ГЕОЕКОЛОГІЧНИЙ МОНІТОРИНГ ПОДІЛЬСЬКИХ ТОВТР В МЕЖАХ ГУСЯТИНСЬКОГО РАЙОНУ ТЕРНОПІЛЬСЬКОЇ ОБЛАСТІ

Краткое содержание

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Перший розділ «Історія досліджень» присвячений історичному огляду та визначенню понять. Екологічний моніторинг природно-антропогенних геосистем – це система спостережень, збирання, обробки, передавання, збереження та аналізу інформації про стан екологічних систем, що розвиваються як природним шляхом так і під впливом антропогенного навантаження. Система державного моніторингу повинна бути організована так, щоб можна було проводити не тільки спостереження і аналіз стану довкілля, а й забезпечувати органи державного управління оперативною інформацією, прогнозами і попередженнями про можливі зміни довкілля для прийняття управлінських рішень та розробки науково обґрунтованих довгострокових та оперативних екологічних програм. Термін «моніторинг» у наукову  літературу увійшов на початку 80-х років, перед проведенням Стокгольмської конференції ООН (16 червня 1972 р.). Моніторинг складається з трьох основних частин: спостереження за природними та антропогенними чинниками змін довкілля; аналіз і оцінка отриманих даних; прогнозування зміни стану довкілля. Численні дослідження пізніше призвели до необхідності доповнення визначення ще одним пунктом – управління природно-антропогенними процесами з метою їх оптимізації.

Вивчення природних змін на Тернопільщині розпочалось з вісімдесятих років ХІХ ст. з геологічних зйомок в масштабі 1:75000, які проводили польські геологи А. Ломницький та В.Тейсейр. Випущено Геологічний атлас Галіції. У кінці ХІХ і на початку ХХ ст. опублікована ціла низка геоморфологічних досліджень території Тернопільщини.

Велику роботу в справі уточнення геологічної історії, геоморфології, палеогеографії та тектонічної структури Волино-Поділля виконали А.І. Гуменюк, А.В.Хижняков, С.І.Пастернак, В.О.Горецький, Л.Н.Кудрін, Й.М.Свинко та ін. Поглиблений опис геології області  зроблено в працях В.В.Апостолюка, В.Є.Титаря, П.Г.Мартинюка та ін. Четвертинні відклади Тернопільської області вивчалися М.О.Куницею, І.Л.Соколовським, А.Б.Богуцьким. З ними тісно пов’язані палеозоологічні та археологічні праці А.П.Черниша, В.П.Савича.

Вивченню флори області приділяють багато уваги Б.В. Заверуха, Г.В.Козій, М.І. Косець, Г.О. Кузнєцова, І.І. Мороз, Г.С. Луковиця. Комплексні ландшафтні дослідження проводили М.О.Чижов, М.Д.Орел, К.І. Геренчук, М.П. Чайковський та ін.

Огляд природничих досліджень від їх початку в ХІХ ст. і до наших днів показує, що моніторингові спостереження були відсутні.

У другому розділі «Методика досліджень» обґрунтована система геоекологічного моніторингу. На площі 1016 км ² була розбита мережа із 79 точок спостережень, які більш-менш рівномірно охоплюють весь полігон. Робочий масштаб польових досліджень 1 : 50 000.

Польові екологічні маршрути проводились двома способами: паралельних маршрутів та петель. Спосіб паралельних маршрутів застосовувався для картування ландшафтно-екологічних зон, які мають в досліджуваному районі північно-західне - південно-східне простягання. Точки спостережень були розташовані на лініях маршрутів через 100-500 м. Спосіб петель застосовувався для циркоподібних верхів’їв річкових долин.

Опробування ґрунтів здійснювалось на полігоні через 0,5 – 1-2 км. Для визначення внутрішнього циклу поступання забруднювачів у ґрунти проводився відбір проб на 2-3 репрезентативних ділянках, де відбирались проби три рази на рік (кінець лютого, початок травня, жовтень місяць). Опробування проводилось по мережі зі щільністю, яка відповідає масштабу досліджень 1:50 000, відповідно до відстані від джерел забруднення, умов поверхневої і підземної міграції та характеру забруднення.

