Экологомелиоративный мониторинг в оценке экологической безопасности функционирования мелиоративных систем

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова

Экологомелиоративный мониторинг в оценке экологической безопасности функционирования мелиоративных систем

Н.П. Карпенко, доктор технических наук, доцент

Аннотация

Сформулированы основные положения и структура экологомелиоративного мониторинга мелиорируемых агроландшафтов. Отмечено, что только на основе экологомелиоративного мониторинга и аудирования можно сформировать информационную базу и дать объективную оценку экологической безопасностью функционирования мелиоративных систем. Реализация основных положений по размещению наблюдательной сети экологомелиоративного мониторинга и разработка системы контролируемых показателей выполнялась для агроландшафтов Смоленской области.

Проведение моделирования развития природно-мелиоративных процессов на мелиоративных системах невозможно без обеспечения достоверных данных по оценке состояния сложных техноприродных систем. Объективная оценка требует наличия информационной базы по системе показателей, проводимой в рамках экологомелиоративного мониторинга, под которым понимается система непрерывных (или дискретных) наблюдений за основными показателями природной и технической подсистем, их оценка о текущем состоянии и прогноз для своевременного предупреждения негативных последствий [3].

Структура экологомелиоративного мониторинга мелиорируемых земель подразумевает рассмотрение трех основных блоков: наблюдений, оценки и прогнозов. В блоке наблюдений основная задача связана с определением комплекса ключевых контролируемых показателей - единичных, комплексных и интегральных и разработкой методов их наблюдений и контроля. Объектами экологомелиоративного мониторинга являются природная и инженерная подсистемы. Перечень контролируемых в процессе мониторинга показателей состояния агроландшафтов включает показатели, характеризующие состояние природного блока и инженерного блока.

Природный блок. Для характеристики рельефа используются показатели состояния поверхности: выровненность, степень каменистости, закочкаренности и закустаренности; степень пораженности инженерно-геологическими процессами, сроки и продолжительность затопления талыми, паводковыми и дождевыми водами; интенсивность водной и ветровой эрозии.

Основные показатели, характеризующие свойства и строение почвенного профиля, включают: мощность генетических горизонтов; удельную и объемную массу; гранулометрический и микроагрегатный состав; плотность; максимальную гигроскопичность; влажность; наименьшую (предельную полевую) влагоемкость; общую пористость и пористость зоны аэрации; содержание и запасы гумуса; состав и содержание солей; кислотность и щелочность почв; содержание подвижных форм фосфатов и калия; валовое содержание азота, фосфора, калия, серы; гидролизуемый азот и др.

Приоритетными показателями, которые характеризуют состояние мелиорируемых почв, являются: кислотность (на осушаемых землях) и щелочность (на орошаемых землях); засоленность и солонцеватость (на орошаемых землях в слое 0 - 100 см); плотность и структура пахотного и подпахотного слоя; содержание гумуса в пахотном слое; мощность пахотного слоя (на осушаемых землях).

Показатели, характеризующие породы зоны аэрации, включают: мощность пород, их геофильтрационное строение и литологический состав. Показатели, характеризующие качество поверхностных вод включают: минерализацию и ионный состав, содержание загрязнителей (патогенные микроорганизмы, фенолы и производные нефти, тяжелые металлы, пестициды и радионуклиды).

Для характеристики режима и качества подземных вод используются показатели: уровень подземных вод; минерализация и ионный состав; рН; содержание загрязнителей.

Инженерный блок. В рамках инженерного блока проводится контроль за объектами инженерной подсистемы, которую формируют непосредственно инженерные сооружения мелиоративных систем и их элементы, водоисточники и водоприемники. К основным объектам инженерной подсистемы на мелиорируемых агроландшафтах относят водозаборные и водопропускные сооружения гидромелиоративных систем, сооружения подводящей сети, водоисточники, водоприемники и коллекторно-дренажную сеть. Наблюдения за объектами инженерной подсистемы направлены на определение качественных и количественных характеристик оросительных, коллекторно-дренажных вод, параметров и характеристик элементов инженерных сооружений.

Перечень основных показателей, характеризующих состояние инженерного блока экологомелиоративного мониторинга, включает: режим и расход воды в водозаборных и водопропускных сооружениях и каналах, мутность воды в каналах; степень и объем заиления водозабора; интенсивность заиления чаши водохранилищ; температурная стратификация воды; температурно-влажностный режим и глубина промерзания грунтов тела плотин; фильтрационные потери из каналов; содержание наносов в оросительной сети; площадь земель с дренажной сетью (в том числе с закрытой); глубина заложения дренажа; протяженность каналов; модуль дренажного стока; количество, глубина и режим работы скважин вертикального дренажа; тип насосного оборудования и т.д.

Наблюдения за объектами инженерной подсистемы направлены на определение качественных и количественных характеристик оросительных, коллекторно-дренажных вод и параметров и характеристик элементов инженерных сооружений. Перечень контролируемых показателей по оценке качества воды, используемой для орошения, включает: температуру; рН; удельную электропроводность; сумму растворенных веществ; состав и сумму катионов и анионов; состав и содержание микроэлементов, патогенных микроорганизмов, взвешенных веществ; колииндекс; численность гельминтов; БПК₅; содержание пестицидов, фенолов, производных нефти, тяжелых металлов и радиоактивных веществ; показатели агрессивности воды и т.д.

При определении направленности развития деградационных процессов на мелиорируемых агроландшафтах рекомендуются использовать комплексные экологически значимые показатели, включающие процент загрязненной основной сельскохозяйственной продукции; степень пораженности водной и ветровой эрозией, инженерно-геологическими процессами, увеличение содержания легкорастворимых солей и доли обменного натрия, превышение ПДК загрязнителей; коэффициент мелиоративной нагруженности сельскохозяйственных угодий, состав и содержание загрязнителей в источниках, используемых для орошения

В блоке оценки мелиоративного и экологического состояния агроландшафта выполняется на основе данных мониторинга за состоянием отдельных компонентов агроландшафтов. Оценку мелиоративного и экологического состояния мелиорируемых агроландшафтов рекомендуется проводить как по отдельным показателям природных компонентов (состояние поверхности, почвы, породы зоны аэрации, поверхностные воды, грунтовые воды), так и по показателям природно-антропогенных элементов (оросительные и дренажные воды и инженерные сооружения).

Комплексная оценка мелиоративного состояния агроландшафтов выполняется с учетом всего набора показателей состояния природных компонентов и объектов инженерной подсистемы.

Прогнозный блок, выполняемый в рамках эколого-мелиоративного мониторинга, позволяет оценить траекторию развития и динамику отдельного природно-мелиоративного процесса или всей системы в целом. Цель прогнозов - предсказание возможных негативных последствий мелиоративной деятельности. Прогнозной оценке подлежат: состояние отдельных компонентов природной среды, включая почвы, породы зоны аэрации, рельеф, поверхностные и подземные воды, биота и др.; мелиоративные режимы почв; гидрохимические, гидродинамические и геомиграционные процессы; негативные процессы и т.д.

Основными методами прогнозирования являются балансовые методы и методы натурных аналогий, вариационно-статистические и методы математического моделирования (аналитические, численно-аналитические и численные). При выборе моделей прогнозирования следует учитывать уровень разрешающей способности: на детальном уровне рекомендуется использовать одномерные модели, на локальном - одномерные и двумерные, на региональном - двумерные и пространственные модели. Результаты природно-мелиоративных прогнозов служат основой для выделения площадей мелиорируемых земель, на которых выявлена тенденция ухудшения состояния почв и их загрязнения, снижения качества дренажных и сбросных вод, загрязнения поверхностных и подземных вод, подъема уровня грунтовых вод и т.д.

Завершающим этапом мониторинга является экологомелиоративное аудирование, которое, является эффективным аппаратом для оценки соответствия функционирования системы существующим нормативным документам. Оценку и диагностику эколого-мелиоративного состояния и инженерной подсистемы рекомендуется проводить в пределах внутреннего (ведомственного) аудита, а оценку биотической составляющей - в рамках внешнего аудита [2].

Для анализа и оценки функционирования мелиоративной системы необходима система показателей (единичных, комплексных и интегральных) и их экологически допустимые значения. Формирование базы этих данных для основных природных зон рекомендуется выполнять на основе следующей системы показателей природного блока (табл. 1).

Таблица 1 - Экологически допустимые значения единичных, комплексных и интегральных показателей при оценке функционирования оросительных мелиоративных систем

Реализация основных положений по размещению наблюдательной сети экологомелиоративного мониторинга и разработка системы контролируемых показателей выполнялась для агроландшафтов Смоленской области [4]. Мелиоративное состояние земель в Смоленской области в последнее время характеризуется значительным экологическим ухудшением, которое связано с влиянием различных источников загрязнения на природную среду (выбросы в атмосферу и сброс в водные системы различных загрязнений и промышленных отходов).

Формирование системы показателей экологомелиоративного мониторинга осушаемых земель Смоленской области было построено на основе следующих контролируемых показателей: для почвы (влажность корнеобитаемого слоя, кислотность, засоленность, содержание гумуса, индекс почвы, рН, содержание питательных веществ, содержание загрязняющих веществ, поемность территории, окультуренность торфяных и минеральных почв); для растений (содержание загрязняющих веществ, урожайность сельхозкультур); для грунтовых вод (уровни, напоры, минерализация и ионный состав, содержание загрязняющих веществ); для дренажных вод (уровни, расходы воды в дренах, модуль дренажного стока, минерализация воды, содержание загрязняющих веществ).

Было установлено, что для организации и ведения эколого-мелиоративного мониторинга необходимо два вида мониторинга - фонового и полигонного, которые обеспечат проведение систематических наблюдений на типовых участках за контролируемыми показателями. Для полигонного мониторинга выбран шаг наблюдений, который был увязан со спецификой землепользования и характером распределения антропогенной нагрузки; при этом число точек наблюдений по районам сильно меняется - от 26 до 12621.

Проведенные исследования по формированию эколого-мелиоративного мониторинга в Смоленской области показали необходимость проведения большого количества точек наблюдений (более 55500).

Оптимизацию системы наблюдений можно выполнить на основе использования расчетного мониторинга, который позволяет не только заметно сократить количество точек наблюдений и прогнозировать некоторые параметры, вычисление которых затруднено или требуется их большое количество, но и своевременно принять управленческие решения [1].

В последнее время большое внимание уделяется исследованиям по изучению и оценке геоэкологических рисков и их управлению, под которым понимается разработка управленческих решений по научному обоснованию природоохранных мероприятий, реализация которых позволит снизить риск развития неблагоприятных последствий, обеспечить и повысить экологическую безопасность функционирования мелиоративных систем.

Таким образом, комплексная система, включающая экологомелиоративный мониторинг, аудирование, систему управления геоэкологическами рисками возникновения негативных последствий и система упреждающих компенсационных природоохранных и природовосстанавливающих мероприятий по смягчению и снижению негативных последствий, является эффективным средством обеспечения экологической безопасности функционирования мелиоративных систем.

наблюдательный экологомелиоративный агроландшафт

Библиографический список

1. Голованов А.И. О целях и сущности мелиорации земель. - Вестник сельскохозяйственной науки. - 1991, № 12, с.39-43.

2. Карпенко Н.П., Манукьян Д.А. Научно-методические основы эколого-мелиоративного мониторинга и некоторые аспекты аудирования. - Современные проблемы мелиораций и пути их решения. (Юбилейный сборник научных трудов). Т. II, М.: ВНИИГиМ, 1999, с.199-212.

3. Манукьян Д.А., Карпенко Н.П. Теория и методология ведения мониторинга техноприродных систем. - Монография, М.: МГУП, 2009, 307с.

4. Манукьян Д.А., Карпенко Н.П., Гоголев М.И., Харламов А.И. Особенности проведения регионального агроэкологического мониторинга на мелиорируемых землях. - Вестник РАСХН, М., 1997, № 6, с. 57-59.

Размещено на Allbest.ru