Забезпечення екологічної безпеки розвитку і функціонування водних і наземних екосистем Широколужанського масиву Карпатського біосферного заповідника - Автореферат

Посилення за останні роки впливу природно-антропогенного фактору на функціонування водних і наземних екосистем створює екологічну небезпеку не лише їх розвитку, а й існуванню самої людини. Вирішенню даної проблеми присвячена дисертаційна робота, оскільки попередження негативних наслідків на території заповідного обєкту (Карпатський біосферний заповідник) за рахунок покращення системи екологічного моніторингу сприятиме безпечному розвитку і функціонуванню водних і наземних екосистем. Для досягнення поставленої мети сформульовані наступні задачі: 1) за екосистемним принципом зробити оцінку впливу природних і техногенних чинників за довгостроковий період (1963-2004 рр.) на якість води річок Лужанка і Тересва у процесі динамічного розвитку водних і наземних екосистем; 2) встановити причини і потенційно-можливі наслідки взаємообумовлених змін водних і наземних екосистем ШМ КБЗ; На основі декомпозиційного аналізу системи матеріальних балансів різних категорій руслових поверхневих вод науково обґрунтовано причини і потенційно-можливі наслідки взаємообумовлених змін водних і наземних екосистем ШМ під впливом дії гідрометеорологічних факторів (вперше визначено ІЗВ, ЕІ і причини змін за довгостроковий період).Оскільки річки є найважливішими компонентами розвитку і функціонування природних систем, то вода виступає як один із найголовніших факторів, які змінюють вигляд ландшафтів та впливають на якість життя живих організмів. Розглядаючи річкову мережу КБЗ, слід зазначити, що вона належить до басейну Тиси. Аналіз літературних джерел показав, що вивчення якості води річок басейну Тиси проводилося переважно лише за такими напрямками: 1) природні умови та природно-ресурсний потенціал [Кубишкін Г.П., 1958; Геренчук К.І., 1981; Яцик А.В., 1991]; 2) короткий гідрохімічний склад води основних річок [Василевський Г.А., 1970; Геренчук К.І., 1981]; 3) головні гідрологічні особливості річок [Пастернак П.С., 1988; Мережко О.І., 1999; Паламарчук М.М, 2001; Вишневський В.І., 2003; Киндюк Б.В., 2003]. Структура досліджень вимагала розробки та вивчення наступних питань: збір і опрацювання наукової інформації про еколого-гігієнічний стан водних екосистем КБЗ; по результатам екологічного моніторингу зясування змін гідрологічних і гідрохімічних показників води річок Лужанка і Тересва за довгостроковий період спостереження 1963-1985, 2003-2004 рр.; визначення ІЗВ та ЕІ річок Лужанка та Тересва; встановлення наукових закономірностей змін гідрохімічного складу річок в залежності від витрат води в поверхневих водоймах; визначення впливу гідрохімічного складу води річок на властивості ландшафтів заповідних територій; вибір математичних моделей прогнозу якості води річок Лужанка і Тересва та створення схеми поточного управління станом заповідних територій. Лужанка та Тересва до 2010 р.; визначено залежності між та іонами кальцію і натрію для підтвердження кальцієвої групи води; визначено взаємозвязок між витратами води та ?u досліджуваних річок; визначено взаємообумовлений вплив між ландшафтами заповідних територій та водними екосистемами. Для оцінки впливу природних та антропогенних факторів на якість води річок Лужанка та Тересва були використані наступні методики: 1) ІЗВ; 2) екологічна оцінка якості поверхневих вод суші України - ЕІ; 3) визначення ІС водних розчинів; 4) математичне прогнозування за допомогою моделювання статистичними методами.Встановлено, що здійснення екологічного моніторингу на заповідних територіях є невідємною складовою забезпечення екологічно-безпечного розвитку природних і природно-техногенних систем. Вперше за екосистемним принципом зроблено оцінку якості води річок Лужанка і Тересва у процесі динамічного розвитку природних систем ШМ КБЗ. На прикладі запропонованої автором системної моделі розглянуті наслідки цих впливів: - при зміні якості води досліджуваних річок відбувається порушення динамічної рівноваги між головним іоном () і загальною мінералізацією (?u), що призводить до переходу води з кальцієвої у натрієву групу, а це, в свою чергу, стає причиною вилугування ґрунтів; методом статистичного аналізу, встановлено, що натрієва група води є нетиповою для досліджуваних річок і в звичайних умовах розвитку річок повертається до кальцієвої групи; Для збереження водорегулюючих властивостей лісових насаджень ШМ КБЗ та прилеглих територій, забезпечення оптимальних ґрунтових умов, запобігання процесів вилугування, вторинного засолення, ерозії автором запропоновано і впроваджено технічні рішення (акт впровадження від 29.12.2006 № 980 ) в основі яких лежать заходи лісової біологічної рекультивації до складу якої входить комплекс заходів, які забезпечують створення сприятливого водно-повітряного та поживного режимів ґрунту для лісових культур.

