Концептуальные основы построения ЭГ карт

Эколого-геологические карты (ЭГК), их содержание и классификация.

ЭГК представляют собой графическую (точнее, графо-математическую) модель эколого-геологической обстановки, дающую обобщенное изображение на топографической основе состояния компонентов литосферы, отражающих ее экологические свойства (функции).

Основной отображаемый на такой карте показатель – интегральная или покомпонентная оценка состояния эколого-геологических условий литосферы, подразделенная на классы состояний. Эта оценка должна быть выполнена на основе анализа эколого-геологических функций литосферы – ресурсной, геодинамической, геофизической и геохимической.

Таким образом, можно сказать, что на ЭГК отображается система «литосфера-биота-человек». На любых ЭГК должны найти отражение два блока информации:1) о состоянии эколого-геологических условий литосферы и ее компонентов; 2) о состоянии экосистемы, комфортности и безопасности проживания человека.

ЭГК по своей структуре и функциональной ориентации очень близки к картам инженерно-геологическим. В силу этого классификация ИГкарт была использована в качестве исходной при разработке систематики ЭГК.

Классификация ЭГК по содержанию.

ЭГК относятся к категории тематических геологических карт. По содержанию их делят на 4 типа:

· Карты эколого-геологических условий (обстановок) – фактолого-оценочные

· Карты эколого-геологического районирования - оценочные

· Карты эколого-геологические прогнозные - прогнозные

· Карты эколого-геологические рекомендательные – содержат природоохранные (литоохранные) рекомендации, направленные на регулирование ЭГ условий с целью их сохранения или улучшения.

Каждый из типов подразделяется по характеру передаваемой содержательной информации на два вида: аналитические (частные) и синтетические (комплексные).

На аналитических картах характеризуется (оценивается, прогнозируется) один или несколько показателей ЭГ условий. На синтетических картах отображается весь комплекс параметров, в совокупности определяющий современную или прогнозируемую ЭГ обстановку.

Карты ЭГ условий отражают комплекс параметров или отдельные характеристики литосферы, которые характеризуют возможность воздействия компонентов литосферы на биоту (человека, флору, фауну, экосистему в целом). Например: загрязненность литосферы токсикантами, пораженность геологическими процессами, неоднородность геофизических полей, недостаток для живого различных видов ресурсов. Эта информация дополняется сведениями об эндемичных заболеваниях населения, параметрах деградации экосистем и ее биотических компонентов. На этих картах все данные отображаются способом раздельного картографирования, суммарная оценка состояния экосистем не дается.

Легенда этих карт состоит из нескольких разделов, два главных из которых – информация об ЭГ свойствах литосферы и ее компонентов и о состоянии экосистемы и ее биотической составляющей с акцентом на человека.

Синтетические карты ЭГ условий отражают всю совокупность необходимых параметров современной ЭГ ситуации. Аналитические карты этого типа несут достаточно полную пространственную информацию лишь об одной, как правило, характернейшей и важной для решения поставленной задачи черте этой обстановки.

На карте условий даются фактологические характеристики.

Карты ЭГ районирования – это оценочные карты, на которых в тех или иных категориях дается оценка современного состояния ЭГ условий, как правило, способом ранжирования их на классы состояний. Этот тип карт является базовым для прогнозных оценок и природоохранных рекомендаций. На этих картах дается оценка с позиций комфортности и безопасности проживания человека и функционирования экосистем.

В легенде карты тоже 2 блока: эколого-геологическая информация о литосфере и ее компонентах и информация об экосистемах и их биотической составляющей. Отличие состоит в том, что на этих картах дается экологическая оценка этих характеристик с выделением классов состояния ЭГ условий литосферы и связанных с ним зон экологического состояния экосистем. Пространственное обособление территорий с определенным классом экологического состояния и является сущностью таких карт.

Карты ЭГ районирования по содержанию могут быть синтетическими и аналитическими.

