«русское географическое общество»



страница1/12
Дата23.04.2016
Размер2.2 Mb.
ТипМонография
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ


НИЖЕГОРОДСКОЕ РЕГИОНАЛЬНОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ВСЕРОССИЙСКОЙ ОБЩЕСТВЕННОЙ ОРГАНИЗАЦИИ

«РУССКОЕ ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ ОБЩЕСТВО»

С.А. Соткина

ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКАЯ СИТУАЦИЯ

НА ТЕРРИТОРИИ НИЖЕГОРОДСКОЙ АГЛОМЕРАЦИИ
Монография

Нижний Новгород

2008

УДК 502 (07)



ББК 20.18 р

С 673


Рецензенты: докт. геогр. наук, профессор, старший научный сотрудник Нижегородского государственного педагогического университета А.Н. Диких

канд. геогр. наук, доцент Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского И.Б. Данилова


Научный редактор: докт. геогр. наук, профессор, ведущий научный

сотрудник Института географии РАН Б.И. Кочуров


Соткина, С.А.

С 673 Эколого-геохимическая ситуация на территории Нижегородской агломерации: монография / С.А. Соткина. – Н.Новгород: НГПУ, 2008. 106 с.

ISBN 978-5-85219-152-6

При обосновании перехода к устойчивому развитию среди методологических и методических проблем важнейшим является вопрос оценки качества окружающей среды, экологического и геохимического картографирования территории. В работе в систему экодиагностики введено новое понятие «эколого-геохимическая ситуация», разработана методика оценки ситуации, выполнено эколого-геохимическое картирование почв, подвергающихся интенсивному загрязнению.

Материалы монографии могут быть использованы студентами экологических и географических факультетов, учителями географии и экологии.

УДК 502 (07)

ББК 20.18 р
© Соткина С.А., 2008

ISBN 978-5-85219-152-6 © НГПУ, 2008


Оглавление







Предисловие ………………………………………………………….......

4

Введение ………………………………………………………………….

6

1. Теоретические основы эколого-геохимических исследований……………………………………………………………..

10


1.1. Эколого-геохимические ситуации в системе экодиагностики территории………………………………………………………………...

10


1.2. Принципы и методы исследования эколого-геохимических ситуаций…………………………………………………………………...

14


2. Природные условия формирования эколого-геохимической ситуации на территории Нижегородской агломерации....................

19


2.1. Рельеф и геоморфологические исследования……………........

20

2.2. Геологическое строение. Четвертичные отложения.

Основные почвообразующие породы………………………….


24


2.3. Климатические условия………………………………………...

28

2.4. Поверхностные воды……………………………………………

31

2.5. Почвенный покров……………………………………………...

39

2.6. Растительный и животный мир………………………………..

42

2.7. История формирования природных комплексов агломерации

и освоение их человеком……………………………………….


45


3. Геохимические аспекты современной хозяйственной деятельности……………………………………………………………..

51


3.1. Население. Демографическая емкость агломерации…………

51

3.2. Промышленность и транспорт…………………………………

52

3.3. Сельское хозяйство……………………………………………..

56

3.4. Рекреация. Экологическая емкость агломерации…………….

57

4. Эколого-геохимический анализ содержания микроэлементов в природных средах Нижегородской агломерации…………………...

62


4.1. Микроэлементы в почвообразующих породах………………..

62

4.2. Содержание и динамика микроэлементов в основных типах

почв агломерации……………………………………………….


68


4.3. Геохимическое состояние водоемов…………………………..

81

4.4. Микроэлементы в хвое сосняков агломерации……………….

84

5. Оценка эколого-геохимической ситуации на территории Нижегородской агломерации…………………………………………..

86


Заключение………………………………………………………………...

94

Список литературы………………………………………………………..

97

Приложение……………………………………………………………….

103


Предисловие

Продолжающееся ухудшение состояния окружающей среды, деградация природных систем, возникновение негативных тенденций в экономическом развитии и медленные ответные действия общества приводят к реальной опасности экологического бедствия в России. Отсутствуют четкие стратегические и тактические ориентиры по выводу страны и отдельных ее регионов из создавшейся, крайне неблагоприятной экологической ситуации. Назрела острая необходимость изменения стратегии развития регионов, переориентировав их с пути безудержного использования природных ресурсов и энергии, ведущего к уничтожению основ жизнеобеспечения, на путь устойчивой системы природопользования. Это потребовало смены экологической парадигмы: от концепции охраны природы к концепции безопасности направленных на разработку системы экологической безопасности и защиты населения и приемлемого риска, к сбалансированному и гармоничному развитию.

В связи с быстрым изменением социаль­но-экономической обстановки и ростом научно-технического прогресса на рубеже ХХ и ХХI веков происходило расширение и усложнение задач, стоящих перед географи­ей как комплексной и системной наукой, изучающей Землю и земную поверхность во всем ее многообразии. Неизменным всегда оставался общенаучный комплексный подход, рассматривающий территорию как нечто целое и единое и нашедший свое наиболее яркое отражение в фор­мировании широко известного ландшафтоведческого направления, существующего в географии на протяжении почти столетия.

Несомненно, для изучения возникновения и распространения экологических проблем и ситуаций необходим специальный научный подход. Таким подходом может стать пространственный (географический) анализ экологических ситуаций – география экологических ситуаций. Экологическая ситуация, в последнее время, стала основной структурной единицей при комплексном изучении современных проблем природопользования и основным предметом экологического картографирования на любом пространственном уровне. Активно разрабатываются классификации экологических ситуаций и выделяются: ландшафтно-экологические ситуации, эколого-экономические, социально-экологические, демографо-экологические, политико-экологические. Важнейшей составной частью экологической ситуации является геохимическая ситуация, связанная, как правило, с интенсивным техногенным воздействием на природные и антропогенные ландшафты.

