультету

Офіційні опоненти:

  1. Доктор географічних наук, професор

      Боков Володимир Олександрович

                                  Симферопольський  державний університет,

                                  географічний факультет

                                  завідувач кафедри

                                

  1. Доктор географічних наук, професор

Гуцуляк Василь Миколайович

Чернівецький державний університет імені Юрія Федьковича,

географічний факультет

                                  завідувач кафедри


  1. Доктор геолого-мінералогічних наук, професор

Жовинський Едуард Якович

Інститут геохімії,мінералогії та рудоутворення НАН та

Держкомгеології України

заступник директора, зав. відділу

                           

Провідна установа: Одеський державний університет імені І.І.Мечникова,

                                       географічний факультет, Одеса


Захист відбудеться “ 20 “ квітня 1999 р. о 10-00год. на засіданні спеціалізованої вченої  ради  Д 26.163.02  Інституту географії  НАН  України  за  адресою:  252034, 

м. Київ-34, вул. Володимирська, 44.


З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту географії НАН України за адресою:252034, м.Київ-34, вул. Володимирська, 44


Автореферат розісланий “ 12 ” березня 1999 р.



ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ


Актуальність теми. Загострення екологічних проблем, пов'язаних з хімічним забрудненням навколишнього природного середовища, його безпосередній і опосередкований вплив на здоров'я людей спонукали необхідність пошуків шляхів вирішення проблеми ландшафтно-геохімічного аналізу й оцінки екологічного стану територій. Застосування саме ландшафтно-геохімічного підходу до оцінки стану територій пов'язано з тим, що поведінка забруднюючих речовин (їх міграція, сорбція, накопичення, перехід у рослини тощо) залежить від особливостей ландшафтно- структурованого геохімічного середовища. Ландшафтно-морфологічна структурованість геохімічного середовища, територіальна диференційованість природних і господарських умов, їх прямий вплив на формування первинного і вторинного полів забруднення, на особливості латеральної і радіальної міграції речовин визначають логічність застосування саме ландшафтно-геохімічних методів для вирішення низки екологічних задач, передусім, - ландшафтно-екологічної оцінки території.

Проблема оцінки екологічного стану територій, пошук шляхів її коректного вирішення, визначення поняття “екологічний стан” та його параметризація, розробка адекватної методики дослідження є першочерговими завданнями багатьох природничих наук. Успішне їх розв`язання відіб`ється на формуванні екологічної політики держави щодо подолання екологічних проблем, пов`язаних із забрудненням, та введенні ефективної системи екологічного моніторингу.

Екологічний напрямок в геохімії ландшафтів інтенсивно розвивається протягом останніх 30-ти років (Ковальский, 1974; Беус, Грабовская, Тихонова, 1976; Kabata-Pendias, Pendias, 1979, 1989; Forstner, Wittmann, 1979; Глазовская, 1981; Лукашов В., Лукашов К., 1980; Сает и др., 1990; Аношко, 1994; Fortescue, 1992; Авессаломова, 1992; Birke & Rauch, 1994; Darnley & other, 1994; Гуцуляк, 1994, 1995 та ін.). Однак проблема ландшафтно-геохімічного аналізу й оцінки екологічного стану територій досі не вирішена. Більшість ландшафтно-геохімічних досліджень (на заході - Environmental Geochemical investigation) спрямована на вивчення міграції або впливу на живі організми одного або декількох хімічних елементів. Географічний підхід до ландшафтно-геохімічної оцінки стану територій з'явився лише у 1990-1993 рр. (Авессаломова, 1992; Гуцуляк, 1990, 1994, 1995; Волошин, 1992, 1996; Малишева, 1992, 1993, 1994).

Узагальнення численних підходів у ландшафтознавстві й геохімії ландшафтів до оцінки екологічного стану територій дозволяє виділити чіткий алгоритм таких досліджень: інвентаризація (збирання та обробка даних), їх аналіз та оцінка. В межах загального алгоритму досліджень триває пошук методів оцінки, інвентаризаційного та оцінювального ландшафтно-геохімічного картографування. Різноманітність підходів до оцінки екологічного стану територій викликала потребу в їх аналізі, обгрунтуванні шляхів вирішення даної проблеми, розробці методик інвентаризаційного та оцінювального ландшафтно-геохімічного картографування.

Мета і завдання роботи. Метою роботи є розробка теоретичних основ та методики ландшафтно-геохімічного аналізу й оцінки екологічного стану територій, методик інвентаризаційного та оцінювального ландшафтно-геохімічного картографування. Для цього вирішуються такі завдання, як:

1 - аналіз й узагальнення існуючих підходів та обгрунтування шляху вирішення проблеми ландшафтно-геохімічного аналізу й оцінки екологічного стану територій;

2 - обгрунтування базових положень і понять, принципів і основних критеріїв, системи показників ландшафтно-геохімічної оцінки екологічного стану територій, класифікації та принципів виділення ландшафтно-геохімічних структур, можливостей їх використання при вирішенні екологічних задач; визначення ландшафтно-геохімічних чинників формування первинного та вторинного полів забруднення;

3 - розробка методики ландшафтно-геохімічного аналізу й оцінки екологічного стану територій, методики інвентаризаційного та оцінювального ландшафтно-геохімічного картографування;

4 - розробка геохімічної класифікації ландшафтів України і укладання ландшафтно-геохімічної карти України, аналіз особливостей ландшафтно-геохімічної структури її території;

5 - апробація методики ландшафтно-геохімічного аналізу й оцінки екологічного стану територій на прикладі зон техногенного впливу;

6 - обгрунтування організаційної, територіальної та функціональної структури ландшафтно-геохімічного моніторингу як системи спостереження за екологічним станом території України.

