Київський національний університет імені Тараса Шевченка

РЕЗНИКОВА Катерина Олександрівна

УДК 911.504.06.001.8(477.82)

Методика аналізу геоекологічних ризиків (на прикладі Волинської області)

11.00.11 – конструктивна географія і раціональне

використання природних ресурсів

Автореферат дисертації на здобуття

наукового ступеня кандидата географічних наук

Київ – 2007

Дисертацією є рукопис

Робота виконана на кафедрі фізичної географії та геоекології географічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка

Науковий керівник: доктор географічних наук, професор

Гродзинський Михайло Дмитрович

Київський національний університет

імені Тараса Шевченка, завідувач кафедри

фізичної географії та геоекології

Офіційні опоненти: доктор географічних наук, професор

Денисик Григорій Іванович

Вінницький педагогічний університет

імені Михайла Коцюбинського, завідувач кафедри

фізичної географії

кандидат географічних наук, доцент

Елбакідзе Маріне Мухтарівна

Львівський національній університет

імені Івана Франка, доцент кафедри

фізичної географії

Захист відбудеться 21 січня 2008 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.001.07 у Київському національному університеті імені Тараса Шевченка за адресою: ДСП – 680, м. Київ, просп. акад. Глушкова, 2, географічний факультет, ауд.312.

З дисертацією можна ознайомитися у науковій бібліотеці Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою: 01017, м. Київ, вул. Володимирська, 58.

Автореферат розісланий 12 грудня 2007 року

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

доктор географічних наук, професор С.І. Іщук

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Протягом останніх десятиріч проблема безпеки навколишнього природного середовища знаходиться у полі зору багатьох наук і особливо конструктивної географії. Забезпечення цієї безпеки залежить від своєчасного встановлення та прогнозування загроз природного й техногенного характеру та прийняття науково обґрунтованих заходів для їх попередження. Недопущення ризиків небажаних змін довкілля є однією з передумов реалізації концепції сталого розвитку. Це й визначає актуальність теми дисертаційного дослідження в загальнометодологічному аспекті. Її актуальність для конструктивної географії зумовлена тим, що досі у питаннях, пов’язаних із аналізом ризиків завданих довкіллю та його окремим компонентам, доводилося користуватися теоретичними положеннями та методами, розробленими для аналізу ризиків в інших науках – передусім в екології, радіаційній безпеці, медицині. При цьому територіальні закономірності та комплексний характер виникнення ризикованих ситуацій у взаємодії людини та природного середовища не знаходили належного врахування. Введення поняття геоекологічного ризику та розробка методів його комплексного аналізу має заповнити цю прогалину. Для території Волинської області актуальність теми дослідження зумовлена тим, що її ландшафти перебувають під ризиками різноманітних небажаних у природному та соціально-економічному відношеннях змін. Настання цих ризиків може значно погіршити екоситуацію в області та знизити її природно-ресурсний потенціал. Отже, ідентифікація та оцінювання геоекологічних ризиків, розробка заходів з їх попередження є актуальним конструктивно-географічним завданням для Волинської області.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами і темами. Тема дисертаційного дослідження тісно пов’язана з науково-дослідними роботами кафедри фізичної географії та геоекології КНУ імені Тараса Шевченка, зокрема з держбюджетною темою „Регіональні геоекологічні проблеми України” (2001 – 2005, № державної реєстрації 0198U007826), а також з Міжнародним проектом Програми ЮНЕСКО „Людина і біосфера” „Обґрунтування міжнародного біосферного резервату та регіональної екомережі Західного Полісся” (2006 – 2007 рр.).

Мета і завдання дослідження. Метою дисертаційної роботи є розробка теоретико-методологічних положень і методики кількісного оцінювання ймовірностей та розмірів геоекологічних ризиків. Досягнення цієї мети потребувало вирішення наступних завдань:

проаналізувати та узагальнити теоретико-методичні положення щодо сутності поняття ризику в географії, екології та інших науках, змісту та напрямках оцінювання ризиків;

обґрунтувати зміст поняття „геоекологічний ризик”, визначити алгоритм його аналізу та напрямки ефективного застосування при вирішенні завдань конструктивно-географічного спрямування;

розробити теоретичний підхід і методику кількісного оцінювання ймовірностей ризиків, збитків від них та інтегральних показників геоекологічних ризиків;

розробити методи комп’ютерного картографування геоекологічних ризиків;

виконати апробацію теоретико-методичних положень на прикладі конкретного регіону (Волинської області);

обґрунтувати комплекс практичних рекомендацій з попередження та пом’якшення наслідків геоекологічних ризиків та їх моніторингу для території Волинської області.

Об’єкт і предмет дослідження. Об’єктами дослідження є ландшафтні комплекси території Волинської області. Предметом дослідження – закономірності функціонування та реакції ландшафтних комплексів на дію природних та антропогенних чинників, пов’язаних з ризиками довкілля. Методи досліджень. Теоретико-методичні основи роботи ґрунтуються на сучасних положеннях конструктивної географії, що стосуються сталого розвитку, змінах навколишнього природного середовища під впливом людини, порушення та гарантування його безпеки. При цьому були використані загальнонаукові підходи та методи: системний, комплексний, порівняльного аналізу, картографічний. Ландшафтна карта Волинської області складена за методикою, розробленою на кафедрі фізичної географії та геоекології КНУ імені Тараса Шевченка; карта біоцентрично-мережевих структур – за методикою, розробленою М.Д. Гродзинським (2004); оцінювання ефективності виконанням ландшафтними комплексами своїх функцій та збитків від геоекологічних ризиків виконано за функцією бажаності Харрінгтона; оцінювання ймовірностей геоекологічних ризиків – методами математичної статистики та теорії надійності. При розробці картосхем і баз даних використані сучасні програмні продукти: ArcMap 9.2, Adobe Photoshop CS 3, ArcMap 8.2.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що вперше обґрунтовано поняття „геоекологічного ризику” і розроблені теоретико-методичні положення його комплексного аналізу, оцінювання та менеджменту. При цьому: вперше:

