Галаган Олександр Опанасович Геоінформаційне моделювання забруднення приав- томагістральних геосистем сполуками важких металів

Краткое описание

Галаган Олександр Опанасович, завідувач навчальної екологічної лабораторії географічного факультету Київ­ського національного університету імені Тараса Шевчен­ка: «Геоінформаційне моделювання забруднення приав- томагістральних геосистем сполуками важких металів» (11.00.01 - фізична географія, геофізика і геохімія ланд­шафтів). Спецрада Д 26.001.45 у Київському національ­ному університеті імені Тараса Шевченка

Міністерство освіти і науки України
Київський національний університет
імені Тараса Шевченка
На правах рукопису
ГАЛАГАН ОЛЕКСАНДР ОПАНАСОВИЧ
УДК 911.9 [502.6 : 504.054]
ГЕОІНФОРМАЦІЙНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ЗАБРУДНЕННЯ
ПРИАВТОМАГІСТРАЛЬНИХ ГЕОСИСТЕМ СПОЛУКАМИ ВАЖКИХ
МЕТАЛІВ
11.00.01 – фізична географія, геофізика і геохімія ландшафтів
Дисертація на здобуття наукового ступеня
кандидата географічних наук
Науковий керівник:
Гродзинський Михайло Дмитрович,
доктор географічних наук, професор,
член-кореспондент НАН України
Київ - 2016
2
ЗМІСТ
Вступ……………………………………………………………………….. 5
Розділ 1. Аналіз теоретичних і прикладних географічних
досліджень розповсюдження та міграції важких металів
1.1. Ландшафтно-геохімічні і еколого-картографічні дослідження
розповсюдження та умов міграції важких металів…………………….... 14
1.1.1.Чинні уявлення про дорожні ландшафти та їх забруднення……... 14
1.1.2. Застосування ландшафтно-геохімічних методів у дослідженнях
дорожніх ландшафтів………………………………………………….….. 16
1.1.3.Основні підходи до картографування ландшафтно-геохімічних
процесів……………………………………………………………………... 20
1.2. Моделювання міграційних процесів у ландшафтах та поведінки
важких металів у них………………………………………………………. 22
1.2.1. Моделювання міграційних процесів у ландшафтах………………. 23
1.2.2. Геоінформаційне моделювання поведінки важких металів у
геосистемах………………………………………………………………… 25
1.3.Методологічні аспекти і задачі досліджень ………………………… 26
1.3.1. Терміни і поняття, що використовуються в роботі………………. 26
1.3.2.Показники процесів забруднення та самоочищення геосистем….. 30
1.3.3. Постановка задач дослідження…………………………………….. 31
Висновки до розділу 1……………………………………………...……… 34
Розділ 2. Аналіз природних та антропогенних чинників
забруднення сполуками важких металів приавтомагістральних
геосистем на прикладі тестових ділянок………………………………. 37
2.1. Обґрунтування вибору тестових ділянок для відпрацювання
положень методики дослідження………………………………………… 37
2.2. Природні умови території, як чинник формування полів
забруднення та умов перерозподілу сполук важких металів у
приавтомагістральних геосистемах……………………………………… 40
2.2.1. Ґрунтотворні породи, як фактор зміни умов міграції важких
3
металів……………………………………………………………..………. 40
2.2.2. Морфометричні особливості території дослідження, як фактор
міграції важких металів……………………………………………………. 42
2.2.3 Кліматичні особливості території, як фактор міграції важких
металів………………………………………..…………………………….. 45
2.2.4. Поверхневі та ґрунтові води, як фактор міграції важких металів.. 47
2.2.5. Ґрунти, як фактор міграції важких металів у
приавтомагістральних геосистемах………………………………………. 48
2.2.6. Вплив рослинного покриву на розподіл важких металів у
геосистемах………………………………………………………………….. 52
2.2.7. Ландшафтні комплекси тестових ділянок …………………………. 57
2.3. Антропогенні фактори формування полів забруднення та умов
перерозподілу сполук важких металів у приавтомагістральних
геосистемах………………………………………………………………….. 60
2.3.1. Промислові об’єкти, як чинник забруднення території сполуками
важких металів……………………………………………………………… 61
2.3.2. Агропромисловий комплекс як чинник формування первинного
та вторинного поля забруднення територій сполуками важких металів.. 62
