ГЕОГРАФІЧНІ ЗАСАДИ ОПТИМІЗАЦІЇ ГЕОЕКОЛОГІЧНОГО СТАНУ ПРИРОДНО-ГОСПОДАРСЬКИХ СИСТЕМ НОВОВОЛИНСЬКОГО ГІРНИЧОПРОМИСЛОВОГО РАЙОНУ

Краткое содержание

Перший розділ “Наукові засади досліджень геоекологічного стану природно-господарських систем гірничопромислових районів” присвячений визначенню основних понять, підходів і методики оцінки ландшафтно-екологічного стану ПГС вуглевидобувних районів, а також розробленню концепції і програми моніторингових досліджень.

Значна антропогенна трансформованість природного середовища вуглевидобувних реґіонів України послужила причиною посилення до них уваги конструктивної географії з метою вивчення спектра геоекологічних проблем, пов’язаних з видобуванням і збагаченням кам’яного вугілля. Останніми роками використання ландшафтного підходу до вирішення екологічних проблем гірничопромислових реґіонів активізувало розвиток еколого-ландшафтних досліджень. Однак проведені дослідження стосуються здебільшого загальних аспектів функціонування цих реґіонів, що недостатньо для оцінювання геоекологічного стану ПГС. Саме тому виникла потреба комплексного аналізу усієї сукупності геоекологічних чинників і проведення конструктивно-географічного оцінювання ситуації, що виникла у конкретних вуглевидобувних районах на основі ландшафтного підходу. Науково-методичною базою таких досліджень може стати запропонована нами концепція геоеко-логічного аналізу вуглевидобувних територій.

На наше переконання, геоеоекологічні дослідження вуглевидобувних районів повинні базуватися на положеннях ландшафтознавства та його прикладних напрямів, перш за все, конструктивного та екологічного. Зокрема, вчення про антропогенні модифікації геосистем, антропогенні і геотехнічні (в тому числі природно-господарські) системи мають бути базовими в концепції геоекологічного вивчення ландшафтних систем. Всі ландшафтні системи районів видобування кам’яного вугілля потрібно зараховувати до категорії природно-господарських систем, які містять додаткові складові, пов’язані зі специфікою техногенної діяльності людини.

Природно-господарські системи – це складні системні утворення, представлені єдністю природних, антропогенних об’єктів і населення та функціонують в умовах гармонії природних і соціальних процесів (Швебс, 1988). Вони об’єднують у своєму складі природні компоненти і процеси, які відображають екологічний стан навколишнього середовища, і соціально-економічні процеси, що супроводжують господарську діяльність у цьому середовищі.

Науково-методологічною основою для вивчення геоекологічних проблем вуглевидобувних районів вважаємо геосистемний, екологічний, басейновий, ландшафтний і геоінформаційний підходи. Особливу увагу у роботі приділено аналізу напрямів ландшафтного підходу: загальноланд-шафтного, антрополандшафтного, геотехносистемного, природно-техно-системного та антропоекосистемного. Інтегрування існуючих підходів дозволило розробити алгоритм геоекологічних досліджень (рис. 1), удосконалити існуючу концепцію природно-господарських систем та програму їхнього моніторингу. Зокрема, уточнено існуючу схему територіального планування території, розроблено заходи щодо покращання геоекологічного стану ПГС, зменшення інтенсивності прояву небезпечних природно-антропогенних процесів, запропоновано нові пункти проведення моніторингових досліджень тощо.

Ландшафтне вивчення геоекологічних проблем районів розроблення покладів кам’яного вугілля передбачає використання різних підходів і методів, серед яких найважливішими є ландшафтно-динамічний, ландшафтно-геохімічний і ландшафтно-біоценотичний. Найбільше уваги приділяється оцінюванню антропогенної трансформованості ПГС та інтенсивності прояву небезпечних природно-антропогенних процесів.

Особливе місце у роботі займає розробка програми і створення ландшафтно-екологічної бази даних на основі дешифрованих аеро- і космознімків та побудова цифрових моделей, що відображають сучасну ландшафтно-екологічну ситуацію, ймовірність виникнення кризових

ситуацій, обґрунтування схеми оптимізації структури територіального планування тощо.

У другому розділі “Природно-географічні та соціально-економічні умови і чинники формування геоекологічного стану Нововолинського гірничопромислового району” здійснюється аналіз сучасних природних умов та господарських чинників, які впливають на геоекологічний стан ПГС досліджуваного реґіону.

Загалом, природні і соціально-економічні умови Нововолинського ГПР відіграють важливу, часом навіть визначальну, роль у формуванні сучасної геоекологічної ситуації реґіону. Специфічне поєднання горбисто-хвилястого рельєфу, потужної (до 20–30 м) товщі пухких рельєфо-утворювальних відкладів, достатнього зволоження (понад 600 мм/рік) зумовило значну просторову диференціацію екологічної напруги та різну інтенсивність прояву негативних природно-антропогенних процесів. Також виявлено, що на екологічний стан довкілля району, окрім підприємств вугільної промисловості, суттєвий вплив мають інші господарські чинники (інші галузі промисловості, сільське господарство, транспорт, рекреація тощо).

