Автор: Пользователь скрыл имя, 07 Ноября 2012 в 12:18, автореферат
Цель и задачи исследования. Целью работы является изучение почвенно-экологического состояния особо охраняемого региона Кавказские Минеральные Воды на примере города Железноводска.
В ходе исследований, решались следующие задачи:
1. Изучить физико-химические, морфологические особенности антропогенно-измененных и природных почв различных функциональных зон города.
на правах рукописи
Маркова Галина Алексеевна
Почвенно-экологическое
особо охраняемого региона
Кавказских минеральных вод
(на примере г. Железноводска)
03.00.27 – почвоведение
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
Ростов-на-Дону – 2006
Работа выполнена в Обществе с ограниченной ответственностью
«Инженерно-геологический Центр»
Научный руководитель:
Официальные оппоненты: доктор биологических наук,
Ведущая организация: Новочеркасская государственная
Защита состоится « » …….. 2006 г. в …. часов на заседании диссертационного совета Д 212.208.16 по биологическим наукам при ГОУ ВПО «Ростовский государственный университет» (344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Б. Садовая, 105, РГУ, биолого-почвенный факультет, аудитория 204)
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ГОУ ВПО «Ростовский государственный университет» (344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Пушкинская, 148).
Автореферат разослан «…» …….. 2006 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
кандидат биологических наук Кравцова Н.Е.
Общая характеристика работы
Актуальность исследования. Территория особо охраняемого эколого-курортного региона Кавказских Минеральных Вод (КМВ), наиболее плотно заселенная в Ставропольском крае, подвергается достаточно жесткому антропогенному воздействию.
Изучение свойств почвенного покрова городов представляет собой насущную необходимость, что обусловлено чрезвычайной важностью этого компонента природной среды в формировании общей экологической обстановки. Городские почвы дают особенно ценную информацию экологам. Границы загрязнения в почвах более статичны, чем в воздухе, так как почвы способны аккумулировать поллютанты в течение всего периода техногенного воздействия. Системный анализ характеристик, получаемых с использованием геоинформационных систем (ГИС), позволяет выявить корреляционную связь наблюдаемых явлений, их значимость для устойчивого развития геоэкосистемы, предоставляет возможность научно обоснованного прогнозирования экологической ситуации и активного влияния на развитие этой ситуации.
Оценка химического загрязнения почв, являющаяся результатом мониторинга городских земель, значима для всего комплекса исследований состояния городской среды. Результаты таких работ необходимы для информационного обеспечения управления землепользованием, что особенно актуально в условиях изменения принципов земельных отношений. Важны они и для научного обеспечения охраны земель, и для разработки мероприятий по оздоровлению экологического состояния.
Цель и задачи исследования. Целью работы является изучение почвенно-экологического состояния особо охраняемого региона Кавказские Минеральные Воды на примере города Железноводска.
В ходе исследований, решались следующие задачи:
1. Изучить физико-химические, морфологические особенности антропогенно-измененных и природных почв различных функциональных зон города.
2. Исследовать содержание тяжелых металлов (ТМ) в почвах по функциональным зонам, выявить особенности их миграции по почвенному профилю и оценить степень загрязнения почвенного покрова города Железноводска.
3. Составить картограммы содержания ТМ в почвах города.
4. Определить содержание химических элементов в поверхностных стоках, участвующих в формировании химического состава природных вод и отражающих уровень загрязнения почвенного покрова.
Положения, выносимые на защиту: 1. Особенностью природного геоэкологического потенциала рассматриваемой территории, является приуроченность большей её части к пологосклоновым фациям, обладающим высокой способностью к самоочищению.
2. Естественные почвы города Железноводска и его окрестностей сохраняют основные черты, присущие степному и лесостепному типу почвообразования за счет своей способности к самоочищению.
3. Химический состав поверхностных стоков отражает уровень загрязненности почвенного покрова.
4. Наличие природных геохимических аномалий определяет высокое содержание в почвах города Железноводска стронция. Рекреационная и транспортно-селитебные зоны города характеризуются наличием техногенного загрязнения, но его масштабы не превышают значений ПДК.
Научная новизна исследования. Впервые проведено комплексное исследование экологического состояния территории особо охраняемого региона КМВ: с использованием ГИС – технологий составлены картограммы содержания в поверхностном горизонте почв тяжелых металлов, проведена оценка экологической ситуации коэффициентом техногенной концентрации ТМ по химическому составу вод поверхностного стока.
Практическая значимость исследования. Выделены участки педогеохимического загрязнения стронцием, свинцом, цинком, медью. Определены приоритетные загрязнители почвенного покрова города Железноводска, которыми являются Ni и Cr. По оценочной шкале опасности загрязнения почвы определена категория загрязнения ТМ. Данная работа может быть использована градостроительными и природоохранными структурами. В градостроительном аспекте информация о почвенном покрове города может быть использована для исходно-разрешающих рекомендаций, а также при разработке проектов детальной планировки территории городских кварталов. Результаты данной работы могут быть использованы для контроля экологической ситуации в городе.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и опубликованы в трудах научных конференций: «Управление плодородием агроландшафтов юга России», Ростов-на-Дону, 2003; Всероссийской конференции «VII Докучаевские молодежные чтения» «Человек и почва в XXI веке» в рамках Международного форума «Сохраним планету земля», Санкт-Петербург, 2004; Международной научной конференции «Экология и биология почв», Ростов-на-Дону, 2004; Международной научной конференции «Современные проблемы загрязнения почв», Москва, 2004; Международной научной конференции «Экология и биология почв», Ростов-на-Дону, 2005.