Актуальность данного исследования определяется необходимостью изучения закономерностей распределения химических элементов в различных компонентах ландшафтов в результате воздействия мощного промышленного центра (в данном случае г. Нижнего Новгорода), и степенью остроты эколого-геохимической ситуации с точки зрения здоровья населения.

Данная работа выполнена в русле экодиагностики территории и направлена на развитие нового научного направления – экогеохимии городских территорий. Посвящена изучению формирования эколого-геохимической ситуации на территории Нижегородской агломерации, подвергающейся интенсивному техногенному воздействию на протяжении длительного периода времени. Инновационная и научная новизна состоит в том, что в систему параметров экодиагностики введено новое понятие «эколого-геохимическая ситуация», предложены конкретные параметры ранжирования эколого-геохимических ситуаций, представлена комплексная информация о содержании в почвообразующих породах и почвах около 20 микроэлементов. Выделены уровни остроты эколого-геохимических ситуаций.

Практическая значимость работы заключается в создании массива эколого-географических и геохимических данных о состоянии природных сред Нижегородской агломерации. На основе сделанных выводов предлагается ряд мер по восстановлению нарушенных в пределах агломерации территорий и улучшению качества среды. Работа может использоваться в практике органов контроля и управления городской среды.

Б.И. Кочуров,

докт. геогр. наук, профессор,

ведущий научный сотрудник Института географии РАН

Введение
Современный этап взаимоотношений общества и природы характеризуется активным вмешательством человека в процессы локального, регионального и глобального масштаба. Все нарастающий антропогенный (в т.ч. техногенный) прессинг приводит к резким изменениям эколого-геохимической ситуации, которая сказывается на жизнедеятельности организмов, приводит к негативным, часто необратимым процессам перестройки функций отдельных органов и в целом организма человека. В связи с этим правильная оценка эколого-геохимической ситуации местности, выявление экологических и геохимических аномалий является одной из важнейших задач, стоящих перед исследователями.

В 1991-1992 гг. на территории г. Нижнего Новгорода была проведена детальная геохимическая оценка состояния природных компонентов, в т.ч. почв, водоемов, растительности (Экологическая…, 1992, Баканина, 1994), составлена серия карт, в ряде районов города выявлены геохимические аномалии. Возник вопрос, как далеко прослеживается геохимическое влияние промышленных зон г. Нижнего Новгорода, каковы закономерности распределения химических элементов, какие географические факторы оказывают влияние на формирование геохимических аномалий, а в конечном счете, и на здоровье населения?

В 2002 г. фактически одновременно и независимо друг от друга были завершены исследования по экологической оценке территории Нижегородской области (Басуров, 2002) и Нижегородской агломерации (Соткина, 2002). Авторы исследований подошли к оценке экологической ситуации с позиций разных научных школ (в первом случае биологической, во втором – географической), были использованы совершенно разные методические приемы.

Материалом для исследования В.А. Басурова послужили статистические данные по 47 административным районам области (г. Н.Новгород и г. Дзержинск были исключены). Были использованы эколого-экономические и медико-демографические показатели, в т.ч. выбросы СО2 в атмосферу, состояние лесистости, численность населения, рождаемость и смертность. Затем рассчитывался индекс антропогенной нагрузки и коэффициент нарушенности территории (отношение фактической лесистости к оптимальной), что и позволило оценить экологическую ситуацию в границах административных районов.

Наше исследование базировалось на большом объеме полевых работ. Во время экспедиций отбирались образцы почв, воды, донных отложений. Изучалась степень загрязненности ТМ и по валовому содержанию, и по подвижным формам (составлено несколько десятков авторских карт). Широко использовались и статистические материалы, прежде всего, медико-демографического характера. Эти материалы позволили оценить эколого-геохимическую ситуацию и в пределах административных районов агломерации, и в их районных центрах. Ситуация в районном центре и в районах (по результатам химических анализов) оказалась далеко не одинаковой.

Агломерация – территория, в пределах которой располагается система населенных пунктов, главным образом городских (и сельских), сближенных, местами срастающихся, объединенных в одно целое интенсивными хозяйственными, трудовыми и культурно-бытовыми связями (БСЭ…, 1970). Территория Нижегородской агломерации включает 8 районов: Городецкий, Чкаловский, Балахнинский, Володарский, Борский, Кстовский, Богородский, Дальне-Константиновский (Орфанов, 1998). Центральной частью агломерации является г. Нижний Новгород.

Нижегородская агломерация – это крупный промышленный узел Нижегородской области, вместе с тем это пригородная зона г. Нижнего Новгорода. (Пригородная зона – это территория окружающая город и находящаяся с ним в тесной экономической, санитарно-гигиенической, архитектурной и др. видах взаимосвязи и взаимозависимости. Пригородная зона выполняет оздоровительные функции для городского населения. Город является местом работы некоторой части населения и главным культурным центром –

БСЭ, 1975). Нижегородская агломерация является также и рекреационной зоной г. Нижнего Новгорода1х).

Уникально физико-географическое положение Нижегородской агломерации. Здесь проходит Главный ландшафтный рубеж Русской равнины (Мильков, 1981). Долины рек Оки и Волги делят территорию агломерации на два различных района: 1) район низинного Заволжья и 2) район возвышенного Правобережья. Здесь проходит ряд геокомпонентных границ: геоморфологическая, геологическая, почвенная, климатическая, флористическая.