Проби поверхневих вод відбирались з відкритих водоймищ: озер, водосховищ, річок, потічків та інших об’єктів приблизно в тих же точках, що i зразки ґрунтів. Об'єм проби 1-1.5 літра. Поверхневі води обстежувались шляхом прокладання маршрутів вздовж річок, навколо озер, водосховищ, а також в населених пунктах, де є колодязі, свердловини або джерела. В польових журналах відмічались показники якості води: колір, каламутність, наявність завислих речовин, плям i плівок нафтопродуктів тощо.

Проби атмосферного повітря також прив'язані до тих же точок спостереження. Вони відбирались медичним шприцом об'ємом 20 см³ на висоті 1.5-1.7 м від поверхні землі i переводились у спеціально підготовлені герметично закриті i заповнені насиченим розчином NaCI флакончики. При цьому враховувались основні напрямки переносу атмосферного повітря, роза вітрів, наявність «динамічних труб»,  тощо.

Атмосферні опади в вигляді дощу i снігу відбирались у відповідні пори року у водозбірні ємності. Місця відбору проб приблизно відповідали мережі спостережень.

Аналіз зразків ґрунту, рослинності та сухого залишку проб поверхневих вод проводились рентгенофлюоресцентним та атомно-адсорбційним методами на приладах в Івано-Франківській обласній санітарно-епідеміологічній станції та на плазмокванті Івано-Франківської державної медичної академії.

Атмосферне повітря аналізувалось на хроматографах ЛХМ-80 i ЛХМ-8МД в лабораторіях екології  атмосфери та газової хроматографії Івано-Франківського національного технічного університету нафти i газу.

Отримані результати були зведені в бази даних, що характеризують екологічний стан кожного окремого компоненту навколишнього середовища, а також оброблені на персональному комп'ютері за допомогою програмного забезпечення - геоінформаційної системи (ГІС) Map Info на кафедрі екології ІФНТУНГ. Користуючись програмним забезпеченням SURFER, були виконані електронні карти забруднення тими чи іншими хімічними інгредієнтами кожного компоненту довкілля.

У третьому розділі охарактеризоване «Техногенне навантаження на довкілля». Масштаби його на Тернопільщині на початку 90-х років досягли вже значного, а в ряді місць критичного рівня. Об’єктивне посилення техногенного впливу на оточуюче середовище тісно пов’язане з структурою господарської діяльності та її екстенсивним характером. Екологічні проблеми Гусятинського району споріднені з загальнодержавними проблемами України, але мають свою виражену відмінність. За останні роки спостерігається тенденція до зменшення викидів забруднюючих речовин як від стаціонарних, так і від пересувних джерел викидів в атмосферне повітря. В межах Гусятинського району найбільшим забруднювачем атмосферного повітря є автомобільний транспорт та Гусятинська газокомпресорна станція.

Аналіз розподілу викидів по території області свідчить, що найбільший внесок у валовий викид забруднюючих речовин в атмосферне повітря Тернопільської області  вносять підприємства Гусятинського району – 1,344 тис. т. Близько 74% всіх викидів забруднюючих речовин в районі виділяється автомобільним транспортом.

Антропогенними чинниками, що впливають на якість води в регіоні, є: сільське господарство, промислові підприємства та житлово-комунальне господарство. Споживання води по основних басейнах річок Гусятинського району характеризуються помірністю. Найбільше використання води здійснюється із басейнів рік Збруч та Серет. В районі використовується в середньому 5 млн. м³ води. Основними споживачами води є комунальне та сільське господарство, промисловість. Найбільшими за обсягами скидання вод у поверхневі водойми є підприємства житлово-комунального господарства, цукровий завод “Хоростків”.

Ґрунтовий покрив Гусятинського району в значній мірі трансформований техногенезом. Негайного ремонту вимагає біля 40% меліоративних площ, проте необхідні роботи не проведені через відсутність фінансування. Без догляду залишається  внутрігосподарська сітка меліоративних каналів, гідротехнічні споруди.

