Як визначити точки контролю забруднень в ареалах підвищеної техногенної небезпеки при оцінці впливі на землі і ґрунти: в розрізі звіту ОВД

Вимоги щодо моніторингу прописані у цілому ряді законодавчих актів, постанов та рішень про охорону навколишнього природного середовища та дотичних тем. Коректний вибір параметрів моніторингу, періодичності спостережень за довкіллям, вибір релевантних щодо накопичення полютантних точок для просторового моніторингу є одним з найважливіших моментів при його проведенні. 

Які особливості визначення точок контролю забруднень в ареалах підвищеної техногенної небезпеки при оцінці впливі на землі і ґрунти: в розрізі звіту ОВД? З’ясовуємо в статті та розглядаємо моделі, які сприяють коректному визначенню точок для контролю при розробці відповідних програм моніторингу та складанні звіту з ОВД.

Екологічна безпека є невіддільною частиною національної безпеки. Наявна чи прогнозована екологічна ситуація в державі повинна забезпечувати збереження здоров’я населення, вирішення соціальних і економічних питань без деградації компонентів довкілля, особливо ґрунтів, забруднення яких безпосередньо визначає якість вод, повітря та здоров’я людини. Тому моніторингу ґрунтів та земель для оцінки їх забруднення повинна приділятися значна увага. 

Окрім наукових праць, вимоги щодо моніторингу прописані у цілому ряді законодавчих актів, постанов та рішень про охорону навколишнього природного середовища та дотичних тем. Відповідно, оцінка впливу на довкілля (ОВД) повинна здійснюватися з урахуванням вимог законодавства. При цьому допускається використовувати окрім методів, прийнятих у державному моніторингу земель, інші доступні науково достовірні методології.

Проблема охорони ґрунтів та земель є такою актуальною через цілу низку причин. Будучи компонентами дуже тонко збалансованих природних екосистем і перебуваючи у динамічній рівновазі з усіма іншими складовими біосфери та в умовах інтенсивного використання, ґрунти часто-густо втрачають свою природну родючість, деградують чи навіть цілком руйнуються. Звісно, деградація ґрунтів і ґрунтового покриву має місце там, де наша діяльність може бути визначена як нераціональна, екологічно необґрунтована, невідповідна природному біосферному потенціалу конкретної території.

Причин деградування є дуже багато, до основних можна віднести наступні: 

• патологія ґрунтового профілю та генетичних горизонтів (ерозія і дефляція, переущільнення поверхневих горизонтів, відчуження ґрунту з функціонуючих екосистем);
• порушення біоенергетичного режиму ґрунтів та екосистем (девегетація і дегуміфікація ґрунтів, ґрунтовтома та виснаження); 
• порушення водного і хімічного режимів ґрунтів (опустелювання, зсуви, селі, вторинне засолення, природна і вторинна кислотність, переосушення);
• забруднення та хімічне отруєння ґрунтів.

Більшість із цих процесів піддаються моделюванню, і, відповідно, оцінці наслідків проектованої діяльності. 

Проте розлогість даної тематики вимагає більш детального розгляду окремих аспектів моделювання, контролю чи моніторингу. Так, якщо планована діяльність передбачає джерела забруднення ґрунтів і земель, зокрема, стаціонарні джерела викидів в атмосферне повітря, джерела утворення небезпечних відходів чи об’єкти поводження з відходами тощо. То, окрім здійснення оцінки впливу на землі і ґрунти за нормативами гранично допустимого забруднення ґрунтів чи гігієнічними регламентами, слід передбачити місця максимальної концентрації полютантів по території, яка оточує місце планованої діяльності для подальшого моніторингу. 

Варто зауважити, що незалежно від джерела чи причин походження техногенних забруднювачів (викиди, відходи, стічні води, аварійні ситуації у планованій діяльності) у сучасному моніторингу, особливо ґрунтовому, застосовується ряд моделей руху водних потоків і наносів, або поняття кривизни топографічної  поверхні. Застосування ГІС для її розрахунку та використання в цілях моніторингу істотно збільшує його ефективність.

Важливо!
Виходячи з важливості коректного вибору параметрів моніторингу, періодичності спостережень за довкіллям, вибір релевантних щодо накопичення полютантних точок для просторового моніторингу є одним з найважливіших моментів при його проведенні. 