У геологічній будові району беруть участь девонські, кам’яно-вугільні, юрські (локально), крейдові і четвертинні відклади (Червякова, 2000). Вугільні пласти приурочені до кам’яновугільних відкладів та залягають переважно моноклінально на глибинах 330–350 м, однак товща гірських порід порушена диз’юнктивами і системами малих тріщин. Гідрогеологічні розрізи містять водоносні горизонти кам’яновугільного, сеноманського, сенонського, юрського і четвертинного віку (Проект…, 1998).

Територія Нововолинського ГПР представляє хвилясту, слабовипуклу височину, яка долинами малих річок і потоків розчленовується на низку пасм, що простягаються з північного заходу на південний схід. Досліджуваний район складений переважно комплексом континентальних товщ алювіального, льодовикового, водно-льодовикового, делювіального та елювіального типів, які володіють низькою протиденудаційною стійкістю (Львівсько-…, 1962).

Клімат території досліджень помірно континентальний, рівень зволоження достатній. Усі поверхневі водотоки належать до водозбору річки Західний Буг. Гідрографічна мережа району добре розвинута, чому сприяють виходи на поверхню крейдових вод та достатнє атмосферне зволоження (601 мм/рік). Домінуючими ґрунтами є сірі, темно- і світло-сірі опідзолені на вододільних ділянках та дерново-підзолисті, лучно-болотні і болотні на заплавах водотоків. Серед природної рослинності переважають дубові, дубово-грабові, дубово-соснові і соснові ліси (13 %) та заплавні луки і болота (4,5 %).

Нововолинський ГПР розміщений в межах Нововолинського, Литовезького і Павлівського ландшафтів Волинської височини. Власні польові дослідження дозволили скласти ландшафтну карту масштабу  1 : 25 000 та виділити дев’ять видів ландшафтних місцевостей, зокрема заплав водотоків, першої і другої надзаплавних терас, безлесових міжрічкових підвищень, пологовипуклих вузькогребеневих і хвилястих сильнорозмитих лесових пасм, а також антропогенних геосистем породних відвалів. Достатньо висока складність ландшафтної структури зумовила різноманітність наслідків антропогенної трансформації природно-господарських систем району, спричинила інтенсифікацію природно-антропогенних процесів та вплинула на рівень забруднення навколишнього природного середовища.

Третій розділ “Геоекологічний стан природно-господарських систем Нововолинського гірничопромислового району та його моніторинг” присвячений вивченню питань інтенсивності прояву природно-антропогенних процесів, покомпонентної оцінки стану довкілля та аналізу існуючої мережі моніторингу і повноти моніторингової інформації.

Геоекологічний стан природно-господарських систем Нововолинського ГПР на сьогодні залишається напруженим. Ситуація ускладнилася після ліквідації більшості нерентабельних шахт району. Особливу небезпеку для життєдіяльності людини становлять процеси деформації земної поверхні, затоплення угідь і підтоплення будівель, доріг та комунікацій, забруднення поверхневих, ґрунтових і підземних вод, ґрунтового покриву та продуктів харчування токсичними елементами і радіонуклідами.

Після завершення процесу ліквідації шахт у реґіоні суттєво змінилася ситуація з обсягами видобування кам’яного вугілля. Так, протягом 1999 р. було видобуто лише 0,8 млн т вугілля, що набагато менше, ніж у 1970–75 рр., коли всі шахти району видали “на-гора” від 4,2 до 4,6 млн т. Загалом, за роки експлуатації копалень значно понижена їх потужність (до 250–300 тис. т/рік). Незважаючи на це, на сьогодні термін служби шахт району (окрім шахти “Бужанська”) практично вичерпаний і ці шахти вже найближчим часом чекає закриття.

Розроблення покладів кам’яного вугілля підземним способом без закладання звільненого шахтного простору відвальними масами зумовлює просідання і підтоплення земної поверхні. Максимальні показники просідання досягають 1,5–1,8 м, тоді як середні значення коливаються від 0,6 до 0,8 м. Швидкість вертикальних зміщень земної поверхні в межах більшості шахтних полів коливається від 58 до 65 мм/рік (Предварительное…, 2000).

Підтоплення в межах Нововолинського ГПР поширене лише фрагментарно і не перевищує 4–5 % його площі. Більшість затоплених і підтоплених площ розміщені на заплавах водотоків і глибоких балках та мають площу до 0,5–1,0 га. Водночас, спостерігається й затоплення і заболочення земної поверхні у вигляді “ям-озер” овальної або видовженої форми розміром до 100Ч200 м і глибиною 0,5–1,5 м. Екологічну небезпеку в районі також створюють трансформаційні зміни стійкості ґрунтів, вертикальні і горизонтальні деформації земної поверхні, карстові і суфозійні процеси.