Водній та вітровій ерозії ґрунтів внаслідок господарської діяльності людини піддається майже третина території Гусятинського району, яка знаходиться на схилах приблизно 1-3⁰. Шоста частина має ухил у 3-5⁰, кожний десятий гектар має крутизну більше 5⁰. Поширенню водної ерозії сприяє необґрунтовано висока розорюваність території. Практично не здійснюються спеціальні протиерозійні заходи.

Отже техногенний вплив на природні геоекосистеми Гусятинського району досить значний. Для його оцінки, прогнозу можливих подальших змін різних компонентів довкілля та керованого контролю цього процесу ми пропонуємо впровадити розроблену нами систему моніторингу компонентів довкілля.

У четвертому розділі «Загальна фізико-географічна характеристика компонентів природного середовища та їх сучасний екологічний стан» приведена покомпонентна характеристика природного середовища.

Геологія, тектоніка та сучасний екологічний стан літосфери. Генезис ландшафтів Подільських Товтр пов’язаний з бар’єрним рифом, що сформувався у теплих міоценовому і сарматському морях близько 15-20 млн.р. тому. В сучасному рельєфі риф простягається у діагональному напрямку на 170 км від с. Підкамінь до долини р. Дністер і далі простежується на території Молдови. Над прилеглими плато Товтри піднімаються виразною горбогірною смугою заввишки 50-60 м, а над прорізаючими його річковими долинами – на 100-150 м. Ширина пасма складає кілька кілометрів. У структурному відношенні територія Товтрового кряжу розміщена в межах Волино-Подільської плити Східно-Європейської платформи. В її геологічній будові беруть участь осадові породи верхнього протерозою, палеозою, мезозою і кайнозою, які залягають на докембрійському кристалічному фундаменті. Породи кристалічного фундаменту розміщені на значній глибині і ніде на поверхню не виходять. Фундамент розчленований рядом регіональних розломів , які простягаються переважно у північно-західному та північно-східному напрямках. Деякі з розломів простежуються і в залягаючих на фундаменті більш молодих осадових породах. Поверхня фундаменту полого нахилена зі сходу на захід до краю платформи. У східній частині області на меридіані р. Збруч вона залягає на глибині близько 1000-1500 м, у західній – 2500-3000 м.

Четвертинні (антропогенові, плейстоценові) відклади утворюють майже суцільний покрив. Вони відсутні тільки на крутих схилах Товтр, а також у каньоноподібній долині р. Збруча.

Рельєф, неотектоніка та сучасний геодинамічний стан. Ряд геофізичних і геолого-геоморфологічних ознак дають підстави стверджувати, що кількість розривних порушень не обмежується кількома розломами північно-західного і північно-східного простягання, які показані на сучасних геологічних картах. Таких розломів, мабуть, є значно більше, вони густою сіткою розчленовують фундамент на ряд блоків неоднакової величини. Переміщення цих блоків у різні етапи геологічної історії розвитку зумовили появу різноманітних порушень у породах осадового чохла. Тектонічні тріщини розміщені не хаотично, а утворюють стійкі виразно орієнтовані системи. Переважають тріщини двох основних напрямків: північно-західного (315-325⁰) і північно-східного (55-65⁰) простягання. Менш виражені меридіональні та широтні тріщини.

За допомогою геологічних і геоморфологічних методів виявлено ряд пологих неотектонічних піднять, які активно розвивалися протягом неогенового та четвертинного періодів. Чітка лінійна витягнутість Товтрової горбистої рифової гряди з північного заходу на південний схід паралельно до Карпат пояснюється приуроченістю її до зони розлому аналогічного простягання. В міоцені тут проходила межа глибоководної (західної) і мілководної (східної) частини морського басейну, вздовж якої відбувалося формування бар’єрного рифу. Його ріст зумовлювався розвитком тектонічних структур, які лежали в основі.

