СЕЗОННІ УМОВИ ЛАТЕРАЛЬНОЇ МІГРАЦІЇ ЗАБРУДНЮЮЧИХ РЕЧОВИН У ПОЛІСЬКИХ ЛАНДШАФТАХ

summary

1. Досвід вивчення та теоретичні основи дослідження сезонних умов латеральної міграції забруднюючих речовин у ландшафтах. Дослідження ла­те­ра­ль­ної міграції забруднюючих речовин у поліських ландшафтах на­були особливої акту­альності у зв’язку із необхідністю встановлення законо­мірно­стей вторинного про­сто­рового перерозподілу радіоактивних елементів після аварії на Чорнобиль­ській АЕС (В.С. Давидчук та ін., 1989, 1994; В. Г. Линник, 1990). Цей дос­від використано при розробці методики оцінювання сучасного стану природних і змінених ланд­шафт­но-геохімічних систем (Л.Л. Малишева, 1992, 1999), яку успішно засто­совано при ландшафтознавчо-геохімічному прогнозуванні перерозподілу ймо­вір­них за­бруд­нювачів (радіонуклідів та інших) у 30-ти кілометрових зонах Хмельниць­кої, Рів­нен­ської АЕС (Л.Л. Малишева, Л.Ю. Сорокіна, С.В. Гайдай та ін., 2003; L. Malysheva, L. Sorokina, A. Galagan ets., 2005), а також для оцінки геоекологічного ста­ну територій (В.Г. Потапенко, 1996; О.В. Аріон, 1997, С.В. Гайдай, 2006 та інші). Ши­ро­кий спектр обґрунтувань ландшафтознавчо-геохімічних оцінювань та гео­еко­ло­гічне вивчення міських ландшафтів, зокрема м. Києва, виконані Ю.Г. Тютюнником (1996, 2002). Здійснено ландшафтознавчо-геофізичне дослідження лате­раль­них ре­чо­винних потоків правобережної частини Полісся на основі по­тен­ційно-енергетичного аналізу гіпсометричної поверхні для виявлення градієнтів, як го­ло­вної умови формування потоків (Н.В. Пазинич, 2005).

Перебіг міграційних процесів змінюється не лише у просторі – у ландшафтах, а й у часі – залежно від динамічних ландшафтно-геофізичних параметрів. Тому для визначення напрямків та інтен­сивності міграційних потоків хімічних елементів є важливим досвід ланд­шафтознавчо-геофізичних досліджень (В.А.Фриш, 1974, 1976; А.А.Краук­ліс, 1979; І.І.Мамай, 1980, 2005; А.Г.Ісаченко, 1985, 1991, І.І.Дудник,1985; Н.Л.Беру­чашвілі, 1986; 1991; К.М.Дьяконов, 1988; R.Koitzsch, R.Güntner, 1990; K.Kaden u.a., 1999). В Україні такі роботи належать Г.П.Міллеру, 1974; Б.П. Мусі, 1982; В.Т.Гриневецькому, В.І.Олещенку, 1975; В.Т.Гриневецькому, Л.М.Шев­ченко,  1984, 1988, 1990; В.Т.Грине­вецькому, О.М.Мариничу, Л.М.Шев­чен­ко, 1994; В.М.Петліну, 1998; В.М.Чехнію, 2003. Вивчення змін міграційних про­цесів у часі під впливом гідротермічних передумов, шляхом спостережень за фі­зич­ними станами типових ландшафтних комплексів Київського Полісся проводиться на Димерському комплексному географічному стаціонарі Інституту географії НАН України (В.Т.Гриневецький та ін., 1994). Особливу увагу у цих дослідженнях приділено динаміці геохімічних параметрів ландшафтних комплексів.

