Введение к работе
Актуальность темы диссертации обусловлена необходимостью уточнения известных и установления новых закономерностей геохимической эволюции почвенных покровов голоцена, влияния антропогенной деятельности на состояние почв и грунтов для решения вопросов геоэкологии, археологии, эволюционной географии, детализации природных изменений в прошлом и настоящем, а также недостаточной степенью изученности этих вопросов для территории Северо-Запада Европейской части России.
Для исследуемой территории не существует детальных реконструкций эволюции окружающей среды, выполненных на основе изучения экогеохимии почв. Почвенный покров, среди других природных архивов, является летописью, в которой записана и сохранена информация (память) о современных и прошлых геоэкологических обстановках местного, регионального и общепланетарного уровня.
Известный ряд климатических и палеогеографических реконструкций эволюции окружающей среды (Хотинский, 1977; Величко, 1989 и др.) не раскрывает в полной мере голоценовую историю Северо-Запада России. В последние годы уделяется все большее внимание проблеме ландшафтно-климатической изменчивости, а также факторам, приводящим к сменам палеогеографических параметров окружающей среды.
Объектом исследования являются почвы и почвогрунты среднего и позднего голоцена южной части Приладожского геоэкологического района.
Предметом исследования являются процессы геоэкологической эволюции почвенных образований в голоцене.
Цель исследования заключается в выявлении особенностей геохимии почвенных покровов как основы реконструкции геоэкологических обстановок в голоцене и совершенствовании методов геоэкологического мониторинга окружающей среды.
Для достижения поставленной цели были поставлены и решены следующие задачи:
изучить геохимические особенности почв и почвогрунтов голоцена южной части Приладожского геоэкологического района;
через геохимические индикаторы выявить черты палеоэкологических обстановок прошлого и их влияние на поведение человека;
определить закономерности геоэкологической эволюции в голоцене;
характеризовать методологические основы и методы геоэкологического мониторинга почв. На защиту выносятся следующие основные положения:
почвенные покровы голоцена южной части Приладