ОЦІНКА ВПЛИВУ ЗОЛОШЛАКОВІДВАЛІВ БУРШТИНСЬКОІ ТЕС НА ДОВКІЛЛЯ
Екологія довкілля та безпека життєдіяльності, № 2. -  Київ, 2007. – 46-51

Л. В. Міщенко, Н. О. Зоріна -
Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу


           После определения экологического состояния той или иной территории необходимо разра­ботать прогноз ее дальнейшего развития, чтобы не допустить отрицательных последствий ее воздействия на население. Для этого необходимо изучить динамику природных изменений всех компонентов и влияния на них антропогенных факторов.
          After the determination of the ecological condition of that or other territory it is necessary to develop the prognosis of its subsequent development, to prevent the negative consequences of its influence on people. For this purpose it is necessary to learn the dynamics of natural changes of all components and influencing on them of the antropogenious factors.
          Проблеми екологічної оцінки, на якій ґрунтують­ся екологічний аудит, екологічний моніторинг та екологічна безпека, розглянуті в багатьох опу­блікованих роботах. Сам термін "екологічна оцінка" з'явився перед проведенням у 1972 р. Стокгольмської конференції ООН з навколишньо­го середовища. Для України і Карпатського регіо­ну велике значення з проблем екологічної оцінки мають роботи Я.О. Адаменка [3], І.М. Волошина [4], Л.Л. Малишевої [6], А.В. Мельника [7], О.М. Адаменка [1], В.М. Гуцуляка [5], Л.В. Міщенко [8] та багатьох інших дослідників.
          У кожному компоненті ландшафту (ґрунтах, воді, повітрі і т. п.) можна знайти велику кількість різних хімічних елементів, які до певних концентра­цій не є шкідливими для людини, а навіть корисни­ми, необхідними. Середній вміст елементів у земній корі (літосфері) називають кларком. Такі ж кларки розраховані для ґрунтів, вод тощо. Але в кожному регіоні, залежно від геологічної будови, типу ґрунтів, географічної зональності та інших чинників, будуть свої, характерні тільки для цього регіону, середні вмісти того чи іншого елемента. Такий середній вміст називають регіональним фоном. Він може бути більшим за кларк, а може бути й меншим.
          Таким чином, тільки ті вмісти елементів, які перевищують кларк, а потім і фон, можуть бути ано­мальними, а значить і шкідливими для нормального розвитку екосистем. Якщо ж вміст того чи іншого елемента в досліджуваному районі перевищує гра­нично допустимі концентрації (ГДК), то цей елемент стає токсичним, тобто шкідливим для організму людини.
          Аномальний міст Са визначається за формулою:


Са = Сі - Сф – Сф


          де Сі - вміст елемента в досліджуваному компоненті ландшафту, Сф - його природний фон, Ск - кларк елемента.
          Кларки елементів нам відомі, а фон треба роз­рахувати, виходячи з конкретного фактичного мате­ріалу.
          

          РОЗРАХУНКИ ФОНОВОГО ВМІСТУ ЕЛЕМЕНТІВ ДЛЯ ГАЛИЦЬКОГО РАЙОНУ, ДЕ РОЗТАШОВАНИЙ ВЕЛИКИЙ ЕНЕРГЕТИЧНИЙ ОБ'ЄКТ - БУРШТИНСЬКА ТЕС
          При екологічних дослідженнях району визна­чається оптимальна мережа екологічних поліго­нів (рис. 1), на яких відбираються проби ґрунтів, поверхневих, ґрунтових і підземних вод, донних відкладів, атмосферного повітря, опадів дощу та снігу, зразки рослинності та тваринницької про­дукції тощо (табл. 1). Після відповідних аналізів для кожної точки маємо конкретні дані стосовно вмісту хімічних елементів.           Мережа екологічних полігонів для моніторингу довкілля або екологічного аудиту повинна визначатись таким чином, щоб були охо­плені всі ландшафти кількома точками відбору проб у залежності від масштабу карти. Оптимальною вважається мережа, де відстань між полігонами складає в середньому 1 см на карті.
          Розрахунки фонового вмісту того чи іншого еле­мента в тому чи іншому середовищі (табл. 1) викону­ються шляхом групування вмісту елементів за харак­терними їх інтервалами. По кожному інтервалу вра­ховується середній вміст х у своїй групі. Фоновий вміст Сф - це такий, що характеризує не менше 66,6 % проб з мінімальним вмістом. Фон розрахову­ється як сума середніх вмістів елемента не менш ніж у 66,6 % проб, поділена на кількість цих проб.

          ПОБУДОВА ПОЕЛЕМЕНТНИХ ЕКОЛОГО ТЕХНОГЕОХІМІЧНИХ КАРТ
          На еколого-техногеохімічну карту розповсюдження того чи іншого елемента в конкретному середовищі виносяться ізолінії його рівних концентрацій (ізо-концентрати - ік), які повинні відповідати середньо­му вмісту х елемента в кожному характерному інтервалі. Тобто ізолінії концентрацій елементів на картах проводяться не довільно, як іноді можна бачити на геохімічних картах, а тільки через харак­терні інтервали. Тільки тоді ізолінії будуть переда­вати характер розповсюдження елемента в сере­довищі довкілля. Це обґрунтовується характером розподілу вмістів того чи іншого елемента у своїх інтервалах. Графіки розподілу необхідно будувати для кожного елемента і для кожного компонента ландшафту, щоб з'ясувати всі особливості розподі­лу елементів у середовищах їх нагромадження.
          Поелементні еколого-техногеохімічні карти вмісту того чи іншого елемента у компонентах ландшафтів будуються або "вручну", шляхом інтер­поляції даних від одного екологічного полігона до сусіднього, або в автоматичному режимі на ПЕОМ, із використанням програм SURFER, MAP INFO, TNT mips та інших (рис. 2).

          РОЗРАХУНКИ ЕЛЕМЕНТІВ КОНЦЕНТРАЦІЇ
ЕЛЕМЕНТІВ ТА СУМАРНИХ ПОКАЗНИКІВ ЗАБРУДНЕННЯ КОМПОНЕНТІВ ЛАНДШАФТУ
          Коефіцієнт концентрації (Кс) або аномальності хіміч­них елементів – це показник ступеня накопичення того чи іншого елемента на його фоновому вмісті. К визначається відношенням реального вмісту в даній точці кожного компонента довкілля до його фонового вмісту:

Ксі = С/Сф

          де Сі - вміст і-го елемента в досліджуваному ланд­шафтному компоненті, мг/кг,  Сф - його природний фон, мг/кг, Ксі - коефіцієнт концентрації (аномаль­ності) елемента.
          Користуючись таблицею 1, розраховуються коефіцієнти концентрації елементів у ґрунтах для всіх екологічних полігонів.

 


          Рис. 2. Еколого-геохімічна карта вмісту нікелю (Ni) у ґрунтах Галицького району

          Сумарний показник забруднення (Z або СПЗ) компонента екосистеми (у нашому прикладі ґрун­тів) розраховується за формулою (Гуцуляк, [5]):


Zci = ?(Kci – (n - 1)),


          де n- загальна кількість урахованих хімічних еле­ментів.

          База даних з вмісту хімічних елементів у ґрунтах Галицького району за даними атомно-адсорбційних аналізів Івано-Франківської обласної санітарно-епідеміологічної станції (2003) та Бюро мінеральних ресурсів Одеського національного університету ім. 1.1. Мечникова (2003)

 

 

 

 

Вміст елементів, мг/кг, Сі

 

 

Нормативний вміст

1 клас небезпеки

II клас небезпеки

III клас небезпеки

 

 

 

 

Нд

As

Cd

Pb

Ni

Си

Zn

Cr

V

Sr

Fe

Al

 

 

Кларк літосфери, за А. П. Виноградовим

 

 

 

1,3 -10 -'

5,8 -10 -3

4,7-10-'

8,3 -10 4

3,3-10'

9-Ю-'

3,4 -10 2

 

 

п/п

№ проби

ГДК

2,1

20

 

32

4

3
рухливі форми

23

6

150

 

 

 

 

Середній вміст у ґрунтах Чернівецької області, за 8.М. Гуцуляком (2001)

 

 

1,4

21

37

33,2

зо

84,5

96,3

330

350

150

 

 

Фон для Грунтів Галицького району СФ= X

0,027

0,010

0,136

16,3

2,3

2,3

16,8

0,235

0,97

3,16

5,4

2,6

 

 

Коорднати

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

Y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

1

013

 

 

0,2

 

0,9

60,1

5,6

3,6

40,2

 

 

 

 

 

2

014

 

 

0,9

 

0,11

54,3

4,9

4,9

29,1

 

 

 

 

 

3

015

 

 

0,4

 

0,8

49,2

4,1

6,1

34,5

 

 

 

 

 

4

016

 

