Потенциал устойчивости природной среды и его отдельных компонентов к техногенной нагрузки

Следует заметить, что величина техногенной нагрузки в значительной степени зависит от устойчивости природной среды к нему. Например, при сохранении определенной величины техногенной нагрузки общий потенциал территории будет тем больше, чем больше ее потенциал устойчивости к нему.

Важным методом и способом научного исследования этой проблемы является картографирование потенциала устойчивости. Как предмет эколого-географического картографирования он имеет определенные особенности. Прежде всего, устойчивость - это фундаментальное свойство ландшафта, выступает в диалектическом единстве с его изменчивостью. При этом устойчивость относительна, а изменчивость абсолютна. Любой ландшафт эволюционирует и, очевидно, он должен иметь естественную инерционность, что определяет устойчивость (или сопротивление) по внутренним и внешних возмущающих сил. Поскольку есть различные ландшафты, то они имеют и разный характер устойчивости по отношению к внешнему техногенного воздействия.

Различают устойчивость природных, природно-техногенных и техногенных систем. Если сущность устойчивости природных систем (ландшафтов) рассматривают как способность сохранять под действием внешних факторов приобретенную ими структуру и характер функционирования, то устойчивость интегральных природно-техногенных и техногенных систем - как их свойство выполнять под действием внешнего воздействия социально-экономические функции воспроизводства ресурсов и среды. Устойчивость природных систем обеспечивается механизмами, которые выработались в процессе естественной саморегуляции и саморазвитию. Нагрузка на геосистему возможно до определенных пределов, при которых снятие нагрузки приводит к повороту этой системы практически в прежнее состояние за счет саморегулирования.

В отличие от природных систем, устойчивость интегральных систем достигается путем сочетания процессов саморегуляции и управления со стороны общества. Устойчивость не может быть одинаковой для разных видов воздействия, ведь она должна оцениваться относительно определенного вида природопользования (горнодобывающая промышленность, сельская или городская застройка, рекреация и др.) И совокупности воздействий. Устойчивость интегральных систем определяется не столько устойчивостью собственно подсистем, сколько устойчивостью связей между ними. При этом сущность устойчивости связей определяют не только как их разнообразие, гибкость, тесноту и т.п., но и как их временную организованность, то есть своевременное и быстрое выполнение каждой операции, строгое соблюдение их последовательности * 177.

* 177: {Гавриленко OT Геоэкологическое обоснования проектов природопользования: Учеб. пособие. - М .: Ника-Центр, 2003. - С. 22.}

Изменчивость обусловлена как влиянием внешних факторов, так и процессами саморазвития (саморегулирование, самоорганизации) она может рассматриваться как способность природных систем существовать в различных меняющихся состояниях. Среди компонентов природы больше меняются атмосферный воздух и вода, а самыми стойкими являются горные породы и рельеф; промежуточное положение занимают биота и почвы. Изменения могут быть обратимыми и необратимыми. Если система после определенного воздействия изменилась, но потом вернулась к исходному состоянию, это будет обратная смена. Естественный период возврата в исходное состояние называется характерным временем (например, период восстановления лесных биогеоценозе в после вырубки составляет 100-150 лет). Если после нарушений предварительные характеристики не восстанавливаются, это необратимое изменение. Изменчивость существует благодаря постоянным процессам функционирования, динамики и развития в геосистемах, которые вызывают изменения их состояния.

Такие особенности устойчивости и изменчивости природных систем учитываются при их картографического моделирования. В исследованиях целесообразно использовать понятие устойчивость, а потенциал устойчивости, то есть характеристику его величины. Моделирование осуществляется в два этапа: сначала создаются карты пофакторного устойчивости отдельных природных компонентов, а затем синтетическая карта устойчивости природных комплексов к различным хозяйственных воздействий и нагрузок. На первом этапе создаются карты, характеризующие соотношение тепло- и влагообеспеченности, биоклиматического потенциала, биологической продуктивности, интенсивности биологического круговорота, свойства природных компонентов (атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, почв), определяющих их способность к самоочищению и накопления продуктов техногенеза т.д. . С пофакторных карт устойчивости природных компонентов главными являются карты биотического потенциала и потенциала самоочищения (см. Рис. 13.3).