обґрунтовано поняття „геоекологічний ризик” й визначені специфічні напрямки його дослідження та використання у практичних цілях;

розроблено структуру та алгоритм комплексного аналізу геоекологічних ризиків, запропоновано їх багаторівневу типологію;

розроблено методику кількісного оцінювання геоекологічних ризиків, що включає оцінювання їх ймовірностей, збитків від їх можливого настання та одержання інтегральних оцінок ризиків для різних територіальних одиниць ландшафту;вдосконалено:

методи визначення критичних, допустимих і оптимальних значень характеристик ландшафтів;

класифікацію функцій ландшафтів та методи їх оцінювання;набуло подальшого розвитку:

методичні підходи визначення та попередження природних і антропогенних загроз навколишньому природному середовищу, господарству та людині;

методологія виділення, типізації та картографування територіальних об’єктів і структур для обґрунтування раціонального природокористування.

Практичне значення одержаних результатів полягає у можливості застосування розроблених теоретичних підходів і методики кількісного оцінювання та картографування геоекологічних ризиків при науковому обґрунтуванні проектів природокористування в різних за природними та соціально-економічними умовами регіонах України. Особливе значення результати дослідження мають для Волинської області, на прикладі якої були розроблені теоретико-методичні положення аналізу геоекологічних ризиків і сформульовані рекомендації щодо управління ними. Регіональні результати дисертації можуть знайти використання в державних установах природоохоронного спрямування Волинської області. Матеріали дисертаційного дослідження впроваджені в навчальний процес кафедри фізичної географії та геоекології КНУ імені Тараса Шевченка і використовуються при викладанні курсів „Екологічні ризики”, „Геоекологічне обґрунтування проектів природокористування”, „Основи екологічної експертизи” та „Міжнародний досвід планування ландшафтів”. Окремі положення дисертаційного дослідження використані у міжнародному проекті ЮНЕСКО „Обґрунтування міжнародного біосферного резервату та регіональної екомережі Західного Полісся” (2006 – 2007 рр.) та при виконанні держбюджетної теми географічного факультету „Регіональні геоекологічні проблеми України” (2004 – 2005 рр.).

Особистий внесок здобувача. Самостійно розроблені методологічні положення аналізу геоекологічних ризиків, методика оцінювання ризиків та їх картографування, виконана апробація теоретико-методичних положень на прикладі Волинської області та сформульовані рекомендації з управління геоекологічними ризиками. Самостійно зібраний та опрацьований архівний, літературний та картографічний матеріал. Ландшафтна карта на територію Волинської області складена спільно з науковим керівником проф. М.Д. Гродзинським.

Апробація результатів дослідження. Основні положення дисертації, а також висновки та рекомендації, одержані в результаті наукового дослідження, пройшли апробацію на міжнародних наукових конференціях: „Декада ландшафтних, регіональних і краєзнавчих досліджень на зламі тисячоліть” (Канів, 2005), „Екологія. Довкілля. Молодь” (Полтава, 2005), „Рациональное природопользование: школа – конференция молодых ученых с участием стран СНГ” (Москва, 2005), „Географія, екологія, геологія: перший досвід наукових досліджень” (Дніпропетровськ, 2006), „Молоді науковці – географічній науці” (Київ, 2006) і наукових семінарах кафедри фізичної географії та геоекології КНУ імені Тараса Шевченка. Публікації. За темою дисертації опубліковано 8 робіт, усі одноосібні, загальним обсягом 2.2 д.а., з них – 3 статті, 5 тез; усі статті опубліковані у виданнях, включених ВАК України до переліку фахових наукових видань. Структура та обсяг роботи. Дисертація складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел і п’яти додатків. Дисертація, загальним обсягом 267 сторінок, містить 167 сторінок основного тексту, 40 рисунків, 19 таблиць, 5 додатків на 63 сторінках. Список використаних джерел налічує 210 найменувань, з них 20 латиницею.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У першому розділі „Зміст аналізу геоекологічних ризиків” викладено теоретичні основи дослідження поняття ризику в конструктивній географії, екології та інших науках, що ґрунтується на роботах О.Д. Арманда, В.Н. Башкіна, Е.Н. Вайнера, Б.В. Гідаспова, М.Д. Гродзинського, Е.Г. Коломица, М.М. Козельцева, Е. Німана, В.М. Пащенка, Б.М. Порфір’єва, В.С. Преображенського, П. Сандмана, В.Б. Сочави, Д. Стивенса, Д. Шарпа, Д. Фіксела, О.В. Яблокова та ін. дослідників.

