Мацнєв А.І., Проценко С.Б., Саблій Л.А. Моніторинг та інженерні методи охорони двкілля

Подождите немного. Документ загружается.

401

Метод рентгенофлуоресцентного аналізу (РФА) є багатоелементним, він

дозволяє визначати одночасно більше 30 елементів. При використанні сучас-

них приладів процес аналізу повністю автоматизований. Метод є експресним,

час аналізу однієї проби може бути доведений до 1-5 хвилин. Цей метод до-

сить широко застосовують для аналізу ґрунтів, води, аерозолів у повітрі, рос-

лин, харчових продуктів, крові та біологічних тканин.

Серед фізичних методів дослідження органічних речовин найбільш ефек-

тивними є ультрафіолетова та інфрачервона спектроскопія, ядерний магніт-

ний резонанс, які застосовуються для встановлення властивостей і структури

складних органічних речовин природного та техногенного походження у ком-

понентах навколишнього середовища.

Основним недоліком методу ядерного магнітного резонансу (ЯМР) є

його низька чутливість навіть у порівнянні з інфрачервоною спектроскопією.

Складність визначення органічних забpуднюючих pечовин, що містяться в

об’єктах навколишнього сеpедовища, обумовлена багатьма причинами, ос-

новними з яких є їх малий вміст і велике розмаїття як за складом, так і за аг-

регатним станом. Забруднюючі речовини у компонентах навколишнього сере-

довища можуть знаходитися в різних агрегатних станах, тоді як проби для до-

слідження методом ЯМР-спектроскопії повинні надаватися тільки у вигляді

нев’язких рідин (розчинів).

Приблизно аналогічні задачі вирішують методом електронно-парамаг-

нітного резонансу (ЕПР), однак зразки можуть бути як в рідкому, так і в

твердому стані.

На відміну від методів

ЕПР

та

ЯМР

, де енергія електромагнітного поля

поглинається окремими електронами чи ядрами речовини при зміні квантово-

го стану, інфрачервона спектроскопія ґрунтується на явищі резонансного чи

нерезонансного поглинання окpемими атомами та молекулами речовини ін-

фрачервоного випромінювання (частини електромагнітного спектру, яка зна-

ходиться між видимою і мікрохвильовою областями). Спектральні виміри в

інфрачервоній області дозволяють проводити дослідження газів, рідин і твер-

дих тіл.

Серед методів атомної спектроскопії практичного використання набули

три методи: атомно-емісійна спектроскопія (АЕС), атомно-флуоресцентна

(

АФС

)

та

атомно-абсорбційна спектрометрії

(

ААС

В апаратурному відношенні найбільш простим із цих методів є атомно-

емісійний аналіз, при якому атоми збуджуються термічним способом (полу-

м’я, дуга, іскра, плазменні джерела). Використання цього методу для аналі-

тичних цілей потребує підтримки постійної температури джеpела, що на

практиці реалізувати досить важко.

Атомно-флуоресцентний метод ґрунтується на фотонному збудженні

електронів. Чутливість методу залежить від інтенсивності збуджуючого ви-

промінювання. Оскільки існуючі джеpела такого випромінювання є відносно

402

слабкими, чутливість атомно-флуоресцентного методу аналізу менша, ніж ін-

ших методів атомної спектрометрії.

Метод атомно-абсорбційної спектрометрії ґрунтується на поглинанні

ультрафіолетового чи видимого випромінювання атомами газу.

При мас-спектрометричному аналізі досліджувана речовина бомбарду-

ється пучком електронів, після чого проводиться кількісна реєстрація утворе-

них позитивних іонів, які являють собою фрагменти (уламки) молекул сполу-

ки, що аналізується. Мас-спектрометрія знаходить своє основне застосування

при визначенні ізотопного складу речовин та при дослідженнях органічних

сполук для підтвердження або встановлення їх структури. Мас-спектрометрію

застосовують також для встановлення виду забруднень і підтвердження

структури токсичних сполук, наприклад, для визначення у природних водах

вмісту такого сильного токсичного забруднювача, як діоксин, що характери-

зується надзвичайно низькою гранично допустимою концентрацією (згідно

норм країн Західної Європи ГДК діоксину у питній воді становить 5·10

-11

мг/л).