Биотический потенциал - это свойство ландшафта (особенно природно-заповедных объектов) сохранять или восстанавливать генофонд, биологическое разнообразие и устойчивость экосистем различного уровня. Его территориальный аспект можно исследовать с помощью гидротермического потенциала продуктивности фитомассы (Яр), характеризующий прирост фитомассы определенной экосистемы * 178:

* 178: {Методические указания по предупредительного санитарному надзору за районной планировкой. - М .: МЗ СССР, 1990. - С. 38.}

где: W - среднегодовая продуктивное увлажнения (мм); Р - средний годовой радиационный баланс (ккал / см2 в год); Т - период вегетации (декада) К коррелирует с фактическим приростом фитомассы в различных типах ландшафтов. Эта зависимость имеет линейный характер:

где х - значение К.

Карта биотического потенциала природной среды Украины является синтетической по содержанию. Синтетический показатель картографирования рассчитан по нескольким величинами согласно приведенной формуле. Исходная информация снята с опубликованных климатических карт по информационной сеткой, разработанной для карт климатопогодных условий. Синтетическая информация между точками информационной сети интерполювалася способом изолиний с учетом форм рельефа. Самый высокий биотический потенциал природной среды наблюдается в Карпатах, Прикарпатье, Закарпатье, Полесье, а также в Крымских горах (рис. 13.3).

Устойчивость почв Украины к загрязнению и биотический потенциал природной среды

Рис. 13.3. Устойчивость почв Украины к загрязнению и биотический потенциал природной среды


Потенциал самоочищения - способность ландшафта перерабатывать (растворять, адсорбировать) или выводить за свои пределы загрязняющих вещества. Он в значительной степени зависит от скорости и характера химических превращений в природных ландшафтах. Многие исследователи решающее значение придают живым организмам. Наибольшую способность к самоочищению имеют ландшафты с высокой интенсивностью круговорота веществ; меньше самоочищения происходит там, где природные процессы медленные или преобладают процессы аккумуляции и накопления веществ.

Потенциал самоочищения атмосферного воздуха. Самоочищающаяся способность атмосферы определяется по метеорологическим потенциалом загрязнения атмосферы (ПЗА) и метеорологическим потенциалом атмосферы (МПА). УЗА устанавливается на основе анализа повторения метеорологических характеристик: приземных инверсий, штилей, туманов, осадков, скорости ветра и тому подобное. МПА - это коэффициент (Км), характеризующий преобладание тех или иных процессов (накопление или рассеяния) в течение года на определенной территории, он определяется по формуле, предложенной специалистами гидрометеослужбы:

где Рш - со скоростью ветра 0-1 м / с; РТ - с туманами; Ро - с осадками 0,5 мм и более; Ро - со скоростью ветра 6 м / с и более. Если Км> 1, то преобладают процессы, способствующие накоплению вредных веществ; при Км <1, наоборот, самоочищению атмосферы. Это обусловлено тем, что величина ультрафиолетовой радиации и количество гроз влияют на разложение в атмосфере вредных примесей; осадки и ветер очищают атмосферу от примесей и продуктов разложения; растительность обеспечивает биологическую продуктивность, адсорбирующее фитонцидным способность; формы рельефа также влияют на накопление и рассеяние загрязнителей и тому подобное.

Анализ метеорологического потенциала атмосферы свидетельствует о том, что процессы накопления во горных районах Крыма и Карпат, долине р. Днестр и других районах, что обусловлено микроклиматическими особенностями территории. На равнинной местности характерны процессы самоочищения атмосферы.

Устойчивость водных объектов. Каждое водную среду может самоочищаться. Другое дело, какими путями и с какой скоростью оно осуществляется. Кроме того, самоочищающаяся способность связана с деятельностью живых организмов. Также на качество и скорость самоочищения влияет антропогенное загрязнение природной среды. Итак, устойчивость водной среды - это сложный биохимический и физический процесс, в котором различают отдельные группы факторов, влияющих на самоочищение воды: ее температурный режим, цветность и гидрологические характеристики.

Температурный режим в значительной мере предопределяет процесс биотического самоочищения путем минерализации природных и антропогенных примесей в воде. Экспериментальные исследования показывают, что при снижении температуры воды от оптимальной 20 ° С до 16 ° С процесс самоочищения замедляется не более, чем на 20%, что гигиенично допустимо. Уровень цветности воды в основном зависит от концентрации гуминовых и фульвокислот, которые в основном попадают в водные объекты путем выноса из почвы. Концентрация их пропорциональна увеличению цветности воды. Поэтому биотическая составляющая потенциала самоочищения воды (Б) определялась по формуле

где А - количество дней в году с температурой воды свыше 16 ° С; j - индекс цветности воды, который при цветности 0-30 ° равен единице; 30-60 ° - 0,9; 60-90 ° 0,8; 90-120 ° - 0,7; более 120 - 0,6. Исходная информация для этого показателя устанавливалась для гидрологических постов в пределах основных бассейнов рек Украины (Дунай, Западный и Южный Буг, Днестр, Днепр, Северский Донец, реки Приазовья, Крыма).