Київське і Чернігівське Полісся зазнає техногенного тиску, що супроводжується хі­мічним забрудненням територій радіоактивними елементами (¹³⁷Cs, ⁹⁰Sr, ін.), важкими металами (Pb, Cd, As, Cu, Zn, ін.), нафто­про­дук­тами, пес­ти­ци­да­ми, сполуками азо­ту, поверхнево активними речовинами. Тому на­далі під за­бруд­нюю­чими ре­чо­ви­на­ми розумітимемо саме ці елементи і спо­луки. Експе­ри­мен­тальні дослід­ження ви­ко­нані нами для аналізу вмісту в ланд­шафт­них комп­лек­сах, перш за все, важких ме­та­лів (Pb, Cu, Zn). Ландшафтознавче вив­че­ння про­блем хі­міч­ного забруд­нення і мі­гра­ції забруднювачів у ландшафтах даної тери­то­рії по­в’я­за­не пере­ду­сім із до­слід­же­ннями перерозподілу радіонуклідів (В.С.Да­вид­чук та ін., 1994, Е.В.Соботович, 2002). Проводились роботи щодо з'ясування вміс­ту і форм зна­ход­же­ння важ­ких металів у ґрунтах (Е.Я.Жовинський, 2002, А.І.Сам­чук, І.В.Кураєва, 2006). Ви­ко­нана ландшафтознавчо-екологічна оцінка Чер­нігів­ської (О.В.Баранов­сь­ка, 1997) та Київської (Н.В.Петрина, 2000) областей, у то­му числі їхніх по­ліських частин. За­га­ль­не уявлення про склад і джерела за­бруд­нюю­чих речовин територій дають дані мо­ні­торингу навколишнього сере­до­ви­ща, що здійс­ню­ється відповідними уста­новами. Проте вивченість Київського і Чер­нігів­ського По­лі­сся щодо хімічного забруднення з позицій ландшафтознавства за­ли­шається недо­стат­ньою.

Закономірності латеральної міграції забруднюючих речовин з точки зору їх за­ле­жності від зміни гідротермічних та аеродинамічних обстановок у ландшафтах у зга­даних роботах майже не розглядаються. Тому мета дослідження поля­гала у поєднанні власне ландшафтознавчого і у його межах ландшафтознавчо-гео­хімічного і ландшафтознавчо-геофізичного підходів для визначення пере­розпо­ділу у просторі забруднюючих речовин. Встановлення сезонних умов латеральної мігра­ції забруднювачів ми ґрунтуємо на урахуванні особливостей ландшафтної струк­тури, її антропогенних трансформацій, ландшафтно-геохімічних умов тери­то­рії (В.С. Давид­чук та ін., 1994; Л.Л. Малишева, 1999), а також мінливості протягом року ландшафтно-геофізичних умов, які зумовлюють зміни міграційних об­ста­новок.

Проявом просторового обміну речовин, що спричинює їхню диференціацію між ланд­шафтними комплексами, є латеральна міграція – переміщення хімічних еле­мен­тів і сполук із горизонтальними водними потоками – поверхневим і підземним сто­ком, а також повітряними потоками. Як моделі, що описують ландшафтно-гео­фі­зич­ні передумови міграційної обстановки, використовується поняття станів ланд­шаф­тів (Н.Л. Беручашвілі, 1991, І.І. Мамай, 2005). У центрі уваги нашого дослідже­ння – сезонні стани ландшафтів. При цьому міграційні процеси визначаються проявом про­тя­гом кожного сезону певних внутрішньосезонних, зокрема, погодних станів ландшафтів, що ідентифікуються за су­куп­ністю метео­показників.

Залежно від зміни протягом року станів ландшафтів міграційна структура ландшафтів має часову варіантність, зокрема, сезонну. Сезонні варіа­нти міграційної структу­ри ми розглядаємо як сукупність ландшафтних комплексів, поєднаних латера­ль­ними речовинними потоками, кожен з яких про­тя­гом сезону є однорідним за пев­ною фазою та інтенсивністю ландшафтно-геохіміч­них про­цесів (мобілізації-тран­спортування-акумуляції за­бруд­нюючих речовин). Ланд­шафт­на струк­тура терито­рії для встановлення сезонних варіантів мігра­ційної струк­ту­ри змоде­льована на осно­ві виділення генетико-морфологічного ти­пу ланд­шафт­ної конфігу­ра­ції (М.Д.Гродзинський, 2005), деталізованої до рангу підурочищ. При цьому ландшафтні ком­плек­си роз­глядаються як природні утворення із певним ступенем антропо­ге­нної транс­фор­мації. Класифікація складових міграційної структури ґрунтує­ться на ви­ді­ле­нні зон переважної акумуляції, різної інтенсивності винесення і тран­зиту за­бруд­ню­ва­чів.

Системний підхід дає можливість застосувати досвід системних інтерпретацій що­до структури ландшафтів, їх функціонування та динаміки для встановлення просторово-часових закономірностей формування та перебігу в них міграційних про­це­сів. Дослідження і аналіз ландшафтних комплексів із урахуванням їхньої складності і цілісності здійснено на основі ландшафтознавчого підходу. Для оцінки умов пере­роз­по­ділу забруднювачів функціонування ландшафтних комплексів роз­глянуто з по­зи­цій ландшафтознавчо-геохімічного і ландшафтознавчо-геофізичного підходів, методичний арсенал яких складає цілісну систему методів дослідження.