Основний зміст роботи

1. Встановлено, що здійснення екологічного моніторингу на заповідних територіях є невідємною складовою забезпечення екологічно-безпечного розвитку природних і природно-техногенних систем.

2. Вперше за екосистемним принципом зроблено оцінку якості води річок Лужанка і Тересва у процесі динамічного розвитку природних систем ШМ КБЗ. В результаті визначено ІЗВ, який становить для р. Лужанка 0,19-2,1, р. Тересва - 0,42-2,86, а також ЕІ, який становить для р. Лужанка 1,42-2,7?1,45-3,13, р. Тересва - 1,79-2,7?1,85-3,64. Клас для обох річок гідрокарбонатний, тип ІІ-ІІІ, група, в переважній більшості, кальцієва, яка в певні періоди переходить до натрієвої.

3. На основі декомпозиційного аналізу системи матеріальних балансів різних категорій руслових поверхневих вод науково обґрунтовано причини (гідрометеорологічні) і потенційно-можливі наслідки взаємообумовлених змін водних і наземних екосистем ШМ під впливом дії гідрометеорологічних факторів. На прикладі запропонованої автором системної моделі розглянуті наслідки цих впливів: - при зміні якості води досліджуваних річок відбувається порушення динамічної рівноваги між головним іоном ( ) і загальною мінералізацією (?u), що призводить до переходу води з кальцієвої у натрієву групу, а це, в свою чергу, стає причиною вилугування ґрунтів;

- методом статистичного аналізу, встановлено, що натрієва група води є нетиповою для досліджуваних річок і в звичайних умовах розвитку річок повертається до кальцієвої групи;

- при переході води з кальцієвої у натрієву групу спостерігається зміна іонної сили;

- вперше для досліджуваних річок запропоновані рівняння залежності концентрації ?u та іону кальцію від різних витрат води.

4. Вперше для заповідних територій розкрито особливості змін розвитку водних (мінерального складу води з переходом її з кальцієвої у натрієву групу) і наземних екосистем ШМ КБЗ і фактори, що призводять до порушення екологічно безпечного їх функціонування. Для збереження водорегулюючих властивостей лісових насаджень ШМ КБЗ та прилеглих територій, забезпечення оптимальних ґрунтових умов, запобігання процесів вилугування, вторинного засолення, ерозії автором запропоновано і впроваджено технічні рішення (акт впровадження від 29.12.2006 № 980 ) в основі яких лежать заходи лісової біологічної рекультивації до складу якої входить комплекс заходів, які забезпечують створення сприятливого водно-повітряного та поживного режимів ґрунту для лісових культур. Зокрема, - внесення мінеральних добрив (запропоновано використання нітроамофосу) та проведення природоохоронної фітомеліорації (використання рослинних барєрних зон для закріплення берегових ґрунтів).

5. Показано, що екологічна безпека функціонування водних і наземних екосистем може бути забезпечена за рахунок вдосконалення системи проведення екологічного моніторингу. Використовуючи вдосконалену систему проведення екологічного моніторингу та запропонованих технічних рішень розроблена схема поточного управління природокористуванням, картографічна модель оцінки якості води р. Лужанка і р. Тересва для ШМ (акт впровадження від 05.12.2006 № 845) та подано рекомендації щодо відкриття гідрометеопосту й гідрохімічного створу з проведенням спостережень на річці Лужанка (лист від 14.03.2006 р. № 154).

6. Для річок Лужанка і Тересва визначено прогнозне рівняння, що виражає загальну тенденцію зміни концентрацій мінералізації в часі. Правильність вирахуваного рівняння та його довірчих меж підтверджено фактичною мінералізацією в р. Лужанка за 2005 р., яка відрізняється від вирахуваної аналітично на 7%. Знайдено гіперболічно-степеневу залежність для розрахунку концентрації мінералізації води залежно від витрат води в річках, яка має високу точність розрахунку.

1. Царькова Ю.В. Визначення оцінки якості та екологічного індексу для водних обєктів Карпатського біосферного заповідника (КБЗ) //Зб. наук. праць «Екологія і ресурси». -К.: ІПНБ, 2004. -№ 9. -С.101-107.

2. Царькова Ю.В. Шляхи вирішення нагальних проблем водних обєктів Карпатського біосферного заповідника //Зб. наук. праць «Екологія і ресурси». -К.: ІПНБ, 2005. -№ 11. -С.147-152.

3. Царькова Ю.В. До питання оптимізації природокористування в Карпатському біосферному заповіднику //Зб. наук. праць «Екологія і ресурси». -К.: ІПНБ, 2005. -№ 12. -С.143-146.

4. Удод В.М., Царькова Ю.В. Екологічний моніторинг якості води деяких річок Карпатського біосферного заповідника (КБЗ) //Зб. наук. праць «Екологія і ресурси». -К.: ІПНБ, 2006. -№ 13. -С.81-85.

5. Удод В.М., Трофімович В.В., Царькова Ю.В. Оцінка впливу гідрохімічного складу води річок на наземні екосистеми (на прикладі Карпатського біосферного заповідника) //Науково-технічний збірник «Проблеми водопостачання, водовідведення та гідравліки» . -К.: КНУБА, 2006. № 7.-С.19-34.

6. Царькова Ю.В. Екологічна безпека функціонування водних і наземних екосистем Карпатського біосферного заповідника (Широколужанський масив) //Зб. наук. праць «Екологія і ресурси». -К.: ІПНБ, 2007. -№ 16. -С.81-90.

7. Царькова Ю.В. Екологічна оцінка якості водних обєктів Карпатського біосферного заповідника // Зб. наук. праць Матеріали І-ої міжнародної науково-практичної конференції «На шляху до сталого розвитку регіонів. Екологічні та соціально-економічні аспекти». -Полтава, 2004. -С.108-111.

8. Удод В.М., Царькова Ю.В. Збереження ландшафтів і природних властивостей заповідних територій України //Тези доповідей 65-ї науково-практичної конференції, Ч.2, -К.: КНУБА, 2004. -С.82-83.

9. Удод В.М., Царькова Ю.В. Екологічна та гідрографічна характеристика річок басейну Тиса у районі розташування Карпатського біосферного заповідника //ХІІІ Міжнародна науково-практична конференція «Экология и здоровье человека. Охрана воздушного и водного бассейнов. Утилизация отходов». Т.ІІ. -Х.:, 2005. -С. 65-67.

10. Біосферні центри культурно-екологічної мережі та здійснення екологічного моніторингу на їх території (на прикладі Карпатського біосферного заповідника) /Уклад. Удод В.М., Трофімович В.В., Царькова Ю.В. -К.: КНУБА, 2006. -52 с.