 

0,08

 

0,07

3,6

0,03

0,12

1,3

 

 

 

 

 

5

017

 

 

0,09

 

0,08

5,9

0,13

0,16

1,2

 

 

 

 

 

6

018

 

 

0,11

 

0,1

6,7

0,24

0,24

1,1

 

 

 

 

 

7

019

 

 

0,6

 

0,18

24,3

5,1

5,6

30,1

 

 

 

 

 

8

020

 

 

0,9

 

0,12

29,3

6,3

6,4

64,3

 

 

 

 

 

          Сумарні показники забруднення того чи іншого компонента ландшафту характеризують його стій­кість по відношенню до антропогенного наванта­ження. Якщо останнє не перевищує здатність ланд­шафту до самоочищення, то виникають екологічні ситуації різної складності, які ми й будемо кількісно оцінювати нижче.

          ПОБУДОВА КАРТ СУМАРНОГО ПОКАЗНИКА ЗАБРУДНЕННЯ КОМПОНЕНТІВ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА ТА ЛАНДШАФТУ В ЦІЛОМУ
          Користуючись базою даних з коефіцієнтів концен­трації (Кс) елементів та сумарних показників забруд­нення (Zс), можна побудувати карти розподілу цих параметрів на території досліджуваного району. При цьому, як і раніше, такі карти можна будувати як шляхом інтерполяції від точки до точки, тобто "вручну", так і в автоматизованому режимі з допо­могою ПЕОМ, користуючись програмами SURFER, COREL DRAW та ін.
          Аналіз таких карт показує, як розповсюджені по території досліджуваного району аномальні вмісти хімічних елементів у компонентах ландшафту. Це наближає нас до оцінки екологічного стану того чи іншого компонента ландшафту.
          Сумарний показник забруднення ландшафту (Zcl) хімічними елементами розраховується за формулою:


Zcl = ?Zcj


          де l – ландшафт у цілому, з усіма його компонентами, про які є аналітичні дані, j - компонент ландшафту, m - кількість урахованих ландшафтних компонентів (від 1 до 9, у нашому прикладі їх 3: ґрунт, повітря, рослинність).
          Розповсюдження сумарних показників забруднення ландшафту в цілому (Zcl) по території досліджуваного регіону відображається на карті, яка також може будуватися як "вручну", так і в авто­матизованому режимі.

          ПОБУДОВА ЕКОЛОГІЧНИХ КАРТ ПРИ ЕКОЛОГІЧНОМУ АУДИТІ ТЕРИТОРІЙ
          Екологічна карта повинна відображати екологіч­ний стан усіх компонентів довкілля (геологічного середовища, геофізичних полів, рельєфу, гідросфе­ри, атмосферного повітря, ґрунтового покриву, рос­линності, тваринного світу, техногенного наванта­ження) та екологічного стану ландшафтів у цілому. Тобто для побудови екологічної карти необхідно інтегрувати всі названі вище параметри на ланд­шафтній основі.
          Оцінка екологічного стану кожного компонен­та довкілля виконується окремо, а потім усе це інтегрується на одній карті (рис. 3). Аналіз отрима­них результатів показав, що перевищення фоно­вих концентрацій забруднюючих речовин виявлені в 32 % аналізів, що свідчить про істотний вплив великого техногенного об'єкта - Бурштинської ТЕС - на природні ландшафти. При цьому розподіл забруднень не залежить від ландшафтної структу­ри досліджуваної території, а має певний зв'язок з основним джерелом викидів - Бурштинською ТЕС. Цікавим є те, що поряд з нею знаходиться "мертва зона", де забруднювачі не осідають, завдяки висо­ким трубам (180,250 і 250 м), а переносяться далі, на певні відстані від джерела викидів, і розподіляються у вигляді «променів», які радіально розходяться від Бурштинської ТЕС і накривають усю територію Галицького району.

Рис. 3. Еколого-техногеохімічна карта забруднення Галицького району від Бурштинської ТЕС

          Хімічне забруднення ґрунтів, вод, повітря й рослинності оцінюється через геохімічні коефіці­єнти й показники, в результаті чого будується карта інтегральних показників екологічної небезпечності ландшафтів, з якої на екологічну карту виносяться контури ландшафтних одиниць з різним екологічним станом - геоекологічні смуги, зони і т.п. (Міщенко, [8]). Ці контури можна отримати й іншим методом - шляхом накладання з допомогою комп'ютерних програм поелементних і покомпонентних електро­нних еколого-техногеохімічних карт одна на одну та отримання таким шляхом інтегральної карти сумар­ного забруднення ландшафтів. Є і ще один спосіб побудови карти екологічного стану ландшафтів -шляхом накладання електронних карт сумарних показників забруднення ландшафтних компонен­тів. Після побудови контурів ландшафтних одиниць із різним екологічним станом вони (контури) вино­сяться на екологічну карту. Остання дає можливість установити кореляційні залежності захворюваності населення від екологічних чинників.

                                                  ПРОГНОЗ РОЗВИТКУ ЕКОЛОГІЧНОГО СТАНУ ТА ЕКОЛОГІЧНОЇ СИТУАЦІЇ
          Після визначення екологічного стану тієї чи іншої території необхідно розробити прогноз її подаль­шого розвитку, щоб запобігти негативним наслідкам її впливу на людей. Для цього необхідно вивчити динаміку природних змін усіх вищезазначених ком­понентів та вплив на них антропогенних чинників. Нами розроблені структури баз даних екологічної інформації по кожному з десяти компонентів екосис­тем (включаючи і техносферу), які потім об'єднані в комп'ютерний банк екологічної інформації. У кожній базі - від 20 до 100 екологічних показників, що мають різну динаміку: геологічне середовище змінюється досить повільно, тоді як атмосфера - багато разів на добу. Загальна кількість екологічних показни­ків - кілька тисяч. Тільки маючи певні дані по всіх показниках, можна бути впевненим, що екологічна ситуація тримається під контролем.
          Прогноз змін екологічної ситуації в залежності від різних сценаріїв розвитку виконується шляхом комп'ютерного моделювання екологічних станів тієї чи іншої території відповідно до існуючого чи
заданих режимів функціонування. Користуючись комп'ютерними екологічними картами, можна моделювати різні екологічні ситуації.           Комп'ютерне картографічне моделювання виконується з вико­ристанням математичного забезпечення МАР INFO, ARC CAD, ПАРК та ін.           Різні прогнозні моделі порівнюються з нормативним станом довкілля, визначаються розміри відхилень та їх негативні наслідки.
Управління екологічною ситуацією або еко­логічний менеджмент з метою оптимізації є завер­шальним етапом створення комп'ютерної системи екологічної безпеки. Ця система дозволяє здійсню­вати керований контроль екологічно безпечною діяльністю будь-якого промислового підприємства й адміністративної одиниці в цілому з метою збере­ження довкілля та захисту населення від захворю­вань екологічного походження.
          Наше завдання на найближчу перспективу створити такі географічні інформаційні системи (ГІС) екологічної безпеки, які б сприяли гармонійному сталому розвитку природи, економіки та людини.

ЛІТЕРАТУРА

  1. Адаменко О.М. Інформаційно-керуючі системи еколо­гічного моніторингу на прикладі Карпатського регіону //Укр. географічний журнал. - 1993. - №3. - С. 8-14.
  2. Адаменко О.М., Міщенко Л.В. Екологічний аудит територій: Підручник для студентів екологічних спе­ціальностей вищих навчальних закладів. - Івано-Франківськ: ФАКЕЛ, 2000. - 241 с.
  3. Адаменко Я.О. Структура будови баз даних екологіч­ної інформації. - У кн.: Нетрадиційні енергоресурси та екологія України. - К.: Манускрипт, 1996. - С. 111-123.
  4. Волошин І.М. Ландшафтно-екологічні основи моніто­рингу. - Львів: Простір, 1998. - 356 с.
  5. Гуцуляк В.М. Ландшафтна екологія. Геохімічний аспект. Навч. посібник. - Черновці: Рута, 2002. - 272 с.
  6. Малишева Л.Л. Ландшафтно-геохімічна оцінка еколо­гічного стану території. - К.: РВЦ "Київський універси­тет", 1998.-264 с.
  7. Мельник А.В. Українські Карпати: еколого-ландшафтне дослідження. - Львів: Вид-во ЛНУ, 1999. - 286 с.
  8. Міщенко Л.В. Геоекологічний аудит техногенного впливу на довкілля та здоров'я населення (на при­кладі регіону Покуття) / Автореф. дис.... канд. географ, наук. - Чернівці, 2003. - 21 с.
  9. Сает Ю.Е., Ревич Б.А. Эколого-геохимические подходы к разработке критериев нормативной оценки город­ской среды // Изв. Ан СССР. Сер. Геогр. - 1988. - N«4. -С. 14-22.