Размещено на http://www.allbest.ru/

Львівський національний університет імені Івана Франка

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата географічних наук

Геоекологічний моніторинг Карпатського регіону України як основа раціонального природокористування

11.00.11 - конструктивна географія та раціональне використання природних ресурсів

Побігун Олена Володимирівна

УДК 911.9:502.175

Львів - 2005

Дисертацією є рукопис

Робота виконана на кафедрі екології Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник: доктор геолого-мінералогічних наук, професор, лауреат Державної премії СРСР в галузі географії

Адаменко Олег Максимович,

Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, завідувач кафедри екології, директор науково-дослідного інституту екологічної безпеки і природних ресурсів

Офіційні опоненти: доктор географічних наук, професор

Ковальчук Іван Платонович,

кандидат географічних наук, доцент

Чеболда Ігор Юрійович,

Тернопільський національний педагогічний

Провідна установа: Київський національний університет імені Тараса Шевченка, м.Київ

Захист відбудеться “11” листопада 2005 р. о 10 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.051.08 у Львівському національному університеті імені Івана Франка за адресою: 79000, м.Львів, вул. Дорошенка, 41.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Львівського національного університету імені Івана Франка за адресою: 79005, м.Львів, вул. Драгоманова, 5.

Автореферат розісланий “10” жовтня 2005 р.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Для обґрунтування заходів, спрямованих на усунення негативних наслідків втручання людини в навколишнє природне середовище і покращання екологічної ситуації, розробки методів оптимізації природокористування з одержанням максимуму продукції при одночасному збереженні довкілля, необхідна організація реґіонального геоекологічного моніторингу.

Актуальність і невідкладність вирішення проблеми моніторингових досліджень полягають в тому, що в реґіоні хоча й існує ряд відомчих спостережних систем за станом довкілля, але вони не інтегровані в єдиний комплекс і не можуть ефективно виконувати узагальнюючу функцію оцінювання стану і рівня використання природних ресурсів, прогнозувати зміни і розробляти рекомендації для прийняття управлінських рішень щодо оптимізації господарської діяльності, природокористування і стану довкілля. Екологічний стан будь-якого об'єкту не може оцінюватися різнобічно без повного аналізу стану усієї території.

Створення інформаційного забезпечення розробки і підтримки управлінських рішень з метою раціонального використання є основною метою запропонованої технології. Важливими її складовими є автоматизація як процесів перетворення і подачі інформації, так і процесів переходу від одних понять до інших, тобто від процесів вибору якісно нової інформації до прийняття рішень.

Основою системи є банк екологічної інформації, що складається з даних системи геоекологічного моніторингу Карпатського реґіону України. На комп'ютері моделюється екологічний стан трьох компонентів природно-антропогенних геоекосистем (приземного шару атмосферного повітря, ґрунту і ґрунтових вод). Їх вибір зумовлений тим, що при визначенні ієрархії екостанів геосистем внаслідок забруднення хімічними елементами необхідно віддавати пріоритет насамперед тим компонентам, які мають контакти з живими організмами - приземним шарам атмосфери, ґрунтам, водному середовищу.

Основним принципом при створенні комп'ютерної системи геоекологічного моніторингу має бути фундаментальність, яка базується на використанні знань та інформації багатьох наук про екологічний стан довкілля. Наступною рисою системи є її відкритість, можливість поновлення та доповнення новими моніторинговими даними. Комплексність забезпечується використанням різноманітних підходів до картографування геосистем Карпатського реґіону: ландшафтного, ресурсного, геоекологічного та ін. Перевагою пропонованої системи є висока продуктивність та підвищений рівень інтеграції даних.

Результати покомпонентного аналізу екологічного стану реґіону є основою для геоекологічного районування території за ступенем екологічної напруги, яке дає можливість вибрати найоптимальніший варіант подальшої природоохоронної діяльності та раціонального використання природних ресурсів.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Обраний нами напрям досліджень відповідає держбюджетній тематиці Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу, яка виконувалась за рахунок фінансування Міністерства освіти і науки України: “Створення методики визначення сучасної екологічної ситуації на території реґіонів, областей, районів і міст України” (договір № ГМ-13 від 01.06.1995 р., № держ. реєстрації 0195U029060), в 1995-1996 роках дисертант брала участь в організації системи стеження за змінами екологічної ситуації природно-антропогенних систем та прогнозуванні її розвитку; для Державного Комітету України по геології і використанню надр - 1-5 етапи теми № 517/96 “Розробити вимоги і комплекси методів, що рекомендуються при проведенні еколого-геологічного картування в межах Карпатського регіону” (договір № ГМ-15/04 від 05.05.2004 р., № держ. реєстрації 0104U004465), дисертантом створювалась структура баз даних екологічної інформації по компонентах природно-техногенних геоекосистем; держбюджетна тема № Ф7/368 за рахунок фінансування Міністерства освіти і науки України на третій етап 2004 року “Визначення ареалів хімічного забруднення ґрунтів, поверхневих та ґрунтових вод, атмосферного повітря і рослинності в басейні Верхнього Дністра та заходи по захисту ландшафтів від забруднення та деградації” (за договором № Ф7/368-2001 від 10.09.2001 р., № держ. реєстрації 0102U004015), дисертантом створювались бази даних екологічної інформації.

Мета і завдання дослідження. Метою роботи є наукове обґрунтування структури, змісту та побудова комп'ютерної системи геоекологічного моніторингу Карпатського реґіону України як основи раціонального природокористування.

Вихідною тезою роботи є дотримання положення, що екологічний моніторинг повинен проводитись за існуючими методиками і Положенням Кабінету Міністрів України від 30.03.98 р. № 391. Він має враховувати необхідність охоплення великої території та пріоритетність дослідження кількох компонентів геосфери і створювати можливість узагальнення зібраної інформації про стан довкілля.

Реалізація мети роботи визначила необхідність послідовного виконання наступних змістовно взаємозв'язаних завдань:

1. Здійснити аналіз екологічного стану Карпатського реґіону, провести експедиційні дослідження, відібрати та виконати лабораторний аналіз проб атмосферного повітря, ґрунтів та ґрунтових вод для визначення їхнього забруднення надлишками важких металів та іншими забруднювачами.

