12.4. Приклади методичних основ картографічного моделювання еколого-географічної інформації

Алгоритм картографічного моделювання еколого-географічної інфо­рмації визначається наявністю кількісних даних про явища або про їх від­сутність. При наявності необхідної кількості репрезентативних вихідних даних використовують метод формалізованих оцінок, що як операційну одиницю дослідження ставить природно-антропогенний територіальний комплекс, а при їх відсутності - метод географічних експертних оцінок з елементами формалізації.

Готовим моментом методик екологічного картографування є визна­чення показників картографування, їх генералізація, способи зображення та територіальне закріплення. Показники екологічної оцінки стану елемен­тів довкілля розробляються з позицій людини (погіршення якості середо­вища проживання) та погіршення природного середовища (погіршення йо­го стану). В першому випадку як показники використовуються гігієнічні нормативи й гранично допустимі концентрації речовин, що забруднюють довкілля і впливають на здоров’я людини. У другому випадку стан забруд­нення довкілля оцінюється методом біоіндикації, тобто станом біоценозів. На картах екологічних проблем і ситуацій операційного одиницею можуть бути природні й антропогенні ландшафти.

Методичні основи картографічного моделювання еколого-геогра- фічної інформації розглядаються на прикладі “Серії еколого-географічних карт України” (2001), що розроблені під редакцією Барановського В.А.

Карти “Екологічні проблеми атмосферного повітря” характери­зують сумарну забрудненість атмосферного повітря та містить кількісну й якісну оцінку можливого впливу на здоров’я населення. Ступінь забрудне­ності повітря оцінюється індексом забрудненості

де- сума приведених до третього класу нормованих концентрацій ре­човин, концентрації яких рівні або більші гранично-допустимих концент­рації (ГДК);

- сума приведених нормованих концентрації менше ГДК;

- число речовин, концентрації яких рівні або менші ГДК.

Інтегральна фонова оцінка забрудненості і забрудненість атмосферного повітря відображається на карті за допомогою ізоліній та ареалів і має такі рівні: низький (р = 0...1); допустимий (р = 1...3); помірний (р = 3...6); підвищений (р = 6...12); високий (р = 12...24); дуже висо­кий (р = 24...48) та надзвичайно високий (р > 48).

На полях основної карти розташовують дві карти-врізки: “Метеоро­логічний потенціал атмосфери” та “Забрудненість атмосферного повітря в містах”.

Середній багаторічний потенціал атмосфери (МПА) характеризуєть­ся переважанням в атмосфері процесів накопичення або розсіювання за­бруднювачів повітря й визначається за формулою

де- повторюваність днів, відповідно, за швидкістю вітру до 1 м/с та більше 5 м/с, %;

Р_Т - повторюваність днів з туманами, %;

Р_О - повторюваність днів з опадами 0,5 мм і більше, %.

Якщо МПА > 1, то переважають процеси накопичення шкідливих викидів в атмосферному повітрі, якщо МПА < 1 - процеси самоочищення атмосфери.

Забрудненість атмосферного повітря в містах оцінюється інтеграль­ним індексом забруднення атмосфери - відносною величиною, що харак­теризує зв’язок між фактичними концентраціями домішок в атмосфері, тривалістю їх дії та гігієнічними нормативами якості повітря, а також ве­личиною сумарного забруднення повітря.

Карти “Екологічні проблеми природних вод” характеризують за допомогою узагальненого показника картографування забрудненості пове­рхневих вод - індексу сумарної забрудненості води (ІЗВ), що вираховуєть­ся за органолептичними й токсикологічними властивостями, санітарним режимом та бактеріологічними показниками за формулою

де- ступінь забрудненості води за оціночними показниками;

- число оціночних показників, що береться для розрахунків.

За одержаними індексами забрудненості оцінюється якісний стан во­ди за ступенем забрудненості (характеризується на карті “Забрудненість поверхневих вод”): допустима (ІЗВ = 0...5); помірна (ІЗВ = 10...15); висока (ІЗВ = 15...20) та дуже висока (ІЗВ > 20).