Здесь есть объекты природы, достойные самой высокой степени охраны: есть еще места обитания редких видов животных и произрастания редких видов растений.

В пределах Нижегородской агломерации есть и уникальные исторические памятники древности (заселение этой местности началось в 13-17 вв. до н.э.), и историко-культурные памятники древней Руси.

В настоящее время Нижегородская агломерация – одна из наиболее развитых промышленных центров не только Центральной России, но и всей страны. Плотность населения в Нижегородской агломерации равна 156,7 чел на 1 кв.км., а в Нижегородской области 49 чел. на 1 кв. км., в России – 8.

В пределах Нижегородской агломерации сформировались мощные промышленные узлы, характеризующиеся большой концентрацией населения, промышленного производства, транспортных путей. Сфера урбанизации все больше распространяется на сельскую местность.

Нижегородская агломерация – это ареал глубоко измененный антропогенной деятельностью природы, территория, где особенно интенсивно происходит замещение естественных биогеоценозов урбо - и агроценозами. Многообразная деятельность человека выходит далеко за пределы территории

непосредственной застройки и оказывает влияние на все компоненты природной среды: изменяются почвы, грунтовые воды, другие природные компоненты. Некоторые исследователи считают, что крупные города, а тем более агломерации, оказывают влияние на окружающую среду в 50 раз больше, чем их собственный радиус. Особенно сильно урбанизированная среда влияет на воздушный бассейн, почвенный покров, водоемы, растительный покров.

В качестве объекта исследования в работе рассматриваются природные компоненты современных ландшафтов Нижегородской агломерации, функционирующие в условиях мощного техногенного воздействия.

Эколого-геохимическая ситуация той или иной территории формируется под влиянием как природных, так и антропогенных факторов. Компонентный анализ влияния природной среды на геохимическую ситуацию проведен по блокам: геолого-геоморфологическому, климатическому, гидрологическому, почвенному, фитоценотическому. Литогенный блок описан как консервативное начало ландшафтообразования, в пределах которого осуществляется динамика транзитных микросубстратных компонентов и формируется облик почвенно-фитоценотического макросубстрата (Солнцев, 1981).

Климатический блок отображает не только зонально-региональный фон атмосферных осадков, но и служит первостепенным передаточным звеном техногенного загрязнения природных сред.

Гидрологические объекты и почвенный покров служат ландшафтно-геохимическим барьером на пути техногенных потоков, и в этой связи они рассматриваются как факторы длительного и достаточно устойчивого загрязнения среды.

Методика ландшафтно-геохимических работ основывается на представлении о том, что потоки вещества, поступающие в природную среду с отходами производства и быта, включаются в естественные природные циклы и создают техногенные ареалы рассеяния химических элементов в различных природных компонентах. Динамичность химического состава водных потоков и воздушного бассейна не позволяет проводить строгую пространственную корреляцию результатов опробывания, в результате чего эти среды оказываются малопригодными для геохимического картирования. В этом отношении наиболее репрезентативными объектами являются почвы, донные осадки водоемов и, частично, растительность.

Почвы, как заключительное звено малого биологического круговорота (Одум, 1975), принимают всю основную нагрузку, создаваемую производственной деятельностью, и ее состав отражает кумулятивный эффект многолетнего воздействия источников загрязнения. Растительность же, как наиболее динамичный макросубстратный компонент, служит хорошим индикатором устойчивости природного комплекса в урбанизированной среде.

Автор выражает глубокую признательность и благодарность за помощь в подготовке материалов руководителя кандидатской диссертации Ф. М. Баканиной


1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ


    1. Эколого-геохимические ситуации в системе экодиагностики территории

Благодаря трудам Б.Б. Полынова, А.И. Перельмана, М.А. Глазовской в разное время возникло несколько базовых концепций геохимии ландшафтов вообще и ландшафтно-геохимических исследований, в частности (Геохимия…, 2002):

- концепция системности и пространственной сопряженности;

- историко-геохимическая концепция;

- концепция эколого-геохимической устойчивости;

- концепция геохимических полей.

Концепция системности и пространственной сопряженности как отдельных частей (компонентов) ландшафта, так и соседствующих ландшафтов была предложена Б.Б. Полыновым. Значение системности как методологической основы геохимии ландшафта неоднократно подчеркивалась М.А.Глазовской, А.И. Перельманом, другими учеными. Н.С. Касимов эти важнейшие положения предложил назвать законом пространственной геохимической сопряженности ландшафтов Полынова (законом Полынова): «Потоки вещества в ландшафтах имеют системообразующее значение и определяют их геохимическую нагрузку» (Касимов, 2002, с. 25).

Историко-геохимическая концепция, основанная на идеях В.И.Вернадского и Б.Б.Полынова, является одной из самых важнейших. Исторический подход лежит в основе всех фундаментальных работ Глазовской (1976, 1988), Добровольского (1966, 1999), Касимова (1982, 1988), Перельмана (1968, 1975). В настоящее время стало очевидным, что изучая геохимические реликты – ассоциации химических элементов в корах выветривания, континентальных отложениях, ископаемых почвах, педоседиментах, педолитах,

ископаемых организмах, можно восстановить геохимическую историю ландшафта, лучше понять особенности его современного состояния и функционирования» (Касимов, 2002, с.31).



Концепция эколого-геохимической устойчивости оформлена полностью М.А. Глазовской в начале 70-х годов и явилась базовой для геохимии техногенных ландшафтов.

Эколого-геохимическая устойчивость - это способность почв нейтрализовать отрицательные эффекты воздействия техногенных веществ или потенциал сохранения данной природной системой режима функционирования (Глазовская, 1988).