Спектральним аналізом визначають речовинний (елементний) склад

зразків за їх спектром в оптичній області, збудженим за допомогою гарячих

джерел (газове полум’я, електрична дуга, іскра, плазма, лазерне випроміню-

вання тощо). Емісійний спектральний аналіз (кількісний і напівкількісний)

широко застосовується при вивченні складу мінеральних pечовин і має ряд

переваг перед іншими методами аналізу, основними з яких є:

• висока чутливість (0.01-0.0001 %);

• мала кількість речовини для аналізу (від 10 до 100 мг);

• низька вартість;

• універсальність - можливість одночасного визначення в одній пробі до

10-20 елементів і більше (при напівкількісному аналізі - до 50-70 еле-

ментів);

• документальність - можливість уточнення і перевірки результатів ви-

значення за спектрограмою.

Сьогодні спектральний аналіз дозволяє визначити у мінеральних речови-

нах вміст майже всіх хімічних елементів, крім інертних газів, водню, кисню

та азоту. Для визначення хлору, брому, йоду, вуглецю, сірки і селену необхід-

ні особливі умови проведення аналізу, тому цим методом їх визначають дуже

рідко.

Залежно від цілей вивчення властивостей природних компонентів вико-

ристовують різні методики, які встановлюють раціональні способи і засоби

для отримання бажаних результатів. Наприклад, визначення компонентного

складу домішок, присутніх у пробах прісних пpиpодних вод і атмосферних

опадів, можуть здійснюватися за кількома методиками, які потребують відпо-

відної пpобопідготовки (способу відбору і об’єму проб, застосування того чи

іншого консерванту, дотримання нормативних строків збереження пpоб то-

403

що) та приладового устаткування. На практиці найчастіше викоpистовують

методики, за якими здійснюються:

• повний хімічний аналіз (ПХА), згідно якого визначають: pH, натрій,

калій, кальцій, магній, амоній, стронцій, літій, рубідій, цезій, залізо,

бор, кремній, карбонати, гідрокарбонати, хлориди, сульфати, нітрати,

нітрити, фосфати, броміди, йодиди, сухий залишок, окисність;

• мікрокомпонентний аналіз: берилій, марганець, молібден, радій, се-

лен, срібло, уран, алюміній, залізо, золото, кадмій, кобальт, мідь, ні-

кель, свинець, цинк, боp, ванадій, вісмут, вольфрам, галій, германій,

індій, ітpій, літій, миш’як, pеній, pубідій, скандій, стронцій, талій, те-

лур, титан, торій, хром, цезій, ртуть, сурму;

• макрокомпонентний аналіз: pH, гідрокарбонати, карбонати, хлори-

ди, сульфати, нітрати, вуглець органічних сполук, натрій, калій, каль-

цій, магній, стронцій, літій, рубідій, цезій;

• наближено-кількісний аналіз сухого залишку природних вод і атмо-

сферних опадів, згідно якого визначають 42 елементи;

• аналіз газових складових води: азот, водень, гелій, діоксид вуглецю,

кисень, метан, етан, етилен, пропан, бутан, ізобутан, пропілен, сірко-

водень, сульфіди, аміак, хлористий водень, аpсин, фосфін;

• аналіз неорганічних сполук: pоданіди, ціаніди, двоокис кремнію, кис-

лоти (соляна, сірчана, азотна, фосфорна, фтористоводнева);

• аналіз ізотопів і pадіонуклідів: азот-15, дейтерій, кисень-18, тритій,

стpонцій-90, вуглець-14, pадій-226, pадон-222, уpан-238, уpан-234, то-

рій, калій-40;

• аналіз розчинених органічних речовин: азот та вуглець оpганічних

сполук, ароматичні вуглеводні та їх похідні (бензол, толуол, стирол,

ксилоли, феноли леткі та сумарні, бенз(а)піpен, нафтенові кислоти,

бензин, гас, інші нафтопродукти, смоли, асфальт), пестициди (ГХЦГ,

ДДТ, ДДЕ, тpефпан, метафос, карбофос), гербіциди, галогеноpганічні

сполуки (дихлоpметан, дихлоpтолуол, тpихлоpетилен, етилхлорид,

хлороформ, чотирихлористий вуглець, діоксин), органічні спирти (ме-

тиловий, етиловий, пpопіловий, ізопpопіловий, H-бутиловий, ізобути-

ловий), ацетон, формальдегід, бітуми, гумусові речовини, леткі жирні

кислоти, капролактам, ксантогенат бутиловий, тетpаетилсвинець.

ГIС - це можливість нового погляду на навколишній світ як на єдине ціле.

8.2.4. Геоінформаційні системи і технології

Прискорені темпи змін стану навколишнього середовища під впливом ан-

тропогенної діяльності обумовлюють необхідність застосування дедалі більш

ефективних і гнучких форм та способів збору, збереження, аналізу і наочного

відображення просторової інформації з можливістю її практичного викорис-

404

тання для цілей екологічного управління. Ефективним способом вирішення

цих завдань є застосування географічних інформаційних систем (ГIС) і техно-

логій, які дозволяють швидко та комплексно інтерпретувати накопичені дані,

що мають просторову прив’язку, зручно маніпулювати ними та оперативно

оновлювати інформацію, здійснювати її аналіз і синтез у поєднанні із систем-

ним прийняттям управлінських рішень на локальному, регіональному та гло-

бальному рівнях. Ця технологія дозволяє зібрати разом та проаналізувати різ-

ну, на перший погляд мало зв’язану між собою інформацію, отримати основа-

ний на масовому фактичному матеріалі узагальнений погляд на навколишній

світ, кількісно та якісно проаналізувати взаємні зв’язки між параметрами, що

його характеризують, та процесами, які в ньому відбуваються. Результатом

застосування ГIС є підвищення ефективності та економічності управління ви-

користанням природних ресурсів, а також можливість стратегічного плану-

вання природоохоронних заходів.

ГIС - це сучасна комп’ютерна технологія для картографування та аналізу

об’єктів реального світу, а також подій, що відбуваються на нашій планеті, у

нашому житті та діяльності. Iншими словами, ГIС - це технологія, що об’єд-

нує традиційні операції при роботі з базами даних (такі як запит та статистич-

ний аналіз) з перевагами повноцінної візуалізації та географічного (просторо-

вого) аналізу, які надає карта. Ці можливості відрізняють ГIС від інших ін-

формаційних систем і забезпечують унікальні можливості для її застосування

при вирішенні широкого спектру завдань, зв’язаних з аналізом і прогнозом

явищ та подій навколишнього світу, з усвідомленням і виділенням головних

факторів, причин і можливих наслідків, з плануванням стратегічних рішень та

прогнозуванням наслідків запланованих заходів.

ГIС є важливим засобом розуміння і управління станом навколишнього

середовища. Всім відоме прислів’я “За деревами лісу не видно”, що відобра-

жає ситуацію, яка часто виникає в екологічному управлінні. У наявності є ве-

личезна кількість інформації, що зберігається на паперових чи магнітних но-

сіях, але спроба її інтерпретувати у відповідному контексті нагадує “

перебу-

вання серед дерев”. Тільки візуалізація інформації на карті дозволяє “підня-

тися над вершинами дерев

”, об’єднати окремі елементи в єдине ціле і “

поба-

чити ліс за деревами”.

Геоінформаційні системи є досить новою галуззю, що об’єднує сучасну

інформаційну науку і технологію з наукою про землю (територію). Проте, не-

зважаючи на свій порівняно “молодий вік”, ГIС є однією з найдинамічніших

галузей інформаційних технологій.

ГIС почали розроблятися на початку сімдесятих років ХХ ст. і перше за-

стосування знайшли у ландшафтній архітектурі та генеральному плануванні.

Нині ж цю технологію застосовують практично в усіх сферах людської діяль-

ності - чи то аналіз таких глобальних проблем, як перенаселення, забруднення

територій, голод, перевиробництво сільськогосподарської продукції, скоро-

405

чення лісових угідь, природні катастрофи, або ж вирішення окремих практич-

них завдань - пошук найкращого маршруту руху між пунктами, підбір опти-

мального розташування нового підприємства, пошук будинку за його адре-

сою, прокладання трубопроводу чи лінії еклектропередач на місцевості, різ-

номанітні муніципальні задачі, реєстрація земельної власності тощо.

