CC BY
125
УДК 574.5
Е.П. Янкович, Л.П. Рихванов ТПУ, Томск
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ ПРИ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОМ АНАЛИЗЕ ПРИРОДНЫХ СРЕД ТОМСКОГО РАЙОНА
При изучении состояния окружающей среды оперируют с данными, характеризующими экологическую обстановку обязательный атрибут которых - пространственная привязка. Возникает необходимость использования геоинформационных технологий. В настоящее время это, прежде всего, связывается с внедрением в процесс экологических исследований геоинформационных систем и компьютерного картографирования.
Целостность экологического изучения должна быть обеспечена единым методологическим принципом - отображением системной зависимости состояния и изменения природной среды, ее ландшафтных особенностей, характера и интенсивности эксплуатации, непосредственного влияния техногенных нагрузок на природную составляющую и, что особенно важно, отображением определенной обусловленности состояния здоровья населения территориальными и экологическими аспектами [2]. Анализ пространственно-распределенной информации отражающей состояние различных факторов окружающей среды (воздуха, почвы и т.д.) и социальногигиенической (заболеваемость и т.д.) основная задача геоэкологии. Обработка такой информации вызывает необходимость использования современных геоинформационных технологий.
ГИС-технология позволяет собрать воедино и проанализировать различную, на первый взгляд мало связанную между собой информацию, получить основанный на массовом фактическом материале обобщенный взгляд на него, количественно и качественно проанализировать взаимные связи между характеризующими его параметрами и происходящими в нем процессами.
Томский район является пригородным районом, это определяет его основные экологические проблемы. Воздействие на природные среды, биоту и человека многих техногенных факторов, обусловленных деятельностью нефтехимического, ядерного, топливно-энергетического,
агропромышленного и других комплексов, функционирующих как в Томск-Северской промышленной агломерации, так и за ее пределами (Кемерово-Новокузнецкая агломерация) приводит к интенсивной трансформации природной среды и формированию специфической эколого-геохимической обстановки [7]. На территории Томского района выполнен комплекс геохимических исследований различных природных сред (почва, пылевые атмосферные выпадения, солевые образования (накипь) на посуде, волосы детей, питьевая вода) [1, 5, 6, 8, 9]. Накоплен огромный объем информации, который может быть использован для оценки экологического состояния территории. Обработка такого массива данных без использования компьютерных технологий крайне затруднительна.
При создании компьютерных геоэкологических карт Томского района использовалась следующая технологическая цепочка (рис. 1).
Рис. 1. Схема технологии создания компьютерных геоэкологических карт
Томского района
Изучение закономерностей пространственного распределения эколого-геохимических показателей в природных средах; картографирование медицинских показателей происходило в несколько этапов:
I. Создание картографической базы В качестве базовой карты использовалась топографическая основа, 1:1000000 масштаба, охватывающая границы территории Томского района. В основном использовались следующие слои: границы района и медицинских округов, площадная и линейная гидрография, населенные пункты в виде точечного покрытия.
II. Создание фактографической базы данных Была создана комплексная база данных охватывающая территорию Томского района, характеризующая пять природных сред: почва, пылевые атмосферные выпадения, солевые образования (накипь) на посуде, волосы детей, питьевая вода. Отличительной особенностью данной информации было то, что в каждой среде были определены одни и те же геохимические элементы и пробы были отобраны в одних и тех же населенных пунктах Томского района. Этот факт позволил в дальнейшем дать комплексную оценку состояния окружающей среды с учетом всех природных сред.
Так же в базу была занесена информация о состоянии здоровья населения: заболеваемость взрослого населения, заболеваемость детей и др.
III. Объединение атрибутивной и пространственной информации Объединение описательной информации с пространственными данными
путем использования функции ArcView - Горячая связь.
IV. Пространственный анализ и создание моноэлементных геохимических карт-схем [3]
На данном этапе происходило непосредственно построение поверхностей распределения эколого-геохимических показателей и построение оценочных карт (рис. 2). Всего было построено около ста
картосхем характеризующих пространственное распределение геохимических показателей по изучаемым природным средам.
25 0 25
километры
Березова;
1 2.5 3.5 5 6.5
25 0 25
километры
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
1
2
0.15 0.3 0.45 0.6 0.75 0.9 1
3
Рис. 2. Схематические карты распределения урана:
1 - в пылеаэрозольных выпадениях; 2 - в почвах; 3 - в волосах детей; 4 - в солевых
отложениях (накипи) на посуде [1, 6]
Для построения поверхностей распределения геохимических элементов, исследуемая территория была разбита на квадраты. Для интерполяции использовался метод кригинга [4]. Выбор данного метода был основан на том, что анализируемых данных было немного, и они имели неравномерное распределение. А метод кригинга дает хорошие результаты даже в том случае, когда плотность опорных точек невелика.