Карты ЭГ прогнозные отображают пространственно-временной прогноз изменения ЭГ условий в ходе естественной динамики природной среды и главное – в процессе хозяйственного освоения территории и функционирования природно-технических систем. Карты могут быть синтетические (отражен комплексный прогноз изменения ЭГ условий, по всей совокупности параметров, условий и вероятностных природных и техногенных воздействий) и аналитические (отображено изменение какого-либо одного фактора под воздействием определенного вида).

Легенда карт этого типа похожа на карты ЭГ районирования. Ее принципиальное отличие заключается в прогнозном характере даваемых оценок.

Карты ЭГ рекомендательные базируются на ЭГ и социально-экономической информации. На этих катах могут быть в графической форме отображены рекомендации: от рационального использования территорий (с экологических и геологических позиций) до регламентации хозяйственной деятельности и защиты объектов био- и социосферы.

Карты этого типа чаще всего синтетические, так как призваны в графической форме отобразить рекомендации для целостного решения возникшей экологической задачи.

Подразделение ЭГ карт по практическому назначению.

Как и инженерно-геологические карты, они подразделяются на общие и специальные.

На общих ЭГ картах характеристика параметров ЭГ условий осуществляется без учета конкретного типа живого, по отношению к которому оценивается их влияние, и без учета конкретного, узко целевого использования карт. Это карты многоцелевого назначения.

На специальных картах отображается только ЭГ информация, необходимая для решения данной задачи.

Карты ЭГ условий. Общие по назначению – отображается вся совокупность параметров, определяющих современную ЭГ обстановку. Специальные – отображаются только те их факторы, которые необходимы для решения конкретной ЭГ задачи (например: оценки влияния природной радиоактивности горных пород на человека).

Карты ЭГ районирования и прогнозные. Общие – выделяются региональные или чаще типологические таксономические единицы, относительно однородные по совокупности ЭГ условий. Специальные – однородность условий выделяемых таксонов определяется в соответствии с той классификацией, которая в наибольшей степени отвечает решению поставленной задачи.

Карты ЭГ прогнозные. Общие – отображаются прогнозные данные об изменении ЭГ условий под влиянием наиболее типичных природных и техногенных воздействий. Специальные – отображаются вероятные изменения тех же условий под воздействием определенного типа и интенсивности.

Подразделение ЭГ карт по масштабу.

1. Обзорные (масштаб мельче 1:1 500 000)

2. Мелкомасштабные (1:1 000 000 – 1:500 000)

3. Среднемасштабные (1:200 000 – 1:50 000)

4. Крупномасштабные (1:25 000 и крупнее)

Обзорные и мелкомасштабные ЭГ карты имеют, главным образом, научное и учебное значение и могут использоваться при проработке вопросов на этапах предпроектных разработок.

Среднемасштабные карты являются основными по масштабу картами. Они могут использоваться на тех же этапах, а также непосредственно при проектировании объектов.

Крупномасштабные карты используются непосредственно при проектировании объектов и экологически ориентированных мероприятиях, включая защитные.

Подразделение ЭГ карт по характеру обновления передаваемого материала.

Выделяют 2 типа:

1. С фиксированным содержанием информации (подавляющая часть карт). Главный недостаток – статичность, хотя ЭГ обстановка является системой динамической.

2. С перманентно дополняемой (пополняемой) информацией. По другому эти карты называются дежурными и их содержание постоянно пополняется новыми данными об изменении ЭГ условий. Наличие и анализ дежурных ЭГ карт позволят получать оперативные и достоверные данные о динамике изменений и уже сформировавшейся измененности ЭГ обстановки.

В основу методики их составления положено учение об экологических функциях литосферы. Оно позволяет вычленить объект эколого-геологических исследований в виде эколого-геологических свойств литосферы и их взаимосвязей с биотой и техногенезом.