2.3.3. Автомобільний транспорт, як чинник забруднення сполуками ВМ
приавтомагістральних геосистем……………………………………......... 65
Висновки до розділу 2……………………………………………………… 69
Розділ 3. Вихідні положення методики геоінформаційного
моделювання забруднення важкими металами
приавтомагістральних геосистем……………………………………….. 72
3.1. Змістовно-класифікаційні положення методики моделювання ……. 72
3.2. Загальна алгоритмічна схема геоінформаційного моделювання
забруднення важкими металами приавтомагістральних геосистем……. 76
3.2.1. Методика розрахунку та геоінформаційного моделювання
кількості ВМ, привнесених у ґрунти приавтомагістральних геосистем
від основних джерел емісії…………………………………………………. 81
4
3.2.2. Методика розрахунку та геоінформаційного моделювання
кількості сполук ВМ, винесених з ґрунту за межі
приавтомагістральних геосистем та/ або виведених з міграційних
потоків……………………………………………………………………….. 97
Висновки до розділу 3……………………………………………………… 114
Розділ 4. Реалізація методики геоінформаційного моделювання
актуального рівня забруднення свинцем приавтомагістральних
геосистем тестових ділянок……………………………………………… 117
4.1. Геоінформаційне моделювання розрахункової кількості сполук Pb,
привнесених у ґрунти приавтомагістральних геосистем від основних
джерел емісії………………………………………………………………… 118
4.1.1. Розрахунок кількості сполук Pb, що надходять у
приавтомагістральні геосистеми із викидами автотранспорту………….. 118
4.1.2. Створення блоку БД «Надходження сполук свинцю»…………….. 126
4.2. Геоінформаційне моделювання розрахункової кількості сполук Pb,
винесених з ґрунту за межі та/або виведених з міграційних потоків
приавтомагістральних геосистем ……………………….....................…… 131
4.3. Визначення актуального рівня забруднення сполуками свинцю
приавтомагістральних геосистем …………………………………………. 142
Висновки до розділу 4……………………………………………………… 148
Висновки……………………………………………………………………. 151
Список використаних джерел…………………………………………… 155
Додатки……………………………………………………………………… 174
5
ВСТУП
Актуальність теми дослідження. Важкі метали (ВМ), що надходять з
викидами автотранспорту на поверхню ґрунту, формують вздовж автошляхів
локальні техногенні аномалії. Згідно державних стандартів України, що
встановлюють норми, яким має відповідати пальне, за своїми фізикохімічними показниками, вміст ВМ, в порівнянні з попередніми роками, у
ньому суттєво скоротився [9, с. 5]. Навіть за тенденції до підвищення якості
пального проблема не втратить свого значення й надалі, адже головною
властивістю ВМ є їх здатність до накопичення в геосистемі. Тому,
дослідження приавтомагістральних геосистем і перерозподілу у їх межах
сполук ВМ є актуальним напрямком у розвитку геохімії ландшафтів. Даний
напрямок становить не лише науковий, а й господарський інтерес, адже у
межах впливу автодоріг часто перебувають сільськогосподарські угіддя.
Виокремлення найбільш безпечних сьогоденних і перспективних місць
вирощування сільськогосподарської продукції є необхідною складовою у
забезпеченні її якості, зокрема за вмістом важких металів, та украй
необхідним, у світлі відкриття Європейських ринків збуту.
Перманентний характер надходження полютантів, якого зазнають
геосистеми, та неоднорідність механізмів перерозподілу ВМ в їх межах
визначають складність оцінки їх стану та швидкості процесу забруднення.
Це, в свою чергу, зумовлює необхідність виконання специфічних модельних
побудов з використанням геоіформаційних технологій для їх реалізації,
зокрема у визначенні просторових характеристик поля забруднення.
Існуючі на сьогодні розробки цього питання проводяться в
біогеохімічному та геохімічному напрямку, де здебільшого, переважають
уявлення про перерозподіл ВМ або суто між сусідніми геосистемами, або
між геокомпонентами в межах однієї геосистеми.