Среднегодовые данные цветности воды на территории Украины в основном колеблются от 0 до 30 °; значительно меньше показателей от 30 до 60; более 60 имеют некоторые реки бассейна Южного Буга, Десны, Припяти и др. Проведенные расчеты показывают, что биотический потенциал поверхностных вод для равнинных рек Украины в среднем составляет 0,36, то есть он снижен, а для горных и малых рек - еще ниже. Поэтому высокое антропогенное загрязнение рек, особенно малых, создает определенный экологический риск для живых организмов водных объектов. Этот риск в значительной степени зависит от гидрологических характеристик водных объектов, определяющих величину разбавления загрязнителей, в частности, средняя многолетняя расход воды (м 3 / с).

Потенциал устойчивости или самовосстановления водных объектов рассчитывается путем умножения показателя биотического потенциала на коэффициент расхода воды. Таким образом получаются показатели картографирования устойчивости поверхностных вод Украины к загрязнению. С помощью метода линейной интерполяции (в пределах бассейнов основных рек) между водомерными постами проводятся изолинии равных значений потенциала устойчивости поверхностных вод. Водораздельные линии основных бассейнов рек принимаются по нулевое значение.

Например, малые реки Украины характеризуются минимальным и очень низким потенциалом самовосстановления, а большие средним, высоким и очень высоким. Высокий потенциал имеют Дунай и Днепр. Итак, чувствительными к антропогенному воздействию являются малые реки Украины. Именно поэтому на их охрану и воспроизводство нужно направлять основные усилия.

Устойчивость почв характеризует их свойство сохранять нормальное функционирование и структуру независимо от различных физических, химических и биологических воздействий. Устойчивость это также способность почв к саморегуляции, которая зависит от многих факторов, важнейшими из них являются крутизна склонов, удельное сопротивление, структурность, механический состав, тип водного режима, содержание гумуса, кислотность почв, залисненисть территории, емкость поглощения, интенсивность биогенного круговорота, хозяйственная освоенность земель.

Ранжирование перечисленных показателей за их интенсивностью позволило составить шкалу балльной оценки устойчивости почв. Баллы по каждому показателю подведены по следующей формуле:

где С - оценка устойчивости земельного участка при техногенного воздействия,%; с - баллы по каждому показателю; Q - максимально возможная сумма баллов (в этом исследовании 53). Величины С - показатели картографирования устойчивости почв к техногенной нагрузки (рис. 13.4).

Картографирования осуществляется в пределах природно-сельскохозяйственных районов Украины, что связано с его широким использованием для научных и практических целей, значительным преимуществом площади сельскохозяйственных угодий по сравнению с другими землями и тому подобное. Единицами картографирования является природно-сельскохозяйственные районы, в пределах которых по имеющейся шкале оценивания происходит анализ и синтез исходной информации. Это позволяет выполнять зонирования территории по устойчивости почв к техногенному загрязнению.

Карты экологической устойчивости отдельных компонентов природной среды (биотического потенциала, метеорологического потенциала атмосферного воздуха, устойчивости к техногенной нагрузки поверхностных вод и почв) могут быть основой для составления синтетической карты устойчивости природной среды (рис. 13.4). С этой целью сводный статистический ряд информации оценивается с помощью метода математической статистики путем определения среднего арифметического значения нормированного и масштабируемого рядов, а также среднего квадратичного отклонения от этой величины.

Оценочная шкала потенциала устойчивости природной среды Украины в техногенной нагрузки разрабатывается в таком виде: низкий (менее 1,80) ниже среднего (-1,80 до -0,50 и меньше); средний (от -0,49 до 0,80); выше среднего (от 0,81 до 2,10); высокий (2,11 и более). Показатели со знаком "+" характеризуют потенциал устойчивости природной среды к техногенной нагрузки выше среднего уровня, а со знаком - ниже среднего.


Итак, сделаем следующие выводы. За реакциями различных природных компонентов на определенные виды техногенных воздействий можно предположить вероятность нарушения динамического равновесия в природных ландшафтах. Поэтому результаты территориального анализа устойчивости природной среды важны для оценки экологических рисков, прогнозирования состояния природной среды, нормирования антропогенных нагрузок, мониторинга состояния окружающей среды, рациональной организации природопользования на территории Украины и др. Сравнивая антропогенная, особенно техногенная, нагрузки и устойчивость природной среды, обнаружим экологический потенциал территории, важно в процессе разработки концепции устойчивого (сбалансированного) развития Украины и ее отдельных регионов.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >