Потенциал устойчивости поверхностных вод

F = j h

где:

а – количество дней в течение года с температурой воды выше 16 С;

j – индекс цветности воды; h – коэффициент расхода воды.

В Экологическом атласе России для оценки экологического потенциала ландшафтов (масштаб 1:200000000) используется интегральный показатель – индекс биологической эффективности климата (ТК) по Иванову: произведение годовой суммы активных температур воздуха выше 10 С (Т ) на коэффициент увлажнения (отношение годовой суммы осадков Х к испаряемости Е ):

ТК = Т . От полученных в результате произведения величин (в интервале от примерно 1000 до примерно 5000) авторы перешли к интервалу значений в пределах 20 и несколько более, а затем разбили этот интервал на градации:

ТК - 0-8 очень низкий потенциал, 8-12 – низкий, 12-16 – средний, 16-20 – относительно высокий, 20 и более – высокий. В пределах этих интервалов – детализация по условиям жизни населения с учетом тех или иных климатических параметров. Косвенно этот показатель характеризует также биологическую продуктивность на зональном уровне, а также зональные свойства почв. Однако остается неучтенными механические и водно-физические свойства почв, морфология рельефа и другие факторы, влияющие на экологический потенциал, в том числе и на процессы самоочищения (см. выше по М.А.Глазовской).

Нужно также заметить, что использованный в Экологическом атласе России индекс биологической эффективности климата не очень удачен: стоящая в знаменателе величина испаряемости весьма тесно коррелирует с суммами температур (см. работы М.И.Будыко). Тем самым фактически учитывается лишь один показатель – сумма атмосферных осадков.

В Экологическом атласе Днепропетровской области (1995) приведена карта потенциала самоочищения ландшафтов (масштаб 1:1000000) (рис.4.11). Он складывается из потенциала самоочищения атмосферы, потенциала самоочищения почв и

потенциала самоочищения рек. Потенциал самоочищения атмосферы рассчитан по формуле КПА, но при использовании других буквенных индексов: А = (V + N)/(V + P)

где повторяемость дней (%): V - со скоростью ветра 0-1 м/с; V - со скоростью ветра более 5 м/с; N – с туманами; P – с атмосферными осадками 0,5 мм и более.

Основной способ изображения – цвет – использован для показа способности атмосферы к самоочищению, выраженной в условных единицах. Выделено шесть градаций.

Рис.4.11. Потенциал самоочищения ландшафтов Днепропетровской области

Использованы данные наблюдений на метеорологических станциях (на карте даются знаки для 10 станций). Для перехода от точечной информации к площадной и проведения границ авторы учитывали характер рельефа. Следующий показатель потенциала самоочищения ландшафтов – потенциал самоочищения почв, определенной по биологической продуктивности. Для его изображения использована штриховка. Выделено три градации: высокий, средний, низкий. Третий показатель – потенциал самоочищения рек. Использованы данные гидрологических постов, метод аналогии, а также научных предположений. Величина самоочищения выше у рек с более высокой температурой и более высоким расходом. Для показа этого свойства использован метод линейных знаков: пунктирные и точечные линии разного цвета.

Кроме цветного фона, штриховки и линейных знаков использованы также диаграммы: 1)в четырех точках наблюдений показаны месячные величины расхода воды (м /с) (в декартовой системе координат); 2)для десяти метеостанций показаны в виде четырехосной «розы» величины благоприятных и неблагоприятных факторов самоочищения атмосферы (в полярной системе координат).

Самоочищение поверхностных вод – карта из Экологического атласа России.

Использован цветной фон для выделения 5 уровней оценки уровней самоочищения в результате трансформации ЗВ: от крайне неблагоприятных до наиболее благоприятных.

Для показа уровней трансформации и разбавления загрязнений использованы линейные значки – реки и контурная закраска – озера и водохранилища.

Для расчета уровней использованы две таблицы.

1 таблица – условия трансформации загрязняющих веществ оцениваются по средней летней температуре (вертикальный столбец: выше 20, 15-20, ниже 15) и по условиям перемешивания воды в зависимости от рельефа и мелководности. Чем выше температура и перемешивание, тем лучше условия для трансформации.

2 таблица – условия самоочищения от ЗВ оценивается по расходу воды и трансформации (таблица 1).

Наиболее благоприятные условия наблюдаются в юго-западных районах России, наиболее неблагоприятные – на севере.

В Экологическом атласе России (2002) дается карта почвенно-геохимической обстановки. Показаны условия радиальной (внутрипрофильный) и латеральной (миграции элементов и соединений. Ведущими интегральными факторами, определяющими миграционную способность элементов и их соединений в почвах, являются окислительно-восстановительные (ОВ) и щелочно-кислотные (ЩК) условия, определяемые величиной рН. Они связаны с типами водного режима (промывной, непромывной, водозастойный, мерзлотный). Кроме того, на радиальную миграцию сильно влияют радиальные геохимические барьеры. Имеются также латеральные геохимические барьеры: щелочные, сорбционные, глеевые, кислые.

Кроме карт устойчивости, восстанавливаемости или самоочищения ландшафтов составляются также карты природных предпосылок экологических ситуаций других типов. В Экологическом атласе России имеется ряд карт, на которых показаны условия накопления и перераспределения пестицидов, тяжелых металлов, радионуклидов и др. К сожалению, название этих карт неточно передает их содержание.

Одна из таких карт названа «пестициды в почвах», хотя из карты (рис. CD-Приложение) мы не узнаем какое количество пестицидов содержится в почвах в тех или иных районах. Цветом на карте показаны условия накопления и перераспределения пестицидов. Они связаны с гидротермическими условиями (при промывном режиме активно осуществляется вынос пестицидов за пределы почвенного профиля и т.д.) и сорбционной емкостью почвы. Наилучшие условия для накопления пестицидов имеют место в черноземах.

Рис. Пестициды в почвах (Российская Федерация)

Кроме того, штриховкой показаны условия разложения пестицидов, связанные с интенсивностью фотохимических и микробиологических процессов. Разложение наиболее интенсивно идут при оптимальном сочетании тепла и влаги (типичные и обыкновенные черноземы). Особо показаны условия в пойменных почвах.

Еще одна карта, названная в этом атласе «т яжелые металлы в почвах» (рис.),также по содержанию может быть отнесена к картам природных предпосылок экологических ситуаций. На карте показываются условия миграции: кислительно-восстановительные (ОВ) и щелочно-кислотные (ЩК) условия, барьеры, тип водного режима,

На карте «условия миграции и радионуклидов» (рис.CD-Приложение) выделены 63 вида геохимических ландшафтов: группы (11) – зональные типы, ряды – механическая миграция элементов. Далее учтены виды миграции: выщелачивание радионуклидов из верхнего горизонта в результате физико-химических и механических процессов, миграции их в растворенном состоянии, ветровая эрозия, плоскостной смыв, вертикальное перемещение при вспашке, дефлюкция и солифлюкция. Учтены геохимические барьеры.

В целом карты карты «почвенно-геохимической обстановки», «пестициды в почвах» и «условия миграции и радионуклидов» с тем содержанием, который дается вЭкологическом атласе России, могут быть отнесенык такой группе карт как карты условий миграции, траекторий перераспределения и аккумуляции загрязнений.

Важными факторами формирования экологических ситуаций являются почвы, их тепловой и водный режимы. В Экологическом атласе России (2001) на карте почв наряду с классическими генетическими подразделениями дается группировка по тепловому режиму (от холодных мерзлотных до умеренно теплых периодически промерзающих) и водному режиму (промывной с провальной фильтрацией, промывной, промывной с периодическим переувлажнением, периодически непромывной, непромывной, водозастойный, пульсационный). Эта карта, строго говоря, не может быть отнесена к картам предпосылок формирования экологических ситуаций. Но характеристики, нанесенные на карту, могут использоваться при расчетах экологического потенциала ландшафтов.

В том же атласе приведен еще ряд карт такого типа. На карте з емельных угодий показаны обрабатываемые (пашни и др.), природные кормовые угодья, лесные земли, болота, солончаки и др. Ясно, что в зависимости от типа земельных угодий меняется тепловой и водный режим территории, а тем самым и экологический потенциал ландшафтов.

Карта лесистости отражает один из аспектов природных предпосылок формирования экологической обстановки, поскольку показывает районы, в которых формирование экологической ситуации происходит или под воздействием леса – одного из важнейших факторов, или при отсутствии леса.

Если на карте такого типа показать также районы (участки), где лес был сведен (вырублен, деградировал под влиянием рекреации и т.д.), то такая карта в большей степени будет относиться к картам антропогенных предпосылок.

Карта вырубки лесов должна быть отнесена к картам антропогенных предпосылок экологических ситуаций.

Карта лесных пожаров, если она не раскрывает причин пожаров, не может быть четко отнесена к определенному типу. В некоторой степени она раскрывает экологическую ситуацию (обстановку). Но на такой карте могут быть также раскрыты причины пожаров – как природных, так и антропогенных. В таком случае эту карту можно отнести в первую очередь к картам предпосылок.

Карта, на которой показаны причины гибели лесов, также относится к картам предпосылок. На ней показаны интенсивность и площадь погибших лесов. В качестве причин гибели лесов называются пожары, насекомые-вредители, погода, дикие животные, промышленные выбросы. Представляет большие трудности разграничение природных и антропогенных причин, поскольку пожары и вспышки численности вредителей леса могут быть связаны и с природными причинами, и с антропогенными.

К картам природных предпосылок экологических ситуаций можно отнести карты проявления таких природных процессов как водная и ветровая эрозия, абразия, осыпи, паводки, ураганы, сели и др. Нередко все эти процессы объявляются неблагоприятными. Но это неверно. Их оценка должна производится применительно к конкретным ситуациям и субъектам. Даже эти неблагоприятные процессы, как часто мы называем водную эрозию, абразию, осыпи, паводки и некоторые другие, не следует стремиться ликвидировать полностью. Следует лишь не допускать разрушительных событий, особенно в районах с высокой плотностью населения. В умеренном варианте эти процессы необходимы ландшафту – они способствуют поддержанию динамического равновесия, регулированию. Прекращение всяких процессов означает смерть ландшафта.

Само стремление добиться полной ликвидации всех неблагоприятных явлений возникло в те годы, когда существовало ложное представление о возможности преобразования природы. Б.Коммонер сформулировал правило «природа знает лучше»: пока мы не имеем абсолютно достоверной информации о механизмах и функциях природы, и подобно человеку, незнакомому с устройством часов, но желающему их починить, легко вредим природным системам, пытаясь их улучшить.

В последние годы осознана необходимость составления карт, раскрывающих экологическое положение региона (Экология Крыма, 2002). Понятие «экологическим положение» введено по аналогии с географическим положением. Под экологическим положением понимается близость к средообразующим ресурсам (в позитивном плане) и к источникам неблагоприятных воздействий, загрязнения (в негативном отношении) формируют геоэкологическое положение, или геоэкологическую позицию. Например, Мировой океан, в особенности его субарктическая часть – самый мощный фактор формирования качества воздуха, т.е. он средообразующий ресурс. Однако его доступность мало зависит от непосредственного удаления, т.к. чистый воздух переносится вместе с воздушными массами, а последние циркулируют по определенным законам. То же самое относится к источникам загрязнения. Например, положение Польши, Белоруссии, Украины, умеренных широт Европейской России в этом смысле невыгодное, поскольку они получают большое количество загрязнений трансграничным воздушным путем из Западной Европы, т.к. эти страны находятся в поясе западного переноса воздушных масс. Аналогичное невыгодное экологическое положение занимают Норвегия, Швеция и Финляндия (примерно 80 % загрязнений дает трансграничный перенос из Великобритании, Германии, Бельгии, Голландии).

Наоборот, северная часть Европейской России испытывает воздействие загрязнений объектов, находящихся на востоке в том же поясе (Норильский металлургический комплекс, Новоземельский ядерный полигон), причем эти загрязнения могут переносится в страны Скандинавии. Это обусловлено тем, что в арктическом поясе перенос восточный.

Существует международная конвенция Эспо (1993) о предотвращении трансграничного переноса загрязнений воздушным путем, которая ратифицирована и Украиной (1998), и другими странами. В соответствии с этой конвенцией, созданы межгосударственные системы мониторинга загрязнений, отслеживающие такие переносы. Это дает странам, территория которых страдает от трансграничного переноса, возможность требовать компенсации за переносы загрязнений на основании исков.

То же самое относится к переносу на данную территорию пресной воды и загрязнений водными потоками. Существует международный проект по глобальному оцениванию трансграничного переноса вод GIWA (The Global International Waters Assessment). Однако, какой-либо нормативно-правовой базы, единой для всех стран мира, здесь нет, и отношения регулируются двусторонними соглашениями. Например, часть загрязнений поступает из России в Украину с поверхностным стоком трансграничных рек (Днепр, Северский Донец). В то же время, Северский Донец покидает территорию Украины в нижнем течении, унося с собой часть загрязнений, теперь уже украинского происхождения, в Россию.

