Исследование апоптотической активности лимфоцитов периферической крови in vitro при инфекционном мононуклеозе и мононуклеозоподобном синдроме

введение

Экологическая обстановка, усложняющиеся с каждым десятилетием активной промышленной деятельности человека заставляет искать все более и более совершенные методики наблюдения за окружающей природной средой. Потребность человека в контроле экологического состояния окружающей среды привела к развитию нового крупного направления тематической картографии - экологического картографирования. Разнообразие тематического содержания экологических карт обусловлено областью их практического применения (биологические, геологические, медицинские, социальные науки и т.д.). Для экологического картографирования интерес представляют объекты, роль окружающей среды для которых играет географическая оболочка Земли - сложная многокомпонентная система, каждый компонент которой является фактором, определяющим форму и состояние всех остальных компонентов, поскольку все они взаимообусловлены и взаимодействуют друг с другом. Поэтому одним из основных средств в графическом моделировании природной среды для решения задач регулируемого природопользования, является экологическое картографирование.

В настоящее время еще нет полной согласованности в методике и принципах составления эколого-географических карт, на основе которых можно проанализировать состояние окружающей среды, Это связано с системностью содержания данных карт: картограф-составитель вынужден обращать внимание не только на свойства того или иного объекта, но и на взаимоотношения между объектом (или объектами) и средой.

Любые процессы, происходящие на поверхности земли, могут быть представлены как комплекс взаимодействий различных элементов среды, поэтому, наиболее точным и подробным наблюдением является одновременное наблюдение за множеством параметром. Такую возможность предоставляет экологическое картографирование, имеющее возможность отобразить одновременно несколько параметров на одной карте. Сложность заключается в правильном нахождении картографируемых систем, выбираемых из всех возможных экологических связей.

Целью этой работы является рассмотрение понятия экологическое картографирование и обзор существующих методик картографирования загрязнений окружающей среды. В рамках поставленной цели были сформированы такие задачи, как рассмотреть понятие экологического картографирования, рассмотреть методики картографирования, рассмотреть область прикладного применения экологического картографирования, рассмотреть применение ГИС технологий в экологическом картографировании, область практического применения и перспективы развития, рассмотреть программные средства реализации для экологического картографирования.

экологический картографирование атмосфера геоинформационный

1. Экологическое картографирование

.1 Предмет экологического картографирования

Экологическое картографрование - наука о способах сбора, анализа и картографического представления информации о состоянии среды обитания человека и других биологических видов, т.е о экологической обстановке /1/. Экологическое картографирование представляет собой «стыковую» дисциплину и образует сложное единство методов получения и территориальной интерпретации данных о состоянии окружающей среды и общекартографическиских приемов географически корректного отображения информации. Основное отличие экологического картографирования состоит в том, что его развитие не ограничивается собственными отраслевыми рамками, а проявляется в внедрении как экологического элемента в смежные тематические области, так и внедрении разных тематик в экологическую сферу. Особенно экологическое картографирование стало актуально в последние 70 лет, когда угроза серьезного ухудшения окружающей среды стала очевидной.

Экологическое картографирование можно разделить на несколько взаимосвязанных частей. Одной из основных частей экологического картографирования является сбор данных, получаемых из различных источников, таких как дистанционное зондирование, статистические и полевые исследования. Для этой части требуется максимальная в приделах погрешности точность, достоверность и актуальность, ведь от этого зависит информационная ценность готового продукта. Еще одной, немаловажной частью является анализ представленных данных, с последующей оценкой их. Так же, сюда относят интеграцию, территориальную интерпретацию и создание тематических карт, показывающих текущее состояние экосистем и воздействия, оказываемые на них, степень их загрязнения; размещение охраняемых природных территорий, распространение редких и исчезающих видом животных и растений; степень воздействия человека на окружающую среду и окружающей среды на человека/1/.1.2 Источники загрязнения снегового покрова

Основными источниками загрязнения снегового покрова являются автомобильный транспорт, промышленность и жизнедеятельность человека. Автомобильный транспорт оказывает комплексное влияние на снеговой покров. В качестве основных продуктов-загрязнителей, поступающих от автомобильного транспорта, можно выделить: продукты сгорания топлива, протечки горюче-смазочных материалов (ГСМ) и постоянное поддержание в воздухе дорожной пыли. Выхлопные и отработавшие газы двигателей внутреннего сгорания выбрасывают в воздушный бассейн более 70% оксидов углерода и углеводородов (бензолы, формальдегиды, бенз(а)пирен), около 55 процентов оксидов азота, до 5,5 процента воды, а также сажу (тяжелые металлы), гарь, копоть и т.д.

Из-за большого числа автомобилей и при недостатке мер по уборке загрязнений, проезжая часть представляет собой аккумулятор всех загрязнителей, переносимых автомобилями. Так же, из-за постоянной физической нагрузки, проезжая часть не замерзает, что делает перемещение и поднятие в атмосферу загрязнений легче, что, разумеется, сказывается на прилегающем снежном покрове.

На территории города находятся более 500 предприятий, 390 из которых значительно влияют на загрязнение воздушного бассейна. На качество атмосферного воздуха на территории Саратовской области оказывают влияние выбросы более 400 наименований загрязняющих веществ различных классов опасности, поступающие в окружающую среду от стационарных и передвижных источников. Общая масса загрязняющих веществ, поступающих ежегодно в атмосферу, составляет более 400,0 тыс. тонн. В подавляющем большинстве источники выбросов сосредоточены в промышленных центрах области [1].

Бытовые отходы так же загрязняют снежный покров. Наибольшее загрязнение наблюдается вокруг жилых домов, мест скопления людей.

К специфике городского ландшафта Саратова следует отнести плохую проветриваемость воздушного бассейна, наличие многочисленных оползневых участков и зон близкого залегания грунтовых вод. Данные особенности обусловлены котловинным рельефом застроенной части города, особенностями геологической и гидрогеологической обстановок. Перечень негативных факторов дополняется чрезвычайной плотностью застройки в исторической части города, наличием железной дороги в городской черте, уникальной многопрофильностью промышленности Саратова, нехваткой экологически благоприятных выделов для жилой застройки, неразвитостью рекреационной инфраструктуры пригородной территории [1].

1.2 Источники информации в экологическом картографировании

Точные и достоверные данные играют важнейшую роль в наблюдении за экологической обстановкой. Источником информации для экологического картографирования являются данные дистанционного зондирования, качественные и количественные данные, экспедиционные и стационарные исследования состояния компонентов природной среды и состояние биоиндикаторов.

Источники информации различаются по:

·   ведомственной принадлежности

·   достоверности данных

·   применяемым научным методам и приемам

·   специфике предоставляемой информации

·   методам получения информации

Организации, предоставляющие данные подразделяют на:

·   Государственные

·   Научные

·   Коммерческие

·   Некоммерческие

К данным дистанционного зондирования относят данные, получаемые с помощью аппаратуры, принимающей исходящее от поверхности земли излучение. Различают пассивное и активное зондирование. При пассивном аппарат улавливает волны, имеющие естественное происхождение - излученные самим предметом или отраженные солнечные. При активном зондировании аппарат улавливает волны, излученные им самим, и отраженные от предмета исследования. Имеются три класса съемок: фотографическая, фотоэлектронная и геофизическая съемки. Для анализа и картографирования экологической ситуации конкретного региона удобнее использовать материалы первых двух классов ( рис.1).

Рисунок 1 Виды аэрокосмических съемок, используемых для целей эколого-географического картографирования /2/.

Качественные и количественные данные представляют собой атрибутивные данные, характеризующие обстановку в районе исследований. Так же, часто используют данные о здоровье населения (статистика заболеваний (в т.ч хронических), продолжительность жизни, санитарно-гигиенические показатели и т.д.) и состоянии биоты.

2. Принципы и методы создания экологических карт

.1 Классификация экологических карт

Вопросы классификации экологических карт решаются по-разному, в зависимости оттого, что положено в основу классификации. Большинство авторов классифицируют экологические карты по научно-прикладной направленности, содержанию, тематике и источникам информации.

При классификации по научно-прикладной направленности выделяют:

·        Инвентаризационные

·        Оценочные

·        Прогнозные

·        Рекомендательные

Классифицируя по содержанию, выделяют:

·        карты оценки природных условий и ресурсов для жизни и деятельности человека;

·        карты неблагоприятных и опасных природных условий и процессов;

·        карты антропогенных воздействий и изменений природной среды;

·        карты устойчивости природной среды к антропогенным воздействиям;

·        карты охраны природы и природоохранных мероприятий;

·        медико-географические карты;

·        карты рекреации;

·        комплексные экологические (эколого-географические, геоэкологические карты).

Тематически, карты разделяют на:

·        карты воздействий на природную среду и их последствий

·        карты оценки состояния природной среды

·        карты прогноза состояний природной среды и оценки ее

·        прогнозируемого состояния;

·        общие эколого-географические карты;

·        карты существующей системы природоохранных мероприятий, природоохранных организаций, природоохранных технических устройств;

комплексные карты охраны природы /1/.

2.2 Подходы и методики экологического картографирования

Возрастающая практическая значимость эколого-географического картографирования и отсутствие единого комплексного подхода при региональных исследованиях определяют потребность в разработке методов, приемов и подходов картографического анализа экологического состояния для отдельных региональных структур как природного, так и социального деления. Карты незаменимы при изучении пространственных различий и взаимосвязей, при необходимости выражения результатов исследования с точной территориальной привязкой. Карты сопровождают многие направления экологических исследований и служат рабочим инструментом, а так же итоговым документом. Практика показывает, что из различных форм географической научной отчетности практиками более всего предпочитается карта. Кроме того, в последние годы к экологическим картам большой интерес проявляют не только специалисты, но и общественность, публикации в научной печати свидетельствуют, что многие тематические карты самого разного содержания приобретают экологический характер при экологическом подходе к предмету отображения.

В связи с тем, что при разработке методических положений эколого-географических исследований применение картографических средств является первостепенным и неотъемлемым условием, отсюда любая разрабатываемая и используемая методика анализа и оценки экологического состояния окружающей среды подразумевает, в первую очередь, картографирование, а это дает право рассматривать карты экологической тематики как визуализированное представление методологии проведения эколого-географического исследования. Актуальность использования и отличительная роль современной картографии в исследовании эколого-географических проблем состоит в том, что она позволяет с помощью карт, построенных на принципах системного пространственно-временного моделирования, исследовать свойства природных комплексов, их изменения во времени, связи и пространственные отношения /1/.

В качестве операционных единиц картографирования - территориальных ячеек организации информации могут использоваться, как регулярные сетки, так и административно-территориальные образования или природные ареалы, выделенные по различным основаниям (речные бассейны, лесные массивы, промышленные и добывающие регионы). Однако все чаще используется ландшафтная основа, которая наиболее соответствует отражению объективной реальности среды жизнедеятельности человека. Трудности применения ландшафтных единиц связаны с отсутствием детальных ландшафтных карт на ряд экологически проблемных территорий. К проблемам другого рода относится большая зависимость содержания карт от государственной и ведомственной статистической информации, имеющей приуроченность к единицам административно-территориального деления, что приводит к сложности её интерпретации в природных контурах.

Комплексные экологические карты и атласы на территорию России обычно создаются большими коллективами авторов с использованием системного подхода. При создании карт опираются на ведущие теоретически концепции и комплексные методические разработки, соответствующие программам карт и атласов. Большая часть созданных карт содержит интегрированные показатели, получаемые при обработке громадного объема разнородной информации экологического характера. Такие карты носят универсальный научно-справочный характер. Они дают целостное представление об экологической ситуации как в целом в стране, так и в ее различных регионах, однако они могут быть посвящены и отображению относительно узкой, специальной экологической тематики. Наиболее общепринятым для картографирования принят подход, сочетающий оценку и отображение двух категорий факторов - природных и техногенных. При этом содержание карт носит многоплановый характер - двуплановый и трехплановый. Первый план составляет характеристика природных условий, как экологического фактора, иначе говоря, экологического потенциала природных комплексов. Второй план - антропогенно-техногенная составляющая экологической среды, включающая отображение фоновых нарушений природной среды, связанных с хозяйственной деятельностью человека. При этом все отображаемые объекты подразделяются по их экологическому состоянию или по экологической напряженности, дифференцируются по уровню загрязнения. Третий план - последствия изменений в окружающей среде для здоровья и условий жизнедеятельности человека.

Практически каждый показатель природно-ресурсного потенциала антропогенного воздействия на природную среду современного состояния компонентов окружающей среды, исследуемый в регионах, служит предметом отображения на компонентной или комплексной экологической карте. Некоторые из них имеют вспомогательное значение в качестве рабочих материалов, другие являются итоговым документом или источником информации для дальнейшего анализа, в ходе исследований осуществляется постепенный поэтапный переход от анализа к синтезу, от экологической оценки отдельных компонентов природной среды к экологическому потенциалу ландшафтов, к их состоянию с учетом антропогенных воздействий. Таким образом, в процессе эколого-географического исследования создается комплект карт аналитического и комплексного содержания, а часто и серия экологических карт. Экологические карты не являются единообразными ни по методикам, ни по тематике и элементам содержания. Их наполнение зависит от назначения, размеров, масштаба исследования и экологического состояния территории. В настоящее время можно говорить об отсутствии единства содержания, согласованности, взаимодополняемости и сравнимости, т.е подлинной системности региональных экологических карт.

2.3 Картографирование загрязнения атмосферы

Одной из важных частей экологического картографирования, является исследование загрязнения атмосферы. Картографирование загрязнения атмосферы складывается из:

·   картографирования потенциала загрязнения атмосферы

·   картографирования источников загрязнения

·   картографирование уровней загрязнения.

С эколого-гигиенической точки зрения наибольший интерес для картографирования представляют следующие характерные уровни загрязнения атмосферного воздуха:

·   Средний годовой (многолетний) уровень, который формируется при наличии динамического равновесия между эмиссией и рассеянием атмосферных загрязнений;

·   Уровень загрязнения, складывающийся при сочетании обычного (или скорректированного согласно плана мероприятий при НМГ) режима работы предприятий - источников загрязнения атмосферы, и неблагоприятных для рассеяния метеоусловий (5% повторяемости, согласно действующей системы экологического нормирования)

·   Фактически существующий текущий уровень загрязнения.

При картографировании загрязнения воздушной среды возникает необходимость быстрой обработки большого количества разнообразной информации. В зависимости от степени сложности применяемой при этом математической модели количество входных параметров может сильно варьироваться. Привлечение более точных моделей влечет за собой введение новых типов данных. Использование инструментов современных ГИС позволяют автоматизировать обработку необходимой исходной информации и получать результаты с высоким пространственно-временным разрешением.

В общем случае все исходные данные для картографирования загрязнения воздушного бассейна промышленного города можно разбить на три основных типа:

·   данные по структуре и объемам выбросов, типам и свойствам источников загрязнения, привязанных к карте;

·   данные по условиям распространения загрязнения, включающие метеорологические данные, граничные условия для метеорологических полей;

·   данные о рельефе и свойствах подстилающей поверхности, над которой происходит перенос загрязнения (шероховатость, альбедо и др.).

Весь процесс создания карт загрязнения с использованием ГИС-технологий можно разбить на несколько этапов (рис. 2).

Рисунок 2 Этапы создания карт антропогенного воздействия на окружающую среду /3/.

2.4 Картографирования загрязнения вод суши

Загрязнение водных объектов, так же как и загрязнение атмосферы, сложный, многофакторный и весьма динамичный процесс. Экологическое состояние водоемов складывается в результате взаимодействия факторов самоочищения и техногенной нагрузки и определяется, главным образом, путем стационарных и экспедиционных исследований. Показатели экологического состояния водоемов включают значительное число гидрохимических и гидробиологических характеристик, таких, как содержание взвешенных веществ, плавающие примеси, запахи и привкусы, окраска, температура, рН, минерализация, растворенный кислород, биохимическое потребление кислорода, содержание бактерий, содержание токсичных веществ. Концентрации различных загрязняющих веществ, присутствующих в водной среде, характеризуются сложной временной динамикой и зависят от:

• интенсивности поступления в водоемы;

• скорости процессов самоочищения и осаждения;

• объема водной массы, характера и скорости ее движения.

Каждый из перечисленных факторов загрязнения относительно независим от других и обладает собственной динамикой. Загрязняющие вещества поступают в водоемы со сточными водами от промышленных и сельскохозяйственных предприятий, коммунально-бытовой сферы, с поверхностным стоком за счет смыва с загрязненных территорий, при осаждении из атмосферы, от вторичных химических процессов трансформации поллютантов, от естественных источников. Объемы сточных вод определяются ходом процессов их образования и накопления на предприятиях и в быту. Особенностью процессов загрязнения водных объектов является резкая изменчивость, связанная с возможностью залповых сбросов из емкостей-накопителей, как технологически обусловленных, так и аварийных. Смыв с загрязненных территорий также крайне неравномерен во времени и происходит при стоке дождевых и талых вод, а также во время паводков. Осаждение из атмосферы определяется присутствием в ней осаждающихся (вымывающихся) примесей и наличием соответствующих метеорологических условий. Интенсивность процессов самоочищения зависит от состояния экосистемы водоема, температуры воды и скорости течения. Объемы воды в водных объектах зависят от комплекса гидрологических факторов и характеризуются внутри- и межгодовой изменчивостью. Поэтому уровни загрязнения водных объектов в разных регионах изменяются по сезонам неодинаково, в зависимости от гидрологического режима, а также характера загрязнения и его источников. Формирование сравнительно повышенных уровней загрязнения отмечается при относительно стабильном поступлении загрязнения и пониженном расходе воды, в условиях низкой летней или зимней межени; при массированном поступлении загрязнений (в том числе взвешенных частиц) с поверхностным стоком, во время весенних и дождевых паводков; при залповых сбросах, вне зависимости от состояния водоема. В последнем случае последствия определяются как масштабами сброса, так и интенсивностью самоочищения. Известно, что последствия аварийных сбросов многократно усугубляются, когда их воздействию подвергаются холодные воды умеренного пояса зимой либо арктического и субарктического поясов в любой сезон.

Нормирование загрязнения гидросферы базируется на гигиеническом принципе. Предельно допустимые концентрации устанавливаются, исходя из минимальных возможностей вредных воздействий. Но вредные воздействия на человека или ихтиофауну достаточно часто бывают связаны не только с техногенными, но и с природными причинами. Едва ли не в любом геохимическом ландшафте имеет место дефицит одних элементов и избыток других. С другой стороны, известно, что для водной среды ПДК тяжелых металлов установлены по валовым содержаниям, тогда как токсичны лишь свободные ионы. В результате по ряду веществ ПДК фактически установлены на уровне природного фона или даже ниже его, что искажает картину распределения уровней загрязнения и затрудняет использование интегральных показателей качества воды.

Важной частью картографирования загрязнения вод суши является картографирование самоочищения поверхностных вод. Картографирование самоочищения поверхностных вод может выполняться на качественном или количественном уровне исследования. Первое используется в мелко- и среднемасштабных, оценочных работах, выполняемых для больших территорий. Второе становится возможным при крупномасштабных исследованиях, посвященных анализу конкретных ситуаций, прогнозированию последствий возможных и реальных случаев загрязнения.

Качественное картографирование условий самоочищения подразделяет водные объекты на ряд категорий по параметрам, определяющим условия самоочищения: интенсивности перемешивания; температурам воды в летние месяцы; условиям разбавления загрязняющих веществ.

Интенсивность перемешивания воды в реках зависит от турбулентности потока, что, в свою очередь, контролируется характером рельефа и донных отложений. По этим условиям реки подразделяются на:

·   Равнинные

·   предгорные (низкогорные)

·   горные

Им соответствует слабая, средняя и сильная интенсивность перемешивания соответственно. По температурным характеристикам выделяется три категории рек со средними температурами в летнее время до 15°, 15-20°, выше 20°.

Сочетание характеристик перемешивания и температур позволяет выделить четыре категории условий самоочищения за счет трансформации загрязняющих веществ: благоприятные, относительно благоприятные, средние, неблагоприятные.

Условия разбавления загрязняющих веществ определяются по среднегодовым расходам воды; по этому показателю реки подразделяются на шесть категорий. По сочетанию условий трансформации поллютантов и разбавления выделяется шесть градаций интегральных условий самоочищения.

Для озер основной фактор перемешивания воды - ветровое волнение. По сочетанию этого показателя и средних температур за летние месяцы выделяются те же четыре градации условий трансформации поллютантов, что и для рек. В качестве показателя условий разбавления загрязняющих веществ для озер используется их объем (шесть градаций).

По сочетанию условий трансформации и разбавления поллютантов для озер выделяются те же шесть градаций интегральных условий самоочищения: очень хорошие, хорошие, относительно хорошие, средние, плохие, очень плохие. Градации, выделяемые по указанным признакам, относятся к довольно крупным регионам, что позволяет решать задачи малкомасштабного картографирования.

Для передачи указанных характеристик самоочищения применяют линейные знаки (для рек) и ареалы (для водоемов), с использованием на многокрасочных картах «принципа светофора»: оттенков зеленого, желтого и красного цветов, сменяющих друг друга по мере ухудшения условий. На черно-белых картах используются штриховки, густота которых увеличивается по мере ухудшения условий.

Количественное картографирование самоочищения выполняется при крупномасштабных работах и базируется на прогнозе на основе известных зависимостей скоростей трансформации конкретных веществ от температуры среды.

При количественном картографировании предметом изображения являются не параметры самоочищения (их перевод из табличной формы в картографическую, с учетом температурных характеристик, возможен, но обычно нецелесообразен), а прогнозируемые результаты процессов самоочищения. Рассчитывается распространение веществ от мест их поступления в реку к определенным датам и ожидаемые концентрации по створам. Наиболее эффективным средством решения такой задачи является математическое моделирование потоков загрязнений с визуализацией результатов методом графической мультипликации в виде карт-фильмов. Использование такой методики наиболее целесообразно при определении последствий реальных или возможных аварийных залповых сбросов, когда можно пренебречь поступлением аналогичных поллютантов от диффузных источников.

2.5 Картографирование загрязнения почв. Задачи изучения загрязнения почв

Проблема загрязнения почв имеет широкое распространение, особенно в промышленно развитых странах. Загрязняющие вещества способны сохраняться в почвах многие годы и десятилетия, создавая непосредственную угрозу здоровью населения. Наличие остаточного загрязнения на месте старых промышленных зон, складов, свалок часто становится причиной конфликтных ситуаций при жилищном строительстве и рекреационном освоении территорий, при сделках с недвижимостью. Поэтому в настоящее время в нормативных документах по инженерно-экологическим изысканиям предусмотрено обязательное определение показателей загрязнения почв тяжелыми металлами, ввиду их индикационного значения. В случаях, когда их концентрации не превышают фоновых, исследования на предмет других видов загрязнения не проводят.

Загрязнение почв исследуется в двух аспектах - как самостоятельная экологическая проблема, и как индикатор общего экологического неблагополучия территорий.

Загрязнение почв как самостоятельная экологическая проблема изучается выборочно, где имеются основания ожидать высоких уровней содержания тех или иных специфических веществ, как правило, высоких классов опасности (радионуклидов, пестицидов, ПАУ и др.). Такие исследования обычно проводятся на ограниченных площадях, они отличаются высокой детальностью (масштабы от 1:10 ООО до 1:500) и имеют целью удаление и захоронение выявленных скоплений веществ, представляющих непосредственную опасность. По окончании работ по очистке организуют повторные обследования в целях контроля. Исследования загрязнения почв, направленные на сравнительную оценку общего уровня экологического неблагополучия территорий (эколого-геохимические съемки), проводятся в крупных и средних масштабах (от 1:200 000 до 1:10 000) и охватывают территории городов и их частей, а в отдельных случаях целых регионов.

Методика эколого-геохимической съемки была разработана в России в 80-е годы XX в.. При этом была успешно использована приборная и нормативно-методическая база, ранее применявшаяся при геологических съемках и поисках месторождений рудных полезных ископаемых (лито-геохимические исследования). Наибольшее внимание при эколого-геохимических съемках обычно уделяется тяжелым металлам. Это обусловлено широким распространением и индикационным значением данного вида загрязнения, а также наличием хорошо отработанных и достаточно дешевых аналитических методов (преимущественно спектральных), позволяющих определять концентрации нескольких (до 30-40) элементов одновременно. Составными частями эколого-геохимических съемок являются:

·        отбор проб,

·        аналитическая обработка,

·        интерпретация

·        результатов и составление карт.

Отбор проб проводится с площадок размером 10 х 10 м, по «конверту», т.е. для осреднения по площадке каждая проба должна состоять из кусочков грунта, отобранных по углам и в центре. Опробованию обычно подлежит верхний десятисантиметровый слой; для районов распространения дерново-подзолистых почв - пятисантиметровый. При этом плотность опробования определяется масштабом работ и может составлять от 1 и менее до 50-100 проб на 1 км2. Выбор мест опробования определяется задачами исследования.

Аналитическая обработка выполняется с использованием одного из методов количественного химического анализа (спектральный, рентгеноспектральный, рентгеноспектральный флуоресцентный, атомно-адсорбционный и др.). При этом важнейшее условие достоверности результатов - это соблюдение комплекса метрологических требований, что предполагает выполнение анализов аккредитованными лабораториями, с использованием сертифицированного оборудования, аттестованных стандартных образцов и методик анализа. Для обеспечения достоверности ведется постоянный внутрилабораторный и внешний контроль результатов.

Интерпретация результатов проводится путем сравнения данных анализов с фоновыми концентрациями тех же элементов в аналогичных почвах и почво-грунтах ландшафтов-аналогов, расположенных заведомо вне зон техногенного воздействия. При этом определяют поэлементные показатели концентрации и суммарные показатели концентрации.

.6 Комплексное экологическое картографирование

Задачей комплексного экологического картографирования является одновременное отображение географической среды (ландшафтов), в которой происходит взаимодействие и развиваются экологические отношения между природными и социально-экономическими системами; техногенных и антропогенных воздействий и реакций среды на них; экологического состояния элементов природной среды. При этом объектом картографирования может быть как современное, так и прошлое (в определенный момент времени) или будущее (в рамках принимаемых сценариев развития) состояние среды. Исключительная сложность комплексного экологического картографирования обусловлена, прежде всего, множественностью характеристик, которые требуется принимать во внимание. Практически задача комплексного экологического картографирования решается путем создания атласов и серий взаимосвязанных карт экологического содержания либо составлением отдельных комплексных карт, содержание которых включает в минимально допустимом объеме все перечисленные элементы. В атласах и сериях карт преобладающая часть объема приходится на карты, характеризующие состояние отдельных компонентов среды, что было рассмотрено в предыдущих разделах. Атласное картографирование обычно опирается на результаты комплексных исследований (нередко проводимых специально) и позволяет глубоко и всесторонне охарактеризовать экологическую обстановку на территории. Однако выводы из всесторонней характеристики, включающие сравнительные оценки и обычно вызывающие наибольший общественный и практический интерес, следует представлять на отдельной обобщающей карте. Поэтому особенности комплексного экологического картографирования наиболее полно раскрываются в создании комплексных экологических карт. В настоящее время выделяется три разновидности комплексных экологических карт:

·   инвентаризационные,

·   инвентаризационно-оценочные,

·   комплексные оценочные.

На инвентаризационных картах показываются элементы природной среды (природные зоны, ландшафтные районы, ландшафты) и характер их использования (сельское и лесное хозяйство и др.), а также источники техногенного воздействия на них - города, предприятия, транспортные магистрали, иногда с характеристикой объемов и структуры отходящих от них выбросов и сбросов. На инвентаризационно-оценочных картах добавляется (нередко за счет сокращения других элементов содержания) характеристика реакции среды на техногенные воздействия на нее. Оценки носят приближенный, качественный характер и основываются главным образом на биоиндикационных данных (состояние лесов, лугов и т.п.) или, реже, на материалах опробования геокомпонентов. На комплексных оценочных картах основным элементом содержания становятся оценки экологических ситуаций, которые могут характеризовать состояние как отдельных геокомпонентов, так и среды в целом. При этом под экологической ситуацией понимается сочетание различных, в том числе позитивных и негативных, с точки зрения проживания и состояния здоровья человека, условий и факторов, создающих определенную экологическую обстановку на территории, разной степени благополучия или неблагополучия.

3. ГИС в экологическом картографировании

Возникшие в последнее время экологические проблемы ставят новые задачи перед картографией. Для их решения требуется современное геоинформационное обеспечение, позволяющее оперативно реагировать на любые изменения в окружающей среде. Первые карты, основанные на ГИС-технологиях, начали появляться в 90-ых годах 20го века. Тогда была начата значительная работа по преобразованию аналоговой информации общегеографических, топографических и тематических карт в цифровой вид. Параллельно разрабатывались и оригинальные компьютерные карты, они создавались в геоинформационных центрах, а так же соответствующих профильных организациях и ведомствах. Именно компьютерные тематические карты являются сопровождением многих экологических исследований, программ и проектов. В последнее десятилетие прогрессирующе быстро создаются геоинформационные системы экологического содержания, в большинстве своем имеющие практическую ориентацию, содержащие серии взаимосогласованных карт и многоплановые базы данных, позволяющие в оперативном режиме проводить анализ экологической ситуации и способствующие принятию эффективных управляющих решений.

Экологические ГИС разрабатываются как на административно-территориальные единицы (регионы, крупные промышленные центры, административные районы), так и на локальные объекты, часто потенциально относящиеся к объектам экологического неблагополучия (горнодобывающие и нефтегазодобывающие предприятия). Развитые ГИС включают в автоматизированные картографические системы, базы картографических данных, аналитико-моделирующие блоки. Основные особенности геоинформационного картографирования - автоматизация, системность, целенаправленность, оперативность и многовариантность. Геоинформационное картографирование - это, прежде всего, системное, серийное создание и использование карт, ориентированное на конкретные задачи управленческого характера. Структура, содержание и сюжеты карт в ГИС многоплановы, подходы к их составлению отражают используемую программную среду, целевую изученность объекта картографирования и технические возможности создателей.

Особенно применение ГИС эффективно в эколого-географическом картографировании городов. Ведь город - это особенная экологическая система, которая отличается не только концентрацией и составом загрязнений, но и большим числом параметров, в том числе, связанных с социальной сферой. Для этого требуется создание комплексной системы, как всех видов загрязнения, так и их воздействия на социум. Поэтому, для мониторинга экологического состояния городов всё чаще и чаще используется ГИС, которая позволяет создать динамическую систему, способную обрабатывать большие объёмы пространственной и атрибутивной информации и представлять её в нужном, для конечного пользователя, виде. ГИС может использоваться для разработки научно-обоснованных рекомендация по экологически ориентированному природопользованию; для определения природоохранных мер, включая ограничение и прекращение тех или иных воздействия на городскую среду и население; для экологической экспертизы проектов строительства различных объектов и территориального развития города; для принятия решений в управленческой деятельности городских и районных природоохранных структур; при планировании и реализации различных хозяйственных, медицинских, санитарно-технических, природоохранных мероприятий, а также для решения научных и учебно-воспитательных задач /3/.

На современном этапе развития геоинформационные экологические карты представляют собой системы, которые могут использоваться как для изготовления печатных атласов, так и для создания ГИС, нацеленных на наблюдение за экологической обстановкой и своевременном предупреждении экологических проблем. Как пример можно привести Пермскую экологическую ГИС. В её рамках создано более 20 тематических слоёв, таких как состояние природной среды, загрязнение атмосферного воздуха, состояние поверхностных водоёмов, радиационная обстановка, социально-гигиенический мониторинг и медико-экологический мониторинг. Так же можно рассмотреть ГИС Саратова и Балакова, разработанных коллективом А.Н. Чумаченко, Б.А. Новаковского и В.З. Макарова/3/.

Создание геоинформационной экологической карты проходит в несколько этапов, которые осуществляются с помощью специализированного программного обеспечения.

На первом этапе подготавливается картографическая основа. Она представляет собой набор тематических слоев, которые, во-первых, содержат исходную информацию для моделирования (расположение источников загрязнения, рельеф, ландшафт), во-вторых, отражают информацию, необходимую для анализа результатов и получения окончательной карты загрязнения. На этом этапе определяются размеры области, соответствующие поставленной задаче. Подготавливается база данных по источникам загрязнения. Производится привязка данных к карте.

Второй этап включает в себя непосредственную подготовку к моделированию. Поскольку данные о метеорологических полях, рельефе и свойствах подстилающей поверхности представляют собой неоднородные по пространству величины, для численного моделирования загрязнения, которое проводится, как правило, на некоторой регулярной сетке, непрерывные по пространству данные такого типа приводятся к дискретному виду. Для этого необходимая информация представляется в виде грид - тем (grid), которые получают в результате обработки исходных векторных слоев. На этом этапе подготовки данных привлекаются современные инструменты ГИС, позволяющие автоматизировать процессы трансформации и генерализации первоначальной информации на карте.

Третий, завершающий этап, включает в себя проведение расчетов по модели. Рассчитанные поля концентрации загрязняющих веществ представляются в виде гридов. На этом этапе производится окончательная обработка результатов и получение карт оценки или прогноза загрязнения /4/. Схематически, все эти этапы можно представить в виде схемы (рис. 3).

Рисунок 3 Этапы создания геоинформационной экологической карты .

Спектр применяемых программных продуктов, применяемых для экологического картографирования очень широк: ArcFM, ArcInfo, ArcView (ESRI, Inc.), MapInfo Professional (MapInfo Corp.), MicroStation (Bentley Systems, Inc.) и др /3/. По масштабам применения их можно разделить на глобальные и локальные, направленные на решение общих (многофункциональные) и частных, конкретных (однофункциональные) задач. Лидерами в области глобальных ГИС в настоящее время являются продукты двух фирм - это система ArcFM американской фирмы ESRI и MapInfo корпорации INTERGRAPH. Кроме того, многие фирмы, занимающиеся вопросами, связанными с землевладением или землепользованием создают свои прикладные ГИС /5/.- семейство программных продуктов американской компании ESRI, одного из лидеров мирового рынка геоинформационных систем. Пакет программ своё начало получил ещё на рабочих станциях, переход к использованию на IBM PC совместимых компьютерах начался с версии PC ArcInfo 3.4 . Дальнейшим развитием стал выход PC ArcView, графической оболочки для визуализации цифровых данных подготовленных с помощью ArcInfo / PC ArcInfo. К версии ArcView 3 превратился в полноценный инструмент для работы с цифровыми картами, как формата ArcInfo, так и нетопологического Shape-file. В настоящее время продукт в виде отдельной линейки продуктов не поставляется. Все продукты ESRI сведены в ArcGIS /6/.разработан Институтом Исследований Систем Окружающей Среды (Environmental Systems Research Institute, ESRI), изготовителем ARC/INFO - ведущего программного обеспечения для географических информационных систем (ГИС). ArcView поставляется с полезными, готовыми к использованию данными. Система может использовать данные ARC/INFO, включая векторные покрытия, библиотеки карт, гриды, изображения и событийные данные /4/.- приложение для профессионального проектирования в 3D модели и создания рабочей документации.Professional - полнофункциональная геоинформационная система (профессиональное средство для создания, редактирования и анализа картографической и пространственной информации). Интегрируется в качестве клиента в распределенные информационные системы на базе серверов: MS SQL, Oracle, Informix, DB2, Sybase и др. Для разработки специализированных приложений используется язык программирования MapBasic. Применяется для целей земельного, лесного кадастра и кадастра недвижимости, градостроительства и архитектуры, телекоммуникации, добычи и транспортировки нефти и газа, электрические сети, экологии, геологии и геофизики, железнодорожного и автомобильного транспорта, банковского дела, образования, управления.

Заключение

Для человека, на современном этапе развития общества жизненно необходимо держать в постоянном контроле окружающую среду, особенно, в экологически-неблагополучных районах. Мониторинг, составление динамик развития загрязнений, наблюдение за изменение площадей загрязнения, всё это выполняется при помощи экологического картографирования.

В ходе работы были рассмотрено понятие «экологическое картографирование»; рассмотрены различные методики картографирования состояния окружающей среды; кратко представлено программное обеспечение, используемое для экологического картографирования; выявлены области применения экологического картографирования; предположены пути и перспективы развития этой отрасли с применением ГИС.

Экологическое картографирование, а особенно в интеграции с ГИС технологиями, это обширнейшая и перспективнейшая область, имеющая широкую область применения. В дальнейшем планируется применить, полученные в ходе исследования навыки в картографировании экологической обстановки в Саратове.

Список использованных источников

.Экологическое картографирование: Учебное пособие. Стурман В. И. - Москва: Аспект Пресс, 2003. - 251с.

.Основы геоинформатики: В 2 кн. Кн. 1: Учеб. пособие для вузов. Под ред. Тикунова В.С. Москва: Издательский центр «Академия», 2004. - 352с.

.Эколого-географическое картографирование городов. Макаров В.З., Новаковский Б.А., Чумаченко А.Н. Москва.Научный мир, 2002г. -196с.

.Основы ГИС и цифрового тематического картографирования: Учебно-методическое пособие. Лопандя А.В., Немтинов В.А. Тамбов: 2007. - 72с.

.Картографирование загрязнения воздушной среды промышленных городов. Из материалов международной конференции«Интеркарто - 6» (г. Апатиты, 22-24 августа 2000 г.). http://www.gisa.ru/987.html..

.Эколого-географическое картографирование на основе аэрокосмической информации: Методическое пособие. Шумова О.В. Санкт-Петербург: 1998. - 43с.