Поверхневі та підземні води. Гусятинський район належить до Волино-Подільського артезіанського басейну, на який припадає близько 23% експлуатаційних ресурсів підземних вод України. Загальні прогнозні ресурси підземних вод України становлять 21.0 км³/рік, експлуатаційні 5.6 км³/рік, із них на Тернопільщині – лише 4%. В районі є мінеральні води, які використовуються для лікування захворювань внутрішніх органів, опорно-рухового апарату. На даний час детально розвідане Новозбручанське (смт. Гусятин) родовище мінеральних вод, приурочене до полого залягаючих силурійських відкладів. Водонасичена частина пласту розташована в інтервалах глибин 17 - 69 м. Запаси складають 40 м³/добу.

Гідросітка густа – 0,44 км/км². В  районі налічується більше 100 річок і струмків. Переважають невеликі, до 10 км, і потічки. Всі ріки і струмки належать до басейну Дністра. Для річок Поділля характерна чітко виражена річкова долина, що має значну глибину та крутосхилість. Розміри русел самих річок Збруч, Тайна, Нічлава – порівняно невеликі: їхня ширина 5 – 18 м; переважаюча глибина 1 – 1.5 м.

Клімат та сучасний стан атмосфери. Гусятинський район характеризується помірно континентальним кліматом. Над територією району домінує західний перенос повітряних мас. Найтепліший місяць липень з середніми температурами 18,5-18,8⁰С, найхолодніший січень - -5,1 – -5,4⁰С. Річна сума опадів складає 550-580 мм.

 Значною мірою на стан атмосферного повітря впливають транскордонні переноси шкідливих речовин з країн Центральної Європи, однак відсутність мережі постів контролю не дає можливості реально оцінити величину впливу транскордонних забруднень в загальній оцінці стану атмосферного повітря.

У відібраних нами пробах атмосферного повітря визначались О₂, N₂, СО₂, СО, SО₂, NО₂, пил неорганічний , бензин , толуол , ксилол , ацетон , формальдегід , хлор, а також важкі метали. Це дозволило виділити в межах досліджуваної території зони з різним ступенем забруднення атмосферного повітря: 1) сприятлива (коефіцієнт сумарного забруднення від 0 до 10 ; 2) задовільна (10 - 15); 3) напружена (15 - 30). Характер розповсюдження задовільної зони , включаючи напружену , корелює з розташуванням великих населених пунктів, а також витягується по південному кордону району.

Нами також проводилася оцінка забруднення атмосферного повітря важкими металами. Найвищий вміст цих елементів зафіксований в населених пунктах. в окремих випадках перевищує ГДК від 1 до 3-4 разів.

В цілому ж якість атмосферного повітря відповідає нормативам, за винятком лише окремих аномалій.

Ґрунтовий покрив та його сучасний екологічний стан. Ґрунтовий покрив району формувався протягом плейстоцену та голоцену внаслідок взаємодії різних чинників. Він є різноманітним за своїми генетичними ознаками, фізико-хімічними та водно-фізичними властивостями. Найбільше поширення мають чорноземи і темно-сірі опідзолені ґрунти, які займають 57% території. П’ята частина в структурі ґрунтів Гусятинського району належить чорноземам глибоким малогумосним. В районі осушено 9985 га сільськогосподарських угідь, з них ріллі - 8742, сіножатей - 336, пасовищ - 443, перелоги - 369.

За результатами педогеохімічного опробування та атомноадсорбційного аналізу ґрунтів побудовані  відповідні  бази даних, що включають 12 компонентів - забруднювачів: Нg, Ве, Сd, Со, Рb, Мо, Sr, Sе, Сu, Сг, Zn, Nі , а також сумарний коефіцієнт забруднення. Комплексне забруднення ґрунтового покриву відноситься до категорії слабо забруднених ґрунтів (Кс = 0-10 ) з допустимим ступенем небезпеки (до 16). Лише в окремих невеликих ділянках овальної форми фіксуються середньо забруднені ґрунти з допустимим ступенем небезпеки, а на півдні - дуже сильно забруднені. Комплексний порівняльний аналіз графічних матеріалів дозволив виділити зони спільних аномалій досліджуваних речовин .  Найбільш ймовірним джерелом максимумів  концентрацій полютантів є промислові підприємства, що розташовані у зоні впливу Чортківського промислового вузла та зоні  проходження автомагістралі Тернопіль-Чернівці.

