МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРИРОДООБУСТРОЙСТВА

 

 
«РОЛЬ ПРИРОДООБУСТРОЙСТВА СЕЛЬСКИХ ТЕРРИТОРИЙ В ОБЕСПЕЧЕНИИ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ АПК»
 
(МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ)
 
Москва 2007


УДК 574.5:502/504
Подходы к оценке экологического состояния водных экосистем

Н.П. Бунина, В.В. Шабанов
ФГОУ ВПО «Московский государственный университет природообустройства»,
г. Москва, Россия

Существующие в настоящее время подходы к оценке экологического состояния водных объектов можно разделить на три вида: «компонентный», «комплексный» и «экосистемный». Первый состоит в измерении различных компонентов качества воды, число которых доходит до 140 и более и последующем определении соотношения между ними и ПДК. Обычно измеряют 6-9 приоритетных показателей.

Минимальное количество измеренных компонентов должно быть не менее четырех, в том числе обязательно кислород и БПК. Так как показателей много, что затрудняет проводить сравнительный анализ, то показатели свертываются в один или несколько интегральных показателей, определяемых по известным формулам. Тем не менее первый подход подвергается в последнее время значительной критике в связи с тем, что:

ПДК принимаются как единые нормы федерального уровня, без учета климатических характеристик и других особенностей регионов;
число загрязняющих веществ антропогенного происхождения достаточно велико и продолжает расти, в то время как ПДК определены лишь для небольшой группы веществ;
кроме химического загрязнения, на живые организмы водных объектов оказывают негативное влияние многие другие факторы, например, тепловой, радиационный, которые не всегда поддаются контролю с помощью ПДК. Поэтому в последнее время всё большее внимание уделяется оценке состояния водной среды биологическими методами;
и, наконец, поддержание ПДК не гарантирует благополучие экосистемы здоровья человека.

Комплексный подход заключается в совместном использовании биологических методов в комплексе с данными по гидрохимии /Чермных. Л.П., 2005/. Биологические приемы подразделяются на методы биоиндикации и биотестирования. Для оценки экологического состояния рек методом биоиндикации используют количественные и структурные показатели: общая биомасса, общая численность, число видов основных групп, биологическое разнообразие (индекс Шеннона); сапробность (индекс Патле и Букка). В настоящее время привлекают внимание методы  токсикологического биотестирования, в связи с тем, что многие загрязняющие вещества в водной среде трансформируются, усиливая при этом своё токсичное влияние. В качестве тест-объектов для мониторинга природных и сточных вод используются организмы фитопланктона и низшие ракообразные. Совместное применение методов биоиндикации и биотестирования в комплексе с данными по гидрохимии может дать наиболее полное представление о качестве воды.

На компонентном подходе основаны и новые методы, рассмотренные в работе /Черепанова Т.В., 2005, Носаль А.П., 2006/. В качестве интегрального показателя в работе /Черепанова Т.В., 2005/ предлагается модуль трансформации загрязняющего вещества, который увязывает процессы, происходящие в реке и на водосборе.

Изменение массового расхода загрязнения между верхним и нижним створом позволяет определить преобладающий процесс на данном участке водосбора: увеличение загрязнения или самоочищение. По данным наблюдений строится интегральная кривая приращения массового расхода загрязнения по участкам с нарастанием площади водосбора, начиная от истока и заканчивая устьем. Отношение приращения массового расхода к соответствующей площади водосбора или тангенс угла наклона является удельным показателем и называется модулем трансформации загрязняющего вещества в пределах отдельных участков или в целом по бассейну.
Участки с отрицательными модулями выноса, то есть те, где массовый расход загрязнений в нижнем створе меньше, чем в верхнем, можно считать благополучными и при ранжировании первоочередных мероприятий по улучшению водно-экологического состояния водосбора эти площади можно исключить. Используя этот простой метод, можно определить наиболее напряженные зоны водосбора или оценить сравнительное состояние различных водосборов в пределах административно-хозяйственных районов, или в пределах РФ и выбрать первоочередные объекты для их восстановления.

По мнению Носаль А.П. /2004/, оценку экологического состояния водного объекта следует выполнять путем сравнения не с ПДК, а с показателями, характеризующими природный фон и в пределах одной биогеохимической провинции. В общем виде показатель балловой загрязненности (ПБЗ) представляет собой сумму отношений класса качества воды в исследуемом створе к классу регионального природного фона по всем контролируемым показателям. В случае принадлежности воды в исследуемом створе к более высокому классу, чем фоновый класс, отношение принимается равным единице. Сохранение качества воды в пределах изменчивости природного фона предлагается как оптимальный вариант  для благополучия и безопасности водного объекта. Значения фоновых концентраций действительны для ограниченной территории и определяются с учетом регионального аспекта.