Концепция была построена на правиле загрязненности природных биокосных систем, которое также было сформулировано М.А. Глазовской: «биологическая продуктивность и качество продукции является показателем нормального функционирования ландшафта, в биомассе не должны накапливаться элементы, нарушающие жизненные функции организмов» (Глазовская, 1988, с. 271).

В 1972 году был сформулирован также принцип соответствия Глазовской. Сущность его в том, что устойчивость природных систем по отношению к техногенным воздействиям определяется характером природных систем и типом ответных реакций на воздействия (Глазовская, 1976).

Принцип соответствия Глазовской в начале 80-х гг. стал основой принципа геохимической совместимости Солнцевой. Этот принцип раскрывает критерии устойчивости природных систем, связанные с совместимостью или несовместимостью с современными ландшафтно-геохимическими процессами (Солнцева, 1982).

Пространственным проявлением всех перечисленных принципов являются особые ландшафтно-геохимические системы – технобиогеомы (Глазовская, 1988), объединяющиеся в однотипные техногенные воздействия по сходному уровню устойчивости.



Концепция геохимических полей и геохимических границ объясняет закономерности распределения химических элементов в земной коре и биосфере. Считается, что относительно однородные системы обладают однородным полем распределения химических элементов.

Понятие «геохимическое поле», как пишет В.В. Добровольский (1999), впервые использовала в своих работах М.А. Глазовская.

В 1985 г. А.П. Соловов в работе «Геохимические методы поисков полезных ископаемых» дает определение понятия: «Геохимическое поле – участок пространства, в пределах которого может быть определено содержание химического элемента или химического соединения».

В 1989 г. В.Е. Бордон в работе «О структуре геохимического поля платформенного чехла (на примере БССР)», взяв за основу определение А.П. Соловова, уточняет, что геохимическое поле представляет собой реальный природный объект, который может быть охарактеризован количественными параметрами по всем трем направлениям, содержанием элементов или соединений… Важной особенностью геохимического поля является изменчивость во времени его параметров».

Дальнейшее развитие понятия «геохимическое поле» получило в кандидатской диссертации С.Л. Романова «Закономерности педогеохимических полей N, P и К в ландшафтных системах Белоруссии» (1991), выполненной под руководством М.А. Глазовской. В настоящее время считается, что относительно однородные литогеохимические, био-, гидро- и атмохимические системы обладают внутри себя однородным полем распределения химических элементов, что отдельные ландшафты обладают своими индивидуальными геохимическими полями. «Геохимические поля» в природе соседствуют друг с другом, их разделяют геохимические границы разной степени контрастности – своеобразные геохимические барьеры, на что в теоретико-методологическом плане впервые обратил внимание А.И. Перельман, создав целостное учение о геохимических барьерах» (Касимов, 2002, с.29).

При обосновании перехода к устойчивому развитию среди методологических и методических проблем важнейшим является вопрос оценки качества окружающей среды и экологического картографирования территории (Кочуров, 1997) – оценка экологической ситуации.



Экологическая ситуация – это «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 и неблагополучия» (Кочуров, 1997). Понятие «экологическая ситуация» (эколого-географическая ситуация) появилось в научной литературе в конце семидесятых годов ХХ века и дальнейшее становление концепции во многом определялось работами В.М. Котлякова, К.С. Лосева, Б.И. Кочурова, Н.И. Коронкевича, Н.Н. Клюева, Э.А. Лихачевой, других ученых (Оценка…, 1995). Экологическая ситуация в последнее время стала основной структурной единицей при комплексном изучении современных проблем природопользования и основным предметом экологического картографирования на любом пространственном уровне. Активно разрабатывается классификация экологических ситуаций. В качестве классификационных признаков предлагаются: «причина возникновения, сложность, основной изменяющийся компонент природы, время возникновения, время проявления, скорость развития, место возникновения, масштабность, зональность, форма проявления, принадлежность, последствие, острота, возможность решения, приоритетность решения, способ решения». (Кочуров, 1997).

В научной литературе активно обсуждается вопрос о типах экологических ситуаций (по основным группам условий): ландшафтно-экологические, эколого-экономические, социально-экологические, демографо-экологические, политико-экологические; и видах эколого-географических ситуаций, в т.ч.: геоэкологические, педоэкологические, гидроэкологические, атмоэкологические, биоэкологические, фитоэкологические, зооэкологические, а также – промышленно-экологические, агроэкологические, рекреационно-экологические, ресурсно-экологические, эколого-эпидемиологические, эколого-правовые (Оценка…, 1995).

Даже при беглом знакомстве с системой классификации экологических ситуаций нельзя не обратить внимания, что в классификации отсутствует очень важный показатель – геохимическая оценка территории – оценка эколого-геохимической ситуации.

Эколого-геохимическая ситуация (в нашем понимании) – это интегральный показатель состояния загрязнения окружающей среды, базирующийся на анализе состояния аккумулирующих сред: снега, почв, растений, вод, донных отложений водоемов, тканей и органов животных, человека, химический состав которых достаточно точно индицирует длительное загрязнение и происходящую под его влиянием трансформацию природной среды. В более кратком варианте, эколого-геохимическая ситуация – это комплекс геохимических условий, влияющих на проживание и состояние здоровья населения.
1.2. Принципы и методы исследования

эколого-геохимических ситуаций

В соответствии с законом развития эколого-геохимических изменений в геохимическом ландшафте увеличение концентрации загрязняющих веществ в какой - либо части ландшафта, несомненно, отразится на всех его частях. Однако, учитывая природную консервативность, этот процесс может затянуться на годы. Загрязнение же такой части ландшафта, как, например, атмосферный воздух, может сказаться на состоянии (и даже существовании) живых организмов, включая человека, гораздо раньше. Эта консервативность ландшафта и сделала необходимым установление для различных ее частей контрольных значений, получивших название предельно-допустимых концентраций (ПДК).