Комплексний геосистемний підхід при вивченні інтегральних
залежностей і взаємодій полютантів та компонентів геосистеми та
6
можливості інструментарію ГІС у моделюванні перерозподілу ВМ, наразі
лишається недостатньо обґрунтованим у методично-прикладному
відношенні. Тому розвиток принципів і способів геоінформаційного
моделювання при визначенні рівня та просторових параметрів поля
забруднення важкими металами є актуальним питанням.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами.
Дослідження за змістом дисертації виконувались згідно з планами науководослідних робіт кафедри фізичної географії та геоекології, а також за участі
автора в рамках виконання: договорів «Оцінка впливу на ґрунти, рослинний і
тваринний світ енергоблоку №2 Хмельницької АЕС (ОВНС – пп. 2.2, 2.3, 4.5
(4.5.1, 4.5.2, 4.5.3), 4.6 (4.6.1, 4.6.2.1, 4.6.2.3), 8.1.2)», «Оцінка впливу на
ґрунти, рослинний і тваринний світ енергоблоку № 4 Рівненської АЕС»
(ОВНС – пп. 2.1,2.3, 2.4, 2.5, 4.5, 4.6, 6.7, 8.3.1)); науково-технічної роботи
«Дослідження та розробки в галузі географічних наук (розробка Програми
загальноміських заходів щодо відновлення та впорядкування озер, річок,
ставків та джерел у м. Києві на період до 2015 року)» у державному
піжприємтві «Центр екологічного моніторингу України» (1999-2002, 2011
рр.); держбюджетної теми географічного факультету Київського
національного університету імені Тараса Шевченка «Екологічна і природнотехногенна безпека України в регіональному вимірі» № 14 БП 050-02 (№
д.р.0114U003476, 2014 – 2015 рр.).
Мета і задачі дослідження. Метою роботи є розроблення методики
геоінформаційного моделювання забруднення приавтомагістральних
геосистем сполуками важких металів за допомогою визначення актуального
рівня забруднення та верифікація положень методики на прикладі сполук
свинцю.
Відповідно до мети, було поставлено низку задач, а саме:
– провести аналіз та узагальнення теоретичних і прикладних основ
вивчення процесів розповсюдження важких металів у геосистемах з
особливою увагою до їх моделювання;
7
– провести комплексний аналіз природних та антропогенних
факторів формування актуального рівня забруднення сполуками ВМ
територій тестових ділянок;
– розкрити основні положення методики геоінформаційного
моделювання забруднення важкими металами приавтомагістральних
геосистем;
– розробити методику розрахунку загальної кількості ВМ, що
надходять у приавтомагістральні геосистеми від основних джерел емісії;
– розробити методику розрахунку загальної кількості сполук ВМ, що
виносяться з ґрунту за межі приавтомагістральних геосистем та / або
виводяться з речовинно-енергетичних потоків, за основними міграційними
сценаріями;
- реалізувати положення методики геоінформаційного
моделювання забруднення важкими металами приавтомагістральних
геосистем на прикладі визначення актуального рівня забруднення сполуками
свинцю геосистем тестових ділянок;
- провести типізацію приавтомагістральних геосистем за умовами,
що визначають актуальний рівень забруднення та їх стійкістю до
забруднення сполуками важких металів.
Об’єкт дослідження. Загальним об’єктом дослідження є
приавтомагістральні геосистеми, частковим (тестовим) об’єктом -
приавтомагістральні геосистеми тестових ділянок.
Предмет дослідження. Загальним предметом дослідження є підходи та
особливості геоінформаційного моделювання процесу забруднення об’єктів
дослідження сполуками важких металів, частковим предметом – способи
виконання загальних методичних рішень моделювання на прикладі
визначення актуального рівня забруднення сполуками свинцю тестових
об’єктів.
Методи дослідження. Дослідження базувалось на польовому
експедиційному методі ландшафтно-геохімічного знімання; картографічних,
8
лабораторно-аналітичних, а також сучасних методах ландшафтногеохімічного, ландшафтно-екологічного аналізу території та математичного
моделювання і геопросторового аналізу засобами ГІС, у тому числі зі
створенням спеціальних програм нестандартних запитів до обраного
інструментарію ГІС MapInfo Version 11.5. Додатково використовувались
окремі підходи емпіричних оцінювань, геоінформатики та інформаційних
технологій, а також методи аналогії та порівняння подібних систем,
прогнозування тощо.