При компонентном и комплексном подходах оценивается только качество воды, а экологическое состояние водосбора не учитывается, и показатели состояния водосбора в мониторинг не включаются. Третий – экосистемный подход состоит в оценке не только качества воды, но и в оценке экологического состояния водосбора и рассмотрении его как целостной экосистемы. В работе /Сидоренко А.В,. 2003/ использован метод комплексной экодиагностики, что позволило выполнить диагностирование состояния природной среды речного бассейна: вод, почв, воздуха путем анализа данных мониторинга,  сравнения с ПДК. С использованием методов исследований – статистического, картографического, сравнительно-географического проведен комплексный ландшафтно-географический анализ состояния природной среды речного бассейна как природно-хозяйственной системы и даны рекомендации по устойчивому природопользованию.

Однако этот подход не получил ещё достаточно широкого распространения ввиду отсутствия единого понимания самой экосистемы и унифицированных показателей оценки экологического состояния экосистемы /Могилюк С.В., 2005/.
В работе /Бунина Н.П., Шабанов В.В., 2000 г./ был применен ландшафтный подход при оценке экологического состояния территории музея-заповедника «Михайловское», являющейся частью водосбора реки Сороть. Методика исследований включала:·

оценку качества поверхностных вод;
оценку ландшафтной структуры землепользования, структуры сельскохозяйственных угодий и экологического разнообразия ландшафта;
оценку состояния сельскохозяйственных угодий на территории МЗ;
анализ состояния лесной части ландшафта;
анализ состояния воздушной среды в бассейне;
биоиндикационные исследования растительного и животного мира.

Пpименение в качестве основного метода исследования системного подхода позволяет принять в качестве объекта антропогенного воздействия элемент биосферы в виде ландшафта – генетически однородного пpиpодно-теppитоpиального комплекса, хаpакте-pизующегося относительным единством pельефа с обpазующими его поpодами, а также геологических, почвенных, климатических, биотических и гидpологических компонентов.

В составе водосбора можно выделить несколько ландшафтов, на которых могут быть расположены земли различного назначения (сельскохозяйственные, лесные, промышленные, селитебные и др.). Основными направлениями создания культурного ландшафта являются /Исаченко А.Г, 1980/:

территориальная организация ландшафта;
регулирование потоков вещества и энергии на водосборе с помощью гидротехнических сооружений и комплексных мелиораций.
Для решения этой задачи необходим выбор критериев для формирования культурных ландшафтов в составе водосбора. Основными критериями являются:
критерий, отражающий качество жизни человека, частной формой которого может служить для водных экосистем показатель качества водных ресурсов;
критерий устойчивости ландшафтов, входящих в состав водосбора.

Подходы к оценке показателей качества воды рассмотрены выше. Что касается критерия устойчивости ландшафта, то единого не существует, а применяется многокритериальный подход /Бунина Н.П., Шабанов В.В., 2005/.

Для оценки экологического состояния природных территорий можно использовать расчетный экологический мониторинг, заключающийся в определении реакции биотического сообщества на основные условия внешней среды – например, на гидротермический режим территории. В результате математического моделирования определяются участки с низкой относительной продуктивностью, требующие проведения мероприятий по улучшению экологического состояния природных объектов. Моделирование дает возможность выявить и обратить внимание, прежде всего, на потенциально опасные с экологической точки зрения территории и в первую очередь там планировать проведение инструментального мониторинга для детального изучения причин неблагоприятной экологической ситуации. Данный способ оценки экологического состояния природных территорий в зависимости от биологической продуктивности позволяет значительно снизить объёмы инструментального экологического мониторинга.

Для проведения расчетного мониторинга и определения очагов экологической напряженности на территории водосбора р. Сороти использовали методику /Голованов А.И., Шабанов В.В., 2004/, позволяющую с помощью математического моделирования рассчитать основные показатели экологического состояния территории водосбора: продуктивность, влагозапасы, уровень грунтовых вод, водообмен, в зависимости от изменяющихся природных условий. В результате проведения экологического мониторинга составляются «экологические карты», что даёт возможность пpовести pайониpование теppитоpии водосбора и выделить зоны с различной степенью опасности.