Об'єкт та предмет досліджень. Об`єктом досліджень є ландшафтно-геохімічні системи локального та регіонального рівнів; предметом досліджень - їх структура (генетична, каскадна, міграційна, бар`єрна), їх екологічний стан (за геохімічними параметрами) та забруднення (хімічні, механічні), методологія ландшафтно-геохімічного аналізу й оцінки екологічного стану та ландшафтно-геохімічного картографування.

Методологія та методи дослідження. Методологічну основу роботи складають концепції ландшафтознавства, геохімії ландшафтів, ландшафтної екології, медичної географії.

Методи: 1-польова великомасштабна ландшафтно-геохімічна зйомка; 2-лабораторні аналізи для визначення фізико-хімічних властивостей та хімічного складу компонентів геосистем за стандартними методиками, прийнятими в геохімії, грунтознавстві та біогеохімії; 3-складання ландшафтно-геохімічних карт за власною методикою (Малишева, 1993, 1994); 4-оцінка забрудненості геосистем за показниками, прийнятими в геохімії ландшафтів; 5-ландшафтно-геохімічна оцінка екологічного стану територій за власною методикою (Малишева, 1994); 6-статистична обробка даних лабораторних аналізів здійснювалася на ЕОМ ІВМ АТ-386 за програмами STATGRAF та SURFER.

Вихідними матеріалами для написання роботи були результати польових досліджень автора (1987-1995 рр.) у зонах впливу АЕС, промислових зонах, рекреаційних і сільськогосподарських територіях, заповідниках, міських територіях. Крім цього використані матеріали інститутів "Землеустрою", "Укроводпроект", "Північукргеологія", Центральної тематичної експедиції, ІГФМ НАНУ, ІЯІ НАНУ та інші.

Основні положення, що захищаються. 1. Вирішення проблеми ландшафтно-геохімічного аналізу й оцінки екологічного стану територій залежить від:

1-коректного визначення поняття “екологічний стан” та його параметризації; 2-визначення чинників формування екологічного стану територій, наукових підходів та критеріїв його ландшафтно-геохімічної оцінки, системи оцінювальних показників; 3-узгодження понятійного апарату ландшафтознавства та геохімії ландшафтів; 4-розробки алгоритму ландшафтно-геохімічної оцінки екологічного стану територій та екологічно спрямованих методик ландшафтно-геохімічного картографування інвентаризаційного та оцінювального змісту; 5-апробації методик на локальному та регіональному рівнях.

2. Ландшафтний, ландшафтно-геохімічний, біогеохімічний та медико-географічний підходи - методологічна основа ландшафтно-геохімічного аналізу й оцінки стану територій, за якими визначаються: просторова та часова організація геосистем, структура зв'язків; хімічні параметри актуального та фонового стану геосистем, забрудненості території, умови міграції, сорбції, накопичення, самоочищення; реакція живих організмів, в тому числі людини на зміну геохімічного середовища за схемою “доза-ефект-наслідки”.

Критеріями ландшафтно-геохімічної оцінки екологічного стану території за геохімічною групою факторів є значення фонових, кларкових, середніх багаторічних, оптимальних показників стану, гранично-допустимих концентрацій елементів у компонентах геосистем.

Ландшафтно-геохімічна оцінка екологічного стану територій не може описуватися одним показником. Система показників використовується на різних етапах ландшафтно-геохімічної оцінки екологічного стану територій.

3. Ландшафтно-геохімічна оцінка екологічного стану територій - система методів, спрямованих на визначення величини впливу просторово диференційованого геохімічного середовища на живі організми. Складовими такої оцінки є: інвентаризація ландшафтно-геохімічних структур, структури природокористування та розселення, джерел забруднення, структури забруднення, вмісту токсичних елементів у компонентах геосистем, факторів формування первинного та вторинного полів забруднення, здоров`я людини (або стану інших біоіндикаторів); аналіз ландшафтної та ландшафтно-геохімічної організації території, господарської структури, факторів первинного та вторинного забруднення, просторових особливостей впливу геохімічного середовища на живі організми; оцінка ступеня забруднення території, геосистем за умовами формування первинного і вторинного полів забруднення, екологічного стану території.

Виділення чотирьох типів ландшафтно-геохімічних структур на етапі інвентаризаційних досліджень - необхідна передумова оцінки здатності геосистем до самоочищення та оцінки екологічного стану територій. Елементно-компонентні ландшафтно-геохімічні структури моделюються на традиційних ландшафтно-геохімічних картах, каскадні - на картах ландшафтно-геохімічних арен та спряжень (катен), міграційні - на картах першого або другого типу структур з класифікацією міграційних потоків та ландшафтно-геохімічних процесів, бар`єрні - на картах ландшафтно-геохімічних бар`єрів.

Базові ландшафтно-геохімічні карти (карти елементно-компонентних структур) - це моделі генетичних структур (тому складаються на основі ландшафтних) і відбивають хімічний склад геосистем та просторову диференціацію факторів міграції хімічних елементів (геохімічного фону, фізичних і хімічних властивостей компонентів геосистем). На основі базової карти виділяються інші типи ландшафтно-геохімічних структур і складаються оцінювальні геохімічні та екологічні карти.

Екологічний стан території може бути визначений за різницею параметрів актуального стану геосистем та їх середньорічними (середньобагаторічними, фоновими, оптимальними) характеристиками як показниками умов життєдіяльності людини (гомоцентричний підхід) або живих організмів у цілому (біоцентричний підхід).