Вихідними матеріалами для тестування результатів роботи були:
1. Дані власних польових експедиційних досліджень;
2.Результати власних лабораторних досліджень ґрунтів тестових
ділянок, зокрема і вмісту сполук ВМ у них, проведенні на базі Інституту
геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П.Семененка НАН України,
КНУ імені Тараса Шевченка;
3. Розроблені цифрові електронні карти геосистем тестових ділянок,
масштабу 1:10000;
4. Переведені нами у цифровий формат: а) крупномасштабні
топографічні карти тестових ділянок, б) плани землекористування та карти
ґрунтів дослідних ділянок, в) картосхеми агрохімічних показників ґрунтів
тестових ділянок, М 1:10000 (ДУ «Інститут охорони ґрунтів України»);
5. Відкриті електронні картографічні матеріали по тестових ділянках
веб-сайту Мінприроди України, електронного Атласу України (ІГ НАНУ/ІС
ГЕО, 1999-2000 р.);
6. Дані з порталу «Природа України» (Грачов А.П., 2010 - 2016 р.),
7. Інформація національних та регіональних доповідей про стан
навколишнього природного середовища (Мінприроди України) тощо.
Наукова новизна одержаних результатів полягає у тому, що
вперше:
- проведені обґрунтування, розробка і тестування методики
геоінформаційного моделювання забруднення приавтомагістральних
9
геосистем сполуками важких металів на основі визначення актуального рівня
забруднення;
– обґрунтовано та протестовано загальний алгоритм оцінювання
актуального рівня забруднення важкими металами приавтомагістральних
геосистем, який ґрунтується на поєднанні геосистемного та ландшафтногеохімічного підходів;
– розроблено загальну алгоритмічну схему геоінформаційного
моделювання та етапи комплексного просторового ГІС - аналізу модельних
об’єктів, зі створенням електронних баз даних про актуальний рівень
забруднення для визначення характеристик загального поля забруднення
приавтомагістральних геосистем сполуками ВМ;
– розроблено класифікацію приавтомагістральних геосистем за
умовами, що визначають актуальний рівень їх забруднення та стійкість до
забруднення сполуками ВМ;
– розроблено методику геоінформаційного моделювання загальної
кількості сполук ВМ, що надходять у межі приавтомагістральних геосистем
від основних джерел емісії, а також кількості сполук ВМ, що виносяться з
ґрунту за межі приавтомагістральних геосистем та виводиться з речовинних
потоків.
удосконалено:
- методику відбору зразків при дослідженні ґрунтів схилових
геосистем на вміст полютантів;
- методику розрахунку загальної кількості ВМ, що надходять в
приавтомагістральні геосистеми від основних джерел емісії
отримали подальший розвиток:
- уявлення про природні та антропогенні фактори формування
забруднення сполуками важких металів приавтомагістральних геосистем;
- уявлення про закономірності перерозподілу сполук ВМ у межах
геосистем в залежності від джерела впливу та властивостей геосистем.
10
Практичне значення одержаних результатів геоінформаційного
моделювання забруднення сполуками важких металів приавтомагістральних
геосистем полягає у створенні для органів місцевого самоврядування,
проектних та наукових організацій можливостей обґрунтування, планування і
реалізації заходів раціонального землекористування та підтримки
приавтомагістральних геосистем у стійкому стані; отриманні важливої
інформації для геоекологічної оцінки геосистем шляхом використання
наступних результатів роботи:
– розрахункових показників загальної кількості важких металів, що
надходить у межі приавтомагістральних геосистем від основних джерел
емісії;
– способів розрахунку загальної кількості ВМ, що виводиться за межі
орного шару ґрунту, або за межі геосистем за сценаріями латеральної,
радіальної та біогеохімічної міграції;
– алгоритмів визначення рівня стійкості та надійності
приавтомагістральних геосистем;
– прийомів створення та використання електронних баз даних для
моделювання забруднення приавтомагістральних геосистем сполуками
важких металів;
– способів застосування інструментарію ГІС для картографування,
просторового аналізу та візуалізації модельних побудов актуального рівня
забруднення приавтомагістральних геосистем сполуками ВМ;
- способів визначення територій, що не потрапляють в зону впливу
автошляхів, проте зазнають забруднення сполуками свинцю
«автотранспортного походження», через їх перерозподіл із
приавтомагістральних геосистем;
– можливостей прогнозування забруднення приавтомагістральних
геосистем при наявному рівні антропогенного навантаження;
– сформованих електронних БД «Актуальний рівень забруднення» для
окремих ділянок приавтомагістральних геосистем Київської області.