Территориальный анализ медицинских показателей строился на основе информации по медицинским округам, в результате получены схематические карты распространенности различных заболеваний в разрезе медицинских округов Томского района (рис. 3).
На основе моноэлементных карт было проведено зонирование территории Томского района по фактору загрязнения природных сред и построена карта-схема зонирования территории (рис.4).
971.3 1041.4 1270.5 2001.8 2076.9 12.9 21.9 27 29.8 32.4 3.7 4.7 7.3 7.4 11.9
Рис. 3. Заболеваемость взрослого населения (на 1000 человек) в разрезе медокругов Томского района в 2003 г. (по материалам Ю.И. Сухих)
Рис. 4. Схема зонирования территории Томского района по геохимическим
данным
Зоны техногенной трансформации по геохимическим параметрам волос детей от влияния: 1 - предприятий топливно-энергетического комплекса и металлообработки; 2 -предприятий нефтеперерабатывающего комплекса; 3 - предприятий ядерно-топливного цикла; 4 - границы секторов с разной степенью техногенной нагрузки выделенных по всему комплексу показателей (вода, накипь, почва, пылеаэрозоль); 5 - номер выделенного сектора; 6 - границы медицинских округов Томского района
Использование возможностей геоинформационных технологий позволило:
- Провести углубленный анализ пространственного распределения эколого-геохимических показателей в различных природных средах;
- Выделить в Томском районе 4 сектора по степени техногенной нагрузки и, соответственно, экологического неблагополучия по степени его уменьшения:
- Север-северо-восточный сектор (правобережье р.Томь - автотрасса Томск-Асино) Светленский, Октябрьский и, частично, Турунтаевский медицинские округа;
- Северо-западный сектор (левобережье р. Томь), включающий северную часть (севернее с.Тимирязевского) Томского муниципального округа;
- Юго-западный сектор, включающий в себя южную часть Томского медицинского округа (южнее с. Тимирязевского);
- Юго-восточный сектор, включающий в себя Лоскутовский и, частично, Турунтаевский медицинский округа.
- Представить данные, характеризующие состояние окружающей среды и здоровья населения на единой картографической основе, что способствовало раскрытию структуры и выявлению сложных зависимостей между антропогенными изменениями природной среды Томского района и здоровьем его населения, а также обусловленности некоторых заболеваний населения от природных факторов.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Барановская Н.В. Элементный состав биологических материалов и его использование для выявления антропогенно-измененных территорий (на примере южной части Томской области) / Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук. Томск: ТПУ. 2003, - 20 с.
2. Жуков В.Т., Новаковский Б.А., Чумаченко А.Н. Компьютерное геоэкологическое картографирование. М: Научный мир, 1999. - 128 с.
3. Энди Митчелл Руководство по ГИС анализу. - Часть 1: Пространственные модели и взаимосвязи.; Пер. с англ. - Киев, ЗАО ЕСОММ Со; Стилос, 2000. - 198 с.
4. Мусин О.Р. Цифровые модели для ГИС Информационный бюллетень ГИС Ассоциация № 4(16) 1998.
5. Рихванов Л.П., Ермохин А.И., Язиков Е.Г. Руководство по оценке загрязнения объектов окружающей природной среды химическими веществами и их контроль. Томск: ТПУ, 1995. - 95 с.
6. Шатилов А.Ю. Вещественный состав и геохимическая характеристика пылевых атмосферных выпадений на территории Обского бассейна / Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук. Томск: ТПУ. 2001, -23 с.
7. Экология Северного промышленного узла г.Томска. Проблемы и решения. / Под редакцией А.М.Адама. Томск: ТГУ, 1994, 260с.
8. Язиков Е.Г., Рихванов Л.П., Барановская Н.В. Индикаторная роль солевых образований в воде при геохимическом мониторинге.//Известия вузов. Геология и разведка, № 1 2004. - 67-69.
9. Язиков Е.Г., Рихванов Л.П., Льготин В.А., Шатилов А.Ю., Шинкаренко В.П., Макушин Ю.В., Архангельский В.В. Геохимические особенности природных сред
специализированных полигонов Томского района / Докл. II Межд. Науч.-практ. Конф. «Тяжелые металлы, радионуклиды и элементы-биофилы в окружающей среде» Т.2. -Семипалатинск: Семипал. ГУ. 2002. с. 448-454
© Е.П. Янкович, Л.П. Рихванов, 2005
