330

Глава 17

МОНИТОРИНГ СОСТОЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫИ ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ

КАРТОГРАФИРОВАНИЕ

Понятие мониторинг вошло в научную литературу сравнительно не-давно, в начале 70-х гг. Современное значение этого слова можноопределить как наблюдение и контроль за изменениями состояниябиосферы под влиянием естественных и антропогенных факторов,предупреждение о неблагоприятных для жизни, здоровья и произ-водственной деятельности людей последствий, вызванных этимиизменениями.

Система контроля за окружающей средой включает три основ-ных вида деятельности: 1) слежение и контроль – систематическиенаблюдения за состоянием окружающей среды; 2) прогноз – опре-деление возможных изменений природы под влиянием естествен-ных и антропогенных факторов; 3) управление – мероприятия по ре-гулированию состояния окружающей среды.

Образно экологический мониторинг можно уподобить наблю-дениям из норы суслика, с вершины степного кургана и с высотыпарящего высоко в небе орла. Не отрицая важности детальных ис-следований (наблюдения из норы суслика), примем во внимание сло-ва крупнейшего специалиста в области применения аэрокосмичес-ких методов изучения и картографирования растительности Б. В.Виноградова о том, что подобно тому, как мышь, бегающая по по-верхности персидского ковра, не способна воспринять всю красоту исложность его рисунка, геоэколог, работающий на земле, не видитцелостного узора биогеоценотического покрова больших пространств.

Эту возможность открыли средства дистанционного зондиро-вания, устанавливаемые на самолетах и орбитальных спутниках Зем-ли. Изображения земной пове-рхности, полученные с различныхвысот, безгранично расширяют поле зрения исследователя. Аэро-космические методы дали такой же мощный толчок развитию науко Земле, как в свое время изобретение микроскопа в биологии.

Отмечаются следующие особенности и достоинства космичес-кого мониторинга:

331

– наблюдаются и регистрируются сведения об обширных про-странствах, вплоть до всей видимой в момент съемки части Земно-го шара; благодаря большой обзорности на снимках видны крупныерегиональные особенности хозяйственного воздействия на природ-ные ландшафты;

– космоснимки дают однотипную и детальную информацию отруднодоступных районах с такой же точностью, как и для хорошоизученных регионов, что позволяет эффективно применять методэкстраполяции дешифровочных признаков на основе выделения лан-дшафтов-аналогов;

– мгновенность изображения обширных площадей сводит кминимуму влияние переменных погодных и сезонных факторов; воз-можность регулярного проведения повторных съемок позволяет выб-рать лучшие изображения; по материалам повторных съемок изуча-ется динамика природных процессов;

– комплексный характер информации, содержащейся на космо-снимках, позволяет использовать их для изучения сложных процес-сов взаимодействия общества и природы;

– на снимках с высоким разрешением можно распознать осо-бенности морфологической структуры ландшафтов и техногенныхобразований. Вместе с тем, благодаря естественной генерализацииизображения, на космических снимках отображаются наиболее круп-ные и существенные элементы географической оболочки и следыантропогенного воздействия (рис. 17.1).

Главной особенностью современного этапа развития дистан-ционного мониторинга являются разработка и использование новыхтехнических средств сбора и обработки информации. Геоэкологи-ческий мониторинг в силу большого объема и сложности задач об-работки данных должен опираться на эффективные технологии. Внастоящее время они связываются с разработкой и внедрением раз-ного рода географических информационных систем (ГИС), в томчисле интегрированных ГИС, синтезирующих методы обработкитрадиционных ГИС с методами дистанционного зондирования.

17.1. ДЕШИФРИРОВАНИЕ АЭРО- КОСМОСНИМКОВ

Дистанционные изображения земной поверхности (аэро- космос-нимки) предстают перед глазами исследователя в непривычных

332

масштабе, проекции и цвете. Чтобы использовать снимки для изу-чения и картографирования состояния окружающей среды, необхо-димо научиться их дешифрировать. Полноценные геоэкологическиеисследования должны основываться на использовании материаловаэрофотосъемки и космических снимков высокого разрешения.

Дешифрирование – процесс распознавания объектовпо их изображениям, определения качественных и ко-личественных характеристик этих объектов, изучения

Рис. 17.1. Космический снимок, отображающий пограничные территорииИзраиля и Египта

Граница между государствами четко прослеживается благодаря интенсивно-му использованию земель в Израиле и преимущественно пустынному обли-ку ландшафта на Синайском полуострове

333

ландшафтообразующей и экологической роли различ-ных факторов.

Технологическая схема дешифрирования включает сбор ана-литических данных о компонентах природы, видах хозяйственнойдеятельности и их типизацию; выявление и типизацию природно-территориальных комплексов и природно-хозяйственных систем (рис.17.2).

Применяется предметное и логическое дешифрирование. Пер-вое выполняется путем сравнения изображений и объектов в нату-ре. Последние опознаются по прямым дешифровочным признакам:по форме, размеру, тону, рисунку и структуре изображения. Второеосновано на использовании закономерных взаимосвязей компонен-тов ландшафта. Через характеристику объектов, непосредственноизображенных на снимках, логическим путем делают заключение оналичии и свойствах объектов и явлений, которые скрыты, но связа-ны с первыми закономерными связями. Наблюдаемые объекты, покоторым дешифрируются другие компоненты ландшафта, называ-ются индикаторами, а сам метод – ландшафтным методомдешифрирования.

Опыт показал, что наиболее продуктивно дешифрирование в томслучае, если к интерпретации изображений подходят не аналитичес-ки, исходя из индикаторных способностей отдельных компонентовприроды, а системно, основываясь на индикаторных свойствах лан-дшафтно-экологических комплексов в целом. Существует закономер-ная связь тектонического строения, типов и форм рельефа, литоло-гии поверхностных отложений, растительности и животного мира,видов хозяйственной деятельности с ландшафтами и морфологичес-кими ПТК.

Дешифрирование осуществляется по общепринятой схеме:предварительное дешифрирование → полевые исследования → ка-меральное дешифрирование → контроль. На первом этапе на сним-ках выделяются основные типы рисунков и создается контурная ос-нова. В полевых исследованиях используется метод изучения клю-чевых участков и проведения ландшафтных профилей.

Работа на ключевых участках. В основу составления гео-экологических карт кладется процесс поконтурного дешифрирова-ния. Важным показателем кондиционности карт является число клю-

334

Рис.

17.

2. Технологическая

схема деш

ифрирования д

истанционных изображений

335

чевых участков, отношение занятой ими площади к общей площадисъемки, а также число и протяженность ландшафтных профилей.

Метод ключей основан на типологических свойствах ПТК. Бла-годаря ключам сокращается объем работ: исследователю нет на-добности задерживаться на описании каждого контура, если по рядупризнаков его можно отнести к уже известному типу. Описание ве-дется по полной программе геоэкологических исследований. Выяв-ляются индикаторы. В дальнейшем такие признаки, как элементыгеологического строения, формы рельефа, растительность, позволя-ют узнавать однотипные природные комплексы и экстраполироватьна них характеристики, полученные на ключах.

Составление комплексных профилей. Главным методомполевого дешифрирования является комплексное ландшафтно-эко-логическое профилирование. Работу проводят по маршрутам, при-уроченным к линиям сопряженной смены ПТК, и связывают приро-ду местности с характером изображения. Основу составляет гипсо-метрический профиль (как правило, он направлен вкрест горизонта-лей). Условными знаками на профиле показываются: четвертичныеотложения, почвы и растительность. Вертикальными линиями обо-значаются границы ПТК. В зависимости от масштаба съемки реко-мендуется проводить профили следующих типов.

Ландшафтные профили эколого-топологической размерно-сти прокладывают во время крупномасштабных исследований. Длинапрофилей колеблется от единиц до сотен метров. С помощью круп-номасштабных аэрофотоснимков выбирают место и направлениепрофиля. В полевых исследованиях выполняется полная программабиогеоценотических описаний.

Ландшафтные профили региональной размерности пере-секают изображение ландшафта в наиболее характерном направле-нии. Длина профиля может достигать нескольких километров. Точкинаблюдения закладывают, как правило, в местах, со специфичнымизображением, а также на характерных перегибах рельефа, на гра-ницах и в центре ПТК. Все эти точки наносятся на фотосхему, картуи профиль (рис. 17.3).

336

Рис. 17.3. Ландшафтный профиль полупустынного ландшафта Прикаспийской низменности, по Б. В. Виноградову:

Р а с т и т е л ь н о с т ь: 1 – Halocnemum strobilaceum; 2 – Artemisialercheana; 3 – A. monogyna; 4 – Anabasis salsa; 5 – Agropyrum repens;6 – A. pectiniforme; 7 – Stipa capillata, 8 – Herbae xeromesophyticae.П о ч в ы: 9 – серо-бурые солонцевато-солончаковатые; 10 – серо-бурые; 11 – серо-бурые луговые солончаковатые; 12 – лугово-кашта-новые солонцеватые; 13 – лугово-каштановые; 14 – солончаки пухлые;15 – солончаки мокрые и корковые. Г р у н т ы: 16 – пески и супеси;17 – суглинки; 18 – глины. Г р у н т о в ы е вод ы и в е р д о в о д к а:19 – сильноминерализованные; 20 – среднеминерализованные;21 – слабоминерализованные

337

На ключевых точках описания проводятся по полной програм-ме, на промежуточных – по сокращенной. Контуры ПТК между съе-мочными маршрутами (профилями) и точками наблюдений прово-дят методами экстраполяции и интерполяции.

Эталонные изображения и экстраполяция дешифровоч-ных признаков. Перед эталонированием стоит задача отобразитьнаиболее существенные черты ландшафтно-экологической структу-ры исследуемой территории.

Следует учитывать многоцелевую направленность эталонов:один и тот же образец изображения может использоваться для ха-рактеристики как биотических, так и абиотических компонентов ПТК.Применяются следующие взаимно дополняющие формы эталонов.

Элементарные эталоны – вырезки из снимков, характеризу-ющие изображение четко выделяющихся объектов и явлений. Онисистематизируются в виде тематических таблиц и могут распола-гаться в порядке, отражающем классификационные подразделенияструктурных единиц ландшафта. Элементарные эталоны оформля-ются в виде легенды и прикладываются к материалам съемки.

Эталонный профиль представляет собой полоску изображения,на которой отобразилось характерное сочетание сопряженных при-родных комплексов. Ему сопутствует детальный ландшафтный про-филь (рис. 17.4).

338

Рис. 17.4. Аэрофотографический эталонный профиль. Черное море, Приновороссийский подводный ландшафт, пояс скал.

Летний аспект. Масштаб 1 : 500

А – аэрофотоизображение: 1 – скопление галечниково-валунного материа-ла; 2 – скопление валунов и глыб, обросших бурыми водорослями (Dilophusrepens, Cystoseira barbara var. llaccida); 3, 4 – абразионно скульптурнаяплощадка (бенч), выработанная во флишевых отложениях мелового возраста:пласты песчаников образуют гряды (3), густо обросшие бурой водорослью(Cystoseira barbata var. flaccida) и межгрядовые понижения (4), приурочен-ные к пластам мергелей, обросшие бурой водорослью (Dilophus repens).Б – фрагмент ландшафтной карты (в рамках аэрофотографического профи-ля): 1 – фация скоплений галечниково-валунного материала; 2 – фация валу-нов и глыб, обросших бурыми водорослями (Dilophus repens, Cystoseirabarbata var. flaccida); 3, 4 – комплекс фаций, открытых прибою скал в преде-лах верхней сублиторали: а – гряды, образованные песчаниками и густо об-росшие бурыми водорослями (Cystoseira barbata var. flaccida) и др.,4 – межгрядовые понижения, приуроченные к пластам мергелей, обросшиебурой водорослью (Dilophus repens). В - ландшафтный профиль. Подводнаярастительность: 1 – Cystoseira barbata var. flaccida, 2 – Cystoseira barbata,3 – Coralllna mediterranea, 4 – Dilophus repens, 5 – Enteromorpha intestinalls.Грунты: 6 – галька, валуны, глыбы, 7, 8 – флишевые отложения меловоговозраста (7 – пласты песчаников, 8 – пласты мергелей)

Значение эталонов состоит в том, что с их помощью осуществ-ляется камеральное дешифрирование дистанционных изображенийновых, не посещенных территорий методом экстраполяции. Досто-верность экстраполяции определяется контрольными проверками.

Внутриконтурная экстраполяция применяется в пределаходного контура изображения. Размер ключевого участка меньшеплощади всего контура. Этот вид экстраполяции применяется длядешифрирования и оконтуривания отдельных ПТК.

Внутриландшафтная экстраполяция осуществляется путемпереноса дешифровочных признаков с изученного контура на конту-ры однотипных природных комплексов. Для этого выбирается наи-более характерный рисунок какого-либо объекта, в его пределах зак-ладывается ключевой участок и разрабатываются дешифровочныепризнаки. Ареал экстраполяции ограничивается границами одноголандшафта.

339

Межландшафтная экстраполяция осуществляется путемвыявления однотипных контуров в ландшафтах-аналогах. Ареал эк-страполяции связан с рубежами физико-географического райониро-вания. Достоверность экстраполяции тем выше, чем ближе в клас-сификационной системе и в сетке районирования лежат ландшафты-аналоги.

17.2. КОНЦЕПЦИЯ СОЗДАНИЯ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОГО АТЛАСА

Картографическая форма обобщения собранной информациисоставляет основу любых географических исследований. Объектомгеоэкологического картографирования являются элементы геосис-тем, экосистем и социально-производственных систем, их взаимо-связь и динамика. Учитывая комплексный характер исследований,наиболее продуктивным представляется путь аэрокосмическогомониторинга состояния окружающей среды и создания геоэкологи-ческих атласов.

Итогом геоэкологических исследований являются карты, в на-звании которых часто присутствует слово “экологическая”. Однакострогие критерии нового вида тематических работ до сих пор не оп-ределены. Учитывая важность картографического метода в комп-лексе геоэкологических исследований, попытаемся сформулироватьтребования, совокупность которых приближает нас к пониманиюпредмета и задач геоэкологического картографирования.

Первое требование – биоцентризм. Экологическими могутназываться только такие карты, на которых показано состояние био-ты. Другие факторы окружающей среды показываются на них лишьв том объеме, который необходим для характеристики условий оби-тания организмов, в том числе и человека. Объектом экологическо-го картографирования часто является растительность. Фитоэколо-гические карты наиболее полно отражают связи растительности сусловиями обитания и могут использоваться для индикации пара-метров окружающей среды.

Второе требование – антропоцентризм. Человечество –часть биоты, но часть, обладающая отличительными чертами, иг-рающая особую роль в жизни географической оболочки в фазе тех-ногенеза. Геоэкология рассматривает человека, население, челове-чество не только в качестве источника разрушения природы, но и

340

жертвы воздействия как неизменной (стихийные процессы, бедствия),так и в особенности изменяемой им же самим природы.

Третье требование – факторность. В комплект геоэкологичес-ких карт входят специальные карты, на которых показывается со-стояние отдельных компонентов окружающей среды – литогеннойосновы, рельефа, почвенного покрова, поверхностных и подземныхвод, атмосферы, техногенного покрова и источников загрязнения,геохимических условий и др. Биота на этих картах зачастую не по-казывается. Строго говоря, такие карты не являются экологически-ми. Это особый класс карт состояния окружающей среды.