Предельно допустимые концентрации веществ, загрязняющих ландшафты, вводились как нормирующие показатели во многих странах. Единые ПДК в свое время были введены и для такой огромной территории, как СССР, а затем и России. Нельзя не заметить, кстати, что ПДК разрабатывались разными организациями и имеют нередко разные уровни (табл. 1).

Таблица 1

Уровни ПДК по данным некоторых авторов и организаций

(П.Ф.- подвижные формы, В.С.- валовое содержание)



Элемент

ПДК

Баринова,

1984-87, мг/кг


ПДК «Тайфун» Обнинск,

1990, мг/



ПДК

МЗ СССР,


1990, мг/кг

ПДК Госкомитет по охране природы,

1990, мг/кг



Бериллий













Барий













Ванадий




150

150




Галлий













Иттрий













Иттербий













Кобальт

5,0










Литий










5,0 П.Ф.

Марганец




1500

1500

1500

Молибден













Медь

10,0

3,0

23

3,0 П.Ф.

Никель

2,0

4,0

35

4,0 П.Ф.

Олово













Скандий













Свинец

11 П.Ф.

6,0

20

32 В.С.

Стронций













Титан













Уран













Хром

0,05

6,0




6,0 П.Ф., 0,05 В.С.

Цирконий













Цинк

50,0; 36 П.Ф.

23

110

23 П.Ф.

Предельно допустимые концентрации стали разрабатываться всего лишь 20 лет назад. А к настоящему времени достоверно известно, что последствия многих видов загрязнения (например, силикоза) проявляются через десятилетия после прохождения в загрязненной зоне. Естественно, большинство поздно сказывающихся последствий загрязнения не могли быть учтены. Положение усугубляется тем, что многих видов загрязнений несколько десятилетий не существовало, а на некоторые не обращали внимания.

Практически не учтены в ПДК последствия совместного воздействия на человека разных химических элементов (а тем более их токсичных соединений), находящихся в самых разных концентрациях. К настоящему времени мало работ, рассматривающих суммарное влияние на организмы группы химических элементов с различными аномальными (повышенными и пониженными) концентрациями.

Токсичность химических элементов (их соединений) зависит не только от концентрации, но и от формы, а часто и от вида их нахождения в почве. При этом, чем труднее минерал растворим, тем менее доступны для организмов составляющие его химические элементы, а следовательно, меньше их токсичное воздействие даже при высоких концентрациях. Учесть в ПДК все формы, а тем более конкретные виды, в которых находятся элементы, практически невозможно. Кроме того, растворимость многих соединений определяется щелочностью среды, температурой и еще целым рядом изменяющихся ландшафтно-геохимических факторов, например, природное распределение химических элементов в различных типах горных пород отличается крайней неравномерностью.

Таким образом, с точки зрения геохимии природных образований выбрать единые ПДК для такой большой страны, как Россия (с учетом всех природных компонентов), невозможно, а безответственное ориентирование на предлагаемые цифры без учета конкретной ландшафтно-геохимической ситуации может привести к экологическим осложнениям.

И все-таки, до последнего времени ранжирование геохимической ситуации по ПДК, предложенное Б.И. Кочуровым и носящее рекомендательный характер, в научной литературе остается пока единственным (табл. 2).

Поскольку уровни ПДК (для почв) разработаны лишь для 8 элементов (табл. 1), а токсичных элементов в 2 раза больше, некоторые исследователи оценивают степень концентрации элемента – загрязнителя по отношению к Кларку литосферы (табл. 3), но чаще всего по отношению к фону (табл. 4).

Таблица 2

Оценка степени деградации природных компонентов

ландшафта по величине загрязнения (по Кочурову, 1997)

Степень деградации (ранг)

Степень деградации компонентов ландшафта

Острота экологической ситуации

Возможные количественные показатели

1

Ненарушенная

Удовлетворительная

Отсутствие или крайне малое загрязнение

2

Слабо нарушенная

Конфликтная, напряженная

Загрязнение не превышает ПДК

3

Нарушенная

Критическая

Загрязнение превышает ПДК в 0,1 – n раз

4

Сильно нарушенная

Кризисная

Загрязнение в n раз превышает ПДК

5

Очень сильно нарушенная

Катастрофическая

Загрязнение в n – 10 n раз превышает ПДК

Таблица 3

Градация почв по степени загрязнения тяжелыми металлами

по отношению к кларку литосферы (Цемко, 1980)



Степень загрязнения почв

Кратность превыше- ния кларка

Физиологические и мор- фологические изменения в растениях

Накопление тяжелых металлов в растениях

Незагрязненные

до 2

Нет

Нет

Слабое

2 - 10

Нет

нет

Среднее

10 - 30

Частичное нарушение фи- зиологических процессов, слабое понижение прирос та биомассы

Ниже порога токсич- ности для растений

Сильное

30 - 60

Заметное изменение при- роста биомассы

На уровне порога токсичности

Очень сильное

более 60

Губительно для биомассы

Ниже порога токсичности

В 1987 г. в Министерстве здравоохранения была разработана оценочная шкала опасности загрязнения почв по суммарному показателю загрязнения (табл. 5). Такой метод оценки принят многими исследователями, в частности, именно по этой методике в 1990 – 1992 г. было оценено состояние загрязненности почвенного покрова в г. Нижнем Новгороде (Баканина, 1994).