Оценка экологического каркаса территории музея-заповедника, в состав которой входит около 30% сельскохозяйственных угодий, показала, что для обеспечения устойчивости ландшафта большое значение имеет территориальная организация, направленная на снижение антропогенной нагрузки на ландшафт и на регулирование геологического круговорота биогенных и других загрязняющих веществ. Критериями территориальной организации площади являются структура землепользования и структура угодий, от которых зависит интенсивность круговорота биогенных веществ.

Формирование ландшафтной структуры землепользования необходимо осуществлять с учётом оптимальных соотношений между зоной интенсивно используемых культурных ландшафтов, зоной преобразования, охраняемыми консервативными ландшафтами и зоной резерватов. Оценка ландшафтной структуры землепользования и структуры угодий показала, что территориальная организация музея-заповедника, являющегося полифункциональным комплексом, соответствует экологическим требованиям организации водосбора, обеспечивающим устойчивость ландшафта. Так, зона интенсивно используемых ландшафтов (пашня и пастбище) не превышает 30 %, зона охраняемых консервативных ландшафтов и резерватов (леса, озера, болота, поймы рек и др.) составляет более половины, что позволяет сделать вывод о существовании рациональной структуры землепользования.

Соотношение между сельскохозяйственными угодьями общей территории соответствует оптимальной: на долю леса приходится около 30 %, пашни – 20 %, луга и пастбища – 15 %. Однако некоторые участки пашни и пойменные заливные луга вследствие нерационального природопользования нуждаются в восстановлении их природного потенциала: повышении почвенного плодородия, продуктивности, а также эстетичности.

Выполненная нами оценка экологического состояния территории музея-заповедника «Михайловское» с применением ландшафтного подхода позволила наметить мероприятия по обеспечению экологической устойчивости ландшафта, включающие: мероприятия по водным объектам, по сельскохозяйственным угодьям и лесным массивам, по обеспечению качества воздушной среды, по сохранению растительного и животного мира. Система рекомендуемых мероприятий направлена на расширение экологической и энергетической емкости ландшафтов водосбора и соответствует требованиям устойчивого развития.

Таким образом, ландшафтный (геосистемный) подход пpедставляет собой методический пpием, позволяющий выделить из биосфеpы ее часть – ландшафт и, оценив его экологическое состояние, наметить комплекс меpопpиятий по его оптимизации. Последнее пpедусматpивает его инженеpно-техническое и пpиpодное обустpойство с целью повышения качества жизни – создание культуpного ландшафта пpи обязательном обеспечении устойчивости окpужающей сpеды.

Библиографический список

1.  Чермных Л.П. Сравнительная оценка методов в комплексном исследовании экологического состояния малых рек. Автореф. дис. … канд. биол. наук.  – М., 2005.
2.  Сидоренко А.В. Комплексная экодиагностика речного бассейна в целях организации устойчивого природопользования. Автореф. дис… канд. географ. наук. – Уссурийск, 2003.
3.  Могилюк С.В. Геоэкологические аспекты управления водопользованием в бассейне трансграничных рек (на примере р. Иртыш). Автореф. дис. …канд. географ. наук.        – Томск, 2004.
4.  Черепанова Т.В. Геоэкологическая оценка водообеспечения и формирования качества вод в субъекте Российской Федерации с целью их поэтапного улучшения (на примере Читинской области). Автореф. дис. …канд. техн. наук. – Екатеринбург, 2005.
5.  Носаль А.П. Геоэкологические проблемы управления качеством вод и их решение на основе системы регионального нормирования на водные объекты. Автореф. дис. ...    д-ра. техн. наук. – Екатеринбург, 2004.
6.  Бунина Н.П., Шабанов В.В. Методика и результаты комплексных исследований территории музея-заповедника «Михайловское». //Экологические проблемы сохранения исторического и культурного наследия. – М., 2000.  
7.  Исаченко А.Г. Оптимизация природной среды. – М.: Мысль, 1980.
8.  Бунина Н.П., Шабанов В.В. Многокритериальный подход к оценке продуктивности и устойчивости агроландшафта. /В сб.: «Природообустройство и рациональное природопользование – необходимые условия социально-экономического развития страны» – М.: МГУП, 2005.
9.  Голованов А.И., Шабанов В.В. Система математических моделей расчетного мониторинга мелиорируемых земель. //Мелиорация и водное хозяйство. 2004. № 4.