У породних відвалах Нововолинського ГПР накопичено 21,02 млн м³ промислових відходів усіх класів небезпеки. Більшу частину обсягів відходів складають пісковики, аргіліти, алевроліти і вуглисті сланці, які належать до IV класу небезпеки. Найбільш екологічно небезпечними хімічними елементами (I класу небезпеки) у породних відвалах вважаються пірити і сірка, на які припадає біля 1,8–2,0 % обсягу промислових відходів. Старі породні відвали у 60–80 роках ХХ ст. сильно горіли, унаслідок чого гірські породи перекристалізовувалися. Випадки горіння териконів спостерігаються й сьогодні.

Дослідження екологічного стану геологічного і повітряного середовища, поверхневих і підземних вод, ґрунтового і рослинного покриву засвідчили, що ці компоненти сильно трансформовані і забруднені. За окремими хімічними елементами виявлено перевищення ГДК у поверхневих (у 5,3 рази), ґрунтових (у 6,9 рази) і підземних (у 36,0 разів) водах та ґрунтах (у 20,2 рази). Наприклад, безпосередньо біля породних відвалів спостерігають такий валовий вміст міді, нікелю і хрому, який перевищує допустимі норми у 3–5 разів. Фонові значення гамма-потужності є також високими (0,10–0,12 мкЗв/год). Ліквідація більшості шахт району сприяла зменшенню обсягів забруднення природного середовища, однак викликала активізацію негативних природно-антропогенних процесів, особливо підтоплення і заболочення земель.

Розробка покладів кам’яного вугілля в межах Нововолинського ГПР зумовлює забруднення атмосферного повітря. Незважаючи на те, що протягом останніх 10–15 років видобуток вугілля суттєво зменшився, проблема забруднення повітряного середовища ще не вирішена. Згідно з даними Волинського обласного статистичного управління, протягом 2007 р. в атмосферу району викинуто 1,2 млн т, тоді як у 1997 р. – 2,7 млн т, а у 1990 р. – 4,9 млн т різних шкідливих речовин. Основними джерелами негативного впливу на атмосферне повітря району є розміщені на усіх шахтах вентилятори головного провітрювання, вантажні і технологічні комплекси, котельні, відкриті склади вугілля та породні відвали. У повітряне середовище найбільше викидається таких шкідливих речовин як вугільний і деревний пил, сажа, попіл, оксид вуглецю, двоокиси сірки та азоту і сірководень. Більшість викидів відносяться до ІІ і ІІІ класів небезпеки.

Стан поверхневих і підземних вод найінформативніше відображає геоекологічний стан природно-господарських систем Нововолинського ГПР. Хімічний склад поверхневих вод реґіону нестійкий у часі та залежить від розміщення водозбору, живлення водотоку та інтенсивності антропогенного впливу. Згідно з даними аналізів (Проект…, 1999, 2000), у поверхневих водах в кількостях, які перевищують ГДК, відмічали: барій (у 1,9–5,3 рази), кремній (у 1,3–1,8 рази), марганець (у 1,2 рази), стронцій (у 1,15 рази) та алюміній (у 1,03 рази).

Суттєвих змін у хімічному складі вод сенонського горизонту за останні 50 років експлуатації водозаборів не спостерігають. Лише у деяких пробах води за окремими хімічними елементами (залізом, фтором і барієм) спостерігається перевищення ГДК. Однак простежується погіршання якості ґрунтових вод. Суттєво зросла загальна мінералізація (у 4,2–8,7 рази) і жорсткість (у 3,2–5,6 рази) води, значно підвищився вміст натрію, кальцію, хлоридів і сульфатів. Сучасний стан ґрунтових вод району слід вважати незадовільним.

У період реструктуризації шахтного виробництва та у зв’язку з ліквідацією дільничних водовідливів відбувалося часткове затоплення гірничих виробок, а після зупинки центрального водовідливу – суцільне їхнє заповнення. При цьому, у порожнинному просторі гірничих виробок формується техногенний водоносний горизонт. Для хімічного складу цього горизонту характерна погана якість води, плямистість і нестійкість контурів. Для діючих шахт району властиві інтенсивні водоприпливи в головні і підготовчі гірничі виробки (понад 200 м³/год).

Окрім покомпонентної, була здійснена загальна інтегральна оцінка трансформаційних змін ландшафтних систем на рівні місцевостей. Встановлено, що понад 17 % площі Нововолинського ГПР займають сильно змінені людиною природно-господарські системи (табл. 1). До районів з кризовою ландшафтно-екологічною ситуацією належать райони міста Нововолинськ, смт Жовтневе, села Низкиничі, Будятичі, Тишковичі і Біличі (рис. 2).

Таблиця 1

Частка ландшафтних систем Нововолинського ГПР, які зазнали різного рівня антропогенного трансформування (у відсотках від загальної площі ділянки)

Антропогенно трансформовані (модифіковані) геосистеми	2,1	Середньо трансформовані	44,5
Дуже сильно трансформовані	8,8	Слабко трансформовані	21,8
Сильно трансформовані	6,4	Незначно трансформовані	16,4

Водночас, аналіз існуючого стану моніторингової мережі дозволив виявити проблемні місця в оцінці стану ландшафтних систем та обґрунтувати ряд пропозицій щодо її удосконалення. Головними з них є: