Введение к работе
Актуальность темы. Все более усиливающееся влияние потоков антропогенного вещества на процессы природного осадконакопления и экологическое состояние аквальных систем ставит вопрос о поисках наиболее приемлемых индикаторов техногенного прессинга В этой связи донные отложения рассматриваются как носители информации об изменениях, имеющих место в бассейнах седиментации, как своеобразный архив данных состояния окружающей среды, т к они отражают интегрированную во времени сумму антропогенного воздействия на аквальные системы
В связи с проблемой дефицита чистой пресной воды в последнее время особое внимание привлечено к большим озерам мира - естественным хранилищам пресных вод Повышенный интерес вызывают озера, которые издавна осваивались человеком и сейчас оказались составной частью развитых в хозяйственном отношении регионов Это, в первую очередь, две известные озерные системы озера Верхнее, Мичиган, Гурон, Эри, Онтарио - в Северной Америке, а также Ладожское, Онежское и оз. Венерн - в Европе Европейские озера, хоть и уступают в размерах американским, тем не менее, являются крупнейшими на континенте, намного превосходя практически все остальные по площади и объему Их по праву можно назвать Великими озерами Европы
Интенсивное антропогенное воздействия на природу экосистем больших озер в последние десятилетия привело к серьезным нарушениям естественного хода развития и функционирования природной среды, флоры, фауны и даже к их частичной деградации Это, несомненно, ставит как одну из важнейших задачу охраны природы озерных бассейнов, максимально возможного сохранения экологического равновесия и, в конечном счете, восстановления окружающей природной среды Постановка такой задачи и ее решение обусловливает необходимость разработки и осуществления комплексной программы эколого-седименологических исследований крупных озер
Цель исследования состоит в выявлении основных закономерностей современного озерного седиментогенеза с участием техногенной составляющей, а также в сравнительном анализе геоэкологического состояния геосистем больших озер Северной Европы и Северной Америки В ходе исследования были поставлены и решены следующие основные задачи
на системной картографической основе с использованием ГИС-технологий создана концептуальная эколого-седиментологическая информационная база данных по большим озерам Европы и Северной Америки,
выполнен всесторонний анализ литогенной основы озерных геосистем, включая геолого-геоморфологическое строение, историю геологического развития, гидродинамические и гидрографические особенности, седиментологиче-ские и литолого-геохимические параметры,
выявлены основные источники антропогенного воздействия, а также пути поступления загрязняющих веществ и особенности их распределения в озерах, разработаны представления о динамике потоков природного и техногенного осадочного материала в озерных бассейнах;
дана оценка роли донных отложений как индикаторов загрязнения аквальных систем, выявлены связи между динамическими условиями на дне и пове-
дением седиментационного материала (в том числе токсичного) в различных обстановках,
выявлены зоны устойчивого проявления процессов техногенного седимен-
тогенеза, где признаки, характеризующие тип и уровень техногенной седимен
тации, становятся заметными и доминирующими,
» разработаны подходы и выполнена сравнительная оценка интенсивности и общей степени загрязнения донных отложений больших озер Северной Европы и Северной Америки.
Подход и методы исследования. Основной подход к решению поставленных задач заключается в следующем. Физические и химические параметры донных отложений достаточно точно отражают как природные процессы и антропогенную нагрузку в пределах областей питания, так и изменения, имеющие место в пределах бассейна С помощью информации о донных осадках можно выявить направленность и интенсивность техногенного воздействия
Исследования сочетали как традиционный комплекс седиментологических методов, так специальные геоэкологически ориентированные приемы и методы Для отдельных видов исследований были разработаны свои собственные подходы и методики Материалы наблюдений в виде формализованных параметров и другая фактографическая информация были сведены в базы данных Анализ, обработка, представление данных в значительной степени осуществлялись с использованием ГИС-технологий, которые позволяют эффективно работать с пространственно — распределенной информацией Они являются закономерным расширением концепции баз данных, дополняя их наглядностью представления и возможностью решать задачи пространственного анализа
Фактический материал. В основу работы легли данные, полученные в ходе эколого-геохимических исследований, проведенных при участии и под руководством автора в 1981-2004 гг в Ладожском озере, Невской губе, Финском заливе и на других акваториях Материал непосредственно по Ладожскому озеру основан, в том числе, на результатах наблюдений по более чем 400 станциям опробования, расположенным в пределах озерной акватории Полевые материалы были получены в период проведения собственных экспедиций и совместных с научными организациями С -Петербурга - ВНИИ Океангеология, Института Озероведения РАН, ГНПП «Севморгео» и Всероссийского геологического института (ВСЕГВИ) Автор собрал и проанализировал комплексную базу данных по седиментологии и геоэкологии больших озер Европы и Северной Америки, что позволило создать платформу для всестороннего сравнительного исследования, ориентированного, прежде всего, на процесс