Опираясь на эти представления, В.Т.Трофимовым, Д.Г.Зилингом и Н.С.Красиловой (1998) были разработаны и предложены концептуальные основы эколого-геологического картографирования, которые можно рассматривать в качестве его методической базы. Они включают следующие позиции:

1) ранжирование состояния эколого-геологических условий литосферы в целом или ее компонентов должно производиться на согласованное число классов;

2) критериями выделения классов состояния эколого-геологических условий литосферы и связанных с ними зон экологического состояния экосистем на картах служат ряд показателей, которые разделяются на тематические, пространственные и динамические;

3) выделение классов состояния эколого-геологических условий литосферы и зон состояния экосистемы может и должно осуществляться на основе небольшого числа наиболее представительных показателей, но обязательно с использованием и взаимным учетом тематических, пространственных и динамических критериев оценки;

4) основные требования к геологической основе эколого-геологической карты - отображение на ней показателей, на базе которых возможна площадная оценка экологического состояния картируемого объема литосферы и разработка прогнозных оценок;

5) классификация эколого-геологических карт по содержанию и масштабу должна учитывать все их многообразие и обеспечивать возможность учета эколого-геологической обстановки при реальном проектировании экологически ориентированных мероприятий;

6) характеристика состояния эколого-геологических условий литосферы или их оценка в тех или иных категориях должны отображаться на эколого-геологических картах всех типов фоновой цветовой закраской;

7) выбор способов отображения на карте интегральной оценки состояния эколого-геологических условий литосферы может проводиться на основе "суммирования" оценок различных экологических свойств отдельных компонентов литосферы разными способами.

Пояснение первой позиции. На современном этапе оптимальна четырехранговая структура, предусматривающая выделение классов удовлетворительного (благоприятного), условно удовлетворительного (относительно неблагоприятного), неудовлетворительного (весьма неблагоприятного) и катастрофического состояний эколого-геологических условий литосферы. Самым важным и принципиальным является не столько число выделенных классов состояний ЭГ условий, а обязательное сопоставление состояния экосистемы и ее абиотической составляющей (в данном случае литосферы) с ее компонентами. Только тогда обеспечивается ЭГ оценка состояния объекта исследований.

Пояснение второй позиции. Тематические критерии выделения классов состояния ЭГ условий литосферы и связанных с ним зон экологического состояния экосистем являются по сути индикаторными, позволяющими на основе ботанических, зоологических, медико-санитарных и собственно геологических критериев оценивать состояния биоты и экосистемы в целом. Выбор их зависит от конкретных ландшафтно-климатических и геологических условий территории и степени антропогенного влияния. Эти оценки дополняются анализом пространственных и динамических критериев, учитывающих площадь поражения и скорость нарастания негативных явлений через прямые характеристики (проценты площади, проценты в год и т.д.). Оценка состояния литосферы проводится на основе ресурсных, геодинамических, геохимических и геофизических показателей. Ресурсные показатели дают представление о вещественно-энергетическом состоянии, геохимические и геофизические - о загрязнении и развитии геопатогенных аномалий, геодинамические - о развитии деструктивных геологических процессов природного и антропогенного происхождения.

Пояснение третьей позиции. Ее реализация в каждом конкретном случае - предмет специального содержательного исследования. Единого интегрального показателя состояния ЭГ условий литосферы и экосистемы в природе не существует; однако число наиболее представительных показателей может быть сведено к разумному минимуму.

Пояснение четвертой позиции. Геологическая основа ЭГ карты должна позволить осуществить обоснованное вычленение территорий или литосферных блоков, однородных по своему строению и с близкой реакцией на техногенное воздействие и его экологические последствия. Она обеспечивает учет и отражение экологических свойств литосферы, влияющих на состояние и комфортность проживания биоты и человека. Выбор варианта геологической основы в каждом конкретном случае определяется двумя главными факторами - функциональной спецификой картируемого компонента литосферы (ресурсной, геодинамической, геофизической и геохимической) и масштабом карты. Так, для карт, отображающих эколого-геохимическую компоненту, это будут факторы, обусловливающие патогенность геохимических аномалий и условия миграции водных растворов, а для карт эколого-геофизических компонент - факторы, обусловливающие приуроченность и характер неоднородности геофизических полей. В качестве таковых могут быть разные структурные неоднородности литосферы - зоны глубинных разломов, зоны повышенной проницаемости и другие. Их выбор определяется масштабом карты и видом (типом) картируемого геофизического поля.