4. Геохімічна класифікація ландшафтів та укладена ландшафтно-геохімічна карта України є основою для оцінки екологічного стану території.

5. Можливість використання єдиного підходу до оцінки екологічного стану територій, різних за функціональним призначенням, та єдиного підходу до ландшафтно-геохімічного картографування ландшафтно-геохімічних систем будь-якої розмірності підтверджена результатами апробації методики ландшафтно-геохімічного аналізу й оцінки екологічного стану територій та методики ландшафтно-геохімічного картографування зон впливу АЕС, промислових зон, агроландшафтів, міських ландшафтів, рекреаційних зон та України у цілому.

6. Невід`ємною складовою екологічного моніторингу України як системи спостереження та контролю за екологічним станом території має стати підсистема ландшафтно-геохімічного моніторингу.

Наукова новизна. Поглиблено базові положення геохімії ландшафтів та обгрунтовано теоретичні основи ландшафтно-геохімічного аналізу й оцінки екологічного стану територій: уточнено поняття “геохімічний ландшафт”, “ландшафтно-геохімічне спряження”, визначено поняття “ландшафтно-геохімічна система”, “потенціал самоочищення геосистем”, “екологічний стан”, сформульованіоосновні підходи до оцінки екологічного стану територій та геохімічної стійкості геосистем до забруднення, принципи класифікації основних типів ландшафтно-геохімічних структур, визначено чинники формування первинного і вторинного полів забруднення, виділено ланцюжки техногенного забруднення, запропоновані параметри екологічного стану територій.

У методичному відношенні - обгрунтовано методику ландшафтно-геохімічного аналізу й оцінки екологічного стану територій (алгоритм, критерії та система показників), методики ландшафтно-геохімічного інвентаризаційного й оцінювального картографування та оцінки екологічного стану геосистем, геохімічна класифікація ландшафтів України та організаційна, територіальна й функціональна структура ландшафтно-геохімічного моніторингу як системи спостереження за екологічним станом територій.

У регіональному відношенні - розроблені методики апробовано у дослідженнях зон впливу АЕС, промислових зон, агроландшафтів, міських ландшафтів, рекреаційних зон, укладено пакети інвентаризаційних та оцінювальних ландшафтно-геохімічних карт та ландшафтно-геохімічна карта України.

Практичне значення одержаних результатів. Наукові розробки використано в процесі виконання бюджетних та господоговірних проектів: "Ландшафтно-геохімічна оцінка екологічного стану території України" (замовлення КМ України) (1994-1996 рр.), "Аналіз й оцінка ландшафтно-геохімічних та гідрохімічних факторів перерозподілу високотоксичних забруднень в басейні Дніпра" (ДКНТ, 1993-1995 рр.), госпдоговірних тем "Ландшафтно-геохімічне обгрунтування системи агромоніторингу України" (1994 р.) та "Розробити й обгрунтувати концепцію організації фонового моніторингу на базі природних заповідників України" (1992), відповідальним виконавцем або науковим керівником яких була автор, а також проекту Мінсільгоспроду України “Методи та технологічні проекти оптимізації структури сільськогосподарського виробництва на території України, забрудненій радіонуклідами внаслідок аварії на ЧАЕС та іншими техногенними навантаженнями” (1996 р.). Окремі положення реалізовано при виконанні науково-дослідних госпдоговірних тем з ландшафтно-екологічного обгрунтування систем комплексного моніторингу в 30-ти кілометрових зонах впливу АЕС (Чорнобильської - 1987-1988 рр., Смоленської - 1987-1990 рр., Рівненської - 1992 р.), ландшафтно-екологічного обгрунтування організації рекреаційного центру "Качанівка" (Чернігівська область) (1993-1994 рр.), ландшафтно-геохімічної оцінки екологічного стану зон впливу промислових підприємств (Київська область та м. Київ), а також у виконанні наукової теми РЕВ 3.2 “Екологічні основи планування та управління ландшафтами” (1985-1990).

Наукові розробки реалізовано у навчальному процесі на географічному факультеті Київського університету імені Тараса Шевченка у викладанні автором курсів "Геохімія ландшафтів", "Геоекологічні основи проектування та експертизи проектів", “Геоекологічний моніторинг”, “Геоекологічне прогнозування”, “Геохімія техногенезу”.

Особистий внесок автора в роботу. Теоретичні положення ландшафтно-геохімічного аналізу й оцінки екологічного стану територій, визначення понять "геохімічний ландшафт", "ландшафтно-геохімічне спряження", “ландшафтно-геохімічна система” та “екологічний стан”, концепція та методика визначення основних типів ландшафтно-геохімічних структур, методика ландшафтно-геохімічного картографування, методика укладання карт ландшафтно-геохімічних бар'єрів, визначення геохімічного фону та оцінка забрудненості геосистем, методика ландшафтно-геохімічної оцінки екологічного стану територій автором розроблені самостійно. Ландшафтно-геохімічна карта України укладена автором за даними, зібраними Н.В.Петриною; ландшафтно-геохімічна карта та карта ландшафтно-геохімічних бар'єрів зони впливу Трипільської ДРЕС укладені за методиками та під керівництвом автора разом з Потапенком В.Г., Качанівської рекреаційної зони - разом з Аріон О.В., карта геоекологічного районування України - разом з П.Г.Шищенком та В.Г.Потапенком. Польові дослідження виконувались ландшафтно-геохімічними експедиціями Київського університету під керівництвом та за безпосередньою участю автора.