Проте ГIС - це не тільки інформаційно-пошукова й довідкова система для

організації запитів типу “Що це?” і “Де це знаходиться?”. ГIС надає звичай-

ним системам управління базами даних нової функції аналізу просторових

взаємовідносин між об’єктами: “Що знаходиться поруч?”, “Який шлях найко-

ротший?

”,

“

З якими об’єктами межує даний об’єкт?

”,

“

Положення яких

об’єктів перетинається у просторі і на скільки?

”

і т.п. За допомогою ГIС

можна програвати сценарії типу “

Що буде в разі, якщо...

”

Геоінформаційні системи і технології застосовують всюди, де необхідно

враховувати, обробляти і демонструвати територіально розподілену інформа-

цію. Особливо це стосується установ, діяльність яких цілком пов’язана із зем-

ною поверхнею (кадастрові й екологічні служби, розвідка та видобуток ко-

рисних копалин тощо). ГIС широко застосовують і в екологічних досліджен-

нях: управління природними ресурсами, сільськогосподарськими угіддями,

аналіз розташування джерел забруднення довкілля і об’єктів екологічного ри-

зику, антропогенного навантаження територій, місць проживання диких тва-

рин, планування маршрутів (коридорів) їх міграції між заповідними територі-

ями, виявлення масштабів і темпів деградації флори й фауни, ерозії ґрунтів,

моделювання руху підземних вод і трекінг забруднення - ось тільки декілька

можливих практичних застосувань ГIС у сфері екологічного захисту.

Головне завдання ГIС у моніторингу навколишнього середовища поля-

гає в утворенні спеціальних просторових систем даних, що є основою для по-

будови розрахункових моделей природних систем і процесів. Джерелами об-

новлюваної інформації можуть бути результати наземних зйомок або ж дис-

танційних спостережень. За допомогою ГIС зручно моделювати влив та роз-

повсюдження забруднень від точкових та просторових джерел на місцевості,

в атмосфері чи по гідрологічній мережі. Результати модельних розрахунків

можна накладати на карти рослинності, житлових масивів, сільгоспугідь, що

дозволяє оперативно оцінювати найближчі й віддалені наслідки таких екстре-

мальних ситуацій, як аварійні забруднення довкілля нафтопродуктами та ін-

шими шкідливими речовинами. Застосування ГIС є ефективним для виявлен-

ня причинно-наслідкових ланцюгів та взаємозв’язків, оцінки сприятливих і

негативних наслідків природоохоронних заходів на екосистему в цілому та на

її окремі компоненти, прийняття оперативних рішень по їх корегуванню за-

лежно від зміни зовнішніх умов тощо.

Основою ГIС є дані з просторовими координатами, зв’язані з конкретни-

ми об’єктами на місцевості. Просторова організація систем даних, які оформ-

люються в окремі тематичні шари цифрової карти, дає можливість співстав-

406

ляти різні типи даних та виявляти кореляційні залежності між ними. Тематич-

ні шари карти можна довільним способом накладати один на одного, утворю-

ючи нові сполучення вибраних даних, що дозволяє виявити нові закономір-

ності природних процесів. Збереження інформації про реальний світ у вигляді

набору тематичних шарів, які об’єднуються на основі географічного розташу-

вання, є простим і гнучким підходом, який довів свою цінність при вирішенні

багатьох реальних задач - детального відображення існуючої обстановки та

наслідків запланованих заходів, моделювання глобальної циркуляції атмосфе-

ри тощо.

Інтегральні функціональні можливості ГIС найбільш яскраво проявля-

ються та сприяють успішному проведенню спільних міжгалузевих дослід-

жень. Вони забезпечують можливість об’єднання і накладання один на одного

будь-яких типів даних, тільки б їх можна було зобразити на карті. До подіб-

них досліджень, наприклад, відносяться: аналіз зв’язків між здоров’ям насе-

лення та різноманітними (природними, демографічними, економічними) фак-

торами, кількісна оцінка впливу параметрів навколишнього середовища на

стан локальних і регіональних екосистем та їх складових, виявлення чисель-

ності та щільності ареалів поширення рідкісних видів рослин залежно від ви-

соти місцевості, кута похилу та експозиції схилів тощо.

У загальному випадку працююча ГIС включає в себе п’ять ключових

складових: апаратні засоби, програмне забезпечення, дані, виконавців та ме-

тоди

Апаратні засоби - це комп’ютер, на якому працює ГIС. Сучасні ГIС здат-

ні працювати на різних типах комп’ютерних платформ - від централізованих

серверів до окремих або зв’язаних мережею персональних комп’ютерів.

Програмне забезпечення ГIС містить функції та інструменти, необхідні

для збереження, аналізу і візуалізації географічної (просторової) інформації.

Ключовими елементами програмних продуктів є наступні: інструменти для

введення та оперування географічною інформацією; система управління база-

ми даних (СУБД); інструменти підтримки просторових запитів, аналізу і візу-

алізації (відображення); графічний інтерфейс користувача (GUI) для зручного

доступу до інструментів та функцій.

Дані щодо просторового розташування об’єктів (географічна інформація)

та зв’язані з ними описові (табличні) дані - це найбільш важливий компонент

ГIС. В процесі управління просторовими даними ГIС інтегрує їх з іншими ти-

пами і джерелами даних, а також може використовувати СУБД, що застосову-

ються для вирішення інших завдань. Здатність зв’язувати описову інформа-

цію, організовану у таблиці реляційної бази даних, з просторовими географіч-

ними об’єктами і є головною відмінністю ГIС від інших інформаційних сис-

тем. Саме наявність такого зв’язку й забезпечує широкий спектр можливостей

ГIС.

407

Широке застосування ГIС неможливе без кваліфікованих виконавців -

людей, які працюють з програмними продуктами та розробляють плани їх ви-

користання для вирішення реальних задач. Користувачами ГIС можуть бути

як технічні спеціалісти, що розробляють і підтримують систему, так і кінцеві

користувачі, яким ГIС допомагає вирішувати поточні щоденні питання і про-

блеми.

Успішність та ефективність (у тому числі й економічна) застосування ГIС

значною мірою залежить від правильно складеного плану та правил роботи

(методу), які складаються у відповідності зі специфікою завдань, що вирішу-

ються у кожному конкретному випадку.

Ядро ГIС становлять бази даних та аналітичні засоби для обробки коор-

динатно прив’язаної інформації. Будь-яка географічна інформація містить ві-

домості щодо просторового розташування - чи то географічні або інші коор-

динати, чи то адресу, поштовий індекс, ідентифікатор земельної чи лісової ді-

лянки, назву річки чи кілометрову позначку на магістралі тощо. При викорис-

танні подібних посилань для автоматичного визначення місця розташування

чи положення об’єкта застосовується процедура, яка називається геокодуван-

ням. З її допомогою можна швидко визначити, де знаходиться той чи інший

об’єкт, де спостерігалося те чи інше явище, відбулася певна подія тощо.

ГIС може працювати з двома типами просторових даних, що суттєво

відрізняються один від одного -

векторними

растровими

. У векторній мо-

делі інформація про точки, лінії та полігони кодується і зберігається у вигляді

набору координат X, Y (в сучасних ГIС до них часто додають третю просто-

рову та четверту часову координати). Векторна модель є особливо зручною

для опису дискретних об’єктів і менше підходить для опису властивостей, що

безперервно змінюються у просторі, таких як щільність населення чи концен-

трація забруднюючої речовини. Оптимальною для роботи з безперервними

властивостями є растрова модель. Растрове зображення являє собою набір

значень для окремих елементарних складових (комірок), воно є подібним до

відсканованої карти або малюнка. Обидві моделі мають свої переваги і недо-

ліки. Сучасні ГIС здатні працювати як з векторними, так і з растровими моде-

лями даних.

У загальному випадку ГIС здатні виконувати п’ять основних процедур

(задач) з даними:

введення

маніпулювання

управління

запит та аналіз

візу-

алізацію.

Для можливості використання в ГIС дані мають бути перетворені у відпо-

відний цифровий формат. Процес перетворення даних з паперових карт у

комп’ютерні називають оцифровуванням. В сучасних ГIС цей процес може

бути автоматизований з використанням сканерної технології, шляхом оброб-

ки аеро- та космічних знімків, що є особливо важливим при виконанні круп-

них проектів. При порівняно невеликому обсязі робіт дані можна вводити за

408

допомогою дигітайзера. Деякі ГIС мають вбудовані векторизатори, які авто-

матизують процес оцифровування растрових зображень.