11
Окремі положення розробленої у роботі методики використані при
оцінці впливу на ґрунти, рослинний і тваринний світ енергоблоку № 4
Рівненської АЕС, зокрема при створенні «Ландшафтно-геохімічної карти 30-
ти кілометрової зони впливу Рівненської АЕС в електронній формі (базовий
масштаб 1:25000)», «Карти ландшафтно-геохімічних бар’єрів 30-ти
кілометрової зони впливу Рівненської АЕС в електронній формі (базовий
масштаб 1:25000)», з отриманням авторського свідоцтва (№ 5951,від
22.07.2002 р.).
Результати дисертації впроваджені в навчальний процес на
географічному факультеті Київського національного університету імені
Тараса Шевченка, зокрема при викладанні спецкурсів «Забруднюючі
речовини в географічному середовищі», «Математичне моделювання в
геоекології» та «Географічні інформаційні системи і технології».
Основні результати дисертації були отримані і реалізовані в процесі
виконання: договорів «Оцінка впливу на ґрунти, рослинний і тваринний світ
енергоблоку №2 Хмельницької АЕС (ОВНС – пп. 2.2,2.3, 4.5 (4.5.1, 4.5.2,
4.5.3), 4.6 (4.6.1, 4.6.2.1, 4.6.2.3), 8.1.2)», «Оцінка впливу на ґрунти,
рослинний і тваринний світ енергоблоку № 4 Рівненської АЕС» (ОВНС – пп.
2.1, 2.3, 2.4, 2.5, 4.5, 4.6, 6.7, 8.3.1)); науково-технічної роботи «Дослідження
та розробки в галузі географічних наук (розробка Програми загальноміських
заходів щодо відновлення та впорядкування озер, річок, ставків та джерел у
м. Києві на період до 2015 року)» ДП «Центр екологічного моніторингу
України» (1999-2002, 2011 рр.); держбюджетної теми географічного
факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка
«Екологічна і природно-техногенна безпека України в регіональному вимірі»
№ 14 БП 050-02 (№д.р.0114U003476, 2014 – 2015 рр.).
Особистий внесок здобувача полягає у розробці та відпрацюванні на
прикладі тестових об’єктів всіх етапів геоінформаційного моделювання
забруднення приавтомагістральних геосистем сполуками важких металів.
Створення інформаційного базису, узагальнення, аналіз результатів
12
дисертації а також розробка нових підходів та розрахунків у процесі
моделювання виконані автором самостійно, під керівництвом доктора
географічних наук, професора, члена-кореспондента Національної академії
наук України М.Д.Гродзинського. Автор також користувався консультаціями
з боку доктора географічних наук, професора В.М.Самойленка. Загалом, всі
здобутки дисертації, що мають наукову новизну та прикладне значення і
становлять предмет захисту, належать виключно автору і є його особистим
науковим доробком.
Апробація результатів дисертації. Ключові положення дисертації та
результати проведених досліджень були оприлюднені на Науковій
конференції «Еколого-економічні проблеми розвитку агропромислового
виробництва в Україні в умовах формування ринкових відносин»
(Мелітополь, 1993); «ГІС-форумі – 2000» (Київ, 2000); Науковій конференції
“Декада ландшафтознавчих, регіональних і краєзнавчих досліджень на зламі
тисячоліть” (Канів, 2005); Міжнародній науковій конференції
«Міждисциплінарні виміри дослідження ландшафтів» (Київ, 2013); Науковопрактичній конференції «Соціально-екологічні проблеми переходу до
сталого розвитку: реалії та перспективи ХХІ століття» (Ялта, 2013); Х
Міжнародній науково-практичній конференції “Комплексні проблеми
техносферної безпеки” (Вороніж, 2013.); Міжнародній науковій конференції
«Ландшафтознавство: стан, проблеми, перспективи» (Львів–Ворохта, 2014);
науково-практичних семінарах, що були організовані кафедрою фізичної
географії та геоекології Київського національного університету імені Тараса
Шевченка (2002 - 2016 рр.).