Апробація роботи. Результати досліджень доповідались на Всесоюзній нараді “Стійкість та мінливість геосистем як наукова основа нормування антропогенних навантажень” (Москва, 1988), на V1 та VП з'їздах Українського географічного товариства (Одеса, 1990; Київ, 1995), міжнародній науковій школі (Паланга, 1989) та міжнародному науковому семінарі (Бад-Сааров, 1989) з теми РЕВ 3.2. “Екологічні основи планування та управління ландшафтами”; міжнародній нараді з ландшафтно-геохімічного картографування (Варшава, 1992); на науковій конференції “Фізико-географічні аспекти вивчення урбанізованих територій” (Ярославль, 1992); науковій конференції “Геоекологічні аспекти господарювання, здоров`я та відпочинку” (Перм, 1993); на міжнародній конференції “Ландшафтні дослідження та їх використання для управління навколишнім природним середовищем” (Варшава, 1993); міжнародній конференції “Гірські національні парки й біосферні заповідники: моніторинг і менеджмент” (Шпліндров Млин, Чехія, 1993); науковій конференції “Підсумки 70-річної діяльності Канівського заповідника та перспективи розвитку заповідної справи в Україні” (Канів, 1993); міжнародній конференції “Екологія і освіта: проблеми теорії и практики” (Умань, 1994); на третьому міжнародному симпозіумі з геохімії навколишнього природного середовища (Краків, 1994); науковій конференції “Проблеми географії України” (Львів, 1994); науковій конференції “Фундаментальні географічні дослідження” (Київ, 1994); міжнародному семінарі з законодавства у галузі охорони навколишнього природного середовища (Будапешт, 1995); міжнародній конференції “Стійкий розвиток: забруднення навколишнього середовища та екологічна безпека” (Дніпропетровськ, 1995); міжнародній конференції “Трансформація ландшафтів Європи: практичні та теоретичні аспекти” (Варшава, 1996); на 28-му Конгресі Міжнародного географічного союзу (Гаага, 1996); на 18-ому Міжнародному геохімічному симпозіумі (Ієрусалим, 1997); на 10-й ландшафтній конференції ”Структура, функціонування, еволюція природних і антропогенних ландшафтів” (Москва, 1997); “Ресурсні технології-98” (Рованьємі, 1998).

Публікації. Основні наукові положення і методичні доробки викладені у монографії, 2 наукових брошурах (у співавторстві), 21 статті (14 у співавторстві).

Структура та об'єм дисертації. Дисертація, загальним об'ємом 393 стор., містить 223 стор. машинописного тексту, 47 рисунків та картосхем, 22 таблиці, у додатках наведено легенди ландшафтних карт та таблиця з програмою спостережень на станції екологічного моніторингу. Список літератури нараховує 367 найменувань, з них 27 - латиницею.

У першому розділі аналізуються та узагальнюються основні підходи до оцінки екологічного стану територій, окреслюються шляхи вирішення цієї проблеми ландшафтно-геохімічними методами. У другому розділі обгрунтовуються теоретичні положення ландшафтно-геохімічного аналізу й оцінки екологічного стану територій, у третьому розділі викладено методику ландшафтно-геохімічного аналізу й оцінки екологічного стану територій, власні методики картографування ландшафтно-геохімічних структур. У четвертому розділі наводиться власна геохімічна класифікація ландшафтів України, аналіз геохімічної структури України та ландшафтно-геохімічна оцінка її екологічного стану, у п'ятому викладено результати ландшафтно-геохімічного аналізу й оцінки зон впливу АЕС, промислових та рекреаційних зон, сільськогосподарських та міських територій. У шостому розділі висвітлюються організаційна, територіальна та функціональна структури ландшафтно-геохімічного моніторингу як складової системи екологічного моніторингу України.


ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Теоретичні основи ландшафтно-геохімічного аналізу й оцінки екологічного стану територій

Ландшафтно-геохімічна оцінка екологічного стану території грунтується на принципах системності, історичності, антропоцентричності, географічності, функціональності, пріоритетності медико-екологічної безпеки та принципу постановки досліджень "доза-ефект-наслідки". Поява екологічного напрямку в ландшафтно-геохімічних дослідженнях, розробка методики ландшафтно-геохімічного аналізу й оцінки екологічного стану територій змусили переглянути і переосмислити деякі базові положення і поняття геохімії ландшафтів. Ці поняття передусім висвітлюють об`єкт та предмет вивчення геохімії ландшафтів, уявлення про ландшафтно-геохімічні структури, які мають відбивати геохімічний фон та просторову диференціацію фізико-хімічних властивостей геосистем, умови надходження та перерозподілу техногенних елементів, самоочищення геосистем від забруднюючих речовин.

Ландшафтно-геохімічні карти створюються на основі ландшафтних - це один із основних принципів ландшафтно-геохімічного картографування (Перельман, 1975). Звідси - територіальні одиниці ландшафтного та ландшафтно-геохімічного картографування мають співпадати. Це положення не потребує доказів, так як базується на такій фундаментальній в генетичному ландшафтознавстві закономірності, як взаємодія і взаємозв`язок між компонентами геосистеми. Тобто, ландшафтна структура будь-якої розмірності утворилася внаслідок взаємодії і взаємозв`язку між компонентами, що її складають. А взаємодія, взаємозв`язок в геосистемі реалізуються через систему обміну речовиною, енергією і інформацією. Одна із складових обміну - обмін речовиною відбувається в результаті різноманітних ландшафтно-геохімічних процесів. Співпадання границь ландшафтних і ландшафтно-геохімічних елементно-компонентних структур апріорно закладено і в принципах укладання ландшафтних карт - відносній однорідності складових і їх генетичному взаємозв`язку. Відносна однорідність складових поширюється не тільки на організаційні особливості геосистем, а й на фізико-хімічні.

