CC BY
79
М.Г. Ерунова, А.А. Гостева
ПРИМЕНЕНИЕ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ ДЛЯ ЗАДАЧ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА НА ПРИМЕРЕ ПРИРОДНОГО ЗАПОВЕДНИКА «СТОЛБЫ» И БИОСФЕРНОГО ЗАПОВЕДНИКА «ЦЕНТРАЛЬНОСИБИРСКИЙ»
Рассматриваются методы и результаты оценки и мониторинга экологического состояния природных ресурсов особоохраняемых территорий заповедников «Столбы» и «.Центральносибирский» на основе применения геоинфор-мационных систем.
Ключевые слова: геоинформатика, экологический мониторинг, ГИС-модель заповедника, оценка экологического состояния, тяжелые металлы.
Одной из ключевых задач, возложенных на государственные природные заповедники, является осуществление экологического мониторинга в рамках общегосударственной системы мониторинга окружающей природной среды. Мониторингом окружающей среды называют регулярные, выполняемые по заданной программе наблюдения природной среды, природных ресурсов, растительного и животного мира, позволяющие выделять их состояние и происходящие процессы под влиянием антропогенной нагрузки. Под экологическим мониторингом следует понимать организованный мониторинг окружающей природной среды, при котором, во-первых, обеспечивается постоянная оценка экологических условий среды обитания человека и биологических объектов (растений, животных, микроорганизмов и т. д.), а также оценка состояния и функциональной ценности экосистем, и во-вторых, создаются условия для определения корректирующих воздействий в тех случаях, когда целевые показатели экологических условий не достигаются [1].
Применение геоинформационных систем позволяет обеспечить всеми необходимыми инструментами для решения проблемы хранения, систематизации и создания соответствующих средств обработки и анализа пространственных данных, а так же проводить моделирование процессов экологического мониторинга особоохра-няемых территорий.
В настоящей работе изучались такие параметры экологического состояния территорий заповедников, как состояние атмосферы,
уровень загрязнения почв, лесной подстилки, растительности и зимних осадков, влияние города (промышленного комплекса), особенности географического положения заповедника и метеорологические условия. Оценка пространственной изменчивости этих показателей в пределах территории и определила круг решавшихся задач.
На территории заповедников «Центральносибирский» и «Столбы» существует сеть стационарных точек наблюдения, расположение которых обусловлено физико-географическими условиями местности (высота местности, направления хребтов, воздушных течений). В точках проводят сбор проб осадков, почвенных покровов, растительности, которые были добавлены в цифровые модели заповедников «Столбы» и «Центральносибирский» [2,
3].
Для оценки экологического состояния заповедника использовались данные по распределению концентраций для следующих поллютантов: в почве (слой 0 - 10 см) — цинк, свинец, никель, ртуть, фтор, мышьяк, кадмий, кобальт, хром, медь, марганец; в лесной подстилке - цинк, свинец, никель, ртуть, фтор, мышьяк, кадмий, медь; в хвое — цинк, фтор, алюминий, медь, магний, марганец, фосфор; в осадках (зимних) — алюминий, фтор, никель, цинк, кальций, хлор, медь, калий, магний, марганец, сера, стронций. Данные по содержанию поллютантов обрабатывались в аналитической лаборатории Института биофизики СО РАН (г. Красноярск).
Для объективной оценки экологической ситуации необходимо рассматривать распределение и взаимодействие поллютантов в каждой компоненте среды, а также зависимость концентраций отдельных поллютантов в различных компонентах среды. Для построения карт распределения загрязнений использовалась ГИС ArcGIS. Для интерполяции данных по пространству использовался метод Обратно Взвешенных Расстояний (IDW).
Степень воздействия поллютанта на природную среду необходимо оценивать по объективным показателям, которые бы фиксировали загрязнение среды в конкретных природных условиях. Проблема здесь состоит в том, что используемые и разрабатываемые в настоящее время нормативы предельно допустимых концентраций (ПДК) далеко не всегда учитывают конкретные условия местности, специфику воздействия загрязнений на исследуемую эко-
систему и проч. В связи с этим, для оценки загрязненности среды поллютантами в настоящей работе использовались фоновые концентрации элементов, т.е. их естественное содержание в почвах данного региона, или кларки (среднее содержание). В качестве фоновых значений поллютантов (тяжелые металлы и фтор) для почв и лесных подстилок для территории заповедника «Столбы» и «Центральносибирский» использовались данные по центральной части Восточного Саяна — территории, близкой по геоморфологическому строению к анализируемой территории [4], так же определялся суммарный показатель загрязнения [5].