Исследования проводились при финансовой поддержке программы «Университеты России», проект УР.07.01.004.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы, приложения. Работа изложена на 152 страницах машинописного текста, содержит 30 таблиц и 24 рисунка, а также 7 страниц в приложении. Список литературы включает 105 источников.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 научных работ, общим объемом 0,359 п.л., личный вклад – 70 %.
Содержание работы
Глава 1. Обзор литературы
В первой главе кратко проанализированы имеющиеся литературные данные по экогеохимическим особенностям территории КМВ. Особое внимание уделено проблеме загрязнения почв города тяжелыми металлами, а также принципам экогеохимического и гигиенического нормирования почв урболандшафтов (Приваленко, 1993; Касимов, Перельман, 1995; Строганова, 1997 и др.).
Глава 2. Методика исследования
В диссертации изложены результаты исследований, выполняемых автором и под его руководством с 1993 г. Автор в составе ООО «Инженерно-геологический Центр» проводила регулярные отборы проб поверхностных вод на территории г. Железноводска посезонно, готовила пробы к анализам, выполняла статистическую обработку результатов анализов и наблюдений. Проанализированы и использованы в работе фондовые материалы по изучаемой проблеме, а также ранее опубликованная информация.
Диссертационная
работа базируется на
Для статистической и картографической обработки информации использовались методы и средства пакетов программ Microsoft Excel, Arc View.
Почвенно-экологический мониторинг в условиях города производится с учетом специфики охраняемой эколого-курортной зоны. Основой почвенного мониторинга является наблюдательная сеть, которая обеспечивает изучение состава в естественных и нарушенных техногенным воздействием условиях.
В ходе полевых исследований были отобраны почвенные образцы, характеризующие не только различные типы почв, но и различные типы ландшафтов (природные и антропогенные). Основное внимание уделили местам, прилегающим к объектам промышленных предприятий, жилищного хозяйства, автомобильным дорогам.
Контрольные площадки расположены в зоне повышенных техногенных нагрузок (вдоль автомагистралей, возле предприятий, свалок), фоновые – в зоне минимальных воздействий промышленных объектов и хозяйственной деятельности (парки, зеленая пригородная зона).
Исследования проводились по классическим и стандартным методикам, изложенным в пособиях и руководствах (Орлов, Гришина, Ерошичева, 1969; Аринушкина, 1970; Пономарева, Плотникова, 1975; Бельчикова, 1975; Александрова, 1986; Орлов, Гришина, 1981; Безуглова, Морозов, 1996; Казеев, Колесников, 1997; Воробьева, 1998; Практикум по агрохимии, 2001). Определение гумуса в почве проводили по методу И.В.Тюрина со спектрофотометрическим окончанием по Орлову-Гриндель. Фракционно-групповой состав гумуса по методу Пономаревой-Плотниковой (1968). Содержание карбонатов в почве определяли объемным комплексонометрическим методом по С.А.Кудрину, рН водной вытяжки – потенциометрическим методом (ГОСТ 26423-85). Содержание валовых форм ТМ в почве анализировали спектральным приближенно-количественным методом. Подвижные формы Ni, Cu, Zn определены в ацетат-аммонийной вытяжке (pH=4,8), Cr – в кислотной вытяжке (1н раствор HNO3).
Изучение поверхностного стока с территории города Железноводска в течение семи лет (1993 по 1999 гг.) проводилось регулярно, хотя в большей степени эти исследования были посвящены ливневой канализации. Поэтому поверхностный сток с водотоками, не поступающими в ливневую канализацию, при этом остался неизученным. Вся территория города Железноводска, исходя из рельефа местности и наличия водотоков, принимающих ливневые и сточные воды, была условно поделена на пять расчетных участков.
Аналитический контроль проводили по следующим компонентам: взвешенные вещества, сухой остаток, азот аммонийный, нитриты, нитраты, фосфаты, БПК 5, хлориды, сульфаты, нефтепродукты.
Данные обработаны методами математической статистики (Дмитриев, 1972).
На основе полученных данных производилось построение электронной карты элементарных ландшафтов города Железноводска и поселка Иноземцево с помощью ГИС ArcView 3.2 в масштабе 1:10 000. На основе карты были построены картограммы концентраций ТМ в верхнем почвенном горизонте в 2002 и в 2003 г.г. по следующим элементам: стронций, цинк, свинец, никель, молибден, хром, медь.
Глава 3. Характеристика объекта исследования.
Объектом исследования является природная среда Кавказских Минеральных Вод, которая включает в себя почвенный покров и водные объекты. Хозяйственное воздействие в регионе КМВ имеет в целом негативный характер, что приводит к необратимым изменениям качества поверхностных и подземных вод, загрязняет почву, воздух, изменяет ландшафты и вызывает образование и активизацию различных опасных процессов. Рассматриваемый регион КМВ находится на Ставропольской возвышенности, достигающей отметок 600—800 м, с глубоко расчлененной эрозией поверхностью. С геологической точки зрения Ставропольская возвышенность – Ставропольское антиклинальное поднятие – представляет пологую складку. Возвышенность сложена слабодислоцированными толщами мезо-кайнозоя, которые залегают на складчатом фундаменте герцинского возраста. На поверхность выходят глинистые и известняково-песчанистые отложения палеогена и миоцена. К юго-востоку от Ставропольской возвышенности, между Невинномысским антиклинорием и северным краем мегантиклинория Большого Кавказа, в пределах приподнятой синклинальной ложбины, расположен Минераловодский район.