Четвертое требование – оценочность и прогнозность. В за-дачи геоэкологических исследований обязательно входит оценка со-временного состояния ландшафтов, отдельных компонентов приро-ды и прогноз динамики окружающей среды: в хорошем или плохомсостоянии она находится, в благоприятном или неблагоприятном на-правлении изменяется.

Пятое требование – системность. В ландшафтах (геосисте-мах), природно-хозяйственных системах заложено свойство эмерд-жентности. Покомпонентный анализ состояния окружающей средысам по себе недостаточен для оценки состояния и прогнозированияповедения геосистемы в целом. Целое – больше суммы своих час-тей. При системном подходе основой критериев оценки геоэкологи-ческих параметров служат изменения морфологической и генети-ческой целостности ландшафта, степень сохранности его природно-го и ресурсного потенциала, изменения качества условий жизни на-селения.

17.3. СОДЕРЖАНИЕ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОГО АТЛАСА

Геоэкологическим атласом будем называть собрание карт, пред-ставляющее собой целостное произведение. Он включает в себясистему органически увязанных и друг друга дополняющих карт;систему, обусловленную назначением и особенностями использова-ния атласа.

Геоэкологические атласы предоставляют наибольшие возмож-ности для системного картографирования процессов экологическойдестабилизации ландшафтов и опустошения земель отдельных ре-гионов России. С этой целью в атласы включают карты ландшафтов

341

и природно-хозяйственных систем, состояния отдельных компонен-тов окружающей среды и техногенного покрова в их взаимосвязи идинамике.

17.3.1. Карты ландшафтов и природно-хозяйственныхсистем

Согласно требованию системности геоэкологические картыстроятся на основе ландшафтных карт. Единицами картированияявляются морфологические единицы ландшафта и природно-хозяй-ственные системы. В своем первозданном виде – это общенаучныеландшафтные карты. А. Г. Исаченко называет их констатационны-ми.

К числу констатационных относятся карты современного со-стояния ландшафтов и распределения земельного фонда. На них изоб-ражаются контуры ПТК, находящиеся в разной степени антропоген-ной деструкции и разные типы использования земель. При характе-ристике распределения земельного фонда на картах выделяютсятерритории, занятые под сельскохозяйственные угодья, лесной фонд,водный фонд, территории городов и населенных пунктов, промыш-ленных комплексов, транспортные магистрали, зоны рекреации и за-поведные территории, а также участки, не используемые в хозяй-стве, еще не освоенные или непригодные для освоения.

Благоприятное состояние окружающей среды поддерживает-ся, как правило, в районах с ненарушеной структурой природных лан-дшафтов. Целостность ландшафтов определяется сформировавшим-ся в результате естественного развития территории составом мор-фологических природно-территориальных комплексов (см. гл.16).Ландшафты с ненарушенной структурой обладают устойчивым при-родным потенциалом, т. е. способны преобразовывать определен-ные потоки вещества, энергии и информации. Это позволяет сохра-нять связи между элементами природной системы и с окружающейсредой.

Изменение структуры ландшафтов под воздействием антропо-генной деятельности ведет, прежде всего, к трансформации расти-тельного покрова, снижению природного потенциала ландшафта вцелом. Уничтожение естественной растительности и замена ее напроизводные сообщества или техногенный покров является одним

342

из главных показателей ухудшения экологического состояния окру-жающей среды. Ландшафты теряют устойчивость, способность ксамовосстановлению.

17.3.2. Карты растительного покрова

Требование биоцентризма на геоэкологических картах, как пра-вило, удовлетворяется показом состава и состояния растительногопокрова.

Объектом картирования является все разнообразие раститель-ных сообществ – естественных, естественно-антропогенных, синан-тропных сообществ сорной растительности, агроценозов – и дина-мические серии или разные стадии восстановления коренной расти-тельности. Особенность отображения растительного покрова на гео-экологических картах состоит в том, что растительность картирует-ся не сама по себе, а как элемент ландшафтной структуры (расти-тельность фаций, урочищ, местностей и т. п.), или как элемент при-родно-хозяйственных территориальных систем – растительностьконтура городской застройки или растительность природно-хозяй-ственного массива (промышленной зоны, жилого массива, городско-го парка и др.).

Установленные зависимости между растительным покровом идругими компонентами географической среды, позволяют использо-вать растительность в качестве индикатора природных условий исостояния окружающей среды при экологической оценке сельскохо-зяйственных земель, мелиорации, дорожном строительстве и т. п.Исследование названных связей растительности одновременно не-обходимо для прогнозирования изменений в растительном покрове,происходящих при освоении новых территорий, а также при преобра-зовании природы. Успешное развитие этого направления, включаю-щего картографирование с показом всех возможных проявлений ди-намики растительных группировок, привело к тому, что геоботани-ческий прогноз стал неотъемлемой составной частью проектнойдокументации при сооружении гидроэлектростанций, промышленныхузлов, районных планировок, гидромелиоративных сооружений и т. п.

Серия геоботанических карт, составляемых в процессе геоэко-логического картирования, включает карты по лесоустройству, пас-портизации сенокосов и пастбищ, и т. п. По картам растительности

343

может оцениваться ее влияние на сток и водный баланс, эрозию почв,санитарно-гигиенические условия ландшафта, состояние генофонда,рекреационные, эстетические условия территории и др.