Научная новизна и теоретическая значимость заключается в следующем
впервые выполнено теоретическое обобщение по седиментологии и геоэкологии больших озер Европы и Северной Америки и на этой основе выявлена принципиально новая информация о закономерностях и механизмах трансформации и взаимодействия потоков природного и антропогенного осадочного вещества в аквальных геосистемах,
установлено, что геосистемы Великих озер Европы и Северной Америки характеризуются близкими по своим значениям морфометрическими, гидроло-
гическими и гидрохимическими параметрами, т е обладают одинаковым лимнологическим статусом,
обоснована роль донных отложений как важнейших индикаторов загрязнения водных систем Выявлена ведущая роль седиментологических факторов в формировании геоэкологического состояния аквальных бассейнов и показано, что осадки являются носителями информации о состоянии окружающей среды,
разработаны принципы выделения динамических типов дна, качественно описаны и охарактеризованы связи между динамическими условиями осадко-накопления и загрязняющими компонентами, установлены параметры, наиболее адекватно отражающие техногенную нагрузку,
предложен метод дисперсного районирования, позволяющий выявить нагрузку отдельных токсичных компонентов в конкретных точках с учетом природных процессов, что дает возможность непосредственно проследить пути перемещения загрязнителей от места поступления в бассейн до области окончательного захоронения,
разработан подход к оценке качества донных отложений и на этой основе рассчитаны степень и интенсивность загрязнения донных отложений больших озерных систем Мира и проведен сравнительный анализ их геоэкологического состояния
Практическая значимость и реализация работы. Разработанный комплекс исследований аквальных геосистем, основанный на изучении седиментологических процессов, апробирован
при оценке состояния водных объектов и выработке природоохранных рекомендаций (Ладожское озеро),
при оценке исходного состояния среды и выполнении процедуры ОВОС на участках добычи Fe-Mn конкреций (Финский залив) и создания намывных территорий (Лужская губа),
при подготовке Природоохранного атласа Российской части Финского залива
Результаты исследований внедрены в качестве научных отчетов, и авторских публикаций В администрациях Санкт-Петербурга и Ленинградской области материалы были использованы для улучшения экологической ситуации
Созданная в ходе исследований база данных по различным аспектам седи-ментологии и геоэкологии крупнейших озерных систем мира, а также комплект построенных геоэкологических карт служат основой для разработки экологических сценариев, оценки качества вод и проведения системного мониторинга состояния аквасистем Предложенный подход к расчету степени и интенсивности загрязнения донных отложений послужит вкладом в разработку национальных критериев оценки качества аквальных систем с использованием седиментологических индикаторов Разработанные принципы динамического районирования дна дают возможность более обосновано выявить точки для мониторинга, места для разработки подводных карьеров и организации подводных свалок грунта Теоретические положения работы и представленный фактический материал используются в учебном процессе в ВУЗах при подготовке специалистов
по седиментологии и геоэкологии
Личный вклад автора. Основные результаты были получены при осуществлении плановых НИР в НИИ Земной Коры СПбГУ, где автор являлся ответственным исполнителем или входил в авторский коллектив Автор руководил се-диментологическими исследованиями и лично участвовал в работах всех этапов, начиная с постановки задачи, планирования работ, выбора точек пробоот-бора, собственно опробования и анализа материалов Обоснование главных выводов работы выполнено лично автором
Апробация работы. Основные положения работы докладывались на Международной конференции «Экологическая геология и природопользование (СПб, 2000), «Новые идеи в науках о Земле» (Москва, 2001), «Экологическая геология и рациональное недропользование» (СПб, 2003), «Биокостные соединения» (СПб, 2004), 8-я международная специализированная выставка и конференция AQUATERRA-2005 (СПб, 2005), Международный экологический форум «День Балтийского моря» (СПб, 2005, 2006,2007), World Water Week in Stockholm (Stockholm, 2006) и многих других (более 20). Результаты исследований неоднократно обсуждались на литологических семинарах кафедры литологии и морской геологии СПбГУ и отделения седиментологии университета Уп-салы (Швеция)
Публикации. По теме диссертации опубликовано 45 работ, в том числе 4 монографий (в соавторстве), атлас и более 20 статей в сборниках трудов и реферируемых журналах Основные результаты работ изложены в 12 научных и производственных отчетах
Структура и объем работы. Работа состоит из пяти глав, введения и заключения общим объемом 290 страниц, включая 87 рисунка, 49 таблиц и список литературы из 293 наименований