В онтологічному аспекті поняття геоекологічного ризику є результатом застосування геоекологічного підходу до загальнонаукового поняття ризику. Під геоекологічним підходом ми розуміємо такий науковий підхід до розв’язання проблеми, що ґрунтується на розумінні цієї проблеми як міждисциплінарної, суб’єкт-об’єктної, залежної від особливостей території та взаємодії компонентів географічного середовища в її межах. Таким чином, геоекологічний ризик – це можлива зміна у структурі зв’язків між компонентами територіальної системи, факт настання і розміри якої оцінюються певним суб’єктом як загрозливі. У цьому визначенні відображені територіальний характер ризику, його суб’єкт-об’єктна сутність, оцінювальний характер і комплексно-географічна природа, тобто присутні всі зазначені вище основні атрибути геоекології та геоекологічного підходу. В етимологічному відношенні „географічність” поняття геоекологічного ризику полягає у територіальності його об’єкта і тлумаченні цього об’єкту як географічної системи, утвореної взаємодією компонентів географічної оболонки. „Екологічність” геоекологічного ризику полягає в його суб’єктному характері, тобто в наявності деякого „центру”, з позицій якого певна об’єктивна подія (зміна територіальної системи) кваліфікується як ризикована й оцінюється, наскільки ризикованою вона є для даного суб’єкта. Отже, головна відмінність геоекологічного ризику від екологічного полягає у територіальному аспекті першого з них. У цьому відношенні геоекологічний ризик є більш конкретним і наближеним до реальної ситуації поняттям. Складність поняття геоекологічного ризику пов’язана не тільки з тим, що його аналіз вимагає проведення комплексних досліджень, а насамперед з тим, що воно містить декілька складових. Найбільш важливі ці складові визначаються суб’єкт-об’єктною природою ризику і двома його оціночними компонентами (імовірність і розмір ризику).

Суб’єкт-об’єктна сутність геоекологічного ризику полягає в тому, що будь-який ризик не існує сам по собі, а лише сприймається (зокрема оцінюється чи кваліфікується) як такий з точки зору суб’єкта. Так, одна й та сама зміна у ландшафті може становити ризик для одного його суб’єкта (наприклад людини) і не являти жодної загрози для іншого (певних видів тварин чи рослин). Більше того, для різних видів господарювання у ландшафті одна й та сама його зміна може бути ризикованою або ні. Таким чином, оцінювання геоекологічних ризиків передбачає визначення суб’єкта, з позицій якого ця оцінка має виконуватись. Об’єктом ризику є система, зміни якої можуть негативно вплинути на деяку іншу систему. Остання і розглядається як суб’єкт ризику. Тобто ним є система, яка зазнає небажаних наслідків як результат зміни об’єкту ризику. Отже, під суб’єктом ризику розуміємо не тільки людину чи людські спільноти, а будь-яке джерело активності в географічній оболонці, чия активність може постраждати внаслідок її змін. Введення категорій об’єкта та суб’єкта в аналіз геоекологічного ризику дозволяє знайти місце в його методології двом вище згаданим компонентам ризику, а саме – імовірності ризику та його розмірів (наслідків). Перша компонента (оцінка імовірності) стосується оцінки об’єкта ризику, а друга (оцінка наслідків) – суб’єкта. Оцінка імовірності ризику є об’єктивною у тому відношенні, що не залежить від суб’єкта – вона є оцінкою того, що територія зазнає певної зміни безвідносно щодо можливих наслідків цих змін. Оцінка ж розмірів ризику суб’єктивна в силу того, що для різних суб’єктів одна й та сама об’єктивна зміна територіальної системи матиме різні наслідки і становить різну загрозу (від нульової до фатальної). Графічно описані співвідношення між складовими геоекологічного ризику як поняття можна зобразити рисунком .

Рис 1. Зміст та складові поняття геоекологічного ризику.

У нашому дослідженні об’єктом аналізу геоекологічних ризиків були прийняті ландшафтні комплекси різного типу та рангу. Залежно від масштабу дослідження та типів геоекологічних ризиків, що підлягають оцінюванню, ними можуть бути одиниці ландшафтних територіальних структур різних типів: геохори, ландшафтні смуги, яруси, парадинамічні райони, парагенетичні комплекси, басейни річок різних порядків тощо. Незалежно від критеріїв, за якими виділяються об’єкти оцінювання геоекологічних ризиків, спільним між ними є те, що всі вони є чітко визначеними територіальними одиницями.

Суб’єктами геоекологічних ризиків є: людина як біологічний організм, людина як духовна істота, інші живі організми та їх спільноти (популяції, угруповання та ін.), господарство, ландшафт як суб’єкт власних змін. Відповідно аналіз геоекологічних ризиків можливий за п’ятьма загальними напрямами, які умовно можна назвати антропо-геоекологічним, гуманістично-геоекологічним, біо-геоекологічним, економіко-геоекологічним, ландшафтно-екологічним.

Виконаний аналіз геоекологічних ризиків дозволив обґрунтувати їх класифікацію. В ній виділено 78 видів ризиків, які ієрархічно впорядковані у класи та групи. Класи ризиків виділені за компонентом природного середовища, що зазнає найбільш істотних змін. Групи ризиків виділені переважно за групою процесів, які призводять до небажаних змін даного компоненту. Види ризиків виділені або за елементарними процесами у ландшафті, що можуть призвести до небажаних змін, або за тими частинами компоненту ландшафту, де ці зміни стануться. Всього виділено 6 класів геоекологічних ризиків: грунтово-екологічні ризики, геолого-геоморфологічні, атмосферно-метеорологічні, флористично-фітоценотичні, фауністично-зооценотичні, гідролого-гідрохімічні ризики. Дану класифікацію спрямовано на оцінку, прогнозування, картографування геоекологічних ризиків і на розробку заходів з їх попередження. Вона враховує найбільш поширені на рівнинній території України геоекологічні ризики. Оцінка геоекологічного ризику є науково обґрунтованим судженням щодо можливості та розмірів змін територіальної системи, несприятливих для різних суб’єктів ризику. Процес одержання такої оцінки є оцінюванням геоекологічного ризику. Загальна структура його аналізу геоекологічних ризиків складається з п’яти загальних етапів: 1) ідентифікація ризиків, 2) оцінка ймовірностей настання ризику, 3) оцінка збитків внаслідок можливого настання ризику, 4) оцінка ефективності методів впливу на ризик, 5) контроль результатів впровадження заходів із попередження геоекологічних ризиків. У нашій роботі оцінка збитків від геоекологічних ризиків виконувалася на основі оцінок зниження ефективності виконання ландшафтом своїх функцій. Для цього була розроблена типологія функцій ландшафту, в якій враховані лише функції, виконання яких залежить від впливів на ландшафти і їх змін внаслідок цього (табл. 1).