Чем крупнее масштаб, тем больше возможностей показать накарте низшие единицы классификации растительности - группы ас-социаций или даже ассоциации. Составление по возможности деталь-ного списка растительных ассоциаций исследуемой территории - однаиз важнейших задач при геоэкологическом картографировании.

Закономерности распределения фитоценозов, соотношения меж-ду характером растительного покрова и условиями обитания позна-ются с помощью экотопологических профилей. Метод профилей по-зволяет представить конкретные сообщества в их пространствен-ной сопряженности друг с другом и меняющимися условиями сре-ды. Таким образом, раскрываются закономерности распределениясообществ в их связи с ландшафтной структурой территории (см.радел 17.2).

Для документального обоснования работы требуется наличиеконкретных геоботанических описаний с указанием их места на кар-те. Эти данные представляют большую ценность для выявленияпространственно-временных смен растительности в связи с измене-ниями состояния окружающей среды.

На основе закономерностей, выявленных с помощью экотопо-логических профилей, составляются обобщенные экологические рядырастительности, т. е. некоторые абстрактные схемы, отражающиехарактерную для данного ландшафта смену фитоценозов под влия-нием направленного изменения интенсивности какого-либо одногокомплекса экологических факторов: режима увлажнения, богатствапочв, освещения, теплообеспечения и т. д.

17.3.3. Карты литогенной основы ландшафта

Литогенную основу ландшафта следует выделять из общейсовокупности свойств земной коры. В это понятие включается толь-ко то, что оказывает влияние на формирование и дифференциациюПТК. Предлагается различать понятия “литогенная основа” и “ге-ологический субстрат”. Та часть земной коры, которая оказываетвлияние на формирование и дифференциацию ПТК данного ранга -

344

это литогенная основа, а все то, что находится глубже - геологичес-кий субстрат.

При проведении нижней границы литогенной основы исходят изтого, оказывает земная кора на данной глубине влияние на процессы,протекающие на поверхности, где формируются ПТК данного рангаили нет. В большинстве случаев нижняя граница литогенной основыфаций не опускается глубже первых метров. Она охватывает почво-образующий горизонт, кору выветривания и обычно не опускаетсяниже первого водоупорного горизонта. Нижняя граница литогеннойосновы урочищ проходит на глубине нескольких десятков метров иобусловлена мощностью стратиграфического комплекса, обнажаю-щегося на дневной поверхности. Литогенная основа ландшафта имеетглубину в сотни метров и связана с мощностью верхнего структур-ного яруса.

Последние годы концепция геологической экологии (геоэколо-гии) получила широкое развитие в геологических ведомствах Рос-сии. В данном случае в это понятие вкладывается не географическое,а геологическое содержание. Согласно нормативным документамгеоэкология является разделом геологии, изучающим геологическуюсреду (ГС) как компоненту экосистем в природных и техногенныхусловиях, а также среду обитания человека. ГС представляет собойабиотическую основу ландшафта, которая в значительной степенипредопределяет экологическое состояние и развитие территории.Основными объектами геоэкологических исследований являютсягорные породы, почвы, подземные и поверхностные воды, геохими-ческие, геодинамические и другие современные геологические про-цессы, а также геолого-техногенные системы, влияющие на состоя-ние и параметры ГС.

При разработке рекомендаций по проведению среднемасштаб-ного геолого-экологического картографирования в качестве объектакартирования выделяют геоэкологический комплекс, который пред-ставляет собой территорию с общими ландшафтными особенностя-ми (рельефом, геологическим строением, климатом, почвенно-рас-тительным покровом) и одинаковой экологической обстановкой, сфор-мировавшейся в результате однотипного антропогенного воздей-ствия. В качестве типовых единиц среднемасштабного картографи-рования используются геолого-экологические комплексы на уровне

345

урочищ. Наиболее надежно выделение урочищ по характеру лито-генной основы.

Горные породы - коренные и покровные - оцениваются преждевсего как почвообразующие, а также с позиции инженерной геологиикак грунты. Отмечаются минералогические особенности пород, оп-ределяющие богатство и бедность почв, их физико-химические свой-ства, влияние на структуру растительного покрова, контуры сельс-кохозяйственных угодий. К геоэкологическим факторам состоянияокружающей среды относится также прочность, деформируемость,однородность разреза грунтовой толщи по вертикали, коэффициентнеоднородности грунтов по площади. Геологическая нагрузка гео-экологических карт позволяет дать генетическую интерпретациюрельефа, характеристику физико-химических свойств коренных по-род и рыхлых отложений, определить их возраст.

На фоне общего перечня развитых на данной территории гео-логических процессов выделяются наиболее интенсивные и опас-ные. Приоритетными для учета экологического состояния геологи-ческой среды могут быть локально развитые процессы, имеющиекатастрофический характер. Особое внимание обращается на нару-шения литогенной основы, вызванные развитием производства, про-воцирующего усиление гидродинамических, гравитационных, крио-генных и геохимических процессов - это эрозия, абразия, оползни,суффозия, карст, термокарст, сели, солифлюкция.

При среднемасштабном картографировании оценка состояниягеологической среды дается по четырех балльной системе: удов-летворительная, напряженная (предкризисная), плохая, катастрофи-ческая. Предлагаются рекомендации по предупреждению опасныхгеологических явлений и рекультивации земель на месте горных раз-работок.

