Методика оцінки ГЕР на прикладі Кривбасу.
Класифікація екологічних ризиків.
На прикладі КПГР розроблено типізацію геоекологічних ризиків (виокремлено 3 класи, 18 типів і 75 видів ризиків).
Клас природних ризиків – ймовірність прояву несприятливих природних процесів – представлений 7 типами ризиків (атмосферно-метеорологічними, гідрологічними, ґрунтовими тощо) і 40 видами ризиків (негативними баричними і гідрометеорологічними явищами, катастрофічними повенями, замуленням річищ, ерозією, видуванням, виносом гумусу з ґрунтів тощо).
Клас антропогенних ризиків – ймовірність виникнення НС техногенного, соціально-політичного та соціального характеру – представлений 3 типами ризиків (техногенні, соціально-політичні, соціальні) і 18 видами ризиків (терористичними актами, установленням вибухових пристроїв, виникненням пожеж, дорожньо-транспортними пригодами, інфекційними захворюваннями, отруєнням людей тощо).
Клас природно-антропогенних ризиків – ймовірність прояву несприятливих природно-антропогенних процесів, що свідчить про відмову ПГТС виконувати задані функції – представлений 8 типами ризиків (атмосферними, гідрологічними, гідрогеологічними, геолого-геоморфологічними тощо) і 17 видами ризиків (забрудненням атмосферного повітря, забрудненням поверхневих вод, забрудненням підземних вод, штучним підтопленням тощо).
Запропонована методика оцінки геоекологічних ризиків для території КПГР, що складається з 5 етапів.
На 1-му етапіоцінки виокремлюються операційні територіальні одиниці (ОТО), якими є контури ПГТС. Додатковими для оцінки ГЕР можуть бути карти промислових підприємств, захворюваності населення, об’єктів ПЗФ та історико-культурної спадщини, екологічних ситуацій за компонентами ландшафту та ін. Масштаби карт визначаються задачами дослідження.
На 2-му етапівизначаються види ГЕР і показники оцінки кожного з них (див. табл. 1). Тип ГЕР виокремлюється залежно від компоненту ландшафту, включаючи людину та продукти її діяльності, вид ГЕР – залежно від виду та прояву негативних процесів. Показники оцінки ГЕР – залежно від одиниць виміру, що характеризують процес.
На 3-му етапі,згідноз методикою М. Д. Гродзинського (1995), виконується оцінка видів ГЕР для кожної ОТО. Сутність методики зводиться до статистичного методу розрахунку частоти відмов – ймовірності виходу параметрів ПГТС за межі допустимих їх змін (наприклад, для атмосферного ризику відмовою вважається забруднення повітря більше 1 ГДК). Далі для кожного виду ПГТС підраховується загальна їх кількість (N) та кількість ПГТС з відмовами (n), що знаходяться у визначених інтервалах показника оцінки згідно з табл. 1, тобто визначається кількість ПГТС з відмовою виконувати задану функцію. Виконуються послідовні розрахунки за формулами (1–4), їх результати заносяться до таблиць.
Імовірність відмови q, розраховується за
q = n/N,(1)
де n – кількість ПГТС з відмовою, N – загальна кількість ПГТС цього виду.
Імовірність інертності р, розраховується за
p = 1 – q.(2)
Імовірність абсолютної інертності Р(тобто того, що в цьому виді ПГТС не виникне жодної відмови такого виду), розраховується за
P = p1 ∙ p2 ∙ p3 ∙…∙ pn.(3)
Імовірність геоекологічного ризику Q(тобто, того, що в цьому виді ПГТС може виникнути принаймні 1 відмова такого виду), розраховується за
Q = 1 – P. (4)
Виконується ранжування ГЕР за рівнями ймовірності їх прояву: малоймовірний ризик (рівень < 0,2), можливий ризик (0,2–0,4), імовірний ризик (0,4–0,7), вельми ймовірний (0,7–1), проявлений (ймовірність 1).
На 4-му етапікартографічно відображаються результати ранжування ймовірності відмови ПГТС виконувати задані функції за видами геоекологічних ризиків. Результат етапу – карти всіх видів ГЕР досліджуваної території.
Таблиця 1
Типи і види природно-антропгенних ГЕР та показники їх оцінки на прикладі КПГР
Тип ГЕР | Вид ГЕР | Показники оцінки | |
Якісні | Кількісні | ||
Атмосферний | Ризик забруднення атмосферного повітря | Сумарний коефіцієнт забруднення (24 речовини) | 1–5 ГДК; 5–10 ГДК; 10–15 ГДК; 15–20 ГДК 20–25 ГДК |
Індекс забруднення атмосфери (ІЗА) | 1–5 ГДК; 5–10 ГДК; 10–15 ГДК; 15–20 ГДК | ||
Гідрологічний | Ризик забруднення поверхневих вод і донних відкладень | Індикатори стану поверхневих вод і донних відкладень (12 хім. реч., мінералізація, радіоактивність, ін.) | 1–3 індикатори 4–7 індикаторів 9–10 індикаторів |
Гідрогеологічний | Ризик штучного підтоплення | Рівень вод четвертинного водоносного горизонту | – підтоплені території (рівень води до 2 м) – потенційного підтоплення (рівень води 2–3 м) |
Ризик забруднення підземних вод | Коефіцієнт сумарного забруднення: слабко; середньо; сильно; дуже сильно і надзвичайно забруднені | – | |
Ризик виникнення пливунів | Фіксація явища | – | |
Ризик зміни річищ | Фіксація явища | – | |
Геолого-геоморфологічний | Ризик гравітаційних процесів (обвалів, осипів) | Фіксація явища | – |
Ризик утворення тріщин, просадок, провалів земної поверхні | Фіксація явища | – | |
Ризик активізації тектонічних процесів | Фіксація явища | – | |
Ризик активізації карстово-суфозійних процесів | Фіксація явища | – | |
Ґрунтовий | Ризик забруднення ґрунтів хімічними речовинами | Сумарний коефіцієнт забруднення | 0–16; 16–32; 32–64; 64–128 |
Ризик заболочування ґрунтів | Фіксація явища | – | |
Ризик засолення ґрунтів | Фіксація явища | – | |
Зміни рівня кислотності ґрунтів | – | Зміна Рh від норми до 5,5 | |
Ризик прояву екзогенних геологічних процесів | Ризик прояву екзогенних геологічних процесів | Ураженість території екзогенними геологічними процесами | 3–10 % 11–25 % 26–50 % > 50 % |
Соціальний ризик | Соціальний ризик | Захворюваність населення (на 10 000 осіб) | 6273–6676; 7880–7999; 9594–9674 |
Ризик над-звичайних ситуацій | Ризик надзвичайних ситуацій | Фіксація НС певної категорії тяжкості та частоти | 1 категорії тяжкості 2 категорії тяжкості 3 категорії тяжкості |
На 5-му етапіна основі результатів оцінки кожного виду ризику визначається інтегральний показник ГЕР для всіх видів ПГТС (за формулами 3 і 4 за кожним видом ПГТС розраховуються ймовірність абсолютної інертності та ймовірність ризику). Результати інтегральної оцінки ранжуються й картографуються.
Результати оцінки:
Антропогенні ризики КПГР оцінені за 3 типами та 18 видами й пов'язані з НС, зумовленими діяльністю людини та функціонуванням техногенних об’єктів. Соціально-політичні ризики пов'язані з протиправними діями терористичного та антиконституційного характеру; техногенні проявляються у виді пожеж, вибухів, аварій, раптового руйнування будівель і споруд; соціальні пов'язані з інфекційними захворюваннями та отруєнням людей.
Виконано аналіз статистичних даних про НС, що відбулися на території м. Кривого Рогу, визначено кількісно та якісно категорії тяжкості й частоти НС: найчастіші ризики НС середньої категорії тяжкості (24,71 разу/рік). Згідно з оцінкою ймовірності виникнення антропогенних ризиків, найбільшим є ризик в шахтних ПГТС (0,91), високим – у селітебних ПГТС (малоповерхові – 0,74, багатоповерхові – 0,82) і ПГТС сильнозабруднюючих підприємств (0,59), невисоким – у ПГТС кар'єрів (0,17) і малозабруднюючих підприємств (0,06). Оцінка індивідуального ризику (ризику передчасної смерті від НС) для Кривого Рогу показала, що його рівень знаходитися в межах, прийнятих у більшості країн світу (7∙10–5).
Виконано оцінку 17 видів природно-антропогенних ризиків для 3032 природничо-господарських територіальних систем КПГР. Оцінка ризику забруднення атмосферного повітря показала, що близько 50 % ПГТС характеризуються дуже високими рівнями ймовірності (0,7–1) – це вся територія м. Кривого Рогу, включаючи селітебну, середовищетвірну, водогосподарську зони та приміські комплекси; 10 % – рівнем ймовірності 0,2–0,7 (див. рис. 2). Гідрологічний ризик має дуже високу ймовірність (проявився в усіх водних ПГТС району й склав 0,7–1). Серед гідрогеологічних ризиків найбільші значення характерні для таких видів: забруднення підземних вод варіюється в межах 0,2–1, проте 85 % території оцінені високою ймовірністю (0,4–0,7); близько 6 % – дуже високою (0,7–1); 9 % – приурочені до розробок родовища – не оцінено; імовірність підтоплення варіюється від 0 до 1 й проявляється лише на 30 % території, зайнятої різними гідротехнічними спорудами; ризик виникнення пливунів та зміни річищ і замулення річок представлений локально (оцінені якісно, оскільки поширені на дуже обмеженій території району). Геолого-геоморфологічні ризики оцінені 4 видами: ризик гравітаційних процесів представлений обвалами (0,03–0,18) та осипами (виявляється на бортах відвалів і кар'єрів, ймовірність 1); імовірність ризику утворення тріщин і просадок земної поверхні над шахтними виробками складає 0,02–0,75, а ймовірність ризику провалів – 0,013–0,25.
Ризик активізації карстово-суфозійних процесів оцінений середніми й невисокими значеннями ймовірностей, позначається на функціонуванні деяких видів ПГТС – селітебних, сільськогосподарських і паркових. Ризик активізації тектонічних процесів є значним за можливими наслідками прояву.
Ґрунтові ризики оцінені 4 видами: ризик забруднення ґрунтів хімічними речовинами має надмірну і дуже високу ймовірність (0,7–1) на 30 % площі району; ризик заболочування ґрунтів – невисоку, але для окремих видів ПГТС (особливо суфозійних і привододільних рівнин, яружних і схилових) – істотний; ризик засолення ґрунтів висвітлюється невисокими рівнями ймовірності та має територіальний зв’язок з ризиками заболочування й підтоплення; ризик зміни рівня кислотності ґрунтів розвинений у тих же видах ПГТС, що і два попередні й має переважно низькі рівні ймовірності прояву за винятком ПГТС суфозійних рівнин.
Ризик прояву екзогенних геологічних процесів (ЕГП) оцінений для 30–45 % видів ПГТС як високий (інтенсивно використовуються людиною), лише 5 видів ПГТС мають низький рівень ЕГП. Соціальний ризик в системі оцінки ГЕР має двоякий характер, оскільки, з одного боку, захворюваність населення зумовлюється не тільки індивідуальними показниками здоров'я, але й впливом навколишнього середовища, тобто визначається атмосферним, гідрологічним і ґрунтовим ризиками, з іншого, – виражає ймовірність виникнення захворювання в людини, що мешкає в певному виді ПГТС. Оцінка соціального ризику базується на авторській карті захворюваності населення й показує високу ймовірність (0,9) для населення, що проживає в межах терасових багатоповерхових ПГТС; трохи менший ризик (0,71–0,78) у межах таких ПГТС, як заплавні малоповерхові, терасові малоповерхові, яружно-балочні та схилові мало- й багатоповерхові, привододільні рівнинні багатоповерхові; найнижча ймовірність (0,54) прояву ризику в привододільних рівнинних малоповерхових ПГТС.
Оцінка інтегрального показника ймовірності ГЕР показала, що всі види ПГТС КПГР характеризуються дуже високим і надмірним рівнем інтегрального показника ризику (0,94–1), що зробило неможливим проведення картографування за показником ймовірності. В основу розрахунку інтегрального показника ймовірності ГЕР покладено кількість видів ГЕР у кожному контурі ПГТС: чим більше видів ризиків проявляється в контурі, тим вищою є ймовірність геоекологічного ризику (багатокомпонентний екологічний ризик).
На території КПГР інтегральний показник формується 17 видами оцінених вище ГЕР, але не всі вони мають першочергове значення в утворенні високої ймовірності цього показника, тому проведено аналіз на основі вибірки тих видів ПГТС, де рівні ймовірності окремих видів ризику склали понад 0,7. Установлено, що кількість ризиків з високим рівнем ймовірності (≥ 0,7), таких, що першочергово зумовлюють високий інтегральний показник, лежить у межах 1–5. За результатами проведеної оцінки й на підставі компонентного аналізу ризику складено карту. Аналіз показав, що близько 65 % території зазнали одно- і двокомпонентний ризик (див. рис. 3), значну роль тут відіграв ризик забруднення поверхневих і підземних вод (територія, що оточує м. Кривий Ріг), решта – 35 % – зазнали ризик за 3-ма, 4-ма й 5-ма видами ГЕР (територія м. Кривого Рогу й приміських ПГТС). Усі селітебні багатоповерхові й деякі малоповерхові, виробничі та деструктивні, деякі сільськогосподарські й середовищетвірні види ПГТС мають високий рівень багатокомпонентного ГЕР.
За результатами оцінки для території КПГР за допомогою ГІС-технологій складено 26 електронних карт і карта інтегрального ризику М 1:100000.
Конструктивні напрямки мінімізації геоекологічних ризиків КПГР, реалізовані через ландшафтно- та територіально-планувальні, середовищетвірні заходи. Інструменти ландшафтного й територіального планування покладено в основу попередження ГЕР природно-господарських територіальних систем КПГР, оцінених високим (0,4–0,7), надмірно високим (0,7–1) і проявленим (1) рівнями ймовірності. Це здебільшого селітебні, промислові, водогосподарські види ПГТС. Середовищетвірні заходи більш доцільно використовувати для заплавних, терасових, ерозійно-яружних, долино-балкових, вододільних видів ПГТС з високим рівнем ймовірності ГЕР.
Ризик-аналіз дозволяє оцінити ГЕР і здійснювати управління територіями, що зазнали ризику. Необхідними результатами ризик-аналізу є контроль і управління несприятливими процесами та явищами комплексного характеру, оптимізація господарської діяльності, системи екологічного моніторингу та охорони навколишнього середовища, здійснення організаційних заходів з управління екологічними ризиками.
Створення екологічної мережі КПГР, уведення екологічного страхування, організація санітарно-захисних і водоохоронних зон річок та водосховищ, буферних зон природоохоронних об’єктів, передміських зон населених пунктів (особливо міст), дотримання структури санітарно-захисних смуг промислових підприємств, орієнтування на екологізацію технологічних процесів та екологічні види енергії, маловідходні й ресурсозберігаючі технології дозволить мінімізувати рівень геоекологічного ризику та забезпечити попередження виникнення нових видів ризиків на території Криворізького природничо-господарського району.