АНАЛИЗ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ГОРОДСКИХ ТЕРРИТОРИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ

Постановка проблемы. Значительная антропогенная нагрузка на окружающую среду в городах, большая концентрация транспорта и производства, ограниченность ресурсов вызывает необходимость учета экологического фактора при развитии населенных пунктов. Загрязнение окружающей среды способствуют развитию болезней у людей, чрезмерное использование природных ресурсов приводит нередко к их истощению.

Итак, для рационального использованием земель в населенных пунктах, обобщения рекомендаций по совершенствованию землепользования крайне важно определить экологическое качество урбанизированных территорий. Базой для оценки экологического качества и уровня загрязненности территорий, создания мероприятий по развитию территорий являются мониторинг окружающей среды, данные государственного земельного и градостроительного кадастров и эколого-географическое картографирование с использованием геоинформационных систем (ГИС).

Применение ГИС-технологий в таких исследованиях обеспечивает системный подход к анализу уровня загрязнения урбанизированных территорий, многовариантность картографирования, возможность создания новых видов электронных карт для принятия конкретных хозяйственных решений. Таким образом, данная проблематика, кроме чисто практической значимости, имеет также и весомую научную актуальность.

Цель исследования. Цель работы — анализ экологического состояния территории г. Хмельницкого на основе ГИС-технологий для обеспечения устойчивого использования земельных ресурсов, их денежной оценки. Для достижения этой цели в работе поставлены и решены следующие задачи:

·     анализ данных мониторинга экологического состояния г. Хмельницкий;

·     формирование экологической кадастровой базы данных с использованием программного обеспечения ArcInfo 9.3;

·     создание цифровых картографических моделей зон атмосферного, акустического и почвенного загрязнения окружающей среды;

·     построение тематических карт г. Хмельницкий по коэффициенту загрязненности окружающей среды и рекреационной ценности территории.

Материал исследования. Рассматривая город как целостную систему, можно выделить факторы, влияющие на экологическую безопасность населения: это загрязнение атмосферы, почвы, водоемов предприятиями и транспортом, низкое качество питьевой воды, несоответствие продуктов питания необходимым нормам. Однако если для потребления питьевой воды и продуктов питания все же существует контроль и управление качеством, то состояние окружающей среды в современных городах продолжает ухудшаться из-за огромного количества техногенной нагрузки.

Экологическое состояние городов характеризуется двумя группами факторов (рис. 1).

Рисунок 1. Основные критерии оценки экологического состояния

Система оценки экологического состояния территорий г. Хмельницкий содержит серию эколого-географических карт, созданных на основе статистических данных с помощью программного обеспечения ArcInfo 9.3.

Геоинформационная система состоит из трех основных блоков.

Первый блок — система подготовки данных. Он включает в себя модули, которые позволяют собирать и сохранять исходные данные в цифровом виде.

Второй блок — создание экологической кадастровой базы данных (ЭКБД). Данный блок включает в себя создание и обработку тематических слоев. Для их создания в базу данных вносятся данные мониторинга и картографический материал. На основании этих данных создаются кадастровые слои. Подсистема обработки позволяет изменять или дополнять уже созданные данные.

Третий блок — система управления ЭКБД. Этот блок включает в себя визуализацию факторов, т. е. на основе данных, собранных в базе данных, создаются карты экологического состояния территории города. При создании данных карт ГИС позволяет автоматически вычислять коэффициенты экологического состояния.

Итак, первым этапом проведения анализа экологического состояния города было создание картографической базы данных, содержащей:

·     статистические данные о выбросах в атмосферный бассейн;

·     данные анализа использования водных ресурсов города;

·     данные мониторинга состояния почвенного покрова территории;

·     данные акустического загрязнения;

·     анализ растительного покрова города;

·     значение коэффициента загрязненности окружающей среды;

·     данные по утилизации отходов и т. д.;

Вторым и третьим этапами является обобщение исходных данных и создание картографических материалов с расчетом коэффициентов экологического состояния. Для определения экологического состояния районов создаются модели зон атмосферного и акустического загрязнений территории, загрязнения почвы [3].

Хмельницкий принадлежит к городам Украины с острой экологической ситуацией [1]. Экологические проблемы города связаны с высокой концентрацией на сравнительно небольших территориях населения, транспорта и промышленных предприятий. Экологическая ситуация и уровень экологической безопасности зависят, прежде всего, от объемов воздействия на окружающую среду предприятий промышленной и коммунальной сфер, транспортных средств, а также уровня соблюдения природоохранного законодательства (сжигание мусора, опавших листьев и др.).

Загрязнение атмосферы признано наиболее опасным по размеру своих негативных последствий. Мониторинг качества воздуха ведется в городе на двух стационарных постах лабораторией гидрометеоцентра. Основные выбросы в атмосферу — пыль, диоксид серы, оксид углерода, диоксид азота, оксид азота, формальдегид. Концентрация радиоактивных веществ в атмосферном воздухе в 2011 г. была меньше предельно допустимой концентрации [4] .

Карты с индексом загрязнения атмосферы и акустического загрязнения на территории г. Хмельницкий изображены на рис. 2, 3 (чем выше индекс загрязнения, тем более загрязненная окружающая среда).

Рисунок 2. Загрязнение атмосферного воздуха

Рисунок 3. Акустическое загрязнение

Высокий уровень загрязнения атмосферного воздуха наблюдается в таких районах г. Хмельницкого: Центр, Раково, Выставка, Ближние Гречаны; средний уровень: Дубовое, Дубовое-1, Гречаны, Озерная, Лезнево; меньший уровень: Юго-Западный, Шаровечка, Дальние Гречаны. К районам с наиболее высоким уровнем шума относятся: Центр, Лезнево, Выставка; со средним уровнем: Дубовое, Дубовое-1, Озерная; с минимальным уровнем: Юго-Западный, Дальние и Ближние Гречаны.

Преобразован в городе и почвенный покров. На больших площадях под магистралями и кварталами он физически уничтожен, в рекреационных зонах — парках, скверах, дворах, — сильно деградированный, загрязненный бытовыми отходами, вредными веществами из атмосферы.

К районам с высоким уровнем загрязнения почвы относятся (рис. 4): Раково, Шаровечка; со средним уровнем: Дубовое-1, Озерная, Выставка, Лезнево. К районам с наименьшим уровнем загрязнения относятся Юго-Западный, Дальние и Ближние Гречаны.

Рисунок 4. Загрязнение почвы

Использование возможностей ГИС позволило создать тематическую карту территории г. Хмельницкого как по коэффициенту загрязнения окружающей среды (рис. 5), так и по коэффициенту рекреационной ценности (рис. 6).

Рисунок 5. Тематическая карта г. Хмельницкого с коэффициентом загрязнения окружающее среды

Рисунок 6. Тематическая карта г. Хмельницкого с коэффициентом рекреационной ценности

Наряду с совершенствованием технологий производства и развитием мониторинга, в городах необходимо создание и зон живой природы. Идеальными для жизни считаются города, которые имеют 50 % или больше зеленых насаждений. К территориям с высоким коэффициентом рекреационной ценности относятся такие районы: Раково, Шаровечка; со средним коэффициентом: Дубовое-1, Озерная, Выставка. К менее ценным районам относятся Юго-Западный и Лезнево.

Важную роль в структуре природы г. Хмельницкий играет рельеф и реки, в частности, долина реки Южный Буг и бассейны рек Плоская, Самец.

По данным областной санитарно-эпидемиологической станции в 2011 г. отклонение от санитарных норм в пробах воды из водоемов питьевого назначения по санитарно-химическим показателям составляло 9,1 %, по бактериологическим показателям — 3,7 % [4]. В пробах воды из водоемов хозяйственного назначения отклонение по санитарно-химическим нормативам составляло 13,5 %, по санитарно-бактериологическим — 10,0 %.

В 2011 г. в поверхностные водные объекты сброшено 53810000 сточных вод, из них нормативно очищенных только 2851000  [4]. Наибольший объем сточных вод сбрасывает МКП «Хмельницкводоканал». В структуре загрязнений сточных вод наибольшая доля приходится на фосфаты, железо, хлориды, сульфаты и др., что свидетельствуют о поликомпонентности загрязнения водной среды.

В 2012 г. в Хмельницкой области было накоплено 664 тыс. т вторичного сырья и отходов производства, которые занимают 458 га земли [4]. Многолетнее накопление бытовых отходов при отсутствии соответствующей их утилизации становится серьезной угрозой экологической безопасности населенных пунктов. Основными источниками образования отходов являются промышленное и сельскохозяйственное производство.

Существует три концептуальных подхода к обращению с отходами: захоронение на полигоне, термическая обработка на мусоросжигательных заводах и обработка на мусороперерабатывающих комплексах [1]. В каждом конкретном населенном пункте выбор между этими технологиями не является очевидным и обусловлен многочисленными градостроительными факторами. Влияние свалок на состояние атмосферного воздуха, подземных водоносных горизонтов, поверхностных вод и почв требует дополнительного внимания, а, следовательно, моделирования и картографирования происходящих процессов.

Выводы. Анализ и обобщение созданного средствами ГИС картографического обеспечения экологического состояния территории г. Хмельницкого позволяет дать комплексную оценку использованию земель населенного пункта, учитывать состояние территорий при денежной оценке земель населенных пунктов и их налогообложении, анализировать результаты хозяйственной деятельности человека. На основе всего этого можно принимать обоснованные решения по решению проблем загрязнения окружающей среды и определять приоритетные направления развития территории, разрабатывать научно-обоснованные рекомендации дальнейшего развития землепользования.

Эффективное решение многих проблемных вопросов возможно при условии дальнейшего изучения соответствующей проблематики, формирования новых подходов к современному управлению территорией города. Рассмотрение указанного круга вопросов является актуальным при дальнейших исследованиях внедрения информационных и, в частности, ГИС технологий.

Список литературы:
1.    Заставецкий Т.Б. Эколого-географические проблемы развития населенных пунктов Хмельницкой области // Научные записки Тернопольского державного педагогического университета им. Владимира Гнатюка: серия География. — 2004. — № 2. Ч. 1. — С. 191—194.
2.    Каменева И.П. Комплексный анализ экологической безопасности города на основе современных ГИС-технологий // Экология окружающей среды и безопасность жизнедеятельности. — 2008. — № 5. — С. 41—46.
3.    Методические основы денежной оценки земель в Украине. Учеб. пособие / Дехтяренко Ю.Ф., Лихогруд М.Г., Манцевич Ю.М., Палеха Ю.М. — К.:«Профи», 2007. — 624 с.
4.    Состояние окружающей среды в Хмельницкой области: материалы для Национального доклада о состоянии окружающей природной среды в Украине в 2012 году // Министерство охраны окружающей природной среды Украины. Хмельницкий, 2013. — 118 с.