Таблица 4

Уровни загрязнения почв Московской области

по коэффициентам концентрации химических элементов

(Лиознер, 1999)



Степень загрязнения почв

Коэффициент концентрации

Слабая

1,5 – 3

Средняя

3 – 10

Высокая

10 – 30

Очень высокая

30 – 100

Чрезвычайно высокая

более 100

Таблица 5

Оценочная шкала опасности загрязнения почв по суммарному

показателю загрязнения (Мин. здравоохранения, 1987)



Категория загрязнения

Суммарный показа – тель загрязнения

Изменения показатель здоровья населения в очагах загрязнения

Возможное превышение концентрации элемента-загрязнителя над фоном, в n раз (уточнение автора)

Допустимая

меньше 16

Фоновый уровень, наи- более низкий уровень заболеваемости детей

< 1

Умеренно-опасная

16 - 32

Увеличение общей забо леваемости на 10-20%, заболеваемости органов дыхания на 10-50%

1 – 2

Опасная

32 - 128

Увеличение общего чис ла часто болеющих детей, детей с хроничес кими заболеваниями

2 – 8

Чрезвычайно опасная

более 128

Увеличение заболевае- мости детей, нарушение репродуктивной функ – ции женщин (увеличе – ние токсикоза, мертво – рождаемости)

> 8

Оценочная шкала опасности загрязнения почв по суммарному показателю загрязнения опробована на территории г. Нижнего Новгорода; на ее основе прослежена четкая корреляция между загрязненностью почвенного покрова и здоровьем населения города. Не отказываясь от применения этой шкалы в исследованиях, необходимо внести некоторые коррективы для того, чтобы более четко дать ранжирование параметров эколого-геохимической ситуации (табл. 6)

Таблица 6

Сравнительная оценка ранжирования загрязнения почв

по данным Министерства здравоохранения (1987)

и острота экологической ситуации (по Кочурову, 1997)

Оценка загрязнения по Министерству здравоохранения (1987)

Оценка экологической ситуации (по Кочурову, 1997); эколого-геохимической ситуации (с уточнениями автора)

Категория загрязнения

Превышение фона в n раз

Превышение ПДК в n раз х)

Острота экологической ситуации

Превышение ПДК в n раз

Допустимая

< 1

< 0,5

Удовлетворительная

< 0,5

Умеренно опасная

1 – 2

0,5 – 1

Напряженная (конфликтная)

0,5 – 1

Опасная

2 – 8

1 – 4

Критическая

1 – 8

Чрезвычайно опасная

> 8

> 4

Кризисная

> 8

х) ПДК превышает фоновые показатели по разным элементам в 2 – 3 раза. Для расчета мы взяли превышение в 2 раза.
2. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ

ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКОЙ СИТУАЦИИ НА ТЕРРИТОРИИ

НИЖЕГОРОДСКОЙ АГЛОМЕРАЦИИ
Уникальность физико-географического положения Нижегородской агломерации отмечали многие ученые. Прежде всего, район расположен на стыке трех физико-географических провинций Русской равнины: 1) с севера и северо-востока подходит таежная провинция низинного Заволжья; 2) с запада и юго-запада – провинция смешанных лесов Мещеры; 3) с юга и юго–востока - лесостепная провинция Приволжской возвышенности (Мильков, Гвоздецкий, 1986).

В пределах Нижегородской агломерации проходит ряд геокомпонентных границ: орографическая, литогенная, почвенная, флористическая (рассмотрено ниже). Сочетание природных границ образует весьма четко выраженную комплексную зональную границу, получившую название Главного ландшафтного рубежа Русской равнины.

Контрасты лево – и правобережных районов Нижегородской агломерации поддерживаются современными тектоническими движениями. Участок Великой Волжской аллювиальной равнины (Фридман, 1999) испытывает прогибание до 2,8 – 3,1 мм/год. Северные левобережные низинные таежно-лесные территории опускаются с несколько меньшей скоростью - до 1,5 – 2,0 мм/год, лесостепные районы возвышенного Правобережья имеют тенденцию к более медленному опусканию. Таким образом, через агломерацию проходит и граница тектонических процессов.

В субширотном направлении простирается трансконтинентальная граница между бореальным (таежным) и суббореальным (лесостепным) биоклиматическими поясами (Базилевич и др., 1986). Эта граница названа бореальным экотоном (Коломыц и др., 1998). Она служит важнейшим (для структуры и функционирования растительных сообществ) климатическим рубежом – переходом соотношения тепла и влаги через 1. Это, несомненно, оказывает влияние на протекание основных природных процессов: выветривание и почвообразование, превращение и миграцию веществ, формирование биоценозов, их продуктивность, устойчивость к антропогенному воздействию.


2.1. Рельеф и геоморфологические исследования

Первую геоморфологическую карту изучаемой территории можно найти в работе Р. Людвига (Кротов,1882). Однако систематическое изучение региона было начато П. И. Кротовым и С. Н. Никитиным в 1875 году, продолжено Б. Ф. Добрыниным (1935).

«Материалы к оценке земель Нижегородской губернии» (Докучаев, 1986) является одной из самых крупных работ, где впервые был дан анализ геоморфологических особенностей Нижегородской области. Позднее этим вопросом занимались Ф.Н. Мильков, А.С. Фатьянов, Г.И. Блом, Г.С Кулинич, Б.И. Фридман, Ф.М. Баканина.

В одной из своих работ А.С. Фатьянов (1946) дает детальную геоморфологическую характеристику Балахнинской низины, являющейся частью современной пригородной зоны г. Нижнего Новгорода.