Получены карты распределения тяжелых металлов и фтора в компонентах экосистемы двух заповедников и проведена оценка уровня химического загрязнения лесной подстилки, почвы, зимних осадков и хвои по значениям показателей, по коэффициенту концентрации отдельного поллютанта и по суммарному показателю загрязнения каждой компоненты экосистемы заповедника. В целом на территориях содержание микроэлементов не достигает уровня ПДК, однако наблюдаются области с повышенным содержанием полютантов для территории заповедника «Столбы».
Негативному влиянию промышленности г. Красноярска в основном подвержена лишь пригородная часть заповедника «Столбы». Очаги загрязнения также наблюдаются в центральной части и на юге заповедника, что напрямую связано с рельефом местности. Наибольшая степень загрязнения соответствует возвышенностям с абсолютной отметкой выше 700 м. над у. м. Именно на вершинах хребтов, перевалов складывается неблагоприятная экологическая обстановка, что хорошо прослеживается по полученным картам распределения таких тяжелых металлов, как ртуть, никель, цинк, свинец, а так же фтор. Обобщением результатов по картированию загрязнения территории заповедника отдельными поллютантами являются карты распределения суммарного загрязнения в зимних осадках, в лесной подстилке, в почве и в хвое.
Сравнивая две исследуемые территории, очевидно, что «Центральносибирский» заповедник менее подвержен негативному влиянию промышленности, и в целом показатели значительно меньше, чем на территории заповедника «Столбы». Значения концентрации алюминия, цинка, магния и никеля в среднем больше на территории заповедника «Центральносибирский» (водосбор реки Верхняя Лебедянка), чем на территории заповедника «Столбы»
(исключая пригородную часть), очевидно, что это уже влияние Норильской промышленной зоны.
--------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Родзин В.И., и др. Основы экологического мониторинга. - М.: 1988.
2. Ерунова М.Г. Создание геоинформационной системы Красноярского заповедника «Столбы» // Заповедное Дело. Научно-методические записи комиссии по заповедному делу - Вып. 9. Москва, 2001 - с. 76-80.
3. ГостеваА.А., Ерунова М.Г. Геоинформационная система ГПБЗ «Центральносибирский» как инструмент управления особо охраняемой территорией. Современные проблемы особо охраняемых природных территорий и экологического образования: Материалы международной научно-практической конференции посвящённой 75-летнему юбилею Алтайского заповедника, Горно-Алтайск, 2008, С.60-67
4. Зиновьева Н.П., Тепкина Л.А. Этилакрилат // Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе на-селенных мест (Дополнение №2 к списку ПДК № 3086-84 от 27.08.84). М.: Минздрав СССР, 1987. С. 51 - 53.
5. Методические указания по оценке степени опасности загрязнения почвы химическими веществами N 4266-87. Утв. М3 СССР 13.03.87. ШИН
Erunova M. G., Gosteva A. A.
IMPLEMENTATION OF GEOINFORMATIONAL SYSTEM FOR ECOLOGICAL MONITORING IN «TZENTRAL’NOSIBIRSKII» AND «STOLBY» RESERVATIONS
The methods and techniques of the estimation of environmental state of wildforests in «Tzentml’nosibirskii» and «Stolby» reservations are presented. The methodology is based on geoinformational systems.
Key words: geo-informatics, ecological monitoring, digital model of zapovednik, modelling of pollutant distribution.
— Коротко об авторах ----------------------------------------------------
Ерунова Марина Геннадьевна - Красноярский государственный аграрный университет, кандидат технических наук, доцент, e-mail: [email protected]
Гоствева Анна Александровна - Сибирский федеральный университет, кандидат технических наук, e-mail: [email protected]
