Введение. В результате постоянно растущего антропогенного воздействия на окружающую природную среду, безопасность современного общества стала более уязвимой. Население урбанизированных регионов с многочисленными объектами хозяйства постоянно подвергаются негативным воздействиям, которые обусловлены опасными природными и техноприродными процессами (ОПТП). Осознание этого факта вместе с очевидным выводом о необходимости перехода от бесперспективной практики ликвидаций последствий ОПТП к практике их заблаговременного предупреждения стало проблемой разработки нового вида научно-практической деятельности, которую характеризует обобщающий термин «анализ риска». Картографическое моделирование – наиболее наглядный и эффективный метод дифференцированной и комплексной оценки состояния природной среды любых площадей. Большинство исследователей придерживаются методик оценки риска, где картографирование объектов с выделением зон поражения стоит на первых стадиях оценки [1, 2].

Материалы и методика исследований.

Исследования проводились в несколько методических этапов.

Первый этап оценки экологических рисков (под которыми понимаются совокупность рисков, угрожающих здоровью и жизни людей и рисков угрозы состоянию обитания, а также – экосистемам [3, 4]) заключался в сборе и анализе существующей информации. Разносторонний материал, имеющийся в многочисленных организациях, слабо систематизирован и обобщен. Существуют и объективные трудности его получения и обновления. Общие недостатки исходного материала не позволяют создавать карты риска, на которых категории и степени опасности оценивались бы на детальном уровне.

Второй этап заключался в накладывании карт исходного материала посредством применения геоинформационных технологий (программы ArcGIS, ArcView GIS) [5]. В качестве исходного материала были использованы эколого-геологическая, эколого-геохимическая, ландшафтно-геохимическая, инженерно-геологическая, неотектоническая, геодинамическая карты Пермского края масштаба 1:500 000, схема распространения опасных экзогенных процессов, схема техногенной нагрузки, карта плотности населения, (фондовые и опубликованные материалы ПГНИУ, ФГУП «Геокарта-Пермь» и др.) [6-8], комплект карт по динамике распространения болезней населения Пермского края и др. [9-10].

Третий этап (тематический) – эколого-геохимическое и ландшафтно-геохимическое районирование территории. Геохимическое состояние территории, которое в основном зависит от уровня техногенного загрязнения, формирующего аномальные геохимические зоны, играет важную роль среди критериев оценки экологического риска. Наиболее чуткий индикатор геохимической обстановки в ландшафте – почва, которая находится на пересечении всех транспортных путей миграции химических элементов. Почва фиксирует статичные контуры загрязнения и отражает кумулятивный эффект многолетнего антропогенного воздействия. Формирование геохимических аномалий зависит также от природно-геологических факторов, которые играют важную роль среди критериев оценки экологического риска [11-16]. Особая роль отводится неотектонической активности и геодинамическим активным зонам, где наблюдается наибольшая концентрация геохимических аномалий [17-21].

Четвертый и пятый этапы – интегральная оценка состояния природной среды и оценка медико-экологических рисков, классификации территории с учетом показателей рисков. Методика общей оценки состояния природной среды, в том числе – почв разработана недостаточно, существуют различные подходы по количеству градаций ранжирования степени экологической оценки и критериям оценки. Наиболее оптимальной на современном этапе является четырехранговая оценочная структура экологического состояния, разработанная для экосистем, выделяющего четыре уровня природно-антропогенных экологических нарушений – нормы, риска, кризиса и бедствия. В соответствии с этим выделяются: класс удовлетворительного (благоприятного), условно удовлетворительного (умеренно опасного), неудовлетворительного (опасного) и катастрофического состояния (чрезвычайно опасного) [22-25].

Результаты и их обсуждение

На территории Пермского края проведено многоцелевое геохимическое картирование масштаба 1:1 000 000 (МГХК-1000) с литогеохимическим опробованием по почвам (при участии автора). Спектральным анализом в пробах почв определялись 34 элемента (Mn, Ni, Co, V, Ti, Cr, Zr, W, Mo, Cu, Zn, Pb, Sn, Ag, Au, Bi, Cd, Sb, As, P, Be, Ba, Ge, Ga, Nb, Pt, Y, Hf, Sr, Ta, Tl, Tе, Li, Sc), из которых установлено присутствие 25 элементов. Не обнаружены: Au, Bi, Sb, As, P, Pt, Ta, Tl, Tе (Sb, As, Bi обнаружены только в техногенных почво-грунтах г.Перми). В пробах донных осадков определялись 23 элемента (Mn, Ni, Co, V, Ti, Cr, Zr, Mo, Cu, Zn, Pb, Sn, Ag, Bi, Be, Ba, Ga, Nb, Sc,Y, Sr, Hg, U).

По каждому элементу построены карты распределения с выделением аномалий, а также интегральные карты оценки экологического состояния территории. В результате анализа распределения химических элементов в почвах верхнего горизонта, установлены аномалии с превышением ПДК в почвах по: Cr, Mn, Ni, Co, Mo, Ti, Zr, Cu, V, Pb, P, Ba, Ga, Sr, Zn – до 2-5, реже до 10-15 ПДК. Наиболее опасными элементами для южной части Пермского Приуралья являются следующие элементы, имеющие высокие средние содержания, превышающие или близкие к ПДК: Ni, Cu, Zn, Pb, V, Mn.

Геохимические аномалии в почвенном покрове образуются путем взаимодействия двух групп факторов – внешних и внутренних. К внешним факторам относятся различные виды антропогенных воздействий, а к внутренним – собственные свойства почвы. Как правило, аномалии оконтуривают населенные пункты. Особенно площади их велики в окрестностях городов. Это дает основания полагать, что происхождение аномалий преимущественно антропогенное.

Кроме того, наблюдается северо-восточное простирание аномалий, параллельно направлению крупных тектонических зон и нефтегазоносных структур. Техногенное воздействие нефтепромыслов и отдельных скважин на почвы имеет в целом, локальный характер. Отмечается сильная загрязненность тяжелыми металлами на некоторых участках скважин. Статистический анализ показал более высокие средние значения микроэлементов на участках скважин по сравнению с фоновыми, однако, эти различия в целом, не очень существенны. Наблюдается также приуроченность многих аномалий к зонам тектонических нарушений, локальным поднятиям. Поэтому, не исключая, антропогенного влияния на формирование крупных аномалий, большую роль играет природный фактор, обусловленный ландшафтно-геохимическими, геодинамическими, структурно-тектоническими и биогеохимическими миграционными процессами [26-29]. Анализ содержания нефтепродуктов в почвах показал на повышенное их содержание в пределах изученных площадок скважин районов месторождений с превышением ПДК и фона от 2-3 до 20 раз.

Проведенные эколого-геохимические исследования по почвенному покрову дают возможность охарактеризовать общую экологическую обстановку рассматриваемого района Приуралья следующим образом. Следуя классификации, базирующейся на концепции предельно-допустимых концентраций с учетом класса опасности элементов, было проведено ранжирование экологического состояния почв рассматриваемой территории. Установлено, что в районе практически отсутствуют участки с допустимым экологическим состоянием, поскольку во всех пробах почв отмечается превышение ПДК по элементам. Поэтому территория по состоянию почвы ранжирована на 3 класса состояния: умеренно опасное, опасное и чрезвычайно опасное (рис. 1).

Заключительным этапом комплексных экологических исследований считается выполнение процедуры специальной классификации территории с учетом показателей риска. Под индексом риска понимается отношение величин сложившихся антропогенных нагрузок и определяемых ими предпосылок болезней человека [2].

Уровень риска характеризуется минимальными, средними и высокими значениями. Для количественной оценки экологических рисков информация оказалась недостаточной, поэтому мы воспользовались методикой оценки природных рисков по условной 10-балльной шкале с учетом возможного ущерба для населения [13], а также исследованиями Главного управления по делам ГО И ЧС Пермского края [9].

Максимальный балл присвоен опасным природным процессам и явлениям с наивысшей степенью риска для населения и хозяйства. Вероятна гибель всего живого, огромные разрушения и значительный экономический ущерб хозяйству.

Рис. 1. Карта экологических рисков по геохимическим критериям

В группу сильных рисков – с балльностью от 9 до 7 – отнесены опасные природные процессы со значительным числом пострадавших среди населения, значительными хозяйственными разрушениями и ощутимым хозяйственным ущербом.

Группу средних рисков – с балльностью от 6 до 3 – составляют природные ситуации с единичными случаями среди жертв населения, однако довольно значительным числом пострадавших от травматизма, обострения хронических заболеваний, снижением трудоспособности. Хозяйственные разрушения приводят к сбоям в ритме городской жизни и работы, вызывают дополнительные материальные затраты.

К группе слабых рисков – от 2 до 1 балла могут быть отнесены некоторые природные процессы и явления, слабо проявляющиеся на территории исследуемого района, однако привносящие в жизнь жителей некоторые сложности, наносящие моральный ущерб.

В целом, проведенный анализ природных и техногенных рисков позволяет выделить следующие участки повышенного риска рассматриваемой территории:

Пермско-Краснокамская зона:

- риски химического и нефтеперерабатывающего производств;

- риски транспортных аварий;

- карстовая и оползневая опасности;

- риск геодинамической и сейсмоактивности;

Лысьвенско-Чусовская зона:

- риски химического производства

- риски транспортных аварий на железных дорогах, нефтегазопроводах;

- риск геодинамической и сейсмоактивности;

Кунгурско-Сылвенская зона:

- риск паводкового затопления;

- карстовая опасность;

- риск геодинамической и сейсмоактивности;

Осинско-Чернушинская зона:

- риски аварий на нефтегазопроводах;

- оползневая опасность;

- возможные проявления последствий ядерных взрывов в районе Осинского месторождения нефти.

Учитывая наличие высокой степени проявления техногенных опасностей на территории исследуемого района, были рассмотреть медико-экологические риски, влияющие на здоровье человека, как часть общей проблемы экологических рисков.

На территории южной части Пермского края выделяются районы, фактически не имеющие крупных производственных мощностей и источников промышленного воздействия на население. К таким территориям отнесены районы: Бардымский, Березовский, Большесосновский, Еловский, Кишертский, Куединский, Оханский, Сивинский, Уинский, Частинский. Данные районы не всегда отличаются низким уровнем заболеваемости населения, однако, экологические проблемы этих территорий не относятся к категории «острых». Наибольшая степень заболеваемости для рассматриваемой территории отмечается в гг. Краснокамске, Перми, Чайковском, Лысьве, Кунгуре, Чернушинском и Пермском районах. Настораживает рост числа отдельных видов заболеваний, которые часто приобретают хроническое течение, обусловливают увеличение общей распространенности заболеваний среди населения. Для взрослого населения это заболевания крови и кроветворных органов, бронхо-легочная патология, имеющие тенденции к увеличению. Для крупных индустриальных центров Пермской области существует проблема оценки токсического действия относительно невысоких концентраций тяжелых металлов, оказывающих внешне малозаметное влияние на окружающую среду. Между тем, загрязнение именно такого рода, действуя длительное время, способно вызвать серьезные сдвиги в существующем в природе биологическом равновесии [4].

На основании данных, полученных в ходе исследования проблемы, установлено, что на территории южной части Пермского края более 1,5 миллиона человек проживают на экологически неблагополучных территориях, что во многом определило низкий уровень состояния здоровья населения. Экологические факторы риска зависят, в основном, от комплексной техногенной нагрузки и природно-геологических опасностей. Почти 80% населения на рассматриваемой территории проживает в неблагоприятных условиях.

Таким образом, в южной части Пермского края проведен анализ природных и техногенных опасностей; проведен эколого-геохимический анализ территории с районированием по степени экологической опасности; выявлены неблагоприятные медико-экологические ситуации территории; построена предварительная карта медико-экологических рисков по техноприродным опасностям (масштаб 1:1 000 000), являющихся основой для дальнейшего анализа экологических рисков. На основании доступной информации о существующих источников опасности природного и техногенного характера, произведена медико-экологическая оценка риска территории. Геохимические исследования показали, что для аномальных зон существует связь между повышенным содержанием химических элементов в среде и уровнем заболеваемости населения. Отмечается тенденция увеличения числа заболеваний среди взрослых и детей.

На основе полученных результатов можно сделать рекомендации по дальнейшим исследованиям:

- провести оценку природных рисков на более детальном уровне (в масштабе 1:200 000) с учетом основных природно-техногенных опасностей;

- провести компьютерное моделирование условий развития чрезвычайных ситуаций, связанных с ОПТП;

- провести анализ опасности воздействия негативных экологических эффектов на окружающую среду и человека;

- провести количественную оценку, связанную с потерями (ущербом) от ОПТП для населения на основе анализа величины риска.

1. Зеркаль О.В., Рыбаков С.Н. Экологический риск: методы изучения и оценки // Оценка и управление природными рисками // Оценка и управление природными рисками: мат. общерос. конф. «Риск – 2000». М.: Анкил, 2000. С. 225-228.
2. Хлебович И.А, Ротанова И.Н. Картографическая концепция анализа риска проявления медико-экологических ситуаций // Оценка и управление природными рисками: мат. общерос. конф. «Риск – 2000». М.: Анкил, 2000. С.350-354.
3. Копылов И.С., Даль Л.И. Типизация и районирование ландшафтно-геохимических систем // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 2.
4. Копылов И.С., Даль Л.И. Геоэкологические оценка состояния природной среды Коми-Пермяцкого округа // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 2-2.
5. Теория и методология экологической геологии / Трофимов В.Т. и др. Под ред. В.Т. Трофимова. М.: Изд-во МГУ, 1997. 368 с.
6. Кац Я.Г., Козлов В.В. Сравнительная оценка природных рисков для территории московской агломерации // Оценка и управление природными рисками: мат. общерос. конф. «Риск – 2000». М.: Анкил, 2000. С.309-314.
7. Барабошкина Т.А. Геологические факторы экологического риска. // Геоэкологические исследования и охрана недр. Обзор. М.: ЗАО «Геоинформмарк», 2001. 48с.
8. Ваганов П.А., Ман-Сунг И.М. Экологический риск. СПб: СпбГУ, 1999.
9. Коноплев А.В., Копылов И.С., Пьянков С.В., Наумов В.А., Ибламинов Р.Г. Разработка принципов и создание единой геоинформационной системы геологической среды г. Перми (инженерная геология и геоэкология) // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 6.
10. Копылов И.С., Коноплев А.В. Геологическое строение и ресурсы недр в атласе Пермского края // Вестник Пермского университета. Геология. 2013. № 3 (20). С. 5-30.
11. Копылов И.С., Коноплев А.В., Ибламинов Р.Г., Осовецкий Б.М. Региональные факторы формирования инженерно-геологических условий территории Пермского края // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2012. № 84. С. 102-112.
12. Копылов И.С., Коноплев А.В., Ибламинов Р.Г., Осовецкий Б.М. Инженерно-геологическое изучение, картографирование, районирование территории Пермского края // Фундаментальные исследования. 2014. № 11-10. С. 2190-2195.
13. Доклады о состоянии и об охране окружающей среды Пермского края за 2000-2014гг. / Официальный сайт «Природа Пермского края». http://www.permecology.ru.
14. Атлас Пермского края / Под редакцией А.М. Тартаковского. Пермь, 2012. 124 с.
15. Даль Л.И. Эколого-геохимическая оценка снежного покрова городской среды как показатель социально-экологического риска // Исследования в области естественных наук. 2015. № 5(41) [Электронный ресурс]. URL: http://science.snauka.ru/2015/05/10240 (дата обращения: 01.07.2015).
16. Даль Л.И. Эколого-геохимическая оценка почвенного покрова нефтегазовых районов // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 11 (55). С. 729-732. [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/11/58841 (дата обращения: 08.11.2015).
17. Копылов И.С., Даль Л.И. Роль геологических факторов в формирования геопатогенных зон и геоэкологической обстановки // Международный журнал экспериментального образования. 2015. №12-2. С.221-222.
18. Копылов И.С., Даль Л.И. Эколого-ландшафтно-геохимические системы Приуралья // Международный журнал экспериментального образования. 2015. №12-4. С. 496.
19. Копп М.Л., Вержбицкий В.Е., Колесниченко А.А., Копылов И.С. Новейшая динамика и вероятное происхождение Тулвинской возвышенности (Пермское Приуралье) // Геотектоника. 2008. № 6. С. 46-69.
20. Копылов И.С. Теоретические и прикладные аспекты  учения  о   геодинамических  активных зонах // Современные проблемы науки и образования. 2011. № 4.
21. Копылов И.С. Линеаментно-геодинамический анализ Пермского Урала и Приуралья // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 6.
22. Копылов И.С. Геодинамические активные зоны Приуралья, их проявление в геофизических, геохимических, гидрогеологических полях // Успехи современного естествознания. 2014. № 4. С. 69-74.
23. Копылов И.С. Геологические факторы формирования геоэкологических условий // Исследования в области естественных наук. – 2015. № 6 [Электронный ресурс]. URL:http://science.snauka.ru/2015/06/10233 (дата обращения: 29.06.2015).
24. Копылов И.С. Концепция и методология геоэкологических исследований и картографирования платформенных регионов // Перспективы науки. 2011. № 8 (23). С. 126-129.
25. Копылов И.С. Принципы и критерии интегральной оценки геоэкологического состояния природных и урбанизированных территорий // Современные проблемы науки и образования. 2011. № 6.
26. Копылов И.С. Научно-методические основы геоэкологических исследований нефтегазоносных регионов и оценки геологической безопасности городов и объектов с применением дистанционных методов / автореферат дис. … доктора геолого-минералогических наук. Пермь, 2014. 48 с.
27. Копылов И.С. Эколого-геохимические закономерности и аномалии содержания микроэлементов в почвах и снежном покрове Приуралья и города Перми // Вестник Пермского университета. Геология. 2012. № 4 (17). С. 39-46.
28. Копылов И.С. Закономерности формирования почвенных ландшафтов Приуралья, их геохимические особенности и аномалии // Современные проблемы науки и образования. 2013. № 4.
29. Копылов И.С. Аномалии тяжелых металлов в почвах и снежном покрове города Перми как проявления факторов геодинамики и техногенеза // Фундаментальные исследования. 2013. № 1-2. С. 335-339.
30. Копылов И.С., Коноплев А.В., Голдырев В.В., Кустов И.В., Красильников П.А. К вопросу об обеспечении геологической безопасности развития городов // Фундаментальные исследования. 2014. № 9-2. С. 355-359.

Все статьи автора «Даль Лариса Игоревна»