Публікації. Матеріали дисертації опубліковані у 15 наукових працях: 9
статтях (у т.ч. 4 одноосібних), з яких 6 у фахових виданнях України, 1
публікація у закордонних фахових виданнях, 5 тез наукових конференцій, 2
публікацій у нефахових виданнях, отримано1 авторське свідоцтво.
13
Обсяг і структура дисертації. Робота складається із вступу, чотирьох
розділів, висновків та 5 додатків. Дисертація, загальним обсягом 215 стор.,
містить 173 стор. основного тексту, 28 рисунків, 39 таблиць, 5 додатків на 42
сторінках. Список використаних джерел налічує 164 найменування (з них 23
латиницею).

Список литературы

ВИСНОВКИ
У роботі розроблено методику геоінформаційного моделювання
забруднення приавтомагістральних геосистем сполуками ВМ за допомогою
визначення актуального рівня забруднення. Положення методики було
реалізовано на прикладі геосистем сільськогосподарського призначення двох
ділянок. Головними висновками роботи є:
1. Дотримуючись сучасних понять про безпечне функціонування
геосистем, що розташовані поблизу автошляхів та їх використання у
господарській діяльності, оцінку стану та моделювання міграційних сценаріїв
поведінки сполук важких металів доцільно проводити в межах
приавтомагістральних геосистем, які розуміються як природно-технічні
геосистеми, що знаходяться в зоні впливу дорожніх об’єктів I та ІІ
екологічних класів. За зону впливу автошляху слід приймати територію, де
проявляються прямі чи непрямі зміни у компонентах довкілля, що виникають
внаслідок будівництва чи експлуатації доріг. Межі приавтомагістральних
геосистем визначаються за «помірним» рівнем забруднення ґрунтів.
Об’єктивно обумовлена поєднанням природних і техногенних чинників
складність визначення рівня забруднення сполуками ВМ
приавтомагістральних територій, потребує особливого використання
геоінформаційо-модельних технологій підтримки і супроводу такого
визначення, зокрема при оцінці просторових параметрів і швидкості
формування поля забруднення. Актуальний рівень забруднення (АРЗ), який
відбиває розрахунковий баланс ВМ у ґрунтах приавтомагістральних
геосистем протягом визначеного проміжку часу, віддзеркалює зміну
величини забруднення, тобто швидкість процесу забруднення, в умовах
існуючого антропогенного тиску. АРЗ визначається як різниця між
обсягами ВМ, привнесеними в ґрунти геосистем і винесеними з ґрунту за її
межі і/або виведені з міграційних потоків, за основними міграційними
сценаріями. Визначений актуальний рівень забруднення дозволяє встановити
152
термін, за який відбудеться зміна параметрів тієї чи іншої геосистеми, і
відповідно, за яких вона, зберігатиме свою стійкість та надійність.
2. Запропонована алгоритмічна схема геоінформаційного моделювання
актуального рівня забруднення важкими металами приавтомагістральних
геосистем ґрунтується на використанні математичних та математичнокартографічних моделей, які дозволяють реалізувати підходи до
просторового аналізу засобами ГІС процесу забруднення
приавтомагістральних геосистем сполуками ВМ. Алгоритм зводиться до
послідовного кількісного оцінювання та картографічного відображення трьох
модельних показників, а саме: 1)показника Сont.h.m., який відбиває кількість
ВМ, привнесених від основних джерел емісії в ґрунти геосистем; 2)
показника Сl.h.m., який відображає кількість ВМ, винесених з ґрунту за межі
геосистеми та/або виведених з міграційних потоків, за основними
міграційними сценаріями; 3)показника Poll.h.m. власне актуального рівня
забруднення ґрунтів приавтомагістральних геосистем, як різницю значень
перших двох показників.