2. Методика визначення сезонних умов латеральної міграції забруднюючих речо­вин. Загальний алгоритм дослідження представлений на рис.1. Кожен етап пе­ред­бачає ви­ко­на­ння одного із по­став­ле­них за­вдань і скла­дає­ться з визначення тео­ре­тич­ної і мето­до­логічної основи, розробки ме­тодики дослідження; інвен­та­ри­зації та ін­тер­претації ланд­шафтних, ландшафтно-гео­хімічних і -гео­фі­зичних умов і антро­по­генних факторів за ви­зна­ченою сукупністю показників; ком­плексного ана­лізу даних про досліджувану територію і ви­значення закономірностей сезонної лате­ральної міграції забруднюючих речовин; прак­тич­ного впровадження одер­жа­них ре­зуль­татів.

Визначальними ланд­шафт­ними передумовами пере­роз­поділу речовин є літоморфні ознаки території: інтенсивність латеральних потоків залежить від форм земної поверхні, зрос­тає зі збіль­ше­нням по­каз­ни­ків ухилу поверхні й за­ле­жить від властивостей по­верх­невих відкладів – гра­нуло­мет­рич­ного складу, потужності і характеру під­сти­лаючих порід. Особливе значення ма­ють властивості ґрунту – гранулометричний склад, що визначає йо­го здатність утриму­ва­ти речовину, зми­тість, що є показником ін­тен­­сив­ності делю­ві­аль­них процесів, оглеє­ння, на­яв­ність та роз­та­шу­ва­ння торфово-бо­ло­тяних ґрунтів і тор­фовищ, що є фак­то­ром рухомості або аку­му­ля­ції хіміч­них еле­мен­тів. Сучас­ний рос­ли­нний покрив і його роз­виток про­тя­гом ро­ку є фактором по­си­ле­ння аку­му­ля­ції хі­міч­них елементів і змен­ше­ння інтенсивно­сті їхніх міграційних потоків.

Найважливішими гео­хі­міч­ними харак­те­рис­тиками ґрунту як основ­ного сере­до­ви­ща міг­рації хімічних еле­мен­тів у ланд­шафт­них комп­лексах, що впли­ва­ють на мігра­цій­ну здат­ність еле­мен­тів і мо­жли­вість утво­ре­ння пев­них асо­ціа­цій хі­міч­них еле­ме­нтів, є склад ти­по­морф­них еле­­­мен­тів, вміст хі­міч­них еле­мен­тів, кис­лот­­ність/луж­ність (рН), окис­но-­відновний по­тен­­ціал, вміст гумусу, гра­ну­­ло­метричний і мі­не­ра­­ло­гіч­ний склад ґрун­тів, їхня сорбційна єм­ність.

Узагальненим пред­став­ленням ланд­шаф­то­знавчої інформації про ключові ділянки ста­ли ландшафтні кар­ти, укладені у мас­штабі 1:10 000 і 1:25 000 за допомогою засобів ГІС-аналізу (програми MapInfo Professional). Легенди ланд­шафтних карт фор­му­вались у таб­лич­ній формі за уні­фі­ко­ва­ною формою. Окремими позиціями такі легенди вклю­чають гео­хі­міч­ні показники і відомості про ан­тро­по­генні транс­фор­ма­ції ландшафтних комп­лексів. Як результат аналізу сукупності інформації про кожний ландшафтний комплекс у легенді подано характеристики сезонних варіантів латеральної міграції забруднюючих речовин.

До даних про ланд­шафт­но-гео­фі­зич­ні умо­ви території для ана­лізування міграцій­них умов вклю­че­но показ­ники гідро­тер­міч­ного, аеро­дина­міч­но­го режимів з ме­тою ак­цен­ту­вати увагу на най­ди­намічніших ха­рак­теристиках ланд­шафт­них комплек­сів: ко­ли­вання темпе­рату­ри повітря, поверхні ґрун­ту і його верхнього корене­вміс­ного шару (0‑20см); во­ло­гість повітря і ґрунту; кіль­кість, ін­тен­сив­ність і пе­ріо­дич­ність атмо­сфер­них опа­дів; показ­ни­ки про­сто­ро­вої ва­ріа­ції висо­ти снігового покриву; режим випа­да­ння сні­гу та сніго­та­не­ння; вітро­вий ре­жим.

Моделлю мігра­ційних обстановок є сезонні стани ланд­шафтів, виділення яких про­тягом року здійс­нюється за стій­ким переходом серед­ньої добової темпе­ратури повіт­ря через певні межі (0⁰С, 15⁰С) з ура­хуванням вста­нов­ле­ння і сходу стій­кого сні­го­вого покри­ву, по­чатку і закінче­ння заморозків. Тем­пе­ра­турні інтервали (… ‑5- та­кого відтинку часу, що дає можливість екстра­полювати вияв­лені закономірності.