На полях основної карти розміщують карти-врізки “Стійкість повер­хневих до техногенного навантаження” та “Забрудненість підземних вод”.

Інтегральний показник стійкості до техногенного навантаження (ІПС), що характеризує природний потенціал самоочищення поверхневих вод, розраховується з врахуванням кількості днів з температурою вище +6ل° С, індексу колірності води й середньої багаторічної витрати води м³/с. Природний потенціал самоочищення поверхневих вод буде: дуже низький (ІПС = 0,05...0,6); середній (ІПС = 0,1...0,5); високий (ІПС = 0,5...2,0) та дуже високий (ІПС >2,0).

На карті-врізці “Забрудненість підземних вод” виділяються осередки підземних вод, що забруднені пестицидами та нітратами. Також вказується концентрація пестицидів й нітратів, що нижча, рівна або вища гранично допустимої.

Карти “Екологічна небезпека” відображують ступінь імовірності розвитку негативних чинників, явищ та їх взаємозв’язків, що присутні в неявній геосистемі й спричиняють їх незворотну деградацію, в тому числі екосистеми “населення - навколишнє середовище”. Імовірнісне оцінюван­ня антропоекологічного ризику виконується за інтегральним показником екологічного потенціалу території (Е), що розраховується за формулою

де Т - величина техногенного навантаження на природне середовище, що включає соціально-економічну освоєність території (промисловість, сіль­ське господарство, будівництво, транспорт й рекреаційне навантаження) та забрудненість природного середовища (радіаційну й хімічну забрудненість атмосферного повітря й грунтів);

С - потенціал стійкості природного середовища, що включає метеоро­логічний потенціал атмосфери, потенціал стійкості грунтів, поверхневих вод й біотичний потенціал;

Н - ступінь ураженості територій несприятливими природно-антропо­генними процесами.

Екологічний потенціал території відображується на карті “Антропо- екологічний ризик” в вигляді ареалів, для яких характерний відповідний екологічний потенціал територій: високий (Е = +5,8...+10); вище середньо­го (Е = +1,6...+5,8); середній (Е = -2,6...+1,6); нижче середнього (Е = -2,6...-6,8) та низький (Е = -6,8...-11).

На полях основної карти розміщують карти-врізки “Техногенно- екологічна небезпека” та “Надзвичайні ситуації”.

Техногенно-екологічна небезпека характеризується питомою вагою населення, що проживає в зонах ймовірних надзвичайних ситуацій техно­генного характеру, в процентах від усього населення екологічних районів. Також вказується кількість населення, що проживає в зонах надзвичайних ситуацій (тис. чоловік) та населення зон радіаційної, хімічної та гідроди­намічної небезпеки (%).

Надзвичайні ситуації описуються питомою вагою надзвичайних ситуацій усіх типів в областях (1 ...12%) та кількістю випадків надзвичайних ситуацій усіх типів. також вказується питома вага надзвичайних ситуацій техногенного й природного походження чи іншого характ£арт%)Е колого-економічного зонування території” відображають закономірності та проблеми територіальної диференціації суспільного роз­витку, взаємодії суспільства та природи. Еколого-економічний потенціал території характеризують ступінь економічної рівноваги в інтегративній геосистемі “суспільство - природа” та її можливість виконувати антропое- кологічну й виробничу функцію. Еколого-економічний потенціал розрахо­вується за формулою

де Е - екологічний потенціал на територіях, що обчислюється за форму­лою (12.4);

П - природно-ресурсний потенціал.