Геоекологічний ризик означає зниження ефективності виконання ландшафтом його функцій, наведених у табл. 1. Таким чином, необхідно оцінити цю ефективність за умов до ризику і після нього. Різниця між цими значеннями і дасть оцінку розміру ризику, тобто покаже наскільки зменшиться ефективність виконання ландшафтом даної функції внаслідок настання ризику. Для того, щоб одержані для різних функцій оцінки зниження їх ефективності можна було інтегрувати в одну оцінку, необхідно виразити ці оцінки за допомогою показника, який має одну природу. У дисертації такий показник нами пов'язаний з поняттям бажаності стану певного об’єкту. У випадку аналізу геоекологічних ризиків бажаність означає й кількісно оцінює ступінь відповідності певного значення функції хi ландшафту тому значенню хopt цієї функції, яке з позицій певного суб’єкта вважається ідеальним (оптимальним, найкращим, найбільш бажаним). Відхилення значення хi від бажаного хopt і є оцінкою того, наскільки небажаною є зміна виконання ландшафтом своєї функції. Таким чином, розмір геоекологічного ризику оцінюється ступенем небажаності тієї зміни ландшафту, яка може статися внаслідок певного ризику.

Таблиця 1. Типологія функцій ландшафту для аналізу геоекологічних ризиків.

ЕКОНОМІЧНІ ФУНКЦІЇ (E)

E-Sp - Надання простору для

господарської діяльності:

Промислового будівництва

Містобудівництва

Рослинництва

Тваринництва

Транспортним комунікаціям | E-R - Ресурсні функції:

Постачання води

Постачання корисних копалин

Постачання будівельних матеріалів

E-Pr – Виробничі функції:

1. Сільськогосподарські:

Забезпечення рослинництва

Забезпечення тваринництва

2. Лісогосподарські | E-U – Економіко-утилізаційні:

Захоронення відходів

Рекультиваційні

СОЦІО-ЕКОНОМІЧНІ ФУНКЦІЇ (SE)

SE-R - Рекреаційні:

Сприяння зимовому відпочинку

Сприяння літньому відпочинку

Екотуризм („зелений туризм”) | SE-H - Лікувально – оздоровчі функції:

Мінеральні води

Лікувальні грязі

Водні комплекси

Фітонцидно – повітряні

SE-T - Туристичні функції

ГУМАНІСТИЧНІ ФУНКЦІЇ ЛАНДШАФТУ (H)

H-E - Естетичні |

H-P - Природоохоронні:

Функція саморегуляції середовища

Функція самовідновлення середовища

Функція бар’єру впливів

Асиміляційна функція

Созологічна функція

H-S - Духовні функції

ІНФОРМАЦІЙНІ ФУНКЦІЇ (I)

I-S - Постачання інформації:

Для наукових досліджень

Для встановлення змін довкілля

Освітньо-виховної | I-C зберігання інформації:

Збереження потенційної інформації, що буде використовуватись у майбутньому

БІОЕКОЛОГІЧНІ ФУНКЦІЇ (В)

B-Z - Зооекологічні:

1. Функція харчової ділянки

2. Функція гніздової території (притулку)

3. Шляху міграцій | B-F - Фітоекологічні:

1. Постачання мінеральних речовин

2. Забезпечення місцеіснування

3. Забезпечення популяційної структури

4. Шляху розселення виду

ЛАНДШАФТНО-ЕКОЛОГІЧНІ ФУНКЦІЇ (LE)

LE-A - Територіально – топологічні:

1. Збереження площі та конфігурації ландшафтних контурів

2. Утримання позиції контуру в структурі ландшафту (регіону) | LE-P – Структурні:

1. Збереження складу геокомпонентів

2. Збереження складу геогоризонтів

3. Збереження структури зв’язків між геокомпонентами

4. Збереження територіальної структури ландшафту

LE-D – Структурно-динамічні:

Сукцесійна (забезпечення природного ходу ландшафтної сукцесії)

Стабілізуюча (недопущення процесів типу ерозії, засолення тощо)

У другому розділі „Методика досліджень” обґрунтовано підхід до оцінки й аналізу геоекологічних ризиків, кінцевою метою якого є створення бази даних і розробка картографічних моделей території дослідження на основі ГІС-технологій. Картосхема генетико-морфологічної ЛТС Волинської області складена шляхом маршрутних обстежень території та камеральної обробки топографічних карт масштабів 1:100 і 1:200 , аркушів карти ґрунтів України, складеної інститутом „Укрземпроект” (масштаб 1:200 ), інженерно-геологічної карти УРСР (1:500 ), аркушів геологічної карти СРСР (1:200 ), космічних знімків відкритого в мережі Internet користування та ін. картографічних джерел. На складеній ландшафтній карті виділені геохори рангу мікрогеохор і мезогеохор.

Для оцінювання біо-геоекологічних видів ризиків складені карти біотичних плям (масштаб 1: 200 ) та карта біотичних районів Волинської області, під якими розуміємо регіони, однотипні за едафічними умовами та видами рослин-домінантів і едифікаторів. Карти складені в програмному середовищі ArcMap 9.2. Всього виділено 3242 контури мікрогеохор, 152 – мезогеохор та 55 – біотичних районів. Як зазначалось вище, процес оцінки геоекологічного ризику включає дві складові: оцінювання ймовірності події та оцінювання наслідків ризику (збитків від його настання). Для оцінки ймовірності використані методи теорії ймовірності та теорії надійності: метод оцінювання за функцією розподілу подій, метод оцінювання за варіацією значень індикатору ризику, метод оцінювання ймовірності ризику за моделлю „навантаження – опір”.