Iнколи для виконання конкретного проекту наявні дані необхідно додат-

ково опрацьовувати відповідно до вимог системи (наприклад, для спільної об-

робки і візуалізації всі дані зручніше представляти в єдиному масштабі та в

однаковій картографічній проекції). ГIС-технології надають багаті можливос-

ті для маніпулювання та відбору просторових даних, необхідних для вирішен-

ня конкретної задачі.

У невеликих проектах географічна інформація може зберігатися у вигляді

звичайних файлів, але при збільшенні обсягів інформації та зростанні кіль-

кості користувачів для зберігання, структурування й управління даними ефек-

тивніше застосовувати спеціальні комп’ютерні засоби для роботи з інтегрова-

ними наборами даних - системи управління базами даних. В ГIС найбільш

зручно використовувати реляційну структуру, при якій дані зберігаються у

табличній формі, а для зв’язування таблиць застосовуються спільні поля. Цей

підхід є достатньо гнучким і широко використовується в багатьох прикладних

програмах.

Сучасні ГIС мають багато потужних інструментів для просторового ана-

лізу, серед яких найбільш важливими є два:

аналіз близькості

та

аналіз накла-

дання. Для проведення аналізу близькості об’єктів відносно один одного в

ГIС застосовують процес, який називається буферизація. Він допомагає від-

повісти на питання типу: “

Скільки будинків знаходиться не далі 100 м від цьо-

го підприємства?

” Процес накладання включає інтеграцію даних, розташо-

ваних у різних тематичних шарах. У найпростішому випадку - це операція ві-

дображення, однак при деяких аналітичних операціях дані з різних шарів

об’єднуються фізично.

Для багатьох типів просторових операцій кінцевим результатом є пред-

ставлення даних у вигляді карти або діаграми. Карта - дуже ефективний та

інформативний спосіб зберігання, представлення і передачі географічної

(просторової) інформації. ГIС надає нові вражаючі можливості, які розширю-

ють і розвивають мистецтво та наукові основи картографії. Раніше карти були

статичними і створювалися на століття. Впровадження ГIС забезпечує якісно

новий шлях розвитку екологічного картографування. Завдяки перетворенню

карт та інших видів інформації у цифрову форму ГIС дозволяє маніпулювати

екологічними даними та відображати їх новими і вражаючими способами.

Електронна карта, яка формується на екрані монітора, є динамічним об’єк-

том. За бажанням користувача можна легко змінити її масштаб, зміст, проек-

цію, спосіб відображення обстановки. Не викликає труднощів внесення будь-

яких корекцій. Комп’ютерні карти організовані пошарово, кожен шар містить

певну множину об’єктів, за бажанням користувача можна включити або від-

ключити окремі шари карти. В разі наявності відповідних периферійних при-

строїв можна швидко отримати повнокольоровий аркуш карти або друкар-

409

ський видавничий оригінал. За допомогою ГIС візуалізація карт може бути

легко доповнена звітами, тривимірними зображеннями, діаграмами, фотогра-

фіями та іншими засобами, наприклад, мультимедійними.

Бачити легко, важко передбачити.

Бенджамін Франклін

8.2.5. Методи прогнозування стану навколишнього природного

середовища

Екологічним прогнозуванням називають передбачення стійких змін у

навколишньому природному середовищі, що відбуваються в результаті склад-

них ланцюгових реакцій, зв’язаних як з безпосереднім впливом людства на

довкілля, так і з віддаленими опосередкованими наслідками цих впливів.

За масштабами передбачуваних явищ екологічні прогнози поділяють на:

• глобальні (фізико-географічні);

• регіональні (в межах кількох країн, одного материка, океану тощо);

• національні (в межах країни);

• локальні (для невеликих територій).

За даними різних авторів нараховується від 100 до 250 методів прогнозу

стану природного середовища, які можна об’єднати у три основні групи: ме-

тоди експертної оцінки, екстраполювання та моделювання.

Метод експертної оцінки (метод евристичного прогнозування або ін-

туїтивного передбачення - так званий метод Делфі) оснований на логічному

моделюванні і полягає у вилученні прихованих в людині знань за допомогою

штучних навідних запитань (маєвтика). Суть цього методу у сучасному розу-

мінні зводиться до спеціалізованих експертних оцінок та математичної оброб-

ки анкет. Цей метод застосовують у випадках, коли об’єкти прогнозування не

піддаються формалізації повністю чи частково. В основі методу лежить сис-

тема отримання та обробки інформації шляхом цілеспрямованого індивіду-

ального опитування експертів у вузькій галузі науки, техніки та виробництва.

За допомогою методів експертної оцінки можна підвищити надійність про-

гнозів, отриманих іншими методами.

Метод екстраполювання полягає у перенесенні даних, отриманих у пев-

ній області, на більш-менш обширні аналогічні площі або у розрахунку на-

ступного ряду значень деякої властивості, виходячи з попереднього характеру

кривої (продовження відомого ряду, існуючої тенденції на майбутній відрізок

часу чи на поки що невідомий, але передбачуваний аналогічний простір). Iн-

коли до екстраполяції відносять пошук проміжних значень деякої властивості

між відомими її значеннями - інтерполяцію прямолінійну, експоненціальну

або за іншими заздалегідь відомими кривими змін. Метод екстраполювання

використовують вибірково для короткострокових прогнозів. Застосовують

його також у випадках, коли розвиток процесів протягом значного проміжку

часу відбувається рівномірно, без значних стрибків.

410

Метод моделювання полягає у створенні спрощених версій реального

світу, які називають моделями. У моделях знаходять відображення найсуттє-

віші, найважливіші властивості та функції інколи складного та різноманітного

процесу чи об’єкта. Модель може бути

словесною

(

вербальною

графічною

статистичною

чи

математичною

(у т.ч.

комп’ютерною

). При прогнозуван-

ні наслідків антропогенних впливів на природне середовище зручно відрізня-

ти геофізичні моделі (перенесення та перетворення забруднюючих речовин у

навколишньому середовищі) та екологічні моделі (зміни стану екосистем під

дією забруднення). Навіть у тому випадку, коли модель досить умовно відпо-

відає реальному процесу чи об’єкту, вона є дуже корисною на перших етапах

досліджень, оскільки виділяє ключові компоненти та взаємодії, що заслугову-

ють найбільшої уваги.

Робоча модель екологічної ситуації, зазвичай, включає такі чотири ком-

поненти:

• джерело енергії

або іншу зовнішню силу;

• властивості, які називають змінними часу;

• напрямки потоків, які зв’язують властивості між собою та з діючими

силами через потоки енергії та речовини;

• взаємодії або функції взаємодій сил і властивостей, які змінюють, під-

силюють та контролюють переміщення речовини і енергії або утворю-

ють емерджентні властивості.

Методи прогнозу в екології застосовують за допомогою таких спеціаль-

них методик:

• аналізу причинно-наслідкового ланцюга, або

проведення аналогій

(передбачається, що майбутній процес буде аналогічним за ланцюгом

“причина-наслідок” до вже відомих явищ, які відбувалися у подібних

умовах);

• первинного поштовху (слабка, несуттєва у даний час зміна, що спо-

стерігається, розглядається як така, що може перетворитися на сильну

та високозначиму);

• якісного стрибка (передбачення переходу слабкого росту у зверхекс-

поненціальний - варіант методу екстраполяції).

Усі способи екологічного прогнозування мають обмеження, зв’язане з

принципом неповноти інформації (

принципом невизначеності

), який поля-

гає у наступному: інформація при проведенні акцій по перетворенню природи

завжди є недостатньою для апріорного судження про всі можливі результати

(особливо у віддаленій перспективі) заходу, що здійснюється. Це зв’язане з

винятковою складністю природних систем, їх індивідуальною унікальністю та

неминучістю природних ланцюгових реакцій, напрямок яких нерідко важко

передбачити. Для зменшення ступеня невизначеності моделювання необхідно

доповнювати безпосередніми дослідженнями у природі, натурними експери-

ментами і з’ясуванням динаміки природних процесів. Принцип невизначенос-