На карті "Еколого-економічне зонування території” таксування на еколого-економічні зони виконується за величиною еколого-економічного показника. Еколого-економічна зона - це територія, для якої характерний наближено однаковий рівень перетворення природного середовища вна­слідок техногенного впливу, що зумовлює певну гостроту екоситуації, ступінь регіонального природокористування, охорони природи й здоров’я населення. Територію ділять на зони з еколого-економічним потенціалом: низький (К_П < -4,9); нижче середнього (К_П = -1,2...-4,89); середній (К_П = -1,19...+2,50); вище середнього (К_П = +2,51...+6,15) та високий (КП > 6,16).

На полях основної карти розміщують карти-врізки “Природно- ресурсний потенціал”, “Несприятливі природно-антропогенні процеси”, “Екологічний потенціал території”, “Техногенне навантаження на природ­не середовище” та “Стійкість природного середовища до техногенного на­вантаження”.

Природно-ресурсний потенціал оцінюється за мінеральними, водни­ми, земельними, лісовими, фауністичними й природно-рекреаційними ре­сурсами. На карті виділяються ареали з відповідним природно-ресурсним потенціалом, що характеризується інтегральним показником (П): нижче середнього (П < -0,3); середній (П = -0,3...+0,5); вище середнього (П = +0,5...+1,35); високий (П = +1,35...+2,2) та дуже високий (П >+2,2).

Несприятливі природно-антропогенні процеси оцінюються ступенем ураженості територій зсувами, ерозією яружною й площинною, заболо­ченням, суфозією лісових порід, дефляцією, карстом, селями, засоленням, підтопленням, осіданням й зсувами над гірничими виробітками у відсотках до площі природно-сільськогосподарських районів. На карті виділяються райони з відповідним ступенем ураженості території несприятливими при­родно-антропогенними процесами, що характеризуються інтегральним по­казником (Н): нижче середнього (Н = -0,5...-1,3); середній (Н = -0,5...+0,3); вище середнього (Н = +0,3...+1,1) та високий (Н = +1,1...+1,9).

Величина техногенного навантаження на природне середовище включає соціально-економічне освоєння територій, тобто показники, що характеризують промисловість, сільське господарство, будівництво, транс­порт й рекреаційне навантаження та величини радіаційної й хімічної за­брудненості атмосферного повітря, природних вод і грунтів. На карті в межах природно-сільськогосподарських районів виділяють ареали величин техногенного навантаження на природне середовище, що характеризується інтегральним показником (Т): нижче середнього (Т < -0,4); середній (Т = -0,4...+0,4); вище середнього (Т=+0,45...+1,25); високий (Т = +1,25... ...+2,1) та дуже високий (Т > +2,1).

Потенціал стійкості природного середовища оцінюється за потенціа­лом атмосфери, потенціалами природних вод й ґрунтів та біотичним по­тенціалом. На карті в межах фізико-географічних районів виділяються те­риторії з потенціальною стійкістю природного середовища до техногенно­го навантаження, що характеризуються інтегральним показником (С): ни­зький (С < -1,8); нижче середнього (С= -0,5...-1,8); середній (С=-0,5...+0,8); вище середнього (С=+0,8...+2,1) та високий (С > +2,1).

На картах “Агроекологічна проблема ґрунтів” відображується аг­роекологічна оцінка ґрунтів, біотичний потенціал природного середовища, стійкість ґрунтів до забруднення, несприятливі природно-антропологічні процеси, забрудненість ґрунтів важкими металами та радіаційна забрудне­ність ґрунтів. Агроекологічний потенціал визначається значною кількістю факторів та розраховується за формулою

де Хі - кратність перевищення нормативних величин за: Х1 - підживлен­ням ґрунтів фосфором й калієм; Х2 - якістю й гумусністю ґрунтів; Х3 - рівнем й мінералізацією ґрунтових вод; Х4 - валовим сумарним вміс­том важких металів; Х5 - сумарним вмістом радіонуклідів в ґрунті; Х6 - біологічним потенціалом або біопродуктивністю земельних угідь; Х7 - стійкістю ґрунтів до техногенного навантаження; Х8 - несприятливими природно-антропогенними процесами; Х9 - внесенням пестицидів в сіль­ськогосподарські угіддя; Х10 - внесенням мінеральних добрив в сільсько­господарські угіддя.