Об’єктивне існування районів екологічної напруженості, зокрема у зонах ймовірної проектованої діяльності, сміттєзвалищ, аварій, ареалах небезпечних природних явищ, потребують кризового екомоніторингу. Тобто інтенсивних спостережень за природними об’єктами, зокрема ґрунтами, і за джерелами забруднення. Ліпше за все, робити це комплексно. 

Знаючи розташування точок концентрованої акумуляції, можна встановити орієнтовні схеми розподілу стоку твердих часток і розчинених речовин з метою прогнозування траєкторій переміщення всіх видів забруднювачів. Особливо актуальним є застосування такого підходу при слабко вираженому рельєфі, де місця локалізації полютантів візуально визначити неможливо. Підхід є важливим для сучасної Європи, де виявлено близько 342 тис. забруднених ділянок, для яких забруднення ґрунтів побутовими відходами складає 38 % випадків, а промислового/комерційного сектору — приблизно 34 %. Значну частку в ґрунтовому забрудненні (близько 60 %) займають мінеральні масла і важкі метали. Не менш важливо — це і для території України. 

Досі спільною проблемою ґрунтовного моніторингу, незалежно від його виду, є вибір мінімально необхідної кількості контрольних точок, в яких будуть відбиратися зразки для аналітичних процедур. У зв’язку з нерівномірним поширенням забруднення довкілля важливого значення набуває створення сітки точок відбору зразків, обґрунтованих, виходячи з інноваційних методів (на відміну від класичних на основі рози вітрів, перетинах ліній кілометрової сітки та секторно-сегментної схеми пробовідбору). Тому методика конкретного виявлення місць можливих концентрацій полютантів на основі аналізу моделі рельєфу є важливим та актуальним завданням.

Сучасна геоморфологія вивчає специфічні форми рельєфу Землі з точки зору особливостей системи «поверхня Землі — гравітаційне поле». З чотирьох класів морфометричних змінних та понять, найбільшу зацікавленість викликають ті, які зумовлюють два основних механізми акумуляції: планову і профільну кривизни. 

Перший механізм накопичення (рис. 1) відображає зближення поверхневих потоків. Було показано що розходження ліній потоку рівне плановій кривизні поверхні (kp). Це є основою для кількісного опису першого механізму акумуляції.

 
Рис. 1. Вплив планової кривизни на конвергентнiсть/дивергентнiсть
поверхневого стоку

Другий механізм накопичення (рис. 1) є похідною градієнтного фактора вздовж лінії потоку і являє собою вертикальну (або профільну) кривизну kv. Таким чином, другий механізм накопичення діє на профільно-вгнуті схили, де kv < 0, і може бути описано за допомогою карт kv (аналогічно kp). 

Отже, лінії потоку сходяться, де kp < 0 (зони конвергенції) і розходяться, де kh > 0 (зони дивергенції). На відміну від першого типу акумуляції, другий тип показує, що потоки сповільнюються там, де kv < 0 (області відносного уповільнення) і прискорюються там, де kv > 0 (області відносного прискорення).

 
Рис. 2. Профiльна кривизна паралельна до напрямку максимального похилу та характеризує кривизну лiнiї току у вертикальнiй площинi

Для узагальнення цих двох головних типів акумуляції запропоновано використовувати акумулятивну кривизну (Ka). 

Довідково:
Ka є продуктом вертикальної та горизонтальної кривизни і рівна Ka = kp ∗ kv. 
Класична теорія стверджує, що акумулятивна кривизна є невіддільною змінною і одиницею Ка є m−2. Проте при встановленні точок моніторингу даний алгоритм розрахунку необхідно дещо модифікувати, як буде показано далі.

Суть методики полягає у тому, що на основі аналізу цифрової моделі рельєфу в ГІС GRASS (GRASS Development Team, 2020) виділяються ряд таких локальних морфометричних змінних, як планова (або горизонтальна) і вертикальна (або профільна) кривизни. Але показник варіації між плановою та вертикальною кривизнами дуже великий. 

Увага! Роз’яснення публікується частково! 
Повна версія – у №4, 2021 журналу «ECOBUSINESS. Екологія підприємства» в статті Василя Черлінки, доктора біологічних наук, доцента кафедри агротехнологій та ґрунтознавства ЧНУ імені Юрія Федьковича