Для оцінювання розмірів збитків від геоекологічних ризиків нами використана функція бажаності Харрінгтона, що дозволяє перейти від будь-якої іменованої змінної хі до безрозмірної оцінки ступеня бажаності її значення. При функціональному аспекті аналізу ландшафту функція бажаності Харрінгтона оцінює ступінь оптимальності стану ландшафтів для виконання ним певних функцій. Для оцінювання наслідків ризиків за функцією Харрінгтона необхідно: для кожної функції ландшафту обґрунтувати перелік змінних, які визначають ефективність виконання ландшафтом даної функції; для кожної цієї змінної визначити її оптимальне хопт, найбільш небажане хкрит і граничнодопустиме значення хдоп; встановити тип залежності досліджуваної змінної-індикатора з оцінкою її бажаності й за відповідною для даного типу залежності формулою оцінити ефективність виконання функції. Розмір збитків від геоекологічного ризику оцінюється як різниця між оцінками бажаності стану ландшафту на поточний момент та після настання ризику j-го виду й виражена нами у відсотках зменшення ефективності виконання ландшафтом його функції після настання ризику. Інтегральна оцінка геоекологічного ризику певного виду поєднує оцінку його ймовірності та оцінку розмірів. Формально вона являє собою добуток імовірності настання ризику на його розміри (збитки).  Оскільки ландшафт здебільшого знаходиться під кількома видами ризику, то необхідна оцінка, що враховує можливість настання у ландшафті всіх видів ризиків і тих збитків, які ландшафт при цьому може зазнати. Вона розраховується за запропонованою нами формулою:

, (1)

де: R – інтегральна оцінка ризику; Рі – імовірність здійснення ризику і-го виду, Zзаг – загальний збиток завданий функції ландшафту, що оцінюється. Із запропонованої в табл. 1 типології функцій ландшафтів для аналізу нами були обрані десять: E-Sp-1 надання простору для промислового будівництва, E-Sp-2 - надання простору для містобудівництва, E-Sp-3 - надання простору для ведення землеробства, E-R-1 - придатність ландшафту для водопостачання, SE_ – сприяння екотуризму, B-Z-2 – функція притулку для тварин, B-Z-3 – функція шляху міграції тварин, B-F-4 – функція шляху розселення виду рослин, E-P-4 - збереження територіальної структури ландшафту, LE-D-2 - ландшафтно-структурна стабілізуюча функція. Для оцінювання геоекологічних ризиків та їх територіального управління важливо враховувати те, що різні функції ландшафту забезпечуються за рахунок різних його територіальних структур і в межах територіальних одиниць різних типів. Наприклад, біотично-міграційні функції ландшафту реалізуються в біокоридорах, функції місцеіснування популяцій – у біотичних плямах, виробничі функції ландшафту – в мікро- та мезогеохорах тощо. Це зумовлює необхідність визначення для кожного виду функцій ландшафту тих типів його територіальних одиниць, картографування та аналіз яких найбільш відповідні даній функції ландшафту. Відповідні співвідношення наведені у табл. 2. Таблиця 2.

Відповідність територіальних одиниць ландшафту видам його функцій

(індекс функцій – див. табл. 1)

Вид функції ландшафту | Тип територіальних одиниць ландшафту

Мікрогеохори | Мезогеохори | Біотичні плями | Біокоридори | Біоцентрично-мережева ЛТС

E-Sp-1

E-Sp-2

E-Sp-3

E-R-1

SE-R-3

B-Z-2

B-Z-3

B-F-4

LE-P-4

LE-D-2

Для кожної з виділених функцій ландшафту складається база даних, яка для кожного контуру відповідних територіальних одиниць містить значення змінних-індикаторів функції, її оптимальні, допустимі та критичні значення, а також оцінки ймовірності настання ризиків, оцінки збитків та інтегральні оцінки геоекологічних ризиків. Усього база даних включає 142 види атрибутів (показників), визначених по 3242 полігонах (контурів мікро- та мезогеохор) для 10 функцій ландшафтів. База даних розроблена в середовищі ArcMap .2. На основі розробленої бази даних складені карти геоекологічних ризиків, наведені й проаналізовані в розділі 3.

У третьому розділі „Аналіз геоекологічних ризиків Волинської області” оцінені територіальні закономірності ймовірності геоекологічних ризиків для 11 видів ризиків за п’ятьма групами: геолого-геоморфологічні, грунтово-екологічні, біотичні, гідролого-гідрохімічні, ландшафтно-структурні ризики. Як приклад, розглянемо територіальні закономірності оцінки ймовірності ризику S-1.2 дефляції ґрунтів.

Оцінка імовірності ризику S-1.2 видування ґрунту (дефляції), визначалась за формулою:

(2)

де: Р – імовірність ризику дефляції; Vвидув - критична швидкість вітру, при якій починається видування ґрунтів (для супіщаних ґрунтів становить 3,5 м/с, суглинкових – 4,5, піщаних – 2,5, торфових 1,5, для боліт і заплавних ґрунтів – 0 м/с); у2 – дисперсія швидкості вітру (для Волинської області становить у2=0.67); - середня швидкість вітру (для Волинської області – 2.3 м/с).

Результати розрахунків наведені на рис. .Рис. . Імовірність ризику S-1.2 дефляції ґрунтів (оригінальний масштаб 1:200 )

індекси – види мезогеохор: підви-щені денудаційні рівнини на крейдо-вих породах (D-I, D), моренно-зандро-ві підвищені (M-I, M-II), низовинні зандрові (Z-I – Z-V), низовинні алю-віально-озерно-занд-рові (А-І, А-ІІ), лесо-ві височини (Л-І – Л_ІV), терасові (Т-І – Т-ІV), заплавні (П-І), торфовища (Т).