17.3.4. Карты метеорологических процессов и состояниявоздушной среды

В качестве экологических факторов, оказывающих воздействиена биоту, в том числе на сельскохозяйственное производство, высту-пают следующие метеорологические процессы (их показывают наспециальных агроклиматических картах): длительность безмороз-ного периода, количество атмосферных осадков и их распределение

346

по сезонам года, неблагоприятные атмосферные явления (ветроваяэрозия, атмосферная засуха и т. п.) степень континентальности и за-сушливости климата. Большое внимание следует уделять картиро-ванию микроклиматических особенностей отдельных местоположе-ний. Как известно, экологический эффект микроклимата склонов се-верной и южной экспедиции, низин и водоразделов, аналогичен сдви-гу местообитаний на сотни километров к югу или к северу.

Состояние воздушной среды оценивается также по содержа-нию в ней вредных выбросов: пылевых и газовых. Исходя из розыветров и режима других метеорологических элементов, определя-ются закономерности переноса выбросов и формирования геохими-ческих аномалий.

Последовательность решения задач картирования загрязнениявоздушного бассейна должна быть следующей: 1) выявление всехисточников атмосферных выбросов, определение их мощностей,структуры, динамики; 2) определение границ разброса отдельныхэлементов от каждого источника; 3) проведение районирования тер-ритории по уровню атмосферного загрязнения; 4) выявление ореолов(геохимических аномалий) повышенной опасности для здоровья на-селения и их распространение по степени опасности.

17.3.5. Карты гидрогеологических условий

Подземные воды - ценное полезное ископаемое, природныйфеномен, являющийся составной частью геологической среды и сре-ды обитания человека. От других полезных ископаемых они отлича-ются тем, что возобновляются как естественным путем, так и спомощью искусственного пополнения.

В отличие от поверхностных подземные воды экологическиболее чистые и в значительно большей степени защищены от заг-рязнения. В связи с непрерывно возрастающей урбанизацией, интен-сивным загрязнением рек и озер подземные воды становятся едвали не единственным источником хозяйственно-питьевого водоснаб-жения населения, охрана которого от загрязнения и истощения име-ет стратегическое значение.

При изучении и картографировании гидрогеологической средыоценивается влияние на экологическую обстановку глубины и есте-ственной защищенности основных водоносных горизонтов; водообес-

347

печенность территории на определенную перспективу; возможностьвлияния водосбора на окружающую среду. Определяются показате-ли карбонатного равновесия (НСОз, Са; СО2), сульфатной агрессив-ности (SO4), бытового загрязнения (N02, NO3), промышленного ибытового загрязнения (С1); микроэлементы -цинк, медь, бериллий,рубидий, стронций, никель, мышьяк, молибден и др. Фиксируютсяинтегральные показатели изменения гидрохимических условий: об-щая минерализация, тепловое загрязнение, рН, органические веще-ства.

Фиксируется изменение почвенно-гидрологического режиматерритории в результате гидротехнического строительства и мелио-рации: усиление поверхностного и внутрипочвенного стока, истоще-ние грунтовых вод и падение их уровня или, напротив, повышениеуровня грунтовых вод и подтопление земель.

Большой интерес для геоэколога представляет картированиеводосборных бассейнов и выделение элементарных водосборов, ус-тановление иерархии бассейнов. Бассейн при этом рассматриваетсякак функционирующая открытая система, оказывающая влияние наперераспределение таких экологических факторов как мироклимат,распределение и движение поверхностных и подземных вод, разви-тие явлений эрозии (смыв, размыв).

17.3.6. Карты почвенного покрова

Почвы, используя метафору В. В. Докучаева, можно назватьзеркалом, отражающим состояние ландшафта. Особое значение кар-тирование состояния почв имеет потому, что почвы - главное сред-ство сельскохозяйственного производства.

В процессе геоэкологического картографирования особое вни-мание обращается на негативные процессы, ведущие к деградациипочвы, и выработку рекомендаций по сохранению и воспроизводствуземельного фонда. Выделяются земли, особенно остро нуждающи-еся в защите и рациональном землепользовании - это эрозионно- идефляционноопасные земли, земли с осушенными торфяными и ми-неральными почвами, орошаемые почвы, почвы нуждающиеся вулучшении - кислые, засоленные, солонцовые и т. п.; земли с экстре-мальными природными условиями - высокогорные, мерзлотные, ват-ты, марши и т. п., земли техногенного и радиоактивного загрязнения.

348

Пользуясь стандартными шкалами, определяют богатствопочв: особенно бедные (олиготрофные) почвы, бедные почвы, небо-гатые (мезотрофные) почвы, довольно богатые почвы, богатые по-чвы; ступени засоленности почв: слабо солончаковые почвы, среднесолончаковые почвы, сильно солончаковые почвы, резко солончако-вые почвы, злостно солончаковые почвы (шоровые).

Геоэкологические карты должны отражать состояние почв: ус-тойчивость к водному и ветровому потоку, гидродинамическим, гра-витационным, криогенным и другим процессам; интенсивностьпроцессов накопления или потерь гумуса; разрушение почв при ихобработке сельскохозяйственной техникой.