При оценке ЭГ состояния приповерхностной части литосферы, обусловленного неоднородностью геодинамической функции, в качестве приоритетного варианта геологической основы карты (для горно-складчатых территорий) можно предложить определенный иерархический ряд региональных, локальных и элементарных природно-территориальных систем. Признаками их выделения последовательно являются: структурно-тектонические особенности территории —> геоморфологические (морфоструктурные) -----> морфометрические —> состав, мощность и обводненность четвертичных отложений —> характер почвенно-растительного покрова. Учет перечисленных факторов (признаков) обеспечивает возможность анализа и прогноза динамики развития экзогенных геологических процессов, а, следовательно, и их воздействия на биоту.

При оценке состояния ЭГ условий приповерхностной части литосферы за счет неоднородности геохимических полей наиболее удачным вариантом геологической основы карты представляется иерархический ряд таксономических единиц, выделяемый на основе учета ландшафтно-геохимических факторов, определяющих миграцию элементов. Для горных территорий это будут ландшафты высокогорий, средне- и низкогорий, предгорных равнин. Они отличаются между собой по характеру и составу почв, растительности, водному балансу. В их составе выделяются трансэлювиальные, трансаккумулятивные и транссупераквальные ландшафты более низкого уровня, определяющие возможность горизонтальной миграции загрязнителей. Они достаточно четко увязываются с геоморфологией территории и морфометрическими характеристиками рельефа. Следующим таксономическим уровнем является класс водной миграции в гумусовом горизонте почв, контролирующий условия миграции различных элементов. Далее идут ландшафты, выделяемые по почвообразующим и почвоподстилающим породам, а микроландшафты - по составу растительности, способной накапливать токсиканты и дающие начало трофической цепи миграции элементов. Определенные нюансы в эту общую схему разработки геологической основы вносит генезис патогенных геохимических аномалий. Для природных аномалий (в соответствии с эпюрой загрязнения) предпочтение должно отдаваться породам, включающим повышенные концентрации элементов, с которыми связаны геохимические провинции, а для техногенных аномалий - сорбционные и окислительно-восстановительные характеристики почв (особенно гумусового горизонта), являющегося основным геохимическим барьером на пути вертикальной миграции загрязнителя. Выбор набора (уровня) перечисленных таксонов определяется масштабом карты.

Таким образом, геологическая основа ЭГ карт должна отражать те свойства литосферы, которые через геологические процессы, геохимические и геофизические поля воздействуют на биоту. Отсюда следует вывод, что для поставленных целей практически невозможно предложить единую геологическую основу эколого-геологических карт, удовлетворяющую всему многообразию экологических свойств литосферы. Ее целесообразно составлять отдельно для каждой экологической функции литосферы, а возможно и для их отдельных элементов (геофизических полей, типа геохимических аномалий, парагенетических групп геологических процессов).

Последняя позиция. Ее реализация открывает перспективу осуществления интегральной оценки не только на базе "балльного" подхода, всегда являющегося субъективным, но и на основе установления класса состояния по наиболее экологически неблагоприятному компоненту литосферы либо ее экологической функции. Для этого на основе матричной легенды эколого-геологической карты (рис. 49) определяется максимально "неблагоприятное" экологическое свойство литосферы (через ее экологические функции), которое и определяет класс состояния территории. Для учета всей гаммы экологических свойств литосферы (состояний) составляется циклограмма с выделением сегментов по числу анализируемых свойств и ранжированием их по классам состояний. Примеры такой оценки приведены на рис. 50 с показом класса состояния территории и оценкой экологических свойств литосферы в соответствии с рис. 49.

Приведенный на рис. 50 тип циклограммы должен характеризовать на карте каждый анализируемый контур (выделенный таксон районирования), реализуя на практике принцип оценки территории по экологически "худшему" показателю. Предполагаемая оценка отличается большей адресностью и корректностью по сравнению с балльной. Она конкретно отвечает на вопрос: что и где нуждается в инженерной защите или природоохранных мероприятиях.

Дата добавления: 2015-04-24