Рис. 2 свідчить, що, за виключенням деяких заплавних мезогеохор, уся територія Волинської області знаходиться під ризиком дефляції ґрунтів. Найбільш імовірний (Р – від 50 до 60%) він для мезогеохор Z-IV зандрових рівнин, складених потужними глинисто-піщаними відкладами, з торфово-болотними, оглеєними дерновими, лучними та лучно-болотними ґрунтами, та мезогеохор А-ІІ алювіально-озерно-зандрових рівнин з лучними, лучно-болотними і торфово-болотними ґрунтами. Крім зандрових рівнин, висока імовірність дефляції властива практично всім першим надзаплавним терасам річок Волині, особливо – мезогеохорам Т-ІV і Т-ІІ, а також мезогеохорам D-II підвищених денудаційних рівнин з рендзинами.

Показово, що й мезогеохори Волинської височини, де поширені сірі лісові ґрунти та чорноземи суглинкового механічного складу, які стійкіші ніж ґрунти Полісся до дефляції, також знаходяться під її ризиком (від 20 до 30%). У територіальному розподілі імовірностей геоекологічних ризиків простежуються наступні закономірності – для Поліської акумулятивної низовини ймовірні ризики, пов’язані з дефляцією ґрунтів і розвіюванням пісків, гідроморфізацією (заболоченням, підтопленням) ландшафтних комплексів; для Волинської височини найбільш імовірний комплекс ризиків, пов’язаних з водною ерозією; ймовірність біотичних видів ризиків істотно залежить від розмірів угідь з природною рослинністю та їх просторовою структурою.

Оцінка та аналіз збитків від геоекологічних ризиків. Збитки від геоекологічних ризиків були розраховані для 10 функцій ландшафтів, для яких обчислені значення ефективності виконання ландшафтом певної його функції до настання ризику та після нього. Різниця цих значень є оцінкою збитків внаслідок дій ризику. Для зручності порівняння збитків виражені у відсотках від ефективності виконання функції до настання ризику. Як приклад, розглянемо оцінку і аналіз збитків функції E-Sp-1 (надання простору для промислового будівництва). Для визначення здатності ландшафту забезпечувати функцію E-Sp-1 було обрано характеристики ландшафту, які істотно впливають на ефективність даної функції, а саме: кут нахилу поверхні, горизонтальна розчленованість поверхні, несуча здатність ґрунту, глибина залягання ґрунтових вод, віддаленість від об’єктів природно-заповідного фонду, залісненість території. Оцінка збитків виконана за функцією бажаності Харрінгтона для кожного контуру мікрогеохор Волинської області. Одержані результати відображені на картосхемі, фрагмент якої наведено на рис. 3. Виконані розрахунки дозволили з’ясувати, що найбільш негативний вплив на здатність мікрогеохор виконувати функцію E-Sp-1 мають зміни чотирьох характеристик ландшафту внаслідок відповідних видів геоекологічних ризиків: горизонтальна розчленованість поверхні (ризик G-1.2 росту лінійних ерозійних форм), несуча здатність ґрунту (ризики S-6.1 заболочення та G-5.1 карстопроявлень), глибина залягання ґрунтових вод (ризик S-6.2 підтоплення), лісистість території (ризик B-2 зменшення площі біоцентру). Як свідчить рис. 3, найбільші збитки (від 40 до 50%) функція E-Sp-1 зазнає у мікрогеохорах Z-2 плоских та слабохвилястих зандрових рівнинах з дерново-приховано- та слабопідзолистими глеюватими глинисто-піщаними ґрунтами. Це пояснюється тим, що на збиток цих мікрогеохор вплинуло декілька факторів ризиків одночасно, з визначальною роллю високого ризику підняття рівня ґрунтових вод і, як наслідок, виникнення процесів підтоплення і заболочення. Дещо менших збитків (30-40%) зазнають більшість контурів усіх інших видів мікрогеохор зандрових рівнин. Досить істотних збитків (від 20 до 30%) зазнають мікрогеохори других надзаплавних терас Т-9 – Т-14, а також алювіально-озерно-зандрових рівнин А-1 та А-3. Серед заплав лише у мікрогеохорах H-3 функція E зазнає збитку близько 25%, а для інших видів заплавних мікрогеохор збиток коливається в межах 10 – 20%. Такого самого збитку функція E-Sp-1 зазнає в багатьох контурах мікрогеохор перших надзаплавних терас Т-1 – Т-7, алювіально-озерно-зандрових рівнин А-2, денудаційних рівнин D-2, D-7, D-8, а також в усіх мікрогеохорах лесових височин L-1 – L-10.Рис. 3. Збитки функції E_ надання простору для промислового будівництва (фрагмент, південно-східна частина Волинської області, оригінальний масштаб – 1:200 ). індекси – види мікрогеохор: підвищені денудаційні рівнинні мікрогеохори (D-1 - D-8), підвищені моренно-зандрові рівнинні мікро-геохори (M-1 - M-7), низовинні зандрові рівнинні мікрогеохори (Z_- Z-9), низовинні алювіально-озерно-зандрові мікрогеохори (A-1 - A-7), лесові височини (L-1 – L_), схилові мікрогеохори (S_- S-6), терасові мікрогеохори (T_ T-15), заплавні мікрогеохори (H-1 - H-7), торфовища низинні (t), піщані дюни та гряди (Е).