Оценивается взаимосвязь между гидрохимическим составомгрунтовых вод и интенсивностью засоления почв. Дается оценкаотрицательных экологических последствий интенсивной химизацииагроландшафтов. Для нарушенных земель отмечаются возможнос-ти их рекультивации, определяется содержание загрязняющих ве-ществ в почвах и подстилающих породах, определяется пригодностьвскрышных и вмещающихся пород, а также искусственных субстра-тов для обычных видов рекультивации, рекомендуются дозы и со-став удобрений, нормы полива и т. п.

17.3.7. Карты техногенного покрова и источниковзагрязнения

Техногенные объекты, которые наносятся на карту группируютследующим образом.

1. Земли, насыщенные техническими сооружениями:Города (по численности населения в тыс. жителей):Индустриальные 1 уровня;Индустриальные 2 уровня;НепромышленныеПригородные зоныАреалы геологических разведок и разработок минерального

сырьяОсновные транспортные коридорыКрупные ГЭСАЭС

349

II. Возделываемые земли:Орошаемые (основные массивы)Осушенные (основные массивы)Пахотные:Интенсивно обрабатываемая пашня;Богарная пашня;Долинные комплексы с пашнейМноголетние культурные насаждения:Плантации;Сады;Парки///. Земли, используемые в естественном виде:Лесопромышленные:Ареалы интенсивных рубок;Лесные, используемые без ограничений (леса III группы);Лесные, используемых ограниченно (леса II группы)ПастбищныеПриродно-рекреационные.Охотничье-промысловые.Природоохранные (заповедники, леса 1 группы).IV. Земли неиспользуемые.V. Водопокрытые земли (реки, озера, водохранилища).

Хозяйственная деятельность включает следующие виды тех-ногенного воздействие на окружающую среду, которые находят ото-бражение на картах.

Земледелие и животноводство: изменение условий поверх-ностного стока и инфильтрации атмосферных осадков, загрязнениепродуктами химизации (ядохимикатами и удобрениями), активиза-ция экзогенных геологических процессов (эрозии, дефляции, овраго-образования, плоскостного смыва почв).

Животноводческие комплексы: интенсивное загрязнение почв,поверхностных и подземных вод.

Лесное хозяйство: активизация экзогенных геологических про-цессов, ухудшение условий питания подземных вод.

Мелиорация (осушение): понижение уровня грунтовых вод,ухудшение условий увлажнения почв.

350

Мелиорация (орошение): повышение уровня грунтовых вод,заболачивание, засоление, активизация эрозии или аккумуляции.

Добыча полезных ископаемых: шахты – понижение уровняподземных вод, накопление масс техногенных грунтов (терриконы,отвалы), проседание и провалы земной поверхности, загрязнение по-верхностных и подземных вод.

Карьеры: понижение уровня подземных вод, накопление масстехногенных грунтов, загрязнение поверхностных и подземных вод.

Промышленность и жилые массивы: загрязнение атмосфе-ры, поверхностных и грунтовых вод, почв, активизация экзогенныхгеологических процессов, уничтожение естественного растительногопокрова и животного мира.

Рекреация: обеднение растительного и животного мира, уплот-нение и загрязнение почв, изменение их физико-химических свойств,ухудшение водного режима.

Мощные источники техногенного загрязнения концентрируют-ся в пределах урбанизированных территорий, в пределах которыхформируются техногенные аномалии разного размера и интенсивно-сти. По масштабам проявления они образуют следующий ряд: ре-гиональное геохимическое поле – региональный узел загрязнения –очаг загрязнения – техногенный ореол рассеяния. Аномалии каждо-го предыдущего уровня являются деталями структуры последую-щего.

По геометрической форме и размерам источники техногенноговоздействия могут быть точечными, линейными, площадными. Повремени действия - постоянные, периодические, временные. По по-ложению относительно поверхности Земли - наземные, подземные инадземные.

Физическое техногенное воздействие приводит к повышениюуровня физических полей - температурного, электромагнитного, элек-трического, звуковых и механических колебаний, давления - вышедопустимых пределов. Химическое воздействие - это воздействиетехногенных потоков вещества, образуемых в результате техничес-кой и коммунально-бытовой деятельности, а также при рассеяниипродуктов химизации сельского хозяйства.

Химическое воздействие можно разделить на подвиды: газо-вые, пылевые выбросы, твердые отходы, сточные воды, поверхнос-тный сток. В перечне загрязняющих веществ приоритетные места

351

занимают хлор-органические пестициды, полициклические аромати-ческие углеводороды с индикатором этой группы канцерогеннымбензопиреном, а также тяжелые металлы и радиоактивные веще-ства.

Опасность загрязнения территории с компактным проживани-ем населения химическими элементами, в частности металлами,связана с их широким распространением и токсичным воздействи-ем на живые организмы. Металлы способны накапливаться в жи-вых организмах, вследствие выполняемой ими концентрационнойфункции, что усиливает их отрицательное воздействие. По классамопасности вещества, попадающие в окружающую среду, распреде-ляются следующим образом: I - мышьяк, кадмий, ртуть, свиней, се-лен, цинк, фтор; II - бор, кобальт, никель, молибден, медь, сурьма,хром; III - барий, ванадий, вольфрам, марганец, стронций.

