Введение к работе
Актуальность работы. Среди комплекса проблем, связанных с загрязнением водотоков, одной из важнейших является проблема загрязнения донных отложений тяжелыми металлами Тяжелые металлы сравнительно экспрессно и количественно определяются в объектах окружающей среды современными аналитическими методами Изменения в особенностях их распределения сопровождают практически все виды воздействий, что позволяет использовать их как чуткие индикаторы потоков загрязняющих веществ
Наиболее ценной информацией для анализа экологической ситуации являются данные натурньк наблюдений Базы данных с результатами замеров конкретных показателей позволяют провести детальный анализ воздействия на природную среду на уровне отдельных производственных объектов оценить фактическое загрязнение, выделить его источники и пути распространения Пространственная привязка данных и, соответственно, необходимость их пространственного анализа, определяют необходимость применения технологии географических информационных систем Результаты геоинформационного картографирования позволяют наглядно выявить зоны экологической напряженности и определять первоочередные мероприятия по рациональному природопользованию и обеспечению экологической безопасности водных экосистем
Исходя из этого, диссертационное исследование посвящено актуальной проблеме -оценке геоэкологического состояния природной среды акваторий по данным геохимического исследования содержания тяжелых металлов в донных отложениях через создание базы данных и геоинформационного моделирования и на этом основании районированию малых водотоков по степени проявления загрязнений
Объект исследования: малые водотоки Санкт-Петербурга
Предмет исследования: особенности распределения содержания тяжелых металлов в донных отложениях малых водотоков Санкт-Петербурга
Целью настоящей работы являлось исследование состояния и динамики поведения тяжелых металлов в донных отложениях малых водотоков Санкт-Петербурга через создание базы данных и геоинформационного картографирования экологической ситуации
Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:
- анализ изученности геоэкологического состояния малых водотоков Санкт-
Петербурга в контексте истории развития мегаполиса,
- разработка алгоритма построения базы данных геохимического состояния донных
отложений малых водотоков и выполнение ее программной реализации,
- создание геоинформационной системы, основой которой служит
автоматизированная база данных, а также программно-аналитический инструментарий
для геоэкологического картографирования,
определения уровней загрязнения донных отложений малых водотоков тяжелыми металлами и анализ пространственного распределения на основе созданной ГИС;
оценка влияния геохимических аномалий в донных отложениях на окружающую среду и выявление наиболее загрязненных участков используя разработанную ГИС,
- разработка рекомендаций по совершенствованию анализа геоэкологического
состояния малых водотоков Санкт-Петербурга
Защищаемые положения:
-
концептуальная модель хранения географических данных позволяет создать универсальную структуру для обработки, анализа и отображения геоэкологической информации,
-
программная реализация базы данных геохимического состояния донных отложений малых водотоков Санкт-Петербурга на основе применения метода реляционной организации данных позволяет создать геоинформационную систему «Малые водотоки Санкт-Петербургского региона»,
-
состав и закономерности распределения ассоциаций химических элементов в донных отложениях свидетельствуют о сопоставимом влиянии природных и антропогенных процессов на малые водотоки Санкт-Петербурга,
-
пространственный геоэкологический анализ позволяет производить типизацию малых водотоков Санкт-Петербурга и проектировать меры их экологической защиты
Фактический материал и методы исследования. В основу диссертации легли результаты изучения малых водотоков Санкт-Петербурга и его окрестностей, полученных автором в течении полевых сезонов 2005-2007 гг. Основой фактического материала исследования явилось большое количество поверхностных проб и кернов донных отложений, собственноручно отобранных и изученных автором Соискателем было выполнено общей сложностью более десяти тысяч элементо-определений в лабораториях Геохимии окружающей среды имени АЕ Ферсмана РГПУ имени А И Герцена и радиационной гигиены СЭС Санкт-Петербурга
Научная новизна работы заключается в выявлении пространственных закономерностей распределения тяжелых металлов в донных отложениях малых водотоков Санкт-Петербурга, выделении геохимических аномалий и определении их возможных источников Разработанная и реализованная база данных представлена в электронном виде и доступна для эффективного поиска, и использования в научных и практических целях имеющейся информации о местоположении пунктов опробования, результатов аналитических исследований, а также данных статистической обработки донных отложений На основе специализированной базы данных создана ГИС для малых водотоков Санкт-Петербурга Геохимические карты, построенные на основе разработанной ГИС, позволяют получать новые данные по распределению химических элементов в донных отложениях малых водотоков Санкт-Петербурга
Обоснованность и достоверность результатов исследования базируется на большом количестве качественных исходных материалов, применении современных методов исследования вещества с использованием новейших компьютерных технологий обработки аналитических материалов, ГИС технологии анализа и представления результатов, а также анализе отечественных и зарубежных литературных источников и публикаций по исследуемой проблеме
Теоретическая значимость диссертационного исследования заключается в разработке новейших подходов к геоэкологической диагностике окружающей среды через создание многокомпонентной управляемой базы данных в комплексе со специализированной геоинформационной системой
Практическая значимость работы. Полученные данные рекомендуется использовать для дальнейшего изучения процессов и явлений в геоэкологической среде с целью предотвращения или минимизации ее негативных изменений, вызванных природными процессами и под воздействием антропогенной нагрузки, а также для планирования мероприятий, направленных на обеспечение экологической безопасности малых водотоков Созданная база данных и реализованная на ее основе информационно-аналитическая система могут быть использованы, как образец при решении аналогичных задач в других регионах Результаты используются экологическими организациями города, в учебном и научном процессе РГПУ им А И Герцена
Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации изложены в 12 печатных работах Результаты исследования доложены на IV и V Международных семинарах «Геология и эволюционная география» (РГПУ им А И Герцена, 2004, 2005 гг), IV Международной конференции «Геология в школе и вузе Геология и цивилизация» (РГПУ им А И Герцена, 2005 г), VI и VII Межвузовской молодежной научной конференциях «Школа экологической геологии и рационального недропользования» (СПбГУ, 2005, 2006 гг), LIX Межвузовской конференции «География и смежные науки» (РГПУ им А И Герцена, 2006), XIII Международной научной конференции «Ломоносов-2006» (МГУ им MB Ломоносова, 2006), IV Международной научной конференции «География, геология, геоэкология опыт научных исследований» (ДНУ, Днепропетровск (Украина), 2007)
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения Она изложена на 154 страницах машинописного текста, содержит 69 рисунков и 23 таблицы Список литературы включает 120 наименований