На карті “Агроекологічна оцінка ґрунтів” виділяються агро­екологічні зони - території, для яких характерний наближено однаковий рівень агроекологічного потенціалу грунтів в межах природно-сільсько­господарських районів. Оцінка грунтів за агроекономічним потенціалом на карті така: сприятливі (АП > +5,1); помірно-сприятливі (АП =

= +1,71...+5,09); задовільні (АП = -1,70...+1,70); погіршені (АП = -1,71... -5,09); несприятливі (АП = -5,10...-8,49); екологічне лихо (АП < -8,50).

На полях основної карти розміщують карти-врізки “Забрудненість гру­нтів важкими металами”, “Радіаційна забрудненість грунтів”, “Стійкість гру­нтів до забруднення” та “Біологічний потенціал природного середовища”.

Забрудненість грунтів важкими металами оцінюється сумарною за­брудненістю за вмістом валових форм кобальту, міді, нікелю, свинцю й хрому в межах природно-сільськогосподарського районування території шляхом визначення кратності перевищення їх фонових значень (Км). Ан- тропоцентрична оцінка сумарної забрудненості грунтів важкими металами на карті така: відповідно сприятливі (Км < 8,0); помірно-забруднені (Км = 8,1...14,0); забруднені (Км = 14,4...20,0); дуже забруднені (Км >20,1).

Радіаційна забрудненість грунтів характеризується сумарною забру­дненістю радіонуклідами (цезієм-137, стронцієм-90 та плутонієм) в межах природно-сільськогосподарського районування території шляхом визна­чення загальної кратності перевищення їх фонових значень (Кр). Антропоцентрична оцінка радіаційної забрудненості поділом території карти на ареали: помірно забруднені (Кр < 4,0); дуже забруднені (Кр = 7,1...10,0); надзвичайно забруднені (Кр = 10,1...15,0); екологічне лихо (Кр > 15,1).

Стійкість грунтів до забруднення промисловими підприємствами, тваринницькими комплексами й фермами, мінеральними та органічними добривами й пестицидами оцінюється показником стійкості грунтів (Кс). Він визначається в залежності від суми активних температур, крутості схилів, кам’янистості, структурності, типу водного режиму, реакції рН, за- лісненості, ємності іонів та господарської освоєності. Межі умовних зон стійкості грунтів до забрудненості визначаються на карті за такими умова­ми: дуже слабостійкі (Кс< 40%); слабостійкі (Кс = 40...50%); середньо стійкі (Кс = 50...60%); стійкі (Кс = 60...70%); сильно стійкі (Кс>70%).

Біотичний потенціал природного середовища встановлюється за ве­личиною гідротермічного потенціалупродуктивн о сті фітом аси

Межі зон біотичного потенціалу природного середовища виража­ються на карті за такими показниками: незначний (К_Б = 2,5...3,5); нижче середнього (К_Б = 3,5...4,1); середній (К_Б = 4,5...5,5); вище середнього (К_Б = 5,5...6,5); високий (К_Б = 6,5...7,5).

Наведені приклади методологічних основ картографічного моделю­вання еколого-географічної інформації дозволяють по аналогії створювати аналітичні, комплексні та синтетичні еколого-географічні карти компонен­тів інтегративної геосистеми.

Зміст карт при моделюванні оцінюється шляхом визначення ступеня відповідності окремих компонентів геосистеми оптимальним потребам формування сприятливого навколишнього середовища для життєдіяльнос­ті населення або прогнозування ступеня їх змін внаслідок антропогенної діяльності.

Аналіз та оцінювання отриманого картографічного матеріалу дозво­ляє здобути нові синтетичні знання про геосистему “суспільство - приро­да”, які є підґрунтям для забезпечення екологічного моніторингу в окре­мих районах та в державі в цілому.