Отже, об`єкт дослідження в ландшафтознавстві та геохімії ландшафтів спільний - структурні одиниці географічної оболонки локального рівня. А тому можна поставити знак рівності між фаціями та елементарними ландшафтами, між ландшафтами та геохімічними ландшафтами при визначенні елементно-компонентних структур, між парадинамічними комплексами та ландшафтно-геохімічними спряженнями (ландшафтно-геохімічними катенами, елементарними каскадними ландшафтно-геохімічними системами) при виділенні каскадних структур, взагалі між геосистемами та ландшафтно-геохімічними системами. Різниця в дослідженнях існує на предметному рівні: в геохімії ландшафтів предметом досліджень є хімічні властивості природних систем різного рівня, їх хімічний склад, закономірності міграції хімічних елементів в різних геосистемах та між ними.

Тому під терміном ландшафтно-геохімічні системи (ЛГС), слід розуміти будь-які структурні одиниці географічної оболонки (геосистеми різних рангів), утворення і розвиток яких пов'язаний з певним хімічним складом їх компонентів і міграцією хімічних елементів між ними, що й забезпечує цілісність системи.

Геохімічний ландшафт - це геосистема певного таксономічного рівня, яка виділяється за ознакою відносної генетико-динамічної однорідності за походженням, історією розвитку, проявом зонально-азональних факторів утворення, літологічним складом порід, хімічним складом компонентів, типом геоморфологічних умов, типом клімату, грунтів, біоценозів, геохімічних спряжень. Тобто геохімічний ландшафт та географічний ландшафт виділяються за однаковими ознаками, відміни виникають на предметному рівні - в геохімії ландшафту територіальні одиниці вивчаються з точки зору їх хімічного складу, фізико-хімічних властивостей та міграції елементів між компонентами (міжкомпонентний обмін) та між ЛГС (міжсистемний або територіальний обмін).

Ландшафтно-геохімічні спряження (ландшафтно-геохімічна катени, елементарні каскадні ландшафтно-геохімічні системи) - сукупність пов`язаних між собою латеральною міграцією фацій, які перетинає лінія стоку від вододілу до тальвегу.

За класифікацією ЛГС за умовами міграції виконується типологія ландшафтно-геохімічних спряжень, а за класифікацією ландшафтно-геохімічних спряжень - типологія каскадних структур. Каскадні ЛГС (в межах басейнів найменшого порядку), утворені декількома ЛГ спряженнями, які замикаються на однорідну в геохімічному відношенні депресійно-акумулятивну систему, формують каскадну ЛГС 1-го порядку, дві (і більше) каскадних ЛГС 1-го порядку, що мають спільний акумулятивних вузол, утворений їх депресійно-акумулятивними системами, складають каскадну ЛГС 2-го порядку і т.д.

Отже, перегляд понятійної бази геохімії ландшафтів і узгодження її з основними поняттями ландшафтознавства спричинений потребами коректного вирішення проблеми оцінки екологічного стану територій. З метою визначення геохімічного фону, просторової диференціації фізико-хімічних властивостей геосистем, умов первинного і вторинного розподілу техногенних елементів нами виділяються основні типи ландшафтно-геохімічних структур, які моделюються на ландшафтно-геохімічних картах. Змістовне навантаження кожного з типів ландшафтно-геохімічних карт міститься в легендах, які в свою чергу базуються і віддзеркалюють класифікацію кожного з типів ландшафтно-геохімічних структур.

В основу класифікації елементно-компонентних структур покладено показники сталого і рухомого геохімічного фону. Класифікація каскадних структур грунтується на басейновому підході та типології ландшафтно-геохімічних спряжень. Класифікація міграційних структур враховує територіальну розрізненість фаз ландшафтно-геохімічних процесів та видову різноманітність міграційних процесів. Класифікація бар`єрних структур грунтується на визначенні чинників і механізмів виникнення ЛГБ, форми ЛГБ, елементного складу речовин, що затримуються або закріплюються на бар`єрі.

Ландшафтно-геохімічна структурованість територій позначиться на особливостях надходження та перерозподілу забруднюючих речовин, на формуванні екологічного стану територій. Конкретизація шляхів та ланцюжків надходження забруднюючих речовин є передумовою моделювання виникнення поля первинного забруднення.

Внаслідок первинного і вторинного розподілу забруднюючих речовин формуються техногенні геохімічні аномалії. Наявність техногенних аномалій, величина техногенного впливу на навколишнє природне середовище встановлюється передусім за даними вмісту техногенних хімічних речовин в поверхневому шарі грунтів та в донних відкладах у порівнянні з їх фоновими концентраціями. Їх показниками є кларк концентрації, відношення актуальної концентрації до ГДК, комплексний показник забрудненості. На нашу думку, не менш інформативним показником може бути коефіцієнт перетворення гумусового шару, який визначається за співвідношенням актуальної концентрації певного хімічного елемента в гумусному горизонті до його вмісту в грунтоутворюючій породі. Водночас, появу техногенних геохімічних аномалій можна розглядати як результуючу між техногенних впливом і геохімічною стійкістю геосистем до техногенезу.

Під геохімічною стійкістю геосистем пропонуємо розуміти їх здатність будь-яким способом зберігати сталий хімічний склад та фізико-хімічні властивості протягом значного часу по відношенню до часу зміни інваріанту. Розрізняють інваріант стану геосистеми, інваріант структури, інваріант способу функціонування, інваріант траєкторії саморозвитку. Відповідно до цього виділяють чотири групи механізмів стійкості.

Стійкість геосистеми як здатність до збереження її інваріанта реалізується через опір зовнішним впливам і через відновлення порушених цим впливом властивостей систем. Передусім, вони здійснюються за механізмами стабілізації стану ЛГС. Щодо реакції на техногенний вплив, то вона залежить від його характеру (виду, масштабу та інтенсивності) та властивостей ЛГС.

Одним з механізмів стабілізації стану геосистем є їх самоочищення від забруднюючих речовин. Отже, стійкість геосистем до техногенного впливу, за всіх інших умов, пов`язана з їх здатністю до самоочищення. Під здатністю ЛГС до самоочищення пропонуємо розуміти системну властивість, обумовлену ландшафтно-геохімічною структурою (елементно-компонентною, каскадною, міграційною, бар`єрною) та фізико-хімічними властивостями компонентів ЛГС, які забезпечують сукупність фізичних, хімічних і біохімічних процесів, спрямованих на розклад, детоксикацію, утилізацію та виведення забруднюючих речовин за межі ЛГС, що зазнають техногенного впливу.

Одним з показників здатності ЛГС до самоочищення може бути потенціал самоочищення геосистем від забруднюючих речовин, який визначається за максимально можливими величинами детоксикації, розкладу, міграції (виведення), утилізації (в тому числі закріплення) хімічних елементів та їх сполук у певній ЕЛГС залежно від її структури та фізико-хімічних властивостей компонентів. Отже, слід окремо визначати п`ять потенціалів самоочищення геосистем від забруднюючих речовин: розкладу, детоксикації, утилізації, закріплення на ЛГБ, розсіювання.

З усіх можливих механізмів самоочищення геосистем від забруднюючих речовин найбільш дослідженими є закріплення на ландшафтно-геохімічних бар`єрах та розсіювання (виведення за межі певної геосистеми); визначено фактори, які обумовлюють зазначені механізми самоочищення (Глазовская, 1976; 1988) та зроблено спроби бальних оцінок просторової диференціації цих процесів (Солнцева, 1976; Барановська, 1997).

Отже, самоочищення геосистем від забруднення, як складова процесів, що забезпечують їх стійкість до техногенного впливу, є компенсаційним процесом, який зменшує техногенний вплив і поліпшує екологічний стан територій.

Критеріями ландшафтно-геохімічної оцінки екологічного стану території за геохімічною групою екологічних факторів є значення фонових, кларкових, середніх багаторічних, оптимальних показників стану, гранично-допустимих концентрацій елементів у компонентах геосистем.

Значення порогових концентрацій певного хімічного елемента в грунтах (повітрі), які викликають появу морфологічних та фізіологічних змін рослин, ендемічних захворювань, пригнічення розвитку, порушення генеративних функцій, і є верхньою (нижньою) межею, за якою починаються незворотні зміни в організмі - критерій оцінки екологічного стану територій за біогеохімічними параметрами. Загальною рисою таких критеріїв є визначення параметрів факторів, що обмежують життєздатність організму і визначають межі стійкості організму або популяції до змін навколишнього природного середовища, тобто є лімітуючими параметрами. Саме тому найбільш небезпечним є діапазон “малого вмісту” життєво важливих хімічних елементів (за адсорбційною кривою О.Л.Ковалевського), а критеріями оцінки в цьому випадку є діапазон оптимального вмісту певних хімічних елементів для індикаторних рослин. Критерієм оцінки екологічного стану території є реакція рослин, не адаптованих до змін геохімічного середовища (які саме на цій підставі використовуються як індикатори екологічного стану середовища).

Положення хімічних елементів у ряду біологічного поглинання слід розглядати як критерій екологічної небезпечності забруднення навколишнього середовища певними техногенними елементами.

До критеріїв оцінки екологічного стану територій за медико-географічним підходом відносяться показники здоров`я населення (захворюваності), його рівень і динаміка.

Визначені принципи та критерії ландшафтно-геохімічної оцінки екологічного стану територій покладено в основу систематизації показників, які розроблені в геохімії ландшафтів і можуть бути використані при вирішенні екологічних проблем.


Методика ландшафтно-геохімічного аналізу й оцінки екологічного

стану територій

Методика ландшафтно-геохімічного аналізу й оцінки складається з методів первинного збирання та обробки інформації (інвентаризаційних досліджень), методів ландшафтно-геохімічного аналізу та ландшафтно-геохімічної оцінки.

До блоку інвентаризаційних досліджень входить інвентаризація: 1) природних систем (ландшафтна карта), 2)ландшафтно-господарських систем (карта природокористування), 3) ландшафтно-геохімічних структур (ландшафтно-геохімічні карти, передусім елементно-компонентних структур), 4) джерел та характеристик техногенного впливу (карта джерел техногенного впливу з характеристикою викидів, скидів, внесення, складування, поховання), 5) забруднень (карта техногенних аномалій), 6) вмісту токсичних елементів у компонентах геосистем (карти забруднення компонентів геосистем), 7) природних режимів (характеристики та параметри природних факторів формування первинного і вторинного полів забруднення), 8) здоров`я людини (карти захворювань, інвентаризаційні таблиці, вміст токсикантів у біосубстратах) або морфологічні та фізіологічні зміни біоіндикаторів (карти фіто- та зоопатологій тощо).

Одним з центральних моментів досліджень є інвентаризація ландшафтно-геохімічних структур. (елементно-компонентної, каскадної, міграційної, бар`єрної). Особливе значення мають базові карти ЛГС - карти елементно-компонентних структур.

За розробленою нами методикою картографування елементно-компонентних структур (Малишева, 1994) критеріями виділення таксонів є чинники міграції хімічних елементів, просторової диференціації хімічних і фізичних властивостей геосистем, хімічного складу їх компонентів (тобто чинники вторинного розподілу елементів). Карти елементно-компонентних структур мають загальнонауковий характер, водночас вони є базовими для складання оцiнювальних та прогнозних ландшафтно-геохімічних та ландшафтно-екологічних карт. На картах елементно-компонентних структур вiдбиваються передусім фактори ландшафтно-геохiмiчної диференцiації території: 1) хiмiчний склад рухомих (типоморфних) i нерухомих елементiв, що визначають геохiмiчний фон - арену всiх природних та техногенно-природних процесiв; 2) хiмiчнi властивостi верхнього гумусового шару грунтiв; 3) мiнералогiчний склад цього ж шару та пiдгрунтя; 4) фiзичнi властивостi грунту i пiдгрунтя (рис. 1). На них базується типологічна класифікація ландшафтно-геохімічних систем й легенди ландшафтно-геохімічної карти.

Зазначимо, що ландшафтно-геохiмiчна карта складається на ландшафтнiй основi, тобто межi картографiчних одиниць однієї та другої карти повнiстю збігаються. А на самій ландшафтно-геохімічній карті вказуються ландшафтні індекси геосистем.

Тип ЛГС визначається за хімічними елементами з кларками концентрації більше одиниці, які записуються у вигляді формули накопичення; клас ЛГС - за типоморфними елементами (Перельман, 1975); підклас - за ємністю катіонного обміну, вмісту гумусу та кислотністю грунтів; рід ЛГС - за співвідношенням монтморилоніту й вермикуліту до польового шпату та кварцу або за наявністю торфу; вид - за вмістом мулуватої фракції у верхньому гумусному горизонті.

Тобто за типом ЛГС встановлюється "сталий" геохімічний фон, за класом ЛГС - "рухомий" геохімічний фон, за підкласом, родом, видом - фізико-хімічні властивості ЛГС, які відіграють головну роль у створенні умов міграції або акумуляції хімічних елементів в ЛГС.

За інвентаризаційними картами та даними про природні властивості геосистем та техногенне навантаження здійснюється ландшафтно-геохімічний аналіз й оцінка екологічного стану територій, які передбачають: 1) аналіз чинників первинного і вторинного розподілу забруднень; 2) аналіз просторових особливостей впливу геохімічного середовища на біоту та здоров'я населення; 3) оцінку ступеня забрудненості територій; 4) оцінку геосистем за умовами первинного розподілу та


Рис. 1. Фрагмент карти елементно-компонентних структур. 

Легенда до фрагменту ландшафтно-геохімічної карти 10-км зони РАЕС


перерозподілу забруднень (латерального, радіального, механічного, фізико-хімічного, біогенного); 5) загальну оцінку екологічного стану території за відповідними індексами геохімічного стану.

Первинне поле забруднення формується на поверхні грунту внаслідок прямого надходження техногенних речовин від джерела забруднення, що залежить від: 1) місцеположення джерел забруднення; 2) технологічних характеристик джерел забруднення (потужності підприємств, виду сировини, технологічних процесів, масштабів, інтенсивності, тривалості викидів та скидів, їх хімічного складу та концентрацій забруднюючих речовин, обсягів відходів та їх хімічного складу та концентрацій тощо); 3) агрегатного стану, хімічної форми, фізико-хімічних властивостей та шляхів надходження техногенних елементів та їх сполук; 4) метеорологічного режиму; 5) ландшафтно-морфологічної структури; 6) просторових особливостей та видового складу рослинного покриву; 7) структури природокористування і шляхів надходження забруднюючих речовин.

Вторинне поле забруднення формується внаслідок процесів міжтериторіального та міжкомпонентного перерозподілу забруднюючих речовин (механічної, фізико-хімічної, біогенної міграції) та їх акумуляції в природних компонентах, насамперед у біоті та в грунтах. Деякі чинники формування вторинного і первинного полів забруднення збігаються, але мають іншу дію.

Центральними поняттями в ландшафтно-геохімічній оцінці території є поняття “стан геосистем”, “стан навколишнього природного середовища”, “екологічний стан”, "актуальні (фактичні) показники", "фонові показники", "оптимальні значення", а основною проблемою, від вирішення якої залежить коректність оцінок, є їх параметризація.

Стан природних систем може описуватися такими параметрами:

Sj = P(at) { Tij, Mij, Wij, Cxij}, (1)

де Sj - стан j-тої природної геосистеми, Рat - атмосферний тиск, Tij - температура i-того компонента j-тої геосистеми, Mij - маса i-того компонента j-тої геосистеми, Wij - вологість i-того компонента j-тої геосистеми, Cxij - концентрація х-го хімічного елемента в i-тому компоненті j-тої геосистеми.

У понятті "екологічний стан", на нашу думку, внутрішньо закладений оцінювальний аспект, бо визначається сприятливість або несприятливість стану навколишнього природного середовища для існування та функціонування живих організмів, в тому числі для життєдіяльності людини. Тому екологічний стан може бути визначений за різницею між параметрами актуального стану та його середньорічними показниками (або середніми фоновими, або оптимальними параметрами) стану навколишнього природного середовища як умов життєдіяльності людини (за гомоцентричним підходом), або середніми (фоновими, оптимальними) параметрами середовища функціонування живих організмів або популяцій (асоціацій) (за біоцентричним підходом). Зазначимо, що чим ширший підхід до визначення екологічного стану, тим більша невизначеність його параметрів, що пояснюється різними значеннями параметрів оптимального стану для кожного з біологічних видів, а різниця між оптимальними параметрами може бути досить великою. Отже, екологічний стан може бути описаним одним із чотирьох індексів, а за необхідністю і всіма індексами, а саме:

ESn1 = Sxij (an) - Rx(BGn) ; (2)

ESn2 = Sxij (an) - Rx(minn); (3)

ESn3 = Sxij (an) - Rx(maxn); (4)

ESn4 = Sxij (an) - Rx(optn), (5),

де ESn - індекс екологічного стану навколишнього природного середовища за n-параметрами; Sxij (an) - актуальне значення n-параметрів стану i-того компонента j-тої геосистеми; Rx(BGn) - фонове значення n-параметрів стану i-того компонента; Rx(minn), Rx(maxn) - мінімальне та максимальне значення n-параметра i-компонента, які не призводять до змін умов функціонування живих організмів; Rx(optn) - оптимальне значення n-параметрів i-компонента; х - певний хімічний елемент або сполука (у випадку визначення екологічного стану за параметрами Cxij - концентрація).

Додатковим і не менш важливим індексом екологічного стану у разі його розрахунку за концентрацією хімічних елементів є показник, що визначається за різницею співвідношень актуальної концентрації х-елементу в і-компоненті j-геосистеми і його фонової концентрації до кларка цього елемента:

ESn = Sxij (a)/Kxi - Rx(BG)/Kxi, (6)

де Кхi - кларк х-го елемента в i-тому компоненті геосистем.

Отже екологічний стан території є оцінювальною категорією і визначається за різницею актуального стану та їх середніми багаторічними, фоновими, мінімальними, максимальними та оптимальними значеннями.

Індекси екологічного стану розраховуються за даними інвентаризаційних та моніторингових досліджень, за умов попереднього визначення та обгрунтування системи параметрів, що контролюються та вимірюються.

За антропоцентричним підходом невід`ємною складовою ландшафтно-геохімічних досліджень екологічного стану територій мають бути медико-екогеохімічні дослідження. У такому випадку інвентаризаційний етап ландшафтно-екогеохімічних досліджень розширюється за рахунок інвентаризації стану здоров`я населення, окремої інвентаризації "техногенних хвороб" з відповідною географічною прив`язкою. А до складу аналітичних досліджень додаються аналіз шляхів надходження забруднюючих речовин до організму людини та спряжений аналіз ступеня забрудненості, хімічного складу забруднюючих речовин і здоров`я населення з акцентом на просторових особливостях. На етапі оцінки може вирішуватися обернена задача: оцінка впливу геохімічного середовища на організм людини, яка включає: 1) оцінку геосистем за шляхами надходження забруднюючих речовин до організму людини та формуванням "дозового" (техногенного) навантаження на організм людини; 2) оцінку внеску "критичних" хімічних елементів у формування техногенного навантаження на організм людини та виникнення певних захворювань; 3) оцінку впливу просторової структури середовища, видів та інтенсивності міграції на вміст хімічних елементів у біосубстратах, на стан здоров`я населення в цілому; 4) порівняльну оцінку вмісту хімічних елементів у біосубстратах з їх вмістом у фонових еталонних біосубстратах тощо. Великого значення набувають прогнозні дослідження, які мають на меті передбачення медико-екологічних наслідків змін геохімічного середовища за схемою "доза-ефект-наслідки" з використанням системи діагностичних біосубстратів та індикаційних біогеохімічних моделей "геохімічна аномалія - організм людини".

Отже, ландшафтно-геохімічна оцінка екологічного стану територій грунтується на інвентаризаційних та аналітичних дослідженнях і системі діагностики стану довкілля. Основними методами досліджень є порівняльний та спряжений ландшафтно-екогеохімічний аналізи і картографічне моделювання. Складаються оцінювальні та оцінювально-прогнозні карти: ступеня забруднення територій, первинного розподілу забруднень, перерозподілу забруднень (виносу-транзиту-акумуляції, поверхневого стоку), акумуляції забруднень (ландшафтно-геохімічних бар'єрів), переходу забруднень у біоту, техногенного впливу на здоров'я людини.

Для визначення місць та оцінки накопичення забруднюючих речовин у результаті їх вторинного розподілу нами запропоновано методику картографування ЛГБ (Малишева, 1994). Укладання карти ЛГБ грунтується на аналізі чинників їх формування, який виконується за показниками, що зумовлюють просторову диференціацію і контрастнiсть ландшафтно-геохiмiчних умов міграції. Для цього використовується великомасштабна ландшафтно-геохiмiчна карта. Карти ландшафтно-геохімічних бар'єрів є не тільки інвентаризаційними, а й оцінювально-прогнозними картами, бо на них показуються ділянки найбільш ймовірної акумуляції хімічних елементів, у тому числі техногенного походження. Карта ЛГБ далі може використовуватися як для інтегральної оцінки забрудненості території, так і для її ландшафтно-екологічного зонування.

Кінцевим етапом ландшафтно-геохімічної оцінки екологічного стану території є розрахунки індексів екологічного стану та укладання відповідних карт (за ландшафтно-геохімічним підходом) або медико-екогеохімічна оцінка (за медико-географічним підходом).


Геохімічний аналіз й оцінка ландшафтів України

В основу геохімічної класифікації ландшафтів України покладено загальні принципи класифікації (Арманд, 1975) та геохімічної типології (Перельман, 1975), критерії виділення елементно-компонентних ландшафтно-геохімічних структур (Малишева, 1994) (табл.1).


Страница: 1  Страница: 2 

По вопросу доставки диссертации по этой теме пишите на электронный адрес: info@disser.com.ua


Меню
Реклама



2006-2009 © Диссертации и авторефераты Украины