Драматическое положение по причине трансграничности присуще рекам Западной Европы, которые довольно часто «меняют гражданство», переходя вниз по течению с территории одной страны на другую. Дунай является, может быть, самым ярким представителем таких рек, меняя гражданство 13 раз. Еще хуже в качественном отношении положение среднеазиатских рек Сырдарья и Амударья, т.к. из-за дефицитности водных ресурсов в регионе, каждая из стран норовит изъять как можно больше воды, создавая для этого мощные гидроузлы и магистральные каналы. Поэтому, обе названные реки в маловодные годы полностью разбираются на орошение, не добегая до Аральского моря, что создало глубочайшую региональную геоэкологическую катастрофу.

В ближайшие десятилетия транснациональные проблемы окружающей среды станут важнейшей частью развития человечества.

К картам природных предпосылок формирования экологических ситуаций можно отнести ряд карт, составленных авторами книги «Ландшафты чернобыльской зоны ….(1994). На одной из них – Оценка ландшафтов зоны Чернобыльской АЭС по условиям водного выноса веществ (рис.4.10) – дана оценка влияния рельефа, литологических и гидрогеологических условий, почвообразующих пород, растительного покрова.

Рис.4.10. Оценка ландшафтов зоны Чернобыльской АЭС по условиям водного выноса веществ

Учитывались такие составляющие водного выноса и аккумуляции вещества как уклоны поверхности, инфильтрационные свойства почвенного покрова, дренированность территории, устойчивость горных пород к размыву, наличие водоупорных горизонтов, механический состав почв и покровных отложений, проективное покрытие растительного покрова. Использовались экспертные оценки. Для каждого оцениваемого параметра (рельеф, литологии, растительность, почвы) была разработана оценочная шкала, в которой использовались такие формы оценки по отношению степени предрасположенности компонентов (факторов стока) к водному выносу веществ: отсутствует - очень слабый – слабый – средний – интенсивный.

Общая оценка была получена путем интеграции частных оценок и выражена в качественной словесной форме: 1 - интенсивный смыв, очень слабая инфильтрация; 2 – смыв средней интенсивности, слабая фильтрация; 3 – слабый смыв, фильтрация средней интенсивности; 4 – очень слабый смыв, интенсивная фильтрация; 5 – отсутствие смыва, максимальная фильтрация; 6 – аккумуляция; 7 – вынос в паводки 5-40%-ной обеспеченности; 8 – вынос в паводки 1-5%-ной обеспеченности; 9 – вынос растворенных радионуклидов во время паводков, аккумуляция в межень.

Хотя карта названа оценочной, но с экологической точки зрения карту следует отнести к картам предпосылок формирования экологической ситуации. Но на ландшафтном уровне рассмотрения это карта является оценочной.

Такой же характер имеют несколько других карт из цитируемой книги. На одной из них (рис. 4.11) дается оценка урочищ Чернобыльской зоны по степени потенциальной опасности пылевого подъема радионуклидов. Операционными территориальными единицами выступали ландшафтные урочища, на которые были спроецированы данные крупномасштабной почвенной съемки. На основе учета процентного содержания пыли была получена шкала оценки почв по опасности пылевого подъема. При содержании пылевой фракции от 0 до 10% (рыхлопесчаные почвы) степень предрасположенности была оценена как крайне слабая, а степень опасности – отсутствует. С ростом содержания пылевой фракции в почве категории опасности возрастает по следующей шкале: крайне низкая, низкая, средняя, высокая и крайне высокая. Крайне высокая степень опасности характерна для тяжелосуглинистых почв с содержанием пылевой фракции 50-60%.

Рис.4.11. Оценка урочищ Чернобыльской зоны по степени потенциальной опасности пылевого подъема радионуклидов.

На карте «Защищенность ландшафтно-геохимическими барьерами зоны Чернобыльской АЭС» показаны участки проявления глеевых и сорбционных барьеров с различной степенью защищенности.

Экологические ситуации зависят также от экзогенных процессов (рис.).

Рис. Основные экзогенные геологические процессы на территории Украины

К картам природных предпосылок экологических ситуаций следует также относить способствующих возникновению кризисных экологических ситуаций, карты природных очагов инфекций, природных элементов экологической инфрастуктуры, риск экологических бедствий, предвестников кризисных экологических ситуаций.

Дата добавления: 2015-09-06