Стурман В.И. Экологическое картографирование

Подождите немного. Документ загружается.

рода в атмосферном воздухе 4- городской шум + низкий уровень дохо-

да семьи» [34].

Влияние природно-территориальных различий на здоровье яв-

ляется предметом изучения медицинской географии. Неоднознач-

ность реакций организма на природные и техногенно-преобразо-

ванные факторы окружающей среды дополнительно усиливается

зависимостью от культурного уровня, традиций, соотношения

коренного и приезжего населения.

Проблема территориальной привязки медико-статистических

данных связана с противоречием между необходимостью опреде-

лять показатели для достаточно больших (представительных) групп

населения, численностью 25 тыс. человек и более [63], и желатель-

ностью использовать для картографирования как можно более мел-

кие территориальные единицы.

Эту проблему усугубляет существующая система статистическо-

го учета, позволяющая определять показатели для единиц админи-

стративно-территориального деления или, в лучшем случае и при

больших трудозатратах, для территорий деятельности поликлиник и

детских дошкольных учреждений. Такой выбор территориальных еди-

ниц для картографирования является, как будет показано ниже,

наименее удачным вариантом. Разрешение или, по крайней мере,

смягчение отмеченного противоречия в принципе возможно на ос-

нове точной локализации места проживания каждого пациента, в

рамках компьютеризации медико-статистического учета.

Исследования особенностей иных биологических объек-

тов.

Исследования (птиц, почвенных беспозвоночных, зародышей

рыб и др.) многочисленны, но в целом имеют эпизодический ха-

рактер. Их общая черта — выявление фаунистических и/или физи-

ологических и морфологических различий между априорно выб-

ранными районами с заведомо разной экологической обстанов-

кой, что относится к области биологии.

Биоиндикационные и медико-статистические исследования

ориентированы на собственные задачи в рамках биологии и меди-

цины. Эти исследования начали развиваться задолго до зарожде-

ния экологического картографирования и даже до оформления

экологии в самостоятельную науку. Картографическая интерпрета-

ция — сравнительно новое практическое приложение этих науч-

ных направлений. Для экологического картографирования биоин-

дикационные данные важны не столько как картографический

источник (их возможности ограничены невысокой дифференци-

рованностью показателей по территории), сколько как ориентир

общего характера при оценке экологической обстановки.

Глава

Методология экологического

картографирования

Экологическое картографирование — отклик

на

общественную

потребность

информации

состоянии

динамике качества сре-

ды,

окружающей человека,

условиях экологического кризиса.

Как

показано выше, расширение предмета

тематическая дифферен-

циация экологического картографирования произошли вследствие

невозможности удовлетворить эту потребность без привлечения всей

совокупности данных наук

Земле, человеке

обществе.

Задача экологического картографирования состоит

непосред-

ственной характеристике состояния среды, подвергающейся ант-

ропогенному воздействию. Важнейшие свойства картографируемых

показателей

— их

содержательная, пространственная

временная

локализация.

При

этом информация, заключенная

карте, всегда

беднее исходной природной. Поэтому

для

обеспечения объектив-

ности

репрезентативности результатов необходимо соблюдение

ряда процедур, среди которых целесообразно различать общекар-

тографические приемы получения, локализации, интеграции

интерпретации показателей

особенности

их

применения, обус-

ловленные спецификой объекта картографирования.

3.1. Территориальная интерпретация

эколого-географической информации

3-1.1.

Оценка проницаемости географических

границ

Границы природно-территориальных единиц важны

для

эко-

логического картографирования постольку, поскольку

они

обра-

зуют геохимические

орографические барьеры

на

путях миграции

поллютантов. Степень прозрачности границ для поллютантов дол-

жна рассматриваться

как

основной критерий

их

учета

при

про-

странственной интерпретации показателей.

При

отсутствии пре-

пятствий загрязнения должны равномерно распространяться

по

всем направлениям;

этом случае уровень

их

концентрации

ста-

новится функцией расстояния и оказывается возможным только

выделение условных границ на основе количественных критериев

(например, превышения или непревышения ПДК). Практическим

средством выделения геоэкологически значимых границ может быть

мысленный эксперимент, в ходе которого воображаемые прегра-

ды размещают на разных природных рубежах [125] и определяют

их реальность по отношению к тем или иным вещественно-энер-

гетическим потокам.

Характер переноса загрязнений в атмосфере. Он опреде-

ляется в первую очередь циркуляционным фактором. Территории

с разной направленностью атмосферного переноса разграничива-

ются своеобразными «атморазделами» [40]. Высокая динамичность

воздушной среды предопределяет существование климатических гра-

ниц, являющихся наиболее расплывчатыми по сравнению с дру-

гими природными границами [6]. Количество таких границ на Земле

невелико; их ширина (порядка сотен км) сопоставима с макси-

мальной дальностью переноса большинства поллютантов. Поэтому

геоэкологическое значение климатических границ определяется их

влиянием на глобальное загрязнение атмосферы наиболее устой-

чивыми поллютантами (например, роль атмосферных фронтов в

изоляции Антарктиды и формировании «озоновой дыры»).

Для региональных и локальных особенностей загрязнения ат-

мосферы наибольшее значение имеют расположение и параметры

источников выбросов, а также их перераспределение под воздей-

ствием элементов подстилающей поверхности, тогда как элемен-

ты общей циркуляции образуют общий фон. Элементы подстила-

ющей поверхности, влияющие на местную циркуляцию: рельеф,

растительный покров, водоемы. Барьеры на пути местной цирку-

ляции поллютантов (особенно переноса аэрозолей в приземном

слое) создают:

• линейные положительные формы рельефа;

• побережья водоемов, размеры которых достаточны для фор-

мирования бризовой циркуляции;

• границы лесных массивов (при достаточно выраженных раз-

личиях в степени шероховатости поверхности в пределах

леса и вне его).

С точки зрения влияния на местную циркуляцию, искусствен-

ные сооружения могут рассматриваться как формы рельефа. Соот-

ветственно границы участков высотной застройки принимают ха-

рактер локальных орографических рубежей, воздействующих на

местную циркуляцию.

Условия переноса загрязнений в гидросфере. Они резко

различны для разных ее составных частей: морей и океанов (в дан-

ном пособии не рассматриваются), водоемов суши, подземных вод.

Для рек (как однонаправленных потоков) с развитой поперечной

циркуляцией и русловыми деформациями устойчивы лишь попе-

речные границы, разделяющие разные отрезки русла.

Различия экологических ситуаций в пределах отрезков русел

обусловливаются неравномерностями поступления загрязнений и

интенсивности процессов самоочищения. Створы источников сбро-

сов и устья сильно загрязненных притоков образуют верхние гра-

ницы экологически неблагополучных участков русел. Загрязнен-

ные участки русел подразделяются на зоны смешения с неустой-

чивыми характеристиками загрязнения и зоны распределения, в

которых происходят процессы транспортировки поллютантов и

самоочищения, приводящие к постепенному уменьшению их кон-

центраций вниз по течению [34], что не предполагает обособле-

ния границ.

Аккумуляция поллютантов в донных отложениях контролиру-

ется гидродинамическими особенностями водотоков, от чего за-

висит также распределение литологических разностей. Известно

повышенное накопление большинства металлов в техногенных илах

[34],

в связи с чем границы тел заиления выражаются в различиях

уровней загрязненности. Расположение тел заиления, в свою оче-

редь,

подчиняется определенным гидродинамичским закономер-

ностям: в виде сегментов по выпуклым участкам берегов меандри-

рующего русла либо в виде относительно равномерного чехла на

непроточных и слабопроточных участках.

Заиление оказывает неоднозначное влияние на экологическую

обстановку. С одной стороны, скопления ила концентрируют пол-

лютанты (особенно металлы), с другой — интенсивно зарастают

макрофитами и в связи с этим могут выполнять роль биофильтров.

В обоих случаях границы заиленных участков приобретают то или

иное геоэкологическое значение.

Перенос загрязнений в подземной гидросфере. Происхо-

дит в гидродинамических зонах аэрации и активного водообмена и

подчиняется закономерностям миграции в данных ландшафтах, с

накоплением на тех или иных геохимических барьерах. Типы барь-

еров определяются зональными факторами [39]. Для всех зон ха-

рактерна также повышенная аккумуляция поллютантов в донных

отложениях и понижениях различного происхождения, с непро-

мывным режимом почв, что определяет важность их выделения по

материалам дистанционного зондирования и полевых наблюдений.

Воздействия на недра, в частности в связи с добычей нефти и

газа, приводят к активизации процессов в зонах замедленного и

весьма затрудненного водообмена и осолонению пресных гори-

зонтов. Формы и размеры образующихся зон загрязнения подзем-

ных вод определяются направлениями потоков в зоне активного

водообмена и их трансформациями в связи с техногенными воз-

действиями [1]; при этом концентрации изменяются постепенно,

без обособления резких границ. Тектонические нарушения обычно

не ограничивают зоны загрязнения подземных вод, а выступают в

роли естественных факторов их образования вследствие повышен-

ной проницаемости для высокоминерализованных глубинных вод.

Степень трансформации биоты и почв. Она в наибольшей

степени зависит от характера использования территории. Выделя-

ются следующие основные функции использования территорий:

заповедная, рекреационная, лесохозяйственная, сельскохозяй-

ственная, промышленно-урбанистическая [10]. Фактически лю-

бая территория используется многообразно, что не исключает воз-

можности выделения для конкретных территорий ведущих и вто-

ростепенных функций [135]. Расположенные в приведенной выше

последовательности, функциональные типы использования тер-

риторий образуют объективно существующие ступени уровней пре-

образованное™ почв и биоты: от почти полной сохранности при-

родного фона (изменения обусловливаются глобальными и реги-

ональными антропогенными воздействиями) в пределах ООПТ

до практически полного уничтожения естественных и создания

(стихийного или целенаправленного) искусственных почв, фло-

ры и фауны в городах.

Обособлению границ территорий с различным типом хозяй-

ственного (или иного) использования способствует их юридичес-

кое оформление, а иногда и охрана (государственные границы,

военные объекты, ООПТ, землевладения). Различия в плотности

населения, уровнях развития технологии производства и охраны

окружающей среды, сглаживающие влияния вышеперечисленных

функциональных типов использования территорий, обычно про-

являются по разные стороны отмеченных выше границ, что также

способствует приобретению ими объективного характера и гео-

экологического значения. В общем случае, чем выше юридический

статус и эффективнее охрана границы землепользовании, тем су-

щественнее ее геоэкологическое значение в части, касающейся

сохранности биоты и почв. Так, в печати многократно указывалось

на существенные различия в состоянии лесов, находящихся в ве-

дении Гослесфонда и сельскохозяйственных предприятий. Таким

образом, различия

характере землепользования могут превра-

щать условные границы

объективно существующие.

Степень трансформации рельефа

геологической среды.

Она определяется сочетанием сложно взаимодействующих природных

и техногенных факторов. Взаимодействие факторов проявляется:

•

геологической предопределенности районов наибольшей

антропогенной нагрузки (горнодобывающая промышлен-

ность);

•

зависимости функционального использования террито-

рий

от

геолого-геоморфологических условий;

•

разнообразии проявлений антропогенно обусловленных

и антропогенно ускоренных геодинамических процессов,

связанных

со

всем комплексом эндогенных

экзогенных

факторов.

Территориальная дифференциация геологической среды обус-

ловливает различия

как в

предрасположенности

определенным

видам хозяйственного освоения,

так и в

характере реакций самой

среды

на

антропогенные воздействия.

При

типизации (райони-

ровании) геологической среды выделяются геологические тела

(горные породы

заключенными

в них

водами, газами, органи-

ческими

неорганическими включениями),

которых по-разно-

му протекают естественные, техногенные

техногенно-изменен-

ные процессы

[41].

Геологические границы, обусловленные

как

последовательно-

стью напластования различных

по

составу

свойствам пород (стра-

тиграфические),

так и

возникшие вследствие

их

последующих

де-

формаций (тектонические), относятся

числу наиболее четких

среди природных границ. При различии свойств разграничиваемых

пород геологические границы проявляются

других компонентах

ландшафта.

3.1.2.

Территориальные единицы экологического

картографирования

Выбор территориальных единиц должен определяться однород-

ностью

их

свойств

и, как

следствие этого,

—

возможностью рас-

пространения

на них

геоэкологических характеристик.

практике

картографирования нашли применение шесть вариантов решения

вопроса

выборе операционных территориальных единиц.

Выборочная характеристика,

т.е.

привязка показателей

не-

посредственно

точкам

линиям,

для

которых

они

получены,

9532

практикуется в процессе работ на картах фактического материала.

При недостатке данных, обусловливающем невозможность террито-

риально полной характеристики, такой прием находит применение

и на итоговых картах (рис. 6, 7). Такое решение, очевидно, лучше,

чем недостоверная интерполяция, однако при этом не выполняется

общекартографическое требование непрерывности изображения.

2. Геометрически правильные сетки, обычно квадратной фор-

мы,

нашли применение, главным образом, при построении част-

ных карт, характеризующих состояние компонентов среды по от-

дельным ингредиентам. Данный подход получил распространение

в связи с тем, что ограниченные возможности компьютеров пер-

вых поколений не позволяли использовать полноценную карто-

графическую основу.

Недостатки геометрически правильных сеток очевидны и свя-

заны с их случайным характером по отношению к внутренней орга-

низации пространства. Вследствие этого характеристики, относя-

щиеся к конкретным точкам пространства, оказываются в зависи-

мости от размещения сетки. Так, в Экологическом атласе

Санкт-Петербурга [169] при размерах ячеек 1x1 км «зоны влия-

ния» автомагистралей на загрязнение атмосферного воздуха полу-

чаются шириной от 0 до 0,9 км, в зависимости от их прохождения

через середину или угол квадрата (рис. 8). Уменьшение размеров, с

одной стороны, сокращает размеры подобных искажений, с дру-

гой — увеличивает число пустых ячеек. Это по существу не являет-

ся решением вопроса об операционных территориальных едини-

цах.

3. Политико-административное

хозяйственное деление исполь-

зуют в качестве единиц картографирования, когда исходными дан-

ными служат материалы официальной статистики, примером чего

служат картосхемы в Государственных докладах о состоянии окру-

жающей природной среды. Такой подход к выбору территориаль-

ных единиц наиболее прост в методическом отношении и отвечает

текущим запросам отдельных категорий потребителей картогра-

фической продукции (главным образом, работников органов уп-

равления). Простота построения карт такого типа (картограммы и

картодиаграммы, отражающие средние и суммарные показатели,

получаемые на основе элементарной обработки типовых форм уче-

та) способствует высокой оперативности их создания. При этом

нельзя не выразить сомнений в высоком качестве принимаемых на

основе подобных карт управленческих решений, поскольку сред-

ние и суммарные показатели затушевывают различия внутри еди-

ниц районирования и создают иллюзию контрастов на их грани-

цах (рис. 9), что географически некорректно.

1 2 3 4 5

Рис. 6. Фрагментарная характеристика загрязненности речных вод [8]:

1 — чистая; 2 — слабо загрязненная; 3 — умеренно загрязненная; 4 — сильно

загрязненная; 5 — очень сильно загрязненная. Первые квадраты характеризуют

кислородный режим и органические загрязнения; вторые квадраты — тяжелые

металлы, нефть и др.; третьи квадраты — бактериальное загрязнение

Рис. 7. Фрагментарная характеристика уровней шума в Экологическом

атласе Санкт-Петербурга [169]

Суммы

превышений ПДК'

по

основным веществам:

И 0,1-0,25 ЩЩ| 0,25-0,5 ЩШ 0,5-1,о||1|

1,0-2,0

более

Рис.

Характеристика загрязнения атмосферы

по

геометрически

правильной сетке

[169]

Рис.

Объем выбросов загрязняющих веществ

атмосферный воздух

расчете

на

одного жителя

[172]

Использование административно-территориальных единиц

может быть оправданным в случаях, когда картографируемый по-

казатель решающим образом зависит от антропогенных факторов

и является контролируемым административно (организация здра-

воохранения, охраны лесов, количество используемых удобрений

и пестицидов и др.). Однако и в этом случае необходим учет не

только административного, но и функционального деления тер-

риторий (например, отнесение количеств удобрений и пестици-

дов только к площади обрабатываемых земель).

4. Бассейновый подход (бассейны I, II и т.д. порядков, по клас-

сификации Стралера-Философова, а также разделяемые ими

межбассейновые пространства). Этот вариант территориального де-

ления наиболее удобен, когда объектами картографирования яв-

ляются водотоки, экзогенные геодинамические процессы и весь

комплекс связанных с тем и другим вопросов.

Разделяющие речные бассейны водоразделы образуют барьеры

для транспортировки поллютантов с поверхностным и грунтовым

стоком, а при достаточной морфологической выраженности — и

для воздушного переноса в наиболее загрязненном приземном слое.

В условиях преобладающего долинного типа расселения бассейны,

а также группы смежных бассейнов, в значительной степени со-

впадают с контурами хозяйств, характеризующихся разными ти-

пами и уровнями антропогенной нагрузки, т.е. бассейны разных

порядков преобразуются в природно-хозяйственные территориаль-

ные системы разных таксономических рангов.

Ограничения возможностей данного подхода связаны с неод-

нородностью бассейнов, каждый из которых представляет собой

закономерное сочетание водораздельных, склоновых и долинных

ландшафтов. Разделяющие бассейны водоразделы не всегда имеют

четкую морфологическую выраженность. Вследствие этого при рав-

нинном рельефе и значительной ширине однородных в ландшафт-

ном отношении междуречных пространств выделение водораздель-

ных линий становится не вполне 'корректной задачей. Поэтому

бассейновый принцип локализации показателей экологической об-

становки в целом целесообразно рассматривать как необходимый,

но недостаточный.

5. Ландшафтно-географический подход (ориентация на едини-

цы физико-географического или ландшафтного районирования)

в наибольшей степени отвечает задачам экологического картогра-

фирования, так как понятия трансформированности и устойчиво-

сти ландшафта вторичны по отношению к самому ландшафту; их

характеристика возможна только в пределах некоторой простран-