Вміст окремих важких металів в локальних овалах забруднення перевищує ГДК в 1-3 рази.

Рослинний покрив та тваринний світ,  їх сучасний екологічний стан. Сучасний рослинний покрив та тваринний світ дуже змінений внаслідок господарської діяльності. Природна рослинність збереглася лише на непридатних для ведення господарства ділянках. Головна лісоутворююча порода – дуб звичайний. Ці ліси займають 48,2% покритих лісом земель. Інші породи займають: граб звичайний – 17,2%; ясен звичайний – 12,1%; береза, осика, липа – 22,5%. Корінними для досліджуваної території є дубово-грабові, грабово-дубові, дубово-грабово-ясеневі, дубово-букові насадження. Збереглися вони фрагментно.

Нами на території досліджуваного району по системі геоекологічного моніторингу в тих же 79 точках були відібрані зразки рослинності і проаналізовані на вміст важких металів. Отримані дані ми використали для побудови екологічної карти (див. розділ 5).

Фауністичний комплекс регіону сформований у специфічних умовах Товтрового кряжу. Тут представлені всі фонові види Подільсько-Придністровського зоогеографічного району.

Фізико-географічне районування та ландшафтні комплекси. За даними останнього фізико-географічного районування України, виконаного О.М. Мариничем, П.Г. Шищенком та ін., територія Гусятинського району відноситься до Європейської рівнинної ландшафтної країни, зони широколистяних лісів, Західно-Українського краю, Західно-Подільської області, яка поділяється на кілька фізико-географічних (ландшафтних) районів. територія дослідження  належить до двох районів – Гримайлівсько-Гусятинського і Збаразько-Смотрицького (Товтрового). В свою чергу в межах цих районів виділяється кілька ландшафтів – Нічлавський, Тайненський, Медоборівський і Збруцький. Ландшафти поділяються на 8 видів місцевостей.

Характерним для Західного Поділля є високий рівень антропогенної трансформації ландшафтів, завдяки високій (75-80%) розораності території.

У п’ятому розділі виконана «Оцінка екологічної ситуації та екологічного стану ландшафтів. Прогноз їх можливих змін». Існуючі в Україні і в світі методи визначення сучасної екологічної ситуації ґрунтуються на порівнянні змін навколишнього середовища природним шляхом та під впливом техногенного навантаження лише на вивченні обмеженої кількості компонентів ландшафтів, а саме: ґрунтів, води і повітря. В нашій роботі пропонується не тільки ці три, а всі десять складових геоекосистеми. Важливим при цьому є рівнозначне і детальне вивчення усіх десяти компонентів.

Розрахунки фонового вмісту того чи іншого елементу в тому чи іншому середовищі виконуються шляхом групування вмісту елементів за характерними їх інтервалами. По кожному інтервалу враховується середній вміст  в своїй групі. Фоновий вміст Сф – це такий, що характеризує не менше 2/3 або 66,6% проб з мінімальним вмістом. Фон розраховується як сума середніх вмістів, поділена на кількість цих проб. Після розрахунків фону будувалися поелементні еколого-техногеохімічні карти. На карту виносяться ізолінії рівних концентрацій елементів (ізоконцентрати – ік), які повинні відповідати середньому вмісту  елемента в кожному характерному інтервалі. Тобто ізолінії концентрацій елементів на картах проводяться не довільно, а тільки через характерні інтервали. Тільки тоді ізолінії будуть передавати характер розповсюдження елемента в ландшафті. Це обґрунтовується характером розподілу вмістів того чи іншого елементу в своїх інтервалах, що показано на відповідних графіках в роботі.

Виконані також розрахунки кларків концентрації елементів у компонентах ландшафтів. Кларк концентрації (Кк) – це показник відносної поширеності елементу в конкретному компоненті ландшафту. Ці дані порівнювалися з регіональним фоном елементу.

Після обчислення кларків концентрації ми складали карту розподілу кларків концентрації в тому чи іншому компоненті ландшафту. В нашому прикладі – це ґрунтовий покрив.