Важливо зазначити, що для деяких контурів мікрогеохор нами були отримані від'ємні значення показнику збитків. Це означає, що в результаті настання певних видів ризиків, деякі ландшафтні комплекси можуть виконувати функцію ефективніше. У випадку функції E-Sp-1 це пов'язано з тим, що внаслідок настання ризику зменшення площі біоцентру та ризику зникнення біоцентру зменшується залісненість території. Вона обмежує функцію E-Sp-1, отже з точки зору надання простору для будівництва зменшення залісненості ландшафту є сприятливим. Виконані нами розрахунки збитків за всіма функціями ландшафту дозволили з’ясувати, що для Волинської області найбільші збитки пов’язані з настанням таких видів геоекологічних ризиків: підтоплення, заболочення, росту лінійних ерозійних форм, дефляцією ґрунтів і розсіюванням пісків, а також ризиків зменшення залісненості території. При цьому, в північній частині області збитки пов’язані насамперед з ризиками дефляції, розсіювання пісків і гідроморфізації (підтоплення та заболочення), а в її південній частині (Волинській височині та прилеглих до неї денудаційних рівнин) – з ризиком росту лінійних ерозійних форм і ризиками, пов’язаними зі зменшенням залісненості (зменшення площі біоцентрів та зникнення біокоридорів). Аналіз та оцінка розмірів геоекологічних ризиків. Розмір геоекологічного ризику є функцією, що поєднує оцінку ймовірності його настання та оцінку збитків від нього. Інтегральна оцінка геоекологічного ризику, яка враховує всі можливі для даного ландшафтного комплексу види ризиків і збитків від них, обчислюється за виразом (1). З точки зору управління геоекологічними ризиками та вирішення низки завдань конструктивно-географічного змісту, оцінювання розмірів ризиків зручно здійснювати за окремими типами функцій ландшафту й розраховувати їх по територіальним одиницям різних типів ландшафтних територіальних структур. Нами була виконана оцінка інтегральних ризиків за 10 функціями ландшафту. Наприклад, інтегральний ризик для функції LE-P-4 збереження територіальної структури ландшафту, визначається імовірністю та збитками від ризиків зникнення біоцентрів і біокоридорів, що, в свою чергу, позначаться на зміні зв’язності біотичних районів (значень б-, в- та г-індексів зв’язності) та на насиченості них біотичними елементами. Результати розрахунку представлені на рис. 4.Рис. 4. Інтегральні розміри ризиків LE-P-4 – збереження територіальної структури ландшафту (оригінальний масштаб – 1:200 ).

індекси – види біотичних районів: BPs-2 - дрібнолистяно-соснові піщані субгігроморфні, BPss-3 - дрібнолистяно-сосново-дубові супіщані семі-гігроморфні, Ps-2 - соснові піщані субігігроморфні, Ps-3 - соснові піщані семігігроморфні, Pss-3 - переважно соснові семі-гігроморфні, Pg-5 - соснові суглинкові мезоморфні, QPss-3 - дубово-соснові супіщані семігігроморфні, QPss-4 - дубово-соснові супіщані мезогігроморфні, QPss-5 - дубово-соснові супіщані мезоморфні, QPs-6 - дубово-соснові піщані мезоксероморфні, Qss-3 - переважно дубові супіщані семігігроморфні, Qg-4 - дубові суглинкові терасові мезогігроморфні, Qs-4 - дубові піщані мезогігроморфні, Qg-5 - дубові суглинкові мезоморфні.

В інтегральну оцінку розмірів ризиків функції LE-P-4 найбільшим є внесок ризику зменшення насиченості біоцентрами. Він імовірний для 94% території Волинської області і пов'язаний зі значними збитками функції LE-P-4. Також істотну роль відіграє ризик зменшення розвиненості мережі біокоридорів (в-індекс), імовірний для 86% території області. Ризик зникнення біокоридорів є головним дестабілізуючим чинником для функції збереження біоцентрично-мережевої структури ландшафтів Волинської області. Як видно з рис. 4, функція LE-Р-4 зазнає ризику в розмірі від 30 до 40% у біотичних районах переважно з дубовою рослинністю (QPss-3, QPss-4, Qs-4, Qss-3). Близько 30% території області займають біотичні райони, де розмір інтегрального ризику для функції LE-Р-4 лежить у межах 20 – 30%. Ними є біотичні райони з сосновими та дубово-сосновими лісами. Інтегральний ризик 10 – 20% притаманний 13% біотичних районів території Волинської області. До них належать переважно дрібнолистяно(березово)-соснові та дубово-соснові ліси (BPs-2, BPss-3, Ps-3, Qs-4, QPs-6, Pss-3). Незначні (до 10%) розміри геоекологічних ризиків властиві 47% території Волині. Їх можуть зазнати контури біотичних районів Qs-4, Qg-5, Pss-3, Ps-3, BPs-2, Pg-5, QPs-6, QPss-4, QPss-5, Qss-3. Отже, біоцентрично-мережеву ЛТС у межах Волинської області не можна вважати стабільною ландшафтною територіальною структурою, оскільки під загрозою зникнення знаходиться 42% її існуючих на даний час біокоридорів і 34% біоцентрів. Інтегральний ризик на території Волинської області найбільших значень набуває для біоекологічних функцій ландшафтів (ризик зникнення біокоридорів і зменшення площі біоцентрів), а також для економічних функцій ландшафтів (ризик карстопроявів, підтоплення заболочення та дефляції ґрунтів). Для ландшафтно-екологічних функцій його величина залежить від розмірів ризиків розсіювання пісків і дефляції ґрунтів, підтоплення та заболочення. Розміри інтегральних ризиків для соціально-економічних функцій ландшафтів не перевищують 40-50% і залежать насамперед від ризиків заболочення та росту лінійних ерозійних форм.

У четвертому розділі „Управління геоекологічними ризиками” розглянуті питання, пов’язані з науковим конструктивно-географічним обґрунтуванням управління геоекологічними ризиками, важливе місце серед яких посідають визначення пріоритетних напрямків управління ризиками, обґрунтування територіальної системи цього управління та моніторинг і контроль геоекологічних ризиків. При обґрунтуванні пріоритетних напрямів управління геоекологічними ризиками ми виходили з того, що визначення пріоритетів екологічної політики має ґрунтуватися на кількісних показниках. У контексті проблеми геоекологічних ризиків це означає, що розподіл зусиль і черговість проведення заходів з їх попередження має враховувати оцінки ймовірності настання ризиків Р і їх можливих наслідків (збитків) Q. При цьому слід враховувати можливості реального відновлення ландшафтних комплексів до їх вихідного чи принаймні допустимого стану після настання ризику шляхом проведення відповідних заходів. З урахуванням одержаних оцінок ризиків (див. розділ 3) визначений ранг їх пріоритетності й складена відповідна картосхема (рис.5).

Рис. 5. Рекомендації перспективної мережі моніторингу геоеко-логічних ризиків Волинської області.

Найвищий пріоритет мають ризики, розміри та ймовірності прояву яких є дуже високими. Високий пріоритет мають ризики з періодичною повторюваністю, розміри яких є загалом значними, але їх можна зменшити, виходячи з реальних економічних та технологічних можливостей. Малий пріоритет мають геоекологічні ризики, ймовірність настання яких мала й при цьому збитки від них незначні. Визначення геоекологічних пріоритетів має територіально-диференційований характер і враховує територіальні закономірності поширення різних видів геоекологічних ризиків. Оскільки за існуючої системи організації природокористування в Україні територіальними одиницями, за якими плануються, фінансуються та контролюються природоохоронні та інші заходи, є адміністративні райони, то саме вони були прийняті територіальними одиницями управління геоекологічними ризиками. На основі подібності районів Волинської області за пріоритетними видами ризиків і напрямами їх управління, суміжні адміністративні райони об’єднані в 5 регіонів, управління ризиками в яких має загалом однакову структуру та пріоритетні напрями (див. рис.5). Запропонована схема моніторингу геоекологічних ризиків ґрунтується на тому, що в першу чергу контролю підлягають ризики, які мають найвищий для даного району пріоритет. Місця, де найдоцільніше проводити моніторингові спостереження за процесами, що призводять до відповідних видів геоекологічних ризиків, обрані нами за оцінками ймовірностей їх настання. При цьому найбільш показовою та практично вагомою буде інформація, зібрана в місцях моніторингу, що відповідають контурам мікрогеохор і біотичних плям, які мають найвищі оцінки ймовірностей відповідних видів геоекологічних ризиків. Рекомендовані місцеположення постів моніторингу та контролю геоекологічних ризиків наведені на рис. 5.

ВИСНОВКИ

У дисертації обґрунтовано і розроблено теоретико-методологічні положення і методику кількісного оцінювання ймовірностей та розмірів геоекологічних ризиків, що дозволяє зробити наступні висновки:

1. Поняття геоекологічного ризику сформульоване внаслідок застосування геоекологічного підходу до загальнонаукового поняття ризику. Геоекологічний ризик визначається як можлива зміна в структурі зв’язків між компонентами територіальної системи, факт настання і розміри якої оцінюються певним суб’єктом як загрозливі. Основними етапами аналізу геоекологічних ризиків є ідентифікація ризиків, оцінювання їх імовірностей, визначення структури і розмірів збитків, визначення інтегральних характеристик ризику, картографування ризиків, визначення й оцінка ефективності можливих методів впливу на ризик, моніторинг і контроль ризиків.

2. Оцінка геоекологічного ризику є науково обґрунтованим судженням щодо можливості та наслідків змін територіальної системи, несприятливих для різних суб’єктів ризику. Оскільки настання геоекологічного ризику призводить до зниження ефективності виконання ландшафтом своїх функцій, то за оцінкою цього зниження можна оцінити розмір ризику. Розроблено типологію функцій ландшафтів, яка включає їх 6 класів і 17 підкласів. Для кожної функції ландшафту обґрунтовано перелік характеристик, які визначають ефективність її виконання ландшафтом і для кожної з них визначено її оптимальне, найбільш небажане і гранично допустиме значення.

3. Різні види геоекологічних ризиків виникають внаслідок різних територіальних процесів у ландшафті, які в свою чергу призводять до змін різних типів його територіальних структур. Тому вибір територіальних одиниць, що мають бути об’єктом аналізу геоекологічного ризику, залежать від його виду. Найбільш інформативним щодо оцінювання абіотичних видів геоекологічних ризиків є аналіз територіальних одиниць генетико-морфологічної ЛТС (мікро- та мезогеохор), а для флористично-фітоценотичних та фауністично-зооценотичних ризиків – біоцентрично-мережевої ЛТС (біотичних плям, біоцентрів, біокоридорів і біотичних районів ландшафту).

4. Найбільш адекватними специфіці оцінювання ймовірностей геоекологічних ризиків є метод оцінювання за функцією розподілу частот подій, оцінювання за варіацією значень змінної-індикатора ризику, метод оцінювання ймовірності ризику за моделлю „навантаження – опір” і метод просторових частот.

5. Для оцінювання розмірів збитків від геоекологічних ризиків ефективним є використання функції бажаності Харрінгтона. Її сутність полягає в тому, що дана функція дозволяє перейти від будь-якої іменованої змінної хі до безрозмірної оцінки ступеня бажаності її значення. При функціональному аспекті аналізу ландшафту функція бажаності Харрінгтона оцінює ступінь оптимальності стану ландшафтів для виконання ним певних функцій.

6. За розробленою методикою було проаналізовано геоекологічні ризики Волинської області, головними природними чинниками яких є: 1 –