Введение к работе
Актуальность темы. Среди множества волнующих современное общество проблем охрана окружающей среды занимает одно из первых мест. Это связано с тем, что антропогенные факторы в биогеохимическом круговороте многих токсичных для человека веществ стали сопоставимы с природными, а порой и превосходят их. При этом циркуляция чужеродных токсичных живым организмам соединений возросли до уровня, угрожающего здоровью настоящего и будущего поколения.
В современном мире более половины населения планеты проживает в городах, и доля городского населения неуклонно возрастает. Города стали центрами сосредоточения населения, промышленности и обусловленного этим интенсивного загрязнения окружающей среды, которое по площади аномалий токсикантов представляет собой техногенные геохимические и биогеохимические провинции. (Экогеохимия городских ландшафтов, 1995; Перельман, Касимов, 2000; Латушкина, Станис, 2002 и др.). Особая роль в геохимическом мониторинге и оценке экологического состояния окружающей среды городов отводится изучению тяжелых металлов (ТМ).
При экологической оценке городов признана эффективной методология, базирующаяся на синтезе теоретических представлений геохимии ландшафтов (Глазовская, 1988). Она включает анализ воздушной среды и выбросов в атмосферу как главного фактора создания экологической ситуации в городе. При этом изучается состав атмосферных выпадений (аэрозолей, жидких осадков, снега), моделируются возможные концентрации и поля загрязняющих веществ, их эмиссии в атмосферу от техногенных источников. Параллельно проводится анализ депонирующих сред, включающих снежный покров, почзы, донные отложения, химический, состав которых достаточно точно индицирует «длительное загрязнение и происходящую под его влиянием трансформацию городской среды. Реальное распределение загрязняющих веществ в объектах городской среды, как правило, не совпадает или сильно отличается по конфигурации от расчетных моделей, основанных только на оценке эмиссии выбросов. Данный подход позволяет детализировать сети опробования, дает четкую пространственную картину расположения зон загрязнения, и характеризует сезонные и годичные (снег) и многолетние (почвы) циклы техногенного воздействия. Посредством геохимического картографирования техногенных аномалий в снеге и почвах можно зафиксировать интегральный эффект загрязнения данной территории, определить границы зон влияния основных источников загрязнения.
Цель исследования - изучение пространственно-временной динамики формирования геохимических полей ТМ (Cd, Pb, Со, Си, Ni, Zn, Сг, Mn, Fe) в урбанизированных ландшафтах крупного промышленного центра (на модели г. Казани). В соответствии с поставленной целью наше внимание было уделено решению следующих задач:
-
Изучение механизма формирования аэротехногенных полей рассеяния ТМ по расчетным данным и материалам натурных снего- и педогеохимических съемок.
-
Гидрогеохимическая характеристика снежного покрова как модулирующего фактора миграционной активности ТМ в холодный период года.
, і i/U НАЦИОНАЛЬНА*] БИБЛИОТЕКА |
-
Анализ фазовых составляющих атмогеохимического потока металлов в городских ландшафтах и парагенетических ассоциаций ТМ в депонирующих средах.
-
Определение местного геохимического фона ТМ в снежном покрове и почвах.
-
Интегральная оценка техногенной нагрузки, геохимическое картографирование и районирование территории.
Научная новизна. Впервые систематизированы, сведения, характеризующие геохимическую неоднородность территории г.Казани по содержанию ТМ (Cd, Си, РЬ, Ni, Zn, Сг, Мп) в основных депонирующих средах с использованием методов пространственного анализа и электронного картографирования. Показана ведущая роль аэрогенного загрязнения в формировании техногенных полей ТМ в г.Казани за период с 1988 по 2003 гг. Определены фоновые концентрации и показатели поступления ТМ в почвы и снежный покров. Выделены моно-и полиэлементные геохимические аномалии ТМ в снежном и почвенном покровах.
Защищаемые положения: -
-
Формирование, и развитие геохимической структуры урбанизированных ландшафтов г.Казани происходит под влиянием аэрозольной составляющей атмохимического потока элементов в геосистему.
-
Парагенетические элементные системы на этапах атмо-, гидро- и биогеогео-химической миграции отличаются высокой временной и пространственной устойчивостью.
-
Единое геохимическое поле г.Казани имеет сложное строение, а его эволюция определяется постоянством ежегодно фиксируемого числа геохимических аномалий ТМ и вариабельностью векторов (ореолов) рассеяния во времени и пространстве.
-
Урбанизированные ландшафты г.Казани характеризуется доминированием фоновых структурных элементов и «умеренной» атмотехногенной нагрузкой.
Практическая значимость. Сформирована электронная база данных по гидрохимическим показателям и содержанию ТМ в снежном и почвенном покровах г.Казани за период 1988-2003 гг., которая может быть использована при проведении фонового и импактного мониторинга почв и сопредельных сред в г.Казани. Созданные геохимические карты вошли в экологический блок «Атласа Республики Татарстан». Материалы исследований вошли в Государственные доклады «О состоянии природных ресурсов и об охране окружающей природной среды Республики,Татарстан» 2001 и 2002 гг., они используются в работе Министерства экологии и природных ресурсов РТ в части контроля за состоянием атмосферы и геохимического мониторинга городской среды. Результаты работы могут быть использованы при разработке практических природоохранных мероприятий, градостроительном планировании и проведении различного рода оценок воздействия на окружающую среду.
Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации были доложены на IV и V Республиканских научных конференциях «Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан» (2000, 2002), на международной научной конференции по экологической химии (Кишинев, 2002), научной конференции молодых сотрудников и аспирантов АН РТ (Казань, 2002).
Основное содержание работы изложено в 8 публикациях.
Исходные материалы и личный вклад автора. Основой для настоящей работы послужили данные геохимических исследований основных компонентов
природных и урбанизированных ландшафтов территории Республики Татарстан за период с 1994-2003 гг., проводимых в Институте экологии природных систем АН РТ. Автором выполнена геохимическая съемка снежного покрова и почв в 2000, 2001 и 2003 гг., химический анализ проб на содержание ТМ, обобщение натурных и фондовых материалов 1988-2003 гг. При обсуждении полученных результатов использованы, материалы снеговых съемок, проведенных, в 1988-91 гг. ВНИИГеолнеруд (г. Казань). Гидрохимический анализ снега выполнен в лаборатории биогеохимии ИнЭПС АН РТ (аналитики? М.В.Роднина,- ЛЛ.Морозова). Для построения карт распределения ТМ и других показателей использовались программы Mapinfo 4.0 и Surfer (А.К.Шанталинский, В А.Чепланов - Казанский госуниверситет).
Структура и объем диссертации. Диссертация; общим объемом 180 страниц состоит из введения, 5 глав и заключения, иллюстрированных 41 таблицей и 46 рисунками. Список литературы включает 158 наименований; в т.ч. 17 на иностранных языках.
Автор выражает искреннюю признательность заведующей лабораторией малых рек ИнЭПС АН РТ Р.С.Петровой, инициировавшей это исследование, друзьям и коллегам за неоценимую поддержку и помощь в написании работы, особая благодарность научным руководителям проекта А.М.Трофимову и Д.В.Иванову.