3. Для розрахунку кількості сполук ВМ, що надходять у межі геосистем
від основних джерел емісії, в процесі моделювання запропоновано низку
показників, що є чітко визначеними за змістом, добре зіставними та
зручними для картографічного втілення засобами ГІС.
4. У процесі моделювання з урахуванням сили антропогенного
навантаження та властивостей геосистем розроблено їх класифікацію за
умовами, що визначають актуальний рівень їх забруднення та стійкість до
забруднення сполуками ВМ.
5. Поетапне втілення положень запропонованої методики полягає у
створенні і послідовному застосуванні електронної бази даних реляційного
типу «Актуальний рівень забруднення», що складається із взаємопоєднаних
блоків «Надходження ВМ», «Очищення геосистем», «АРЗ». Субблоки 1 та 2
блоків БД є адекватними змісту запитів 2-го рівня по характеристикам
окремих джерел забруднення та механізмів очищення ґрунтів
153
приавтомагістральних геосистем. Запити 3-го рівня у складі зазначених
субблоків фактично являють собою відображення просторових і
непросторових атрибутів цифрових карт окремих факторів формування
актуального рівня забруднення.
6. Перевірка розробленої методики виконувались на двох тестових
ділянках через послідовне визначення розрахункових показників загального
алгоритму та відповідне їм виконання етапів геоінформаційного
моделювання забруднення сполуками ВМ (на прикладі сполук Pb)
приавтомагістральних геосистем. Репрезентативність тестових ділянок для
геоінформаційного моделювання зумовлюється різноманіттям геохімічних
умов міграції ВМ, типовістю ландшафтної структури і характеру
природокористування. Результати аналізу дослідних ділянок та основних
джерел емісії сполук ВМ природного та антропогенного походження
складають вихідний інформаційний базис щодо умов формування
первинного поля забруднення сполуками свинцю. Він є основою для
створення електронних баз даних для тестування розробленої нами методики
геоінформаційного моделювання забруднення сполуками ВМ
приавтомагістральних геосистем.
7. При виконанні першого етапу моделювання, створенні блоку БД
«Надходження ВМ», було визначено кількість сполук свинцю, що потрапляє
в межі приавтомагістральних геосистем. Значення розрахункового показника
Сont.h.m., що характеризує надходження полютантів задовільно співпали з
результатами лабораторних дослідженнях ґрунтів на вміст сполук свинцю.
Це стало підставою для окреслення меж приавтомагістральних геосистем, як
тих, що потрапляють в зону впливу автошляхів.
Під час виконання другого етапу моделювання - створення блоку БД
«Очищення геосистем», було визначено: кількість сполук свинцю, що
надходить від спряжених геосистем, кількість сполук свинцю, що виноситься
за межі геосистеми в процесі латеральної та біогеохімічної міграції, а також
інтенсивність проходження радіальної міграції розчинних форм свинцю,
154
тобто було отримано розрахункове значення показника Сl.h.m., що
характеризує очищення ґрунтів геосистем за основними міграційними
сценаріями.
На третьому етапі моделювання визначено власне актуальний рівень
забруднення приавтомагістральних геосистем та створено відповідний блок
БД. Значення АРЗ дозволили виявити геосистеми, які за своїми природними
властивостями, самоочищуються або, навпаки, забруднюються, при
існуючому рівні антропогенного навантаження.
8. За допомогою вказаних показників засобами ГІС було: виявлено
території, що не потрапляють в зону впливу автошляхів, проте зазнають
забруднення сполуками свинцю «автотранспортного походження», через їх
перерозподіл із приавтомагістральних геосистем; встановлено категорії
стійкості приавтомагістральних геосистем відповідно до можливостей
самоочищення ґрунту від сполук свинцю; проведено моделювання часової
динаміки забруднення сполуками свинцю ґрунтів приавтомагістральних
геосистем, зокрема встановлено прогнозний термін, за який геосистеми
досягнуть бажаного рівня стану.
9. Змодельований рівень АРЗ і, визначені показники стійкості та
надійності приавтомагістральних геосистем тестових ділянок дозволяють
встановлювати: оптимальний рівень антропогенного навантаження задля
підтримання приавтомагістральних геосистем у стійкому стані, поточні та
перспективні місця ведення безпечного рослинництва тощо.