За методикою В.М. Гуцуляка (2002р.), нами виконані розрахунки коефіцієнтів концентрації елементів та сумарних показників забруднення компонентів ландшафту. Коефіцієнт концентрації (Кс) або аномальності хімічних елементів – це показник ступеня накопичення того чи іншого елемента на його фоновому вмісті. Кс визначається відношенням реального вмісту в даній точці кожного компоненту довкілля до його фонового вмісту. Сумарні показники забруднення того чи іншого компоненту ландшафту характеризують його стійкість по відношенню до антропогенного навантаження. Якщо останнє не перевищує здатність ландшафту до самоочищення, то виникають екологічні ситуації різної складності, які і оцінені нами кількісно на прикладі Гусятинського району.

Користуючись базою даних з коефіцієнтів концентрації (Кс) елементів та сумарних показників забруднення (Zc), побудовані карти розподілу цих параметрів, які показують розповсюдження по території аномальних вмістів хімічних елементів в компонентах ландшафту. Це наближає нас до оцінки екологічного стану того чи іншого компоненту ландшафту.

Коефіцієнт екологічної небезпечності хімічного елементу (Кнб) розраховувався як відношення вмісту хімічного елемента в кожній точці конкретного компоненту ландшафту (Сі) до гранично допустимої концентрації (В.М. Гуцуляк, 2002 р.).

Для визначення закономірностей поширення по території коефіцієнтів екологічної небезпечності (К_НБ) складена карта розподілу цих коефіцієнтів для кожного хімічного елемента в кожному компоненті ландшафту.

Інтегральний показник екологічної небезпечності (І_НБ) є важливим для оцінки екологічного стану ландшафтів, тому що він базується на підсумовуванні часткових (компонентних) показників антропогенного впливу на ландшафти. Отже І_НБ враховує як екологічну значимість компонентів ландшафту (через їх транслокаційний показник шкідливості),так і синергічну (сукупну) дію хімічних компонентів - забруднювачів.

Після складання баз даних з інтегральних показників екологічної небезпечності ландшафтів кількісно оцінений екологічний стан кожної ландшафтної одиниці . Для цього отримані значення І_НБ ранжувалися на кілька екологічних станів. При цьому враховувалася загальна екологічна ситуація в регіоні і в Україні.

Після ранжування інтегральних показників екологічної небезпечності ландшафтів (І_НБ) та визначення екологічного стану тієї чи іншої ландшафтної одиниці була складена карта, яка характеризувала розповсюдження на території ландшафтних одиниць з різним екологічним станом (рисунок).

Одним з найбільш важливих показників екологічного стану території є здоров’я людей. В процесі проведеного еколого – географічного аналізу і оцінки здоров’я населення району на основі картографічного моделювання встановлено наступне: територіальний розподіл сумарної захворюваності населення тісно корелює з рівнем екоситуації в регіоні. В структурі захворюваності та смертності помітна роль хронічних хвороб і зменшення інфекційних; існує тісна залежність рівня здоров’я населення досліджуваного регіону від якості навколишнього середовища.

В розділі охарактеризована розроблена автором методика прогнозу  розвитку екологічного стану та екологічної ситуації на основі геоекологічного моніторингу. Прогноз змін екологічної ситуації в залежності від різних сценаріїв розвитку виконується шляхом комп'ютерного моделювання екологічних станів тої чи іншої території у залежності від існуючого чи заданих режимів функціонування.

У розділі шостому «Вдосконалення довгострокової екологічної програми та розробка невідкладних заходів покращення стану довкілля району за результатами екологічного моніторингу» запропоновані основні засади екологічної безпеки адміністративного району. Тернопільська область загалом вважається областю екологічно благополучною , на відміну від інших регіонів України. Проте, в області і в Гусятинському районі відчуваються ті ж проблеми. Довготривале, недостатньо екологічно обґрунтоване використання природно-ресурсного потенціалу призвело до посилення ресурсної напруженості, виникнення цілого ряду екологічних проблем і прогресуючого зростання факторів «екологічного ризику».