2. Провести аналіз потенціалу програмного забезпечення та ГІС-технологій, а зокрема MapInfo, Microsoft Access, Surfer, для створення комп'ютерної системи геоекологічного моніторингу.

3. Створити комп'ютерну систему геоекологічного моніторингу, побудувати логічну та дієву структуру банку даних екологічної інформації.

4. Провести комп'ютерну обробку аналітичних даних та побудувати електронні карти стану компонентів довкілля, оцінити екологічний стан приповерхневого шару атмосферного повітря, ґрунтів та ґрунтових вод.

5. На основі отриманих результатів провести оцінку екологічного стану Карпатського реґіону, виділити геоекологічні зони різного ступеня напруги та обґрунтувати систему реґіонального геоекологічного моніторингу як основу раціонального природокористування.

Об'єктом досліджень є компоненти географічного середовища Карпатського реґіону України, їхні властивості і параметри екологічного стану.

Предмет досліджень - реґіональні кількісні та якісні показники техногенного забруднення атмосферного повітря, ґрунтів та ґрунтових вод, оцінки локальних наслідків їхнього впливу на життєве середовище за допомогою сучасних геоінформаційних систем. У дисертаційній роботі параметри екологічного стану отримані при одноразовому обстеженні реґіону, що є початковим (інвентаризаційним) етапом моніторингу.

Методологія та методи дослідження. Теоретико-методологічну основу дисертаційного дослідження склали принципи системного підходу до вивчення природно-антропогенних геосистем, сучасні методи їхнього аналізу і синтезу. В дослідженнях широко використовувалися: статистичний метод - проводився збір та опрацювання даних з забруднення компонентів довкілля, аналізувалися літературні дані; лабораторний метод - проводився аналіз відібраних проб компонентів довкілля; картографічний - виявлялися і відображалися параметри динаміки процесів, площинного поширення забруднюючих компонентів, загально-географічна, геологічна та інші характеристики. Використовувалися також польові географічні, геологічні, геоморфологічні, геохімічні, ландшафтні, ґрунтознавчі, кліматологічні та геохімічні методи досліджень із застосуванням сучасних ГІС-технологій та іншого допоміжного програмного забезпечення. Аналіз власних, літературних та фондових матеріалів дав можливість створити необхідну для виконання роботи фактологічну основу.

Наукова новизна одержаних результатів. 1. Вперше, базуючись на результатах досліджень особливостей реґіональної ландшафтної структури Українських Карпат, обґрунтовано мережу моніторингових пунктів, на яких оцінювався екологічний стан компонентів довкілля реґіону. 2. В результаті обробки даних польових досліджень вперше отримані кількісні показники і побудовані геохімічні покомпонентні карти (з використанням геоінформаційної системи MapInfo та баз даних Microsoft Access), які відображають екологічний стан приповерхневого шару атмосферного повітря, ґрунтових вод та ґрунтів. 3. Створений банк даних екологічної інформації та реально функціонуюча комп'ютерна система реґіонального екологічного моніторингу компонентів довкілля Карпатського регіону, основними структурними елементами якої є чотири блоки: “моніторингові дослідження”, “оцінка стану довкілля”, “прогноз стану” та “управління”. Вони логічно взаємопов'язані між собою інформаційними потоками. 4. Представлені результати різнобічної оцінки екологічного стану компонентів довкілля Карпатського реґіону та здійснене геоекологічне районування з виділенням районів з різним ступенем екологічної напруги, яка дозволяє оптимізувати систему природокористування та охорони природного довкілля. Розроблені пропозиції та здійснена оцінка затрат, необхідних для реалізації запропонованої нами системи реґіонального геоекологічного моніторингу як основи раціонального природокористування.

Практичне значення одержаних результатів. 1. Методика створення системи комп'ютерного забезпечення реалізації екологічного моніторингу може бути використана Міністерством охорони навколишнього природного середовища України для її запровадження в інших реґіонах України. 2. Основні результати дисертаційної роботи впроваджені у навчальний процес: дисертантом розроблені курси “Геоінформаційні системи”, “Комп'ютерна картографія” та “Банки екологічної інформації” для студентів спеціальності “Екологія та охорона навколишнього середовища” в Інституті менеджменту та економіки “Галицька Академія”, м.Івано-Франківськ; використовуються в курсі “Екологічний моніторинг”, який викладається дисертантом в Івано-Франківському національному технічному університеті нафти і газу. 3. У дисертаційній роботі викладено теоретичні положення та результати практичного застосування ГІС-технологій не лише в управлінні станом довкілля, а й в інших галузях діяльності людини.

Особистий внесок здобувача. Автор дослідження брала безпосередню участь у виконанні польових експедиційних робіт протягом 1995-2004 рр., відборі, обробці аналізів проб, особисто склала та оформила еколого-геохімічні карти забруднення компонентів довкілля хімічними елементами. Ці матеріали і стали основою для написання роботи.

Опубліковано 9 статей, в яких розглядалися можливості застосування ГІС-технологій у вирішенні екологічних проблем, зокрема екологічного моніторингу, класифікація екологічних ситуацій, методика проведення екологічного моніторингу, схема прийняття управлінських рішень на основі моніторингових даних та інші питання. З них 2 статті у співавторстві, а саме: “ГІС-технології оцінки екологічної ситуації для управління екологічною безпекою”, опублікована у “Віснику Кременчуцького державного політехнічного університету” у 2004 році, дисертантом проводилось створення баз даних - це близько 6% усієї роботи; та “Виявлення негативних впливів забруднення на деревну рослинність м.Івано-Франківська”, опублікована як тези наукової конференції Інститутом менеджменту та економіки у 2001 році, дисертантом проводилась обробка даних в програмі Surfer - це близько 20 % усієї роботи.

Апробація результатів дослідження. Основні результати дисертаційного дослідження доповідалися на науково-практичній конференції “Екологічні проблеми нафтогазового комплексу” (м. Яремча, 23-27 лютого 2004 р.), науково-практичній конференції “Сучасний стан навколишнього природного середовища промислових та гірничопромислових реґіонів. Проблеми та шляхи вирішення” (м.Слов'яногірськ, Донецька обл., 26-30 квітня 2004 р.), другій Міжнародній науково-практичній конференції “Екологічна географія: історія, теорія, методи, практика” (м.Тернопіль, 27-29 травня 2004 р.), науково-технічній науковій міжнародній конференції “Еколого-економічні проблеми Карпатського Єврореґіону” (м.Івано-Франківськ, 24-29 травня 2004 р.) та ін. А також на щорічних наукових конференціях професорсько-викладацького складу Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу та Інституту менеджменту та економіки “Галицька Академія”, м. Івано-Франківськ.

Публікації. За результатами дисертаційних досліджень опубліковано 9 статей, 4 з них у виданнях, включених ВАК України до переліку фахових наукових видань. Загальний обсяг публікацій 2,9 д.а.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, 5 розділів, висновків, 7 додатків, списку використаних літературних джерел (241 позиція). Робота викладена на 293 сторінках: 148 сторінок основного тексту, 19 рисунків, 2 таблиці, 122 сторінки додатків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У Вступі обґрунтовані актуальність, мета та задачі роботи, об'єкт, предмет та методи дослідження, розкрито новизну одержаних результатів та їх практичне значення для раціонального природокористування.

Розділ 1. Наукові засади геоекологічного моніторингу регіону. З ростом впливу людини на довкілля виникає потреба в детальному вивченні стану біосфери. Розробляються методики геоекологічних досліджень, які передують роботам зі створення системи екологічного моніторингу. Цими питаннями займалися І.П.Герасимов, К.В.Ананічев, О.М.Адаменко, Ю.А.Анохін, Л.М.Філіппов, В.А.Ковда, В.А.Барановський, Ю.А.Ізраель, І.П.Ковальчук, І.М.Волошин, А.В.Мельник, Г.І.Рудько, С.Ю.Бортник, В.В.Стецюк, М.А.Голубець, П.Г.Шищенко, Л.Л.Малишева, Л.П.Царик, Г.І.Денисик, С.І.Кукуруза та багато інших. Стан біосфери може змінюватись під впливом природних та антропогенних чинників. За впливом природних чинників спостерігають метеорологічна та геофізична служби, а от за антропогенними впливами та їхніми наслідками необхідно вести спеціальні режимні спостереження. Систему повторних спостережень одного і більше елементів оточуючого середовища в просторі і в часі з певними цілями і згідно з попередньо підготовленою програмою називають моніторингом. На даний час діє Закон України “Про охорону навколишнього природного середовища”, який визначає правові, економічні та соціальні основи організації охорони навколишнього середовища в інтересах нинішнього і майбутнього поколінь та Постанова Кабінету Міністрів України “Про затвердження Положення про державну систему моніторингу довкілля” від 30 березня 1998 р. №391. Розширюється зміст терміну “геоекологія” і формується геоекологічний (географо-екологічний) підхід до вирішення певних проблем довкілля. Цей підхід ґрунтується на уявленнях про природно-технічні та інтегральні геосистеми, що їх розглядають як середовища життєдіяльності людей і які підлягають управлінню з боку людини. Геоекологічний моніторинг - система повторних спостережень у просторі і часі за певними компонентами геосистеми, які перебувають під впливом природних і антропогенних факторів, і які вибрано з метою виявлення, оцінки, прогнозування та регулювання стану довкілля, умов функціонування екосистем та прийняття управлінських рішень щодо екологічної безпеки і раціонального природокористування.

В цьому розділі розглядаються покомпонентні, геосферні, інтегральні, геоситуаційні та інші принципи організації системи геоекологічного моніторингу.

Виділені окремі положення, яких необхідно дотримуватись при створенні реґіонального геоекологічного моніторингу Карпатського реґіону: реґіональний моніторинг повинен бути частиною загальнодержавного і сумісним з системами моніторингу інших реґіонів; повинні бути сумісними і його частини за експлуатаційними, інформаційними, програмними та іншими функціями; моніторинг повинен бути комплексним; необхідно проводити аналіз як за окремими компонентами довкілля, так і аналіз вмісту певних забрудників; рівень впливу повинен оцінюватися з точки зору геоситуаційного підходу; результати моніторингових досліджень повинні орієнтуватися і на споживачів; формування системи моніторингу, його реалізація повинна використовувати нові досягнення в техніці та науці. Саме ці засади закладені нами в основу створеної системи геоекологічного моніторингу Карпатського реґіону.

Розділ 2. Аналіз природних умов областей Карпатського регіону України як чинників формування його екологічного стану. Об'єднання гірських і передгірських територій в єдиний реґіон зумовлено цілісністю їхніх структурно-тектонічних і геоморфологічних, кліматичних і гідрографічних, флористичних і геоботанічних, зоогеографічних, ґрунтових і ландшафтних особливостей. Геологічне середовище - одна з найважливіших складових частин багатокомпонентної системи навколишнього природного середовища. Для Карпат характерна повздовжня морфоструктурна зональність, ускладнена поперечними долинами основних річок. У геологічній будові переважає крейдово-палеогеновий фліш, зустрічаються виходи юрських вапняків, кристалічних сланців. Неогенові вулканогенні утворення представлені андезитами, базальтами та їх туфами. Аналіз тектонічної схеми районування (Адаменко О.М., 1996) дозволив виділити такі тектонічні зони: Скибова, Кросненська, Дуклянська, Чорногірська, Рахівська, Магурська, Мармарошська, Пенінська. Загальноприйнятим є поділ на Зовнішні і Внутрішні Карпати. Геодинаміка геологічних структур значно впливає на активізацію сучасних геоморфологічних процесів, які також ускладнюють екологічну ситуацію. Для досліджуваної території характерне вдале поєднання трьох основних груп корисних копалин: горючих, рудних і нерудних. В Карпатському реґіоні виділяються Волино-Подільський, Передкарпатський та Закарпатський водонапірні басейни та Карпатська гірськоскладчаста гідрогеологічна область (Адаменко О.М., 1996). Підземні води приурочені до всіх стратиграфічних горизонтів, що виходять на денну поверхню.

На території Карпатського реґіону поширені дерново-підзолисті, сірі лісові та бурі гірсько-лісові, гірсько-лучні буроземні, чорноземні, торфово-болотні типи ґрунтів та їх види. Українські Карпати розташовані на Головному Європейському вододілі, звідки ріки стікають у Балтійське та Чорне моря. До басейну Балтійського моря належить водозбір р.Вісли, який заходить на територію Українських Карпат верхів'ями р.Сян. До басейну Чорного моря належать водозбори р.Дунаю та р.Дністра, а також р.Стир (притока Прип'яті). В Українських Карпатах спостерігається чіткий бар'єрний (по відношенню до основних хребтів) та висотний клімато-утворюючий ефекти, які проявляються в своєрідному ході важливих екологічних характеристик: температури, кількості атмосферних опадів та тривалості вегетаційного періоду. Природа Карпатського реґіону представлена складною системою територіальних одиниць, що створюють високогірний, середньогірний, низькогірний та передгірний яруси. Враховуючи спільність і подібність рис генезису, морфоструктур та морфологічної будови, ландшафти даної фізико-географічної області об'єднують (Міллер Г.П., Мельник А.В., Федірко О.М., 1992) в декілька видів: структурно-ерозійних низькогір'їв, денудаційно-акумулятивних височин, горбисто-грядових ерозійно-зсувних височин, горбисто-увалистих височин, акумулятивних улоговин, зандрових рівнин, заболочених рівнин.

Розділ 3. Оцінка сучасного екологічного стану досліджуваної території. Екологічна ситуація - це стан, який характеризується поєднанням ландшафтних екоумов та екопроблем на певній території, які зберігаються незмінними протягом певного часу (Мельник А.В., 1999). Екоситуацію можна аналізувати інтегральними синтетичними показниками. Екологічний стан - це сучасний стан, який формується сукупністю екоумов, екоситуацій та екопроблем (Мельник А.В., 1999). В розділі розглянуто різні типи класифікацій екологічних ситуацій. Особливу увагу приділено класифікації за рівнем гостроти прояву. За В.М. Котляковим, Б.І. Кочуровим та ін. (1990), враховуючи ступінь гостроти, виділяють п'ять видів екологічних ситуацій: катастрофічні, критичні (кризові), напружені, задовільні, умовно сприятливі.

Труднощі для оцінки екологічних ситуацій полягають, перш за все, у відсутності нормативних методів інтегральної оцінки забруднення як окремих середовищ (повітря, ґрунту, води), так і всієї системи в цілому. Державний контроль ведеться тільки за обмеженою кількістю найбільш поширених забруднювачів. В той же час, найбільшу небезпеку можуть представляти специфічні речовини, за якими не ведеться систематичного контролю. Найбільші труднощі пов'язані з тим, що нормативи, базовані на використанні ГДК, розроблялися для виявлення лише двох станів - норми (при фактичних концентраціях нижче ГДК) і забруднення (вище ГДК).

Найцікавішою обставиною є те, що екологічна ситуація не може оцінюватися по-справжньому глибоко в межах лише однієї чи навіть декількох типів територій. Лише аналіз даних на всіх суміжних територіях дає можливість оцінити ситуацію в цілому, що пов'язано з дією ефекту компенсації. Формування екологічних ситуацій пов'язано як із зовнішніми впливами на екологічні об'єкти, так і з властивостями самих об'єктів, характером їхнього функціонування. Вплив на екологічний об'єкт викликає його реакцію, що залежить не тільки від сили впливу, але і від стійкості об'єкту, його адаптаційних можливостей, відповідності типу впливу типам процесів, що відбуваються в об'єкті.

Для обґрунтування заходів, спрямованих на усунення негативних наслідків втручання людини в навколишнє природне середовище і покращання екологічної ситуації, розробки методів оптимізації природокористування з одержанням максимуму продукції при одночасному збереженні довкілля, необхідна організація реґіонального екологічного моніторингу. Екологічні ситуації - стани динамічні. Прослідкувати та оцінити їх можна тільки з допомогою добре налагодженої системи моніторингу та системи постійно оновлюваних екологічних карт, створених з допомогою ГІС-технологій.

Для організації реґіонального геоекологічного моніторингу пропонується робочий масштаб польових досліджень - 1:500 000. Враховуючи відносно просту геологічну будову, поширення геологічних свит, характер переносу повітряних мас, великі контури ґрунтів та ландшафтне районування території пропонується на площі близько 56,6 тис. км2 розташувати 579 точок спостережень, які майже рівномірно охоплюють весь полігон досліджень (Закарпатська область - 148 пунктів, Івано-Франківська - 126, Львівська - 168 (рис.1), Чернівецька - 137). В дисертаційній роботі дані отримані при одноразовому обстеженні регіону, що є початковим етапом (інвентаризаційним) постійнодіючого моніторингу. Таким чином, була досить рівномірно вивчена вся територія досліджуваного реґіону. Під час маршрутів відбирались проби (зразки) атмосферного повітря, ґрунтових вод, ґрунтів. Застосування нових інформаційних технологій дає змогу поєднання знань фахівців з геології, геохімії, географії та інших з можливостями оперативної обробки великих масивів даних. Метою комп'ютерної системи геоекологічного моніторингу реґіону є збір інформації, її аналіз, формування пропозицій та рекомендацій для забезпечення безпечних умов життя населення та відновлення навколишнього природного середовища.

Пропонована система включає кілька різномасштабних рівнів. Основою системи є банк екологічної інформації, що складається з даних системи геоекологічного моніторингу Карпатського реґіону. Це чотири блоки: “моніторингові дослідження”, “оцінка стану довкілля”, “прогноз стану” та “управління”. Кожен з блоків містить дані по Карпатському реґіону в цілому та окремо стосовно кожної з чотирьох областей, зібрані під час польових досліджень, та інші необхідні дані.

Кожен з підрозділів блоку “моніторингові дослідження” складається з інформаційних закладок: “проби”, “дані останніх досліджень”, “поповнення даних”, “допоміжна інформація”, “експорт”, “інфо”.

Блок “оцінка стану довкілля” складається з закладок: “таблиці”, “карти екологічної ситуації”, “інші тематичні карти”, “графіки”, “нормативні акти”.

