Тема 7. МОНІТОРИНГ ГРУНТІВ
Моніторинг земель і грунтів – система комплексного контролю за структурою, станом і цільовим використанням земель та їх продуктивної частини – грунтів. Необхідність моніторингу грунтів визначається тим, що грунтововий покрив необхідно підтримувати у такому стані, при якому він зберігає здатність до регуляції циклів біофільних елементів та виконання важливих екологічних функцій, в першу чергу родючості.
Мета моніторингу грунтів – збір інформації щодо цільового використання земельних ресурсів, інтенсивності сучасних грунтоутворюючих процесів, процесів руйнування і деградації грунтового покриву та рівнів забруднення грунтів.
При виборі параметрів контролю повинні враховуватись функції грунтового покриву, грунтодеструктивні процеси (ерозія, зсуви), основні режими і властивості грунтів, структура грунтового покриву, трансформація угідь.
Моніторинг грунтів охоплює наступні питання:
· загальна кількість земельних ресурсів (угідь);
· площі різних типів грунтів;
· урожайність культур на певних типах грунтів;
· поширення і динаміка екзогенних процесів (зсуви, селі, обвально-осипні та ерозійні процеси, руйнування берегів річок та ін.);
· прояви гідроморфізму (ареали перезволожених грунтів);
· техногенні зміни грунтів (осушення, зрошення, рекультивація);
· властивості грунтів та їх зміни (глибина грунту, механічний склад, об’ємна і питома маса, водопроникність; кислотність, вміст гумусу і основних поживних елементів);
· забруднення грунтів пестицидами, важкими металами, радіонуклідами;
· засолення грунтів.
Зміни структури земельних ресурсів, грунтового покриву і властивостей грунтів встановлюються шляхом порівняння щорічних даних земельного кадастру, грунтових карт різних термінів складання, результатів постійних спостережень на ППС і ландшафтно-геохімічних полігонах за властивостями і хімізмом грунтів.
Концепція моніторингу грунтів в Україні розроблена наприкінці 80-х років ХХ століття. У ній розглянуто просторово-часову систему спостережень для оцінки і прогнозу стану грунтів. Концепція включає кілька видів моніторингу [Медведєв, Лактіонова, 2003].
Фоновий (еталонний) – вихідна оцінка, умовно прийнята за нульову позначку, стосовно якої порівнюються одержані дані у рамках поточних спостережень. Через те, що для грунту, який тривалий час використовується у виробництві, одержати такого роду оцінку практично не можливо, за нульову беруть характеристики грунтів на цілині, заповідній ділянці, у лісі. За неможливості одержати зазначену оцінку через відсутність об'єкта (наприклад, суцільну розораність) до фонового можна віднести початковий цикл спостережень, що умовно вважають нульовою оцінкою. Наприклад, усі порівняння в агрохімічному обстеженні (їх було в Україні 7 турів через кожні 5 років) здійснюють стосовно першого туру.
Як фонові можуть також використовуватися модальні (що найчастіше трапляються) фізичні, хімічні, біологічні характеристики, а також середній вміст елементів у грунтоутворюючій породі (кларки). Такі оцінки можуть виявитися достатніми для висновку про просторово-часову диференціацію грунту або свідчити про акумулятивні тенденції при антропогенному забрудненні грунтового покриву.
Еталонами можуть виступати оптимальні параметри грунтів, при створенні яких у кореневмісному шарі культурні рослини здатні максимальною мірою реалізувати свій потенціал.
Виробничий (базовий, поточний) – власне моніторинг як систематичні спостереження за грунтом у просторі і часі. Кінцевий результат моніторингу –картографо-аналітична автоматизована інформаційна система, прогноз змін грунтів і обгрунтування заходів з їх охорони.
Кризовий – моніторинг грунтів, у яких істотно порушені екологічні і продуктивні функції і які перейшли на деградаційний шлях розвитку. Кризовий моніторинг – це оперативний контроль забруднених, засолених, еродованих та інших деградованих грунтів, що перебувають у катастрофічному стані.
Спеціальний –це система спостережень над одним або кількома процесами у грунті. До спеціального відносяться меліоративний моніторинг – спостереження за окремими меліоративними властивостями грунтів; радіаційний моніторинг – спостереження за поводженням радіонуклідів у системі „грунт – рослина – тваринницька продукція”; урбомоніторинг – спостереження за штучними грунтоподібними субстратами і „закритими” грунтами у населених пунктах; моніторинг грунтів під багаторічними насадженнями (у садах, виноградниках); моніторинг рекультивованих земель, земель особливого призначення (військові полігони, землі біля водойм; землі водного фонду, транспорту, резерву, рекреаційні землі та ін.).
Науковий (прогностичний) – інформація підвищеної точності й ємності, за допомогою якої можна якісно збагатити виробничий моніторинг, значною мірою уточнити зміст управлінських рішень і створити більш надійні прогностичні моделі. Такий моніторинг представлений тривалими польовими дослідами, балансовими і лізиметричними дослідженнями, імітаційними та математичними моделями.
Природні грунти під дією розораності втратили частину властивих їм генетичних рис і трансформувалися в антропогенно перетворені грунти. Про це свідчать:
· глибокі зміни у структурі, формування специфічних орних і підорних шарів, окремих прошарків, принципово інших структур і порового простору;
· інший тип перетворення речовин і енергії (дефіцитний баланс гумусу, азоту, фосфору, калію, кальцію, зміна рН, мікробіологічних властивостей), істотне зростання рівноважної щільності та її виражена сезонна динаміка;
· дегуміфікація розораних грунтів зі швидкістю 0,5- 1,5 т/га в рік з тенденцією згасання втрат;
· зростання дефіцитності балансу рухомих поживних речовин, особливо азоту і калію;
· підкислення чорноземних грунтів;
· переущільнення, особливо помітне в західному Лісостепу, й у цілому розповсюджене орієнтовно на 40% ріллі, руйнування структури;
· ерозійне зниження потужності верхнього шару грунту;
· вторинне осолонцювання та засолення зрошуваних грунтів, спрацювання торфовищ;
· інші негативні процеси – забруднення (радіонуклідами і важкими металами), заболочування, підтоплення, озалізнення, окарбоначування, алюмінізація, аридизація, підлуження й утворення соди.
Контрольні запитання
1 Що таке моніторинг земель і грунтів?
2 Які основні питання охоплює моніторинг земель і грунтів?
3 Види моніторингу земель і грунтів.
Тема 8. МОНІТОРИНГ ВОД
Моніторинг вод здійснюється з метою забезпечення збирання, оброблення, збереження та аналізу інформації про стан вод, прогнозування його змін та розроблення науково обгрунтованих рекомендацій для прийняття рішень у галузі використання і охорони вод та відтворення водних ресурсів.
Моніторинг поверхневих вод є системою, яка має за мету отримання, нагромадження і обробку даних про кількість ресурсів поверхневих вод в межах басейнів рік, якість поверхневих вод та причини їх забруднення.
Головною метою моніторингу поверхневих вод є збір інформації і координація діяльності, здійснюваної в окремих господарських адміністративних одиницях (район, населений пункт, підприємство) в галузі створення екологічної інфраструктури, яка б забезпечувала раціональне (невиснажливе) використання води і охорону поверхневих вод від забруднення в межах цілого басейну ріки.
Програма моніторингу поверхневих вод передбачає одержання наступної інформації:
1 Характеристика басейна ріки:
- географічна характеристика басейнів основних рік (геологічна будова, ландшафти, гідрологічні властивості грунтів, рослинність, кліматичні умови з детальним описом кількості та інтенсивності опадів, гідрологічний режим рік);
- соціально-екологічна характеристика (структура і розміщення угідь, використання земель у басейні ріки, характеристика і розміщення промислових та інших господарських об’єктів, щільність населення);
- розміщення і типи гідротехнічних споруд, обсяги меліоративних робіт;
- хімічні і біологічні показники якості поверхневих вод на основі існуючих результатів аналізів (досліджень).
2 Інформація про джерела забруднення:
- об’єм промислових і комунальних зворотних вод та кількість скинутих з ними у водні об’єкти забруднюючих речовин;
- розміщення зосереджених (точкових) місць скидів у річки;
- забруднення від розсіяних джерел забруднення (поверхневий стік з полів, урбанізованих територій);
- проведення аналізів вод на мережі постійних пунктів спостереження (гідрологічних створах), розміщених у місцях скиду зворотних вод у водні об’єкти (до і після скиду);
- оцінка впливу забруднюючих речовин у поверхневих водах на стан водних організмів та придатність поверхневих вод для різного цільового використання (рибогосподарських, господарсько-питних, соціально-побутових);
- визначення стратегій охорони поверхневих вод від вичерпання і забруднення, невиснажливого використання водних ресурсів.
До об’єктів моніторингу вод належать:
- поверхневі води:
- водотоки (річки, струмки);
- природні водойми (озера);
- штучні водойми (водосховища, ставки);
- канали та інші водні об’єкти;
- підземні води та джерела;
- джерела забруднення вод;
- надходження шкідливих речовин з донних відкладів (вторинне забруднення).
Результати моніторингу вод:
- первинна інформація (дані спостережень), яку одержують суб’єкти моніторингу вод;
- узагальнені дані, що стосуються певного проміжку часу або певної території;
- індекси і комплексні показники, одержані внаслідок узагальнення за параметрами;
- оцінки стану вод;
- прогнози стану вод і його змін;
- рекомендації, необхідні для прийняття управлінських рішень.
Для здійснення моніторингу вод суб’єктами моніторингу розробляються програми моніторингу вод, в яких визначаються мережі пунктів спостереження, показники і режими спостережень для водних об’єктів та джерел забруднення вод, регламенти передавання, оброблення та використання інформації.
Моніторинг вод поділяється на:
- фоновий моніторинг, що здійснюється на водних об’єктах у місцях мінімального антропогенного навантаження (як правило на заповідних територіях);
- загальний моніторинг, що складається з моніторингу на державній мережі пунктів спостережень, моніторингу антропогенного впливу на водні об’єкти, моніторингу водних об’єктів у місцях їх використання;
- кризовий моніторинг, що здійснюється у зонах підвищеного ризику та у зонах впливу аварій і надзвичайних ситуацій.
Фоновий моніторинг здійснюється на заповідних територіях шляхом систематичних спостережень на водних об’єктах, які не зазнають прямого антропогенного впливу, з метою одержання інформації для оцінок і прогнозування змін стану водних об’єктів внаслідок промислової та господарської діяльності.
Загальний моніторинг здійснюється з метою виявлення фактичного стану водних об’єктів, вироблення та прийняття рішень з ефективного використання, охорони та відтворення, водних ресурсів.
З метою визначення придатності води до використання Держводгосп України здійснює моніторинг якісного стану води водних об’єктів у районах основних водозаборів комплексного призначення, водогосподарських систем міжгалузевого та сільськогосподарського водопостачання за радіологічними і хімічними показниками.
Моніторинг дотримання санітарних норм хімічних, бактеріологічних і радіологічних показників водних об’єктів, які використовуються для питних і культурно-побутових потреб, здійснює державна санітарно-епідеміологічна служба МОЗ.
Моніторинг озер і водосховищ включає моніторинг антропогенного впливу на них і спостереження за переформуванням берегів та гідрогеологічним режимом прибережних територій. Моніторинг озер і водосховищ здійснюють Держводгосп і Мінприроди України.
Кризовий моніторинг водних об’єктів здійснюється шляхом систематичних спостережень за кількісними та якісними параметрами водних об’єктів у зонах підвищеного ризику як на державній мережі пунктів спостережень, так і на тимчасовій мережі, що встановлюється під час виникнення несанкціонованих чи аварійних забруднень і стихійного лиха з метою оповіщення та розроблення оперативних заходів щодо ліквідації їх наслідків та захисту населення, екосистем і власності.
Прогнозування стану водних об’єктів та його змін Здійснюється шляхом моделювання кількісних і якісних показників води з метою розроблення рекомендацій щодо здійснення заходів для запобігання можливим негативним змінам та поліпшення існуючого стану цих об’єктів.
Прогнозування змін стану водних об’єктів здійснюють:
· Мінприроди України:
- прогнозування змін якісного стану води річок при існуючих та очікуваних скиданнях зворотних вод, виявлення на цій основі найнебезпечніших джерел забруднення вод і підготовка рекомендацій щодо їх усунення;
- прогнозування змін якісного і кількісного стану поверхневих та підземних джерел централізованого господарсько-питного водопостачання у районах водозаборів;
- прогнозування тенденцій змін стану внутрішніх морських вод, а також вод територіального моря і виключної (морської) економічної зони України;
- прогнозування рівнів (витрат) води у річках та очікуваного притоку води до водосховищ, а також прогнозування очікуваних рівнів (витрат) води у річках під час проходження повеней і паводків та видачу відповідних попереджень, характеристик льодового режиму на річках та водосховищах;
· Держводгосп і Мінприроди України:
- прогнозування змін якісного і кількісного стану вод та геоморфології озер і водосховищ, виявлення на цій основі головних причин (джерел) погіршення стану цих об’єктів та розроблення рекомендацій щодо їх усунення;
- прогнозування змін рівнів та якості підземних вод, виявлення основних причин негативних змін і розроблення рекомендацій щодо їх усунення.
Спостереження за станом водного об’єкта здійснюються відповідно до загального переліку показників, до якого входять:
- показники, що характеризують кількість водних ресурсів та її зміни;
- показники якості вод і нормативів екологічної безпеки водокористування, зокрема санітарні норми, рибогосподарські нормативи;
- екологічний норматив та категорії якості води водних об’єктів, що розробляються і затверджуються в установленому порядку.
Спостереження за джерелами негативного впливу на екологічний стан водних об’єктів здійснюються відповідно до загального переліку показників, до якого входять:
- показники використання водних ресурсів, включаючи забір води та скидання зворотної води до водних об’єктів;
- показники, що використовуються під час встановлення нормативів гранично допустимого скидання;
- показник рівня токсичності зворотних вод;
- показники стану грунтових вод у межах впливу полігонів захоронения твердих побутових відходів.
Під час здійснення державного моніторингу вод визначаються переліки пріоритетних показників стану водних об’єктів та показників негативного впливу. Просторова та часова організація державного моніторингу вод, зокрема мережі пунктів спостережень та поділ цих пунктів за категоріями, розроблення регламентів і технології передачі інформації визначаються суб’єктами державного моніторингу вод.
Формування мережі пунктів постійних спостережень.
Пункт спостереження за забрудненням поверхневих вод – це місце на водоймі чи водотоці, в якому проводять комплекс робіт для отримання даних про склад і властивості води. При наявності у населеному пункті декількох джерел забруднення під пунктом спостереження слід розуміти ділянку водойми чи водотоку, на якій розташовано увесь населений пункт, а не окремі джерела забруднення. Назва пункту спостережень надається за назвою постійного орієнтиру (населений пункт, гирло річки, гребля та ін.) для певного водного об’єкта.
Пункти спостережень організують на водоймах чи водотоках у районах:
- розташування міст і великих селищ, стічні води яких скидаються у водойми і водотоки;
- скиду зворотних вод великими промисловими підприємствами (заводами, шахтами, нафтопромислами, електростанціями та ін.) і сільськими господарствами;
- місць нересту та зимування цінних та особливо цінних видів промислових водних організмів;
- передгребельних ділянок річок, що є важливими для рибного господарства;
- перетину річками державного кордону;
- замикаючих створів великих і середніх річок;
- гирл забруднених приток великих водойм і водотоків.
Для вивчення природних процесів і визначення фонового стану водойм і водотоків пункти спостережень створюють також на ділянках, які не зазнають прямого антропогенного впливу, у тому числі на водоймах і водотоках, розташованих на території природних заповідників і національних природних парків.
Пункти спостережень за вмістом забруднюючих речовин у донних відкладах поєднують з пунктами спостережень за забрудненням поверхневих вод, для яких є характерним інтенсивне накопичування донних відкладів із вмістом забруднюючих речовин.
У кожному пункті спостережень організовують один або декілька створів. Місцеположення створів встановлюють з урахуванням гідрометеорологічних та морфометричних особливостей водойми чи водотоку, розташування джерел забруднення, кількості, складу і властивостей зворотних вод, які скидаються.
Контрольні запитання
1 Що таке моніторинг вод?
2 Одержання якої інформації передбачає програма моніторингу поверхневих вод?
3 Види моніторингу поверхневих вод.
4 Як формується мережа пунктів постійних спостережень за станом поверхневих вод?