По абсолютным высотам, геологии и степени расчлененности в пределах Балахнинской низины А. С. Фатьянов выделяет 6 районов:


  1. уступ правого коренного берега р. Оки, являющийся южной границей низменности;

  2. примыкающие с севера склоны коренного плато;

  3. флювиогляциальные «острова» среди террасовых образований;

  4. северо-западная часть низменности - район сплошного развития 2 н.т;

  5. пониженное междуречье - область, распространения 1 н.т. р.р. Оки и Волги;

  6. пойменные долины Оки и Волги.

На современной геоморфологической карте, на территории агломерации, четко выделяются 3 геоморфологических района:

  1. в северной части выделены участки водно-ледниковой аккумулятивной равнины;

  2. вся центральная часть представлена аллювиально – флювиогляциальной и аллювиальной равнинами;

  3. южная часть исследуемого района - эрозионно-денудационная равнина (северная оконечность Приволжской возвышенности).

Участки водно–ледниковой аккумулятивной равнины, расположенные в северной части исследуемого района, на большом протяжении опускаются к югу, постепенно сливаясь с аллювиальной равниной. Эрозионная расчлененность этой территории незначительна, однако в ряде мест, например, около деревни Вершилово, четко выделяются уступы, морфологически выделяющие северную границу Балахнинской низины. Водно-ледниковые островные возвышения можно наблюдать и среди аллювиальных образований (Бурцевские и Золинские бугры).

В центральной части четко выделяются участки третьей и четвертой надпойменных террас (аллювиально–флювиогляциальная равнина), участки первой и второй надпойменных террас, а также пойменные участки (аллювиальная равнина).

Наибольшее развитие в пределах исследуемой территории получила IV надпойменная терраса. Однако сплошное простирание ее часто нарушено, поскольку вклиниваются участки III надпойменной аллювиально-флювиогляциальной террасы. Иногда III надпойменная терраса подходит непосредственно к руслу Оки (у г. Дзержинска) и Волги (напротив г. Кстово). Участки третьей террасы можно проследить и по рекам правобережной возвышенной части исследуемой территории (по р. Кудьме).

Формы рельефа поверхности III и IV надпойменных террас в значительной мере определяются литологическим характером слагающих их отложений. Мощная толща песчаных отложений обуславливает быструю фильтрацию выпадающих осадков, сокращая до минимума их поверхностный сток. Поэтому эрозионные овражные формы не свойственны этой территории. Однако здесь широкое распространение получил древне–дюнный бугристый рельеф. Встречаются дюнные холмы, достигающие 10 и более метров, но чаще всего высота их 2 – 4 м. Кроме дюнных всхолмлений для III и IV надпойменных террас характерно проявление карстообразования. Размеры и глубины карстовых воронок самые разнообразные, начиная от едва заметных до огромных, представленных в настоящее время озерами (Пырское, Костичево и др).

Широкой полосой вдоль рек Оки и Волги, а также их притоков просматриваются участки второй и первой надпойменных террас, причем вторая надпойменная терраса имеет более широкое простирание и сложена в дневных горизонтах супесями (в отличие от песков Ш и IV надпойменных террас). Первая надпойменная терраса не имеет сплошного простирания и представлена очень часто небольшими узкими участками; поверхностные горизонты представлены, как правило, суглинистым материалом. Исключительная равнинность поверхности первой надпойменной террасы нарушается удлиненными плоскими сливающимися между собой руслами протоков древней гидрографической сети. Вдоль протоков, занятых в настоящее время болотами, располагаются длинные гривы. Много озер. Они имеют продолговатую или извилистую форму, часто соединены протоками, но есть озера и провального типа.

Строение пойменных террас пригородной зоны г. Нижнего Новгорода очень хорошо описаны А.С. Фатьяновым (1946). «Пойма реки Оки представляет собой узкую полосу, несколько расширяющуюся при впадении в Оку реки Сейма, где она доходит до 6 – 7 км, средняя высота ее над меженным уровнем 8 – 9 м. На большом протяжении пойма развивается в основном по левому берегу, и лишь фрагментарно по правому. Волжская пойма аналогична Окской. На отрезке г. Городец - г. Горький (Нижний Новгород) наблюдается левобережная пойма. По правому берегу участки поймы прослеживаются у населенных пунктов Калганово, Палкино, Большое Козино, Высоково. Южнее г. Нижнего Новгорода пойма продолжает оставаться левобережной, лишь перед г. Кстово у правого берега вычленяется большой участок правобережной поймы (Артемовские луга). В прирусловой части пойм формируются характерные для них песчаные отмели, прирусловые валы, бугры и дюны. Они слагаются из грубо–зернистого песчаного материала. Поверхность центральной поймы носит более спокойный характер. Однако преобладает волнистый микрорельеф; он складывается из чередующихся небольших очень пологих валов и плоских понижений» (Фатьянов, 1946).

Вся южная часть исследуемой территории представлена северными отрогами Приволжской возвышенности (участками эрозионно–денудационной равнины), разделенной на ряд водоразделов долинами рек Кудьмы, Озерки, их притоков, а также овражно–балочных систем. В долинах рек Кудьмы и Озерки выделяются пойменные участки и участки надпойменных террас. Между долинами Кудьмы и Озерки выделяется небольшой участок водно–ледниковой равнины.

Анализ рельефа исследуемой территории позволяет констатировать, что через Нижегородскую агломерацию проходит орографическая граница. Системы долин рек Оки и широкого отрезка Волги делят территорию на два весьма различных морфологических типа водоразделов Русской равнины. В северной части территории преобладают низменные водоразделы (моренные, водно–ледниковые, аккумулятивно-аллювиальные), в южной части - возвышенные водоразделы с более четкой миграцией химических элементов (положения: Э, ТЭ, Т, ТА, А - более четко выражены).


2.2. Геологическое строение. Четвертичные отложения.

Основные почвообразующие породы

Начало истории геологического изучения Нижегородской области было положено более 200 лет назад. Первые сведения о горных породах имеются в трудах экспедиций И.И Лепехина (1768) и П.-С. Палласа (1768), не утратившие своего значения до настоящего времени. В новейшее время заметный след в истории геологического изучения территории оставили Г.И. Блом, Г.С. Кулинич, Б.И. Фридман (Фридман, 1968-1999).

Территория Нижегородской агломерации, как и вся Нижегородская область, располагается в зоне сочленения двух крупных геологических структур Русской платформы: Волжско-Камской антеклизы и Московской синеклизы. Вследствие различия геологической истории развития каждой из этих структур зона их сочленения была весьма неустойчивой. В ней земная кора неоднократно испытывала деформации, сопровождающиеся изгибами пластов и их разрывами. Глубина залегания изверженных и метаморфических пород фундамента в пределах исследуемой территории находится на глубине 1700 м (Нижний Новгород) – 1780 м (Балахна). Коренными породами, которые подстилают четвертичные образования в пределах исследуемой территории, являются отложения татарского яруса пермской системы. Они повсеместно обнажаются в правобережных склонах Оки и Волги, а также на многих их притоках. Это пестро окрашенные глины и мергели, косослоистые песчаники, пропластки известняков.

В пределах водно–ледниковой аккумулятивной равнины выделяются ледниковые, озерно–ледниковые и водно–ледниковые отложения. В центральной части района исследований - древнеаллювиальные отложения надпойменных террас, а также современные пойменные образования разного механического состава. Поверхностные горизонты эрозионно-денудационной равнины представлены средне–и верхненеоплейстоценовыми покровными образованиями сложного генезиса, представленными нередко лессовидными суглинками. Именно здесь заканчивается северный рубеж лессовидных образований, обеспечивающих высокую трофность почв, севернее они замещаются гораздо менее плодородными покровными супесями и суглинками (здесь проходит своеобразная литогенная граница ландшафтов).

Четвертичные отложения, являющиеся почвообразующими породами, во многом определяют (наряду с другими природными и антропогенными факторами) геохимическое состояние ландшафтов пригородной зоны. Особое значение имеет механический и химический состав покровных образований.

По механическому составу среди почвообразующих пород получили распространение суглинистые, супесчаные и песчаные отложения. Суглинистые отложения имеют разный генезис. Моренные отложения по содержанию песка и глины (табл. 7) имеют значительный диапазон. Однако чаще всего это грубопесчаные или опесчаненные суглинки в северной части изучаемой территории (образцы 7 и 8) и пылеватые - в южной (образец 9). Песчаная часть в них представлена преимущественно фракциями мелких и средних песков. По относительному содержанию валунов существуют все переходы от типичной щебенки к плотному суглинку, в котором присутствуют лишь крупнопесчаные механические элементы и гравийный материал. Моренные отложения распространены как в левобережье, так и в правобережье, где они очень сильно размыты.

Гораздо более широкое распространение получили безвалунные и хорошо сортированные покровные породы (образцы 9, 10). По механическому составу они представлены глинами (образец 9) и суглинками (образец 10), имеют довольно однородное строение в вертикальном и горизонтальном направлениях. Покровные глины и суглинки являются отложениями флювиогляциальных потоков, а также отложениями обширных перегляциальных озерных бассейнов. Однако некоторые из них, несомненно, имеют делювиальное происхождение, на что указывает увеличение их мощности к основанию склонов, песчаные прослойки, гумусные погребенные горизонты.

Широкой полосой в 30-40 км вдоль Волги и в низовьях р. Оки залегают лессовидные суглинки (образец 10). Это рыхлые, лишенные слоистости, отличающиеся большой пористостью породы суглинистого механического состава. Они обладают способностью в сухом состоянии давать вертикальные стенки и столбчатые отдельности. Основным отличительным признаком их является высокое содержание частиц размером 0,05-0,01 мм, что придает им «мучнистость».

Содержание частиц крупной пыли (лессовидной пыли) может достигать 50-60 %, а в сумме с элементами 0,25-0,05 мм составляет две трети всей массы породы. Лессовидные суглинки в исследуемом районе занимают площади с наиболее высокими абсолютными отметками, но в настоящее время не образуют сплошного чехла, так как глубокими балками (нередко оврагами) они часто рассечены на всю их мощность. Пологие склоны к балочным системам покрываются плащом делювиальных отложений, несомненно, связанных генетически с лессовидными суглинками, от которых они отличаются меньшей пористостью, большим содержанием физической глины и темной окраской, обусловленной органическими веществами.

Итак, суглинистые (и глинистые) почвообразующие породы, имеющие характер опесчаненных иловатых суглинков (и глин) территориально распространены чаще всего в северных районах исследуемой территории (Борский, Городецкий, Чкаловский административные районы); пылеватые, приобретающие в ряде случаев лессовидный характер - в южных (Богородском, Кстовском, Дальне-Константиновском).

Супесчаные и песчаные отложения, служащие почвообразующими породами, как и суглинистые, имеют различное происхождение, прежде всего флювиогляциальное, древнеаллювиальное и современное аллювиальное происхождение (образцы 1-6). Наибольшее распространение получили супесчаные и песчаные отложения, служащие почвообразующими породами,

Таблица 7

Механический состав почвообразующих пород



Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12


База данных защищена авторским правом ©ekollog.ru 2017
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал