Визначення стійкості геосистем до чинника антропогенно-техногенного тиску

Антропогенний і техногенний вплив на ландшафт здатен викликати деградацію його компонентів або їхніх сполук (руйнування або суттєве порушення природних еко­логічних зв’язків, що зумовлюють обмін речовин та енергії у межах геоекосистеми). Деградація структури ландшафту загалом – крайній ступінь зміни структури ланд­шафту, що виявляється у суцільній втраті здатності відповідної території виконувати відновні функції. Суцільна деградація ландшафту починається з деградації одного компонента і поступово охоплює всі інші. Найчастіше негативні зміни ландшафту починаються з деградації ґрунтів.

Вплив антропогенних чинників на ландшафти багатоплановий.

За обсягом викидів одне з перших місць посідають автотранспорт і теплоенергети­ка, поставляючи в атмосферу продукти згорання викопного палива (вугілля, нафти, газу) і їхніх похідних (мазуту, бензину та ін.). Основні забруднювачі – оксиди вугле­цю й азоту, сірчистий ангідрид, пил, нафтопродукти, токсичні важкі метали (сви­нець, кадмій, ртуть, цинк та ін.) і поліциклічні ароматичні вуглеводні (ПАВ).

Особливо високі концентрації важких металів у викидах і осадах очисних спо­руд гальванічних виробництв, де концентрація кадмію, вісмуту, олова і срібла в тисячі, а свинцю, міді, хрому, цинку і нікелю – в сотні разів вища за кларки літо­сфери. Високими кларками концентрації характеризуються також підприємства з переробки кольорових металів, машинобудівні і металообробні заводи, інстру­ментальні цехи, пил яких вирізняється найширшою асоціацією забруднюва­чів – до них належать вольфрам, сурма, кадмій, ртуть (тисячі КК*), свинець, вісмут, олово, мідь, срібло, цинк і миш’як (сотні і десятки КК). Окремі виробництва мають свої специфічні забруднювачі (зварювання і виплавлення спецсплавів – марганець; переробка брухту кольорових металів – миш’як; металообробка – ва­надій; виробництво нікелевого концентрату – нікель, хром, кобальт; алюмінію – алюміній, берилій, фтор та ін.).

Нафтопереробна, нафтохімічна промисловість поставляє в довкілля головним чином газоподібні сполуки (оксиди азоту, вуглецю, діоксид сірки, вуглеводні, сірководень, хлористі і фтористі сполуки, феноли та ін.), вміст яких іноді в десятки і сотні разів перевищує їхні гранично допустимі концентрації (ГДК) в атмосфері. Деякі хімічні виробництва, окрім газів, поставляють в середовище багато мікроелементів (коксохі­мічне виробництво — ртуть — n • 1000 КК; лакофарбні виробництва – ртуть, кадмій – n • 1000 – 10 000 КК; виробництво синтетичного каучуку – Сг – n • 100 КК).

Будіндустрія відрізняється загалом меншими концентраціями хімічних елементів у відходах. Серед підприємств будівельних матеріалів великим техногенним на­вантаженням на середовище вирізняються цементна промисловість, виробництво вогнетривкої цегли і теплоізоляційних виробів, в пилу яких є сурма, свинець, сріб­ло, іноді ртуть.

За ступенем концентрації і комплексом хімічних елементів-забруднювачів кому­нально-побутові відходи (побутове сміття, каналізаційні осади, мули міських очисних споруд) не поступаються промисловим відходам.

Звалища також є вторинними джерелами забруднення довкілля. На деяких з них за багато років накопичуються великі маси різноманітних побутових, а іноді і про­мислових відходів. Ґрунти звалищ і фільтрати у десятки і сотні разів порівняно з фоновими ґрунтами збагачені цинком, міддю, оловом, сріблом, свинцем, хромом та іншими елементами. Розвіювання матеріалу звалищ і просочування стоків ведуть до забруднення навколишніх ґрунтів, поверхневих і підземних вод.

За законами техногенної міграції забруднення одного з компонентів ландшафту впливає на хімічний стан усіх інших, зумовлюючи їхнє забруднення.

Стійкість ландшафту до антропогенно-техногенного впливу визначається йо­го здатністю протистояти цьому впливу та зберігати нормальне функціонування (здатність до відновлення після припинення техногенного впливу та повернення зі зміненого стану до нормального режиму функціонування).

Відновлення та самоочищення компонентів ландшафтів – початкова фаза віднов­лення і біогенезу, і природних ресурсів. Актуальність питань відновлення та само­очищення екосистем пов’язана з глобалізацією антропогенно-техногенного впливу на довкілля та потреби побудови науково обґрунтованих відносин з довкіллям. Це усвідомлення антропогенно-техногенної стійкості ландшафту порушує питання про її оптимізацію. Оптимізація цих процесів базується на результатах моніторин­гу та геоекологічному прогнозуванні стану довкілля.

Завдання ландшафтно-екологічного прогнозування – узагальнення інформації про рівень стійкості ландшафту, умови та динаміку процесів самоочищення. Однак отри­мання саме цієї інформації є найскладнішою і недостатньо розробленою частиною прогнозування. Складність питання полягає у визначенні комплексного гранично­го стану ландшафту, що є межею його можливостей до самоочищення та збереження всіх популяцій живих організмів за умов відновлення ландшафту. Комплексність її оцінки в межах ландшафту полягає і в потребі урахування стану біотичного та абіо­тичних складників кожного компонента ландшафту і всіх векторів антропогенно-техногенного впливу, враховуючи їхній синергізм.

Поняття стійкості ландшафту до антропогенно-техногенного навантаження в межах того чи іншого виду господарської діяльності стикається з визначенням межі екологічного ризику ландшафту. Існує мінімальна величина зовнішнього впливу, що зумовлює відмову екосистеми, – це потенціал саморегуляції природно-тери­торіального комплексу або ландшафту.

Стійкість ландшафту до антропогенних змін залежить від часу та масштабу природо­користування та їхніх змін, а також від сучасних природних екзогенних, геохімічних, гравітаційних та інших процесів. Стійкість ландшафту у загальнотеоретичному ви­падку визначається за формулою (Шищенко, Гродзинський):

S_t = ½Р_s – Т½_t,

де S_t-стійкість систем до чинника на момент часу t (t’, t’’ та інші); Р_s – потенціал саморегуляції – максимальне значення надійності системи; Т – енергія потенціалу саморегуляції Р_s, що витрачається у момент часу t на стабілізацію геосистем.

Схема оцінки стійкості ландшафту враховує зміни параметрів у часі (додаток А, рис. А.16).

Існує багато підходів до визначення граничного рівня можливостей ландшафту до самоочищення та збереження всіх компонентів. Приклад таких оцінок – гранично допустимі концентрації хімічних елементів та групування їх у класи небезпечності за Держстандартом 17.4.1.02-83 «Охорона природи. Ґрунти. Класифікація хімічних речовин для контролю забруднення».

Загальнотеоретична неінформативність цих характеристик полягає в «аландшафтному» підході до їх визначення. ГДК не враховують головного принципу техногенної міграції – когерентності, тому цілком виправданим є уявлення більшості дослідників про їхню недостовірність.

Визначення меж техногенного екологічного ризику, що є найсуттєвішим компо­нентом визначення межі деградації ландшафту, пов’язане передусім з кількісними параметрами хімічного складу його компонентів (в ідеальному варіанті) або таксо­номічними угрупуваннями ландшафтів природного ряду міграції (не порушених техногенними процесами), які прийнято називати фоновими.

Визначення фонових характеристик компонентів ландшафтів – одне з актуальних питань усіх напрямів екології, але вирішити його можливо лише в межах еколо­гічної геохімії.

Перевищення достовірного фонового рівня хімічного показника (фізико-хімічних характеристик, бактеріологічних параметрів, мікро- або макроелементів та ін.) і одного, і цілого комплексу вказує на перехід ландшафту зі стану природного з біо­генним рядом міграції до природно-техногенного або суто техногенного з техно­генним рядом міграції.

Розраховані на окремих територіях фонові характеристики ландшафтів за методом аналогії переносять на ландшафти території дослідження. Виникнення похибки у розрахунках найчастіше пов’язано, по-перше, з неврахуванням атмосферних вики­дів, по-друге – з недостатньою деталізацією ландшафтної та ландшафтно-геохімічної структури, що може зумовити некоректне використання методу аналогій і недостат­ню достовірність кінцевих результатів ландшафтно-екологічних досліджень.