Биологическое воздействие оказывают источники, которые по-ставляют в окружающую среду патогенные миркроорганизмы. Кисточниками биологического загрязнения вблизи городов относятсяполя орошения, отстойники, сеть канализации, бытовые и промыш-ленные свалки, кладбища. Источниками биологического загрязне-ния являются все предприятия пищевой промышленности. Биологи-ческое загрязнение оказывают предприятия микробиологическойпромышленности, в частности, по производству микробного белкаиз углеводородов нефти. Назовем также предприятия целлюлозно-бумажные, нефтеперерабатывающие, текстильные, кожевенные и др.

17.3.8. Карты геохимического загрязнения

Основным объектом являются разномасштабные аномалиисодержания химических элементов и их соединений, которые фор-мируются за счет природных и антропогенных факторов. В ан-тропогенных аномалиях источник химических загрязнений располо-жен чаще всего на дневной поверхности или выше нее. Транспорти-ровка загрязняющих веществ связана с атмосферными процессами,сточными водами, транспортными магистралями, продуктопровода-ми, химизацией сельского хозяйства.

Принципиальные возможности использования геохимическихметодов для изучения и картографирования загрязнения окружаю-щей среды основаны на корреляционных связях распределения хи-

352

мических элементов в цепи: источник загрязнения - транспортирую-щие и главные жизнеобеспечивающие среды (вода, воздух) - депо-нирующие среды (почва, снеговой покров, донные отложения водо-емов).

Комплекс эколого-геохимических работ включает исследова-ния приземного атмосферного воздуха, пылевых выпадений, почв,растительности и донных отложений, оценку влияния техногеннойнагрузки на состояние здоровья человека.

Общая схема эколого-геохимического картирования включаетчетыре этапа. Каждый этап отвечает определенному типу и разме-ру изучаемых аномалий, масштабу карт.

На первом этапе выполняются мелкомасштабные работы(1 : 1 000 000 – I : 500 000) с целью районирования и определениярегиональных геохимических параметров. В региональных поляхразмером в десятки тысяч квадратных километров, охватывающихцелые урбанизированные районы, выделяются региональные узлызагрязнения.

На втором этапе – среднемасштабных геохимических ра-бот (1 : 200 000 – I : 100 000) объектом исследования являются го-родские агломерации, промышленные зоны, сельскохозяйственныерайоны. Изучаются региональные узлы загрязнения размером в ты-сячи квадратных километров. Картируются очаги загрязнения.

Геохимическое опробование направлено на изучение загрязне-ния депонирующих сред: почв как аккумулятора, пылевых выпаде-ний как индикатора загрязнения атмосферы, донных отложений какиндикатора загрязнения гидросферы. По депонирующим средам оце-нивается комплексное загрязнение тяжелыми металлами, радионук-лидами, органическими соединениями и т. п. Результаты работы от-ражаются на трех типах карт. Первые отражают содержание от-дельных элементов, вторые – ассоциации и интегральные показате-ли, третьи степень экологической опасности загрязнения окружаю-щей среды, прогноз ее изменения, очередность природоохранныхработ и крупномасштабных эколого-геохимических исследований.

На третьем этапе – крупномасштабных геохимическихработ (1 : 50 000 – I : 25 000) изучаются индивидуальные источникизагрязнения. Картируются ореолы техногенного рассеяния и их струк-тура. Целью работы является определение эколого-геохимическойобстановки на участках высокой социальной значимости – жилые

353

кварталы, зоны рекреации, сельскохозяйственные угодья, промыш-ленные зоны и т. п. На этом этапе работ выбираются участки регу-лярной проверки с отбором проб почв, воды и воздуха. Оцениваетсяреакция на загрязнение растительности, сельскохозяйственной про-дукции и непосредственно человека с привлечением данных меди-цинской статистики. Эколого-геохимические исследования крупногомасштаба служат основой размещения пунктов наблюдения и пло-щадок эколого-геохимического мониторинга.

На четвертом детальном этапе работ (1:10 000 – I : 5 000 икрупнее) производится углубленное исследование индивидуальныхисточников загрязнения. Работы этого масштаба решают задачиэкологической экспертизы, разработки санитарного паспорта и вы-явления участков производственного процесса, на которых необхо-димо совершенствование технологии для улучшения экологическойобстановки.

***Комплексное картографирование – метод многостороннего и

целостного показа действительности картографическими средства-ми. К этой группе картографических произведений относятся гео-экологические атласы, отображающие процессы экологической дес-табилизации ландшафтов и опустошения земель.

Комплексное картографирование, выполняемое на системнойоснове, имеет большую научную и практическую ценность. Геоэко-логические карты – источник новых выводов и знаний о состоянииокружающей среды. Это действенное средство разработки рекомен-даций по рациональному природопользованию. Карты позволяют оце-нивать изменения ландшафтов под влиянием естественных и антро-погенных факторов, прогнозировать характер этих изменений в бу-дущем.

Вопросы для самостоятельных занятий

1. Роль картографирования в решении геоэкологических задач. По- нятие экологического мониторинга2. Дешифрирование изображений.Ландшафтный метод дешифриро- вания.3. Концепция создания геоэкологического атласа

354

4. Содержание геоэкологического атласа: – карты ландшафтов и природно-хозяйственных систем; – карты растительного покрова; – карты литогенной основы ландшафта; – карты метеорологических процессов и состояния воздушной среды; – карты гидрогеологических условий; – карты почвенного покрова; – карты техногенного покрова и источников загрязнения; – карты геохимического загрязнения.