Введение к работе
Актуальность. Резкое ухудшение состояния окружающей среды (ОС) за последние десятилетия в районах деятельности горнодобывающих комплексов Урала и, как следствие, значительное ухудшение качества жизни требует разработки эффективных методов оценки экологического состояния и принятия мер по улучшению качества ОС, Область регионального развития колчеданных руд с длительной историей горнодобывающей промышленности предоставляет уникальную возможность исследования природно-техногенных экосистем, развивающихся продолжительное время в контрастных геоэкологических условиях. Главной задачей в этих условиях является разработка системы мероприятий по минимизации воздействия горнодобывающих комплексов на ОС и человека и обеспечение нормальных условий жизнедеятельности людей. Поэтому геоэкологические исследования становятся основой для предотвращения негативных последствий производственной деятельности.
Одной из наиболее значимых проблем горнорудных районов является оценка геоэкологических основ природно-техногенных экосистем. Научно-обоснованный прогноз экологической ситуации и создание системы управления охраны окружающей среды возможны путем создания геоэкологических моделей в системе технологий комплексного автоматизированного мониторинга, с использованием качественных и количественных методов. Это обеспечит переход к управлению качеством и охраной ОС в условиях НТР в горнодобывающих районах, что исключительно актуально в настоящее время.
Целью исследований является научное обоснование и практическая реализация комплекса методов интегральной оценки влияния природных и техногенных факторов на формирование экосистем горнорудного Урала на территории Башкортостана.
Объектом исследований является природная и техногенная составляющая окружающей среды горнорудных районов Башкортостана, а также распространенность заболеваемости населения территории.
Основные задачи исследований:
1. Определить геоэкологические основы природных и техногенных экосистем в горнорудных районах Башкортостана.
2. Выявить эколого-геохимические особенности территорий в зоне воздействия предприятий горнорудного комплекса Башкортостана.
3. Оценить степень патогенносте природных и техногенных факторов и создать соответствующие карты (геолого-геохимических комплексов, естественной радиоактивности, литогеохимическнх аномалий, интенсивности проявления рудогенеза, природно-климатических факторов, степени воздействия техногенных факторов и гидрогеологических особенностей территории).
4. Осуществить зонирование территории по степени проявленности патогенных факторов на региональном и локальном уровнях и создать карты комплексного геоэкологического зонирования.
5. Разработать систему автоматизированного геоэкологического мониторинга горнорудных районов, базирующуюся на результатах скоординированного геоэкологического зонирования и распространенности заболеваемости населения.
6. Создать многослойные тематические электронные карты природных и техногенных систем территории, с целью обеспечения информационной поддержки принятия экологически значимых решений на всех уровнях государственного и территориального управления. Защищаемые положения:
1. В пределах горнорудных районов Башкортостана впервые обоснована система геологических, металлогенических, литогеохимических, гидрогеологических, климатических и ландшафтно-геохимических факторов, пространственная совокупность которых определяет геоэкологические основы ггриродно-техногенных экосистем.
2. На основе региональных эколого-геохимических исследований и установления условий миграции и накопления элементов в депонирующих средах, выделено два основных типа техногенных экологически-опасных ассоциаций, связанных с освоением медно-колчеданных, золоторудных и железорудных месторождений.
3. Выявлены устойчивые многофакторные связи между природно-техногенными параметрами и отдельными видами заболеваемости населения на основе скоординированного геоэкологического и медико-биологического зонирования территории с применением пространственного моделирования и геостатистических методов анализа.
4. Разработана система экологического мониторинга горнорудных районов Башкортостана, которая является основой управления природно-техногенными экосистемами, рационального природопользования и планирования медико-гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий.
Научная новизна Разработана концептуальная и научно-методическая основа интегральной геоэкологической оценки влияния природных и техногенных факторов на формирование экологического состояния горнорудных районов Башкортостана.
Впервые для крупного горнорудного региона выполнен разносторонний анализ геоэкологической, эколого-геохимической и медико-биологической информации с применением ГИС-технологий, дана интегральная оценка сложной природно-техногенной экосистемы и осуществлено экологическое зонирование территории.
Выделены региональные геолого-геохимическне комплексы с характерным набором дефицитных и избыточных элементов и предложены критерии количественной оценки их экологической опасности на основе показателя литотоксичности элементов.
Разработаны модели пространственного распределения различных [патологий здоровья населения в разрезе поликлиник и сельских врачебных амбулаторий и создан единый банк данных о заболеваемости населения, как один из результатов первого этапа системы медико-биологического мониторинга.
Практическая значимость н реализация результатов исследований.
Для крупной горнопромышленной территории предложены принципы организации скоординированного геоэкологического и медико-биологического мониторинга, которые могут быть использованы в регионах с аналогичными условиями;
- созданы тематические цифровые модели природных и техногенных экосистем территории, обеспечивающие информационную поддержку принятия экологически значимых решений на всех уровнях государственного и территориального управления;
- определены геолого-геохимические балансы химических элементов в коренных породах горнорудного Башкортостана, оказывающие патогенное воздействие на человека;
- изучена география различных видов заболеваемости и выполнен анализ их взаимосвязи с природными и техногенными факторами, что служит основой планирования медико-профилактических мероприятий;
- создана карта комплексной экологической оценки территории и выделены наиболее неблагоприятные зоны, которые необходимо учитывать при планировании землепользования;
- создана базовая картографическая основа в системе медико-биологического мониторинга;
- результаты работы используются в Сибайском филиале ОАО «Учалинский ГОК» при принятии природоохранных решений (справка о внедрении);
- опубликовано 8 учебных и методических пособий, которые используются в процессе лекций и практических занятиях в Башкирском государственном университете, ВЭГУ, а также на курсах повышения квалификации учителей и работы в рамках детско-юношеского геологического движения Республики Башкортостан.
Исходный материал и личный вклад автора. Фактический материал, положенный в основу работы, автор собирал более 12 лет, работая на кафедре геологии и геоморфологии Башкирского государственного университета. Направления, объекты, материалы и объем исследований показаны в таблице 1. Материал получен по аттестованным методикам с соответствующим метрологическим обеспечением. Значительная часть результатов количественных анализов природных компонентов окружающей среды, источников загрязнения и компонентов среды получена и обработана автором в ходе ландшафтных геоэкологических исследований в горнорудных районах Башкортостана, а также в процессе экоаудиторской деятельности.
Публикации и апробация работы. Результаты исследований автора по теме диссерта ции докладывались и обсуждались на международных, Всесоюзных, региональных и Республиканских совещаниях, конференциях и семинарах в городах: Уфа - 1995, 1996, 1997, 1998, 1999, 2000; Москва - 1997, 1999, 2002, 2003, 2006; Санкт-Петербург - 2006; Оренбург - 2005, 2006; Невеяь -1994; Улан-Удэ - 1999; Сибай - 1995; Воронеж - 2005; Пермь -1995,2005; Минск - 200S. Всего опубликовано 42 работы, в т.ч. 8 учебных и методических пособий (в соавторстве) и 1 монография. Выполнено 17 экологических аудитов в Башкортостане и сопредельных территориях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и библиографического списка из 489 наименований. Содержит 297 листов машинописного текста, включая 45 рисунков и 27 таблиц.
В первой главе отражено состояние геоэкологической изученности региона, дан обзор предшествующих исследований, рассмотрены геоэкологические исследования в районах горнодобывающих комплексов Башкортостана.
Во второй главе рассмотрены методология и методика геоэкологических исследований (постановка проблемы, задача геоэкологии в районах горнодобывающих комплексов, геоэкологизация науки, образования и хозяйственной деятельности); показаны научно-методические подходы к оценке экологического состояния природно-техногенных экосистем, рассмотрены принципы и особенности оценки состояния атмосферы, поверхностных и подземных вод, донных отложений, геологической среды, биоты, техногенных систем, объектов социальной среды; изложены принципы картографической оценки состояния ОС; рассматриваются аспекты уязвимости и защищенности ОС к загрязнению.
В третьей главе рассмотрены геоэкологические основы природно-техногенных экосистем горнорудных районов Башкортостана, освещена роль исторических факторов в формировании природно-техногенных экосистем; охарактеризованы природные физико-географические, геологические и техногенные факторы: горнодобывающие комплексы и предприятия золотодобычи и их воздействие на компоненты ОС.
Четвертая глава посвящена медико-биологическим особенностям горнорудных районов (токсичность микроэлементов, естественные биогеохимические аномалии, техногенные геохимические аномалии и их воздействие на организм человека) и методологии зонирования территории по степени экологической опасности для здоровья людей.
В пятой главе рассмотрен геоэкологический мониторинг в горнорудных районах Урала (общие положения; система скоординированного геоэкологического и медико-биологического мониторинга).
Работа выполнена на кафедре геологии и геоморфологии Башкирского государственного университета. Автор выражает глубокую благодарность и признательность на- учному консультанту, докторам геолого-мянералогическях наук Р.В. Голевой, профес- сору И.А. Хайретдинову и заслуженному геологу РБ В.Ф. Ткачеву за ценные советы, всестороннюю помощь и поддержку во время работы над диссертацией, О. Ю. Князевой за участие и практическую помощь в обработке материала, а также всем сотрудникам кафедры геологии и геоморфологии БГУ за оказанную поддержку.