Блок “прогноз” - дає можливість прогнозувати розвиток тієї чи іншої ситуації в залежності від різних сценаріїв розвитку території за електронними картами. Містить підрозділи - “таблиці” та “карти” по періодичності досліджень (по роках, місяцях).

Блок “управління” містить текстову інформацію та експертні висновки аналізу та дослідження екологічного стану Карпатського реґіону групою спеціалістів та фахівців різних галузей науки: екологи, геологи, гідрологи, метеорологи та ін. Мають на меті оптимізувати ситуацію, що склалася, дати пропозиції щодо її покращення.

На комп'ютері моделюється екологічний стан трьох компонентів природно-антропогенних геоекосистем, прогнозуються їхні зміни природним шляхом та під впливом техногенного навантаження. Залежно від запланованого сценарію розвитку взаємодії між природою, господарством і суспільством задаються необхідні екологічні обмеження господарської діяльності на території, в галузі або на підприємстві.

Оцінка сучасного екологічного стану довкілля виконується за екологічними показниками стану і структури екосистем, можливостями їхнього самовідновлення, характеристиками природного та антропогенного впливу техногенних об'єктів на екосистеми. Всі ці показники сучасного стану необхідно порівнювати з нормативними.

Процес оцінки сучасного екологічного стану завершується складанням цілого комплексу комп'ютерних (електронних) карт як окремих компонентів довкілля та окремих елементів-забруднювачів, так і синтетичної (інтегральної) карти, на якій визначаються геоекологічні зони різного ступеня екологічної напруги: умовно сприятливі, задовільні, напружені, критичні, катастрофічні.

Вся екологічна інформація накопичується в базі даних, що дозволяє оперативно вносити зміни у карту відповідно з динамікою природно-антропогенних геосферно-біосферно-соціосферних процесів.

Аналіз екологічної інформації з карти дозволяє приймати керівні рішення. Створені електронні карти є динамічними, тобто при зміні хоча б одного з параметрів елементарної комірки йдуть зміни і всієї системи. Вони наділяються всіма семантичними атрибутами, перестаючи бути просто графічним зображення, і в максимальному ступені буде відображатися реальний об'єкт управління. Це одна з особливостей, яка відрізняє ГІС від систем автоматизованого картографування.

Бази даних з таблицями, що характеризують екологічний стан кожного окремого компоненту навколишнього середовища, були введені в персональний комп'ютер з використанням баз даних Microsoft Access та оброблені з допомогою геоінформаційної системи (ГІС) MapInfo та програми Surfer. Подальше аналітичне рішення задачі ґрунтується на створенні цифрової моделі місцевості за результатами польових досліджень. Таке рішення дає переваги в оперативному отриманні результатів, гарантує відсутність помилок.

В даному розділі запропоновані методики реалізації моніторингу атмосферного повітря, ґрунтів та ґрунтових вод. Оцінка екологічного стану атмосферного повітря здійснювалась безпосереднім визначенням складу атмосферного повітря на вміст в ньому різних забруднювачів з відбором та аналізом проб повітря по моніторинговій мережі.

Проводився аналіз проб на якісний та кількісний склад компонентів довкілля. В результаті обробки даних було побудовано геоелектронні карти поелементного вмісту забруднюючих речовин та по сумарному показнику забруднення атмосферного повітря, ґрунтових вод та ґрунтів (рис.2, рис.3).

За сумарним показником забруднення виділено геоекологічні райони з умовно сприятливою ситуацією (СПЗ=1), задовільною (1<СПЗ<5), напруженою (5<СПЗ<10), критичною (10<СПЗ<100), катастрофічною (СПЗ>100).

Після аналізу створених карт були зроблені висновки щодо екологічного стану Карпатського реґіону. На переважній частині території, особливо у районі гірської частини Карпат та на територіях, які прилягають до кордону з Тернопільською областю, спостерігається умовно сприятлива ситуація приповерхневого шару атмосфери. Це зумовлено відсутністю у цих районах потужних джерел викиду в атмосферне повітря забруднюючих речовин. Майже на всій території реґіону різко виражена напружена та критична ситуації атмосферного повітря. Катастрофічна ситуація спостерігається на південному заході Закарпатської області - Маюрки, Мукачево, Ясиня; Івано-Франківська область - Калуш, Івано-Франківськ, Бурштин, Болехів; Центральна частина Чернівецької області. Вкрай катастрофічної ситуації набули території Львівської області - Миколаїв, Львів, Червоноград, Ст.Самбір, Стебник. Більшість плям забруднення сконцентровано навколо промислових центрів: Миколаєва, Стрия, Долини, Дрогобича, Самбора, Яворова, Львова, Івано-Франківська, Бурштина, Калуша, Червонограда, Добротвора.

Екологічна ситуація ґрунтового покриву на переважній частині території Карпатського реґіону є умовно сприятливою та задовільною, тут спостерігається допустимий рівень забруднення. Напружений рівень спостерігається у вигляді декількох значних за площею плям, що розташовані на територіях Івано-Франківської, Закарпатської та Чернівецької областей. У Закарпатській області задовільний рівень забруднення ґрунтів слабо виражений і простежується у вигляді декількох невеликих за площею плям, що розташовані в районі міст Ужгород, Мукачево, Виноградів, Свалява.

Зони критичного та катастрофічного рівнів забруднення ґрунтів розташовані, головним чином, на території Львівської області у вигляді як великих, так і малих плям (Миколаїв, Львів, Стрий, Буськ, Радехів, Яворів, Мостиська, Кам'янка-Буська); частково навколо міст Івано-Франківської, Чернівецької та Закарпатської областей.

Стан ґрунтових вод на території Карпатського реґіону є дуже несприятливим, тут переважають задовільні, напружені та критичні ситуації ґрунтових вод. Сприятлива ситуація спостерігається у гірській частині і на територіях, прив'язаних до основних гірських хребтів. В Закарпатській та Чернівецькій областях ситуація ґрунтових вод є задовільною.

Особливо великі площі займають території з напруженою ситуацією ґрунтових вод у межах Львівської та Івано-Франківської областей. Критична ситуація простежується в районі промислових центрів - Миколаїв, Жидачів, Стрий, Дрогобич, Долина, Рожнятів, Львів, Яворів, Радехів, Сокаль, Калуш, Івано-Франківськ, Надвірна, Тисмениця, Буськ.

Розділ 4. Геоекологічний моніторинг як наукова база реалізації державної політики в галузі охорони природи, екологічної безпеки та раціонального природокористування. Для подолання економічної кризи необхідне переведення виробництва на нові техніко-технологічні і організаційно-економічні основи, його структурна перебудова з урахуванням екологічних вимог. Саме перехід до ринкової економіки здатний забезпечити масштабне використання найновіших досягнень науки і техніки в усіх галузях та сферах народного господарства, впровадження прогресивних екологобезпечних технологій і досягнення на цій основі піднесення добробуту населення. Це забезпечить узгодження розвитку продуктивних сил із станом навколишнього середовища, включатиме його деградацію, в тому числі забрудненість. Прийняття цих управлінських рішень потребує достатньо забезпеченої інформаційної бази, яка нами і пропонується.

Державне регулювання у сфері екологічної безпеки не може існувати без ефективної системи нагляду за станом середовища. Структура екологічної безпеки включає в себе (Адаменко О.М., 2003): екологічний аудит, оцінку впливів на навколишнє середовище (ОВНС), моніторинг довкілля (предмет нашого дисертаційного дослідження), прогноз розвитку екологічної ситуації, екологічний менеджмент. Отже геоекологічний моніторинг є невід'ємною частиною реалізації державної політики стосовно екологічної безпеки, раціонального природокористування та охорони довкілля.

Територія реґіону за ступенем екологічної небезпеки поділяється на зони, для яких встановлюються нормативи, які дозволяють чи забороняють види виробничої, господарської та іншої діяльності, що враховують екологічні, соціальні та економічні умови.

При комплексному підході, характерному для екології, звичайно доводиться опиратися на узагальнюючі характеристики навколишнього середовища, внаслідок чого обсяги навіть мінімально достатньої вихідної інформації безсумнівно повинні бути великими. Однак простого нагромадження даних теж, на жаль, недостатньо. Ці

дані повинні бути легко доступні, систематизовані у відповідності з потребами. Дуже корисна можливість пов'язати різнорідні дані одні з одними, порівняти, проаналізувати, просто переглянути їх у зручному і наочному вигляді. Для цього застосовуються можливості технологій географічних інформаційних систем (ГІС). Суть ГІС - це здатність пов'язувати з картографічними об'єктами, що прив'язані до конкретної географічної території, деяку описову (атрибутивну) інформацію. ГІС має певні характеристики, що з повним правом дозволяють вважати цю технологію основною для цілей обробки і керування інформацією. Аналіз існуючих ГІС робить можливим виділити досить просту, недорогу, але ефективну багатофункціональну систему - МарInfo.

У системі геоекологічного моніторингу завершальною ланкою функціональних процедур є функція управління. Це цілеспрямований вплив на будь-яку систему з метою отримання оптимальних результатів, підтримання потрібних режимів функціонування, а також збереження і розвитку структури системи. Управління, що стосується навколишнього середовища, охоплює процедури охорони, раціонального природокористування та техногенного впливу на нього з метою інженерного захисту території.

Важливим аспектом в управлінні є процедура ухвалення керівних рішень. Прийняття управлінських рішень на основі даних геоекологічного моніторингу залежить від певних факторів: наявності необхідної інформації, її оперативної обробки та візуалізації даних, у відповідності до отриманих даних проводиться аналіз та подаються пропозиції щодо покращення стану, передача інформації відповідним відомчим структурам. Аналіз цієї інформації дозволяє розробляти і реалізовувати невідкладні заходи по стабілізації та усуненню небезпечних екологічних ситуацій; створювати довгострокові комплексні програми охорони та раціонального використання природних ресурсів; визначати екологічні рамки діяльності господарського комплексу; визначати плату за використання природних ресурсів і забруднення; визначати екологічні обмеження діяльності підприємств.

Розділ 5. Соціально-економічний ефект комплексної оцінки екологічного стану території Карпатського регіону України. Екологічні проблеми, викликані людською діяльністю, зумовлюють виникнення комплексу різних проблем в інших галузях народного господарства та суспільного життя. Проте деякі проблеми не підлягають економічному розрахунку, наприклад, екологічні чи соціальні втрати.

Близько половини території реґіону припадає на гірські райони Українських Карпат - унікальної природної екосистеми, фактично єдиної в державі, яка відносно зберегла свої природні особливості. Українські Карпати є частиною великої Карпатської дуги, яка ділить і об'єднує Північну і Південну, Східну і Західну Європу. Ця гірська система відіграла роль бар'єра на шляху міграції народів і завойовників. Карпати були колискою для багатьох народів, населені субетносами горян, які є вітками слов'янських, романських і германських народів. В Українських Карпатах проживають гуцули, лемки, бойки, буковинці - оригінальні і обдаровані горяни, які внесли великий вклад у духовну і матеріальну скарбницю українського народу. Карпатський реґіон - це унікальна лісо-гірська екосистема, яка має важливе рекреаційне значення не тільки для України, але і для всього Європейського континенту. Сьогодні природний, економічний, культурний потенціал Карпатського реґіону є невід'ємною частиною України, ефективне використання якого стане запорукою росту її економічної могутності і соціального прогресу.

Геоекологічне районування території за різним ступенем екологічної напруги дозволяє нам враховувати в залежності від стану тієї чи іншої території доцільність використання територій для планування міст і забудов, при визначенні вартості житла в зв'язку з приватизацією, вартості земель, дозволяє нам вірно приймати керівні рішення стосовно виділення рекреаційних територій, а головне - для розробки термінових заходів щодо покращення екологічної ситуації та для раціонального використовувати природних і територіальних ресурсів Карпатського реґіону.

В даному розділі також підрахована загальна вартість реалізації моніторингу атмосферного повітря, ґрунтових вод, ґрунтового покриву на території Карпатського реґіону.

Прямого економічного ефекту від запроектованої діяльності не очікується, оскільки екологічний моніторинг є відносно дорогим заходом, а кінцевим результатом є інформація про сучасний екологічний стан досліджуваного реґіону і комплекс заходів по покращенню стану довкілля та раціонального природокористування. А ці показники важко оцінити у вартісному перерахунку.

Теоретично при покращанні екологічного стану за певний період часу будуть утворенні екологічно чисті зони, які призведуть до припливу туристів на бази відпочинку, санаторії, що суттєво збільшить прибутки у туристичній індустрії. Також будуть збережені кошти, які в протилежному випадку витрачалися б в системі охорони здоров'я, на покращення умов проживання населення і т. д. Збереження коштів слід очікувати і при досягненні раціональності використання території та ресурсів.

ВИСНОВКИ

геоекологічний моніторинг карпатський

Екологічний стан давно освоєного Карпатського реґіону викликає стурбованість як населення, так і науковців. У зв'язку з цим нами виконаний комплекс досліджень, спрямованих на оцінку екологічного стану головних компонентів довкілля, розробку концепції та програми реалізації першого етапу моніторингових досліджень та обґрунтування системи екостабілізаційних заходів для раціонального природокористування. Ці дослідження дозволили сформувати наступні висновки:

1. Аналіз природних умов та структури Карпатського реґіону дозволяє обґрунтувати розташування пунктів мережі реґіонального екологічного моніторингу, яка складається з 579 моніторингових пунктів рівномірно розташованих по всій території Карпатського регіону, з урахуванням структури ландшафтів, ґрунтів та інших компонентів навколишнього середовища та їхньої просторової мінливості.

2. Проведений відбір проб (зразків) трьох компонентів довкілля, які мають найтісніші взаємозв'язки з живими організмами і перебувають у найбільш загрозливому стані: атмосферне повітря, ґрунт та ґрунтові води. Здійснений аналіз проб на вміст важких металів та забрудників приповерхневого шару атмосфери - по 21 показнику і параметру, в т.ч. аналіз складу атмосферного повітря; ґрунтів - по 10 показниках; ґрунтових вод - по 24 показниках і параметрах, що характеризують екологічний стан ґрунтових вод.

3. В результаті обробки та аналізу проб були побудовані геоелектронні карти поелементного вмісту забруднюючих речовин та комплексні карти забруднення приповерхневого шару атмосферного повітря, ґрунтів та ґрунтових вод за сумарним показником.

4. Аналіз карт дозволив виділити геоекологічні райони з умовно сприятливими, задовільними, напруженими, критичними та катастрофічними рівнями екологічних ситуацій. Екологічний стан атмосферного повітря характеризується наявністю умовно сприятливих ситуацій - гірська частина Карпат, території на кордоні з Тернопільською областю; напружені та критичні ситуації - майже на всій території реґіону; катастрофічні ситуації - південний захід Закарпатської області (Маюрки, Мукачево, Ясиня), Івано-Франківська область (Калуш, Івано-Франківськ, Бурштин, Болехів), центральна частина Чернівецької області; вкрай катастрофічні ситуації - території Львівської області (Миколаїв, Львів, Червоноград, Ст.Самбір, Стебник). Більшість плям забруднення сконцентрована навколо промислових центрів. Екологічний стан ґрунтового покриву характеризує наявність умовно сприятливих та задовільних ситуацій - переважна частина реґіону, Закарпатська область (Ужгород, Мукачево, Виноградів, Свалява); напружена ситуація - значні за площею плями, що розташовані на територіях Івано-Франківської (Долина, Калуш, Надвірна, від Рогатина до Коломийського району) та Чернівецької (від кордонів з Тернопільською і Івано-Франківською областями до Новоселиці та Стороженця) областей; критичний та катастрофічний рівні - території Львівської області (Миколаїв, Львів, Стрий, Буськ, Радехів, Яворів, Мостиська, Кам'янка-Бузька), частково території Івано-Франківської, Чернівецької та Закарпатської областей. Екологічний стан ґрунтових вод є дуже несприятливим, тут переважають задовільні, напружені та критичні ситуації ґрунтових вод: умовно сприятлива ситуація - гірська частина реґіону і території, прив'язані до основних гірських хребтів; задовільна ситуація - території Закарпатської та Чернівецької областей; напружена - значні площі Львівської, Івано-Франківської, Закарпатської (Тячів, Ужгород, Мукачево, Берегово, Міжгір'я, Воловець) та Чернівецької (Чернівці, Глибока, Герци, Новоселиці, Кельменці, Сокиряни, Вижниця) областей; критична ситуація - райони промислових центрів реґіону та окремі населені пункти Чернівецької області.

5. Складна екологічна ситуація в реґіоні зумовлена трьома головними факторами: забрудненнями від трансграничних переносів з Центральної і Східної Європи, реґіональним забрудненням від власних великих підприємств та локальним забрудненням.

6. Прослідкувати та оцінити зміни екологічного стану можна тільки з допомогою добре налагодженої системи моніторингу та створення системи постійно оновлюваних екологічних карт. Для цього створений банк даних екологічної інформації Карпатського реґіону та реально функціонуюча комп'ютерна система реґіонального геоекологічного моніторингу компонентів довкілля Карпатського реґіону України. Основними структурними елементами даної системи є чотири блоки: “моніторингові дослідження” - містить дані досліджень; “оцінка стану довкілля” - містить карти забруднення і допоміжну інформацію, на основі якої здійснюється оцінка стану; “прогноз стану” - дає можливість прогнозувати ситуацію в залежності від різних сценаріїв розвитку території; “управління” - містить текстову інформацію, експертні висновки, зроблені групою спеціалістів, та пропозиції щодо покращення ситуації та раціонального використання природних ресурсів. Ці блоки логічно взаємопов'язані між собою інформаційними потоками. Обробка інформації здійснювалась із застосуванням можливостей геоінформаційної системи MapInfo та баз даних Microsoft Access.

7. Підрахована вартісна оцінка першого етапу реалізації системи реґіонального геоекологічного моніторингу атмосферного повітря, ґрунтових вод, ґрунтового покриву на території Карпатського реґіону України - 3 647 005,2 грн. в рік.

8. Запропонована схема послідовності прийняття управлінських рішень на основі моніторингових досліджень: збір та обробка даних, отримання цифрової інформації; створення баз даних, редагування, збереження даних; обробка, створення візуального представлення ситуації, створення електронних комп'ютерних карт, графіків, діаграм (в залежності від мети поставленої задачі); аналіз даних із застосуванням відповідної інформації; передача цих даних відповідним відомчим структурам; використання та спрямування дій на покращення та виправлення тієї чи іншої екологічної ситуації та раціонального природокористування.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Олена Побігун. Застосування геоінформаційних систем при вирішенні екологічних проблем // Наукові записки Тернопільського державного педагогічного університету. Серія: Географія. - № 1. -2004. - с.148-151.

2. Олена Побігун. Допоміжні засоби в методології вирішення екологічних проблем // Наукові записки Тернопільського державного педагогічного університету. Серія: Географія. - Тернопіль. - № 2. -Ч.2 - 2004. - с.68-71.

3. Олена Побігун. Використання можливостей геоінформаційної системи MapInfo при проведенні реґіонального моніторингу // Науковий вісник Чернівецького університету: Збірник наукових праць. Вип.199: Географія. - Чернівці: Рута, 2004. - с.143-150.

4. О.Побігун. Принципи визначення типу екологічної ситуації та її оцінка // Вісник Львів. ун-ту. Сер. географічна. - 2004. - № 30. - с. 251-255.

5. Адаменко О.М., Адаменко Я.О., Лободіна З.М., Луценко А.С., Міщенко Л.В., Журавель О.М., Пендерецький О.В., Зорін Д.О., Зоріна Н.О., Плаксій Л.В., Приходько М.М., Абушева І.А., Потравич Л.Д., Скрипник В.С., Фоменко Н.В., Побігун О.В., Кудляк Л.М. ГІС-технології оцінки екологічної ситуації для управління екологічною безпекою // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету, 2004. - Вип.4 (27). - с.149-152.

6. О.В.Побігун. Обґрунтування та методика проведення моніторингу Івано-Франківської області// Науковий вісник. Серія технічних наук. - Івано-Франківськ: Інститут менеджменту та економіки. - №2. - 2000. - с. 209-216.

7. О.В.Побігун. Екологічні проблеми калійних підприємств м.Калуш // Науковий вісник. Серія технічних наук. Техногенна безпека. - Івано-Франківськ: Інститут менеджменту та економіки. - №3. - 2001. - с. 51-54.

8. О.В.Побігун. Дані моніторингу як основа для прийняття управлінських рішень екологічного спрямування // Наукові вісті. - Івано-Франківськ: Інститут менедж-менту та економіки “Галицька академія”. -№2 (6). - 2004. - с.130-134.

9. М.Магас, наук.керівник Побігун О.В. Виявлення негативних впливів забруднення на деревну рослинність м.Івано-Франківська // 3 Наукова конференція студентів. Тези. - Івано-Франківськ: Інститут менеджменту та економіки. - 2001.- с.94-98.

Аннотація

Побігун О.В. Геоекологічний моніторинг Карпатського регіону України як основа раціонального природокористування. -- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата географічних наук за спеціальністю 11.00.11. -- конструктивна географія та раціональне використання природних ресурсів. - Львівський національний університет імені Івана Франка, географічний факультет, Львів, 2005.

Запропонована методика проведення реґіонального геоекологічного моніторингу на прикладі Карпатського реґіону України. Досліджено стан сучасної екологічної ситуації на територіях Івано-Франківської, Львівської, Чернівецької та Закарпатської областей. Створено діючу комп'ютерну систему реґіонального геоекологічного моніторингу, побудовані геохімічні покомпонентні карти досліджуваного регіону по екологічному стану приповерхневого шару атмосферного повітря, ґрунтових вод та ґрунтів, проведено оцінку природно-техногенних екосистем за цими компонентами. Здійснено геоекологічне районування територій, яке використовувалося з урахуванням типу екологічних ситуацій.

Ключові слова: моніторинг, ГІС-технології, геоекологічне районування, геохімічні покомпонентні карти, атмосферне повітря, ґрунтові води, ґрунт.

Аннотация

Побигун Е.В. Геоэкологический мониторинг Украины как основа рационального природоиспользования. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата географических наук по специальности 11.00.11 -- конструктивная география и рациональное использование природных ресурсов. -- Львовский национальный университет имени Ивана Франко, географический факультет, Львов, 2005.

Предложена методика проведения регионального геоэкологического мониторинга на примере Карпатского региона Украины. Исследовано состояние современной экологической ситуации на территориях Ивано-Франковской, Львовской, Черновицкой и Закарпатской областей.

Региональная система мониторинга должна быть связана с общегосударственной системой мониторинга и включать в себя элементы и информацию локальных систем.

Основываясь на результатах региональной ландшафтной структуры Украинских Карпат, предложена сеть мониторинговых пунктов, на которых оценивалось экологическое состояние компонентов Карпатского региона. По системе геоэкологического мониторинга было отобрано 579 проб атмосферного воздуха, почвенных вод и почв.

Выбор именно этих компонентов природной среды обусловлен их важностью и значимостью для живых организмов, в особенности человека.

Сделан анализ проб на содержание тяжелых металлов и загрязнителей в приповерхностном слоя атмосферного воздуха - по 21 показателю и параметру; почвенных вод - по 24 показателях и параметрах; почв - по 10 показателях.

Все пробы были проанализированы на рентгенофлюоресцентных, атомно-адсорбционных приборах и хроматографах, а результаты анализов в виде баз данных экологической информации были обработаны на компьютерах с использованием ГИС-технологий, а именно ГИС MapInfo. Она владеет необходимой возможностью сбора, интеграции и анализа каких-либо пространственных данных, визуализирования информации в виде карты, графика или диаграммы.

Антропогенное или природное влияние на окружающую среду переламывается через свойства геосистем, тем самым провоцируя изменения экологического состояния и других характеристик. Проследить и оценить их можно только благодаря хорошо налаженной системы мониторинга и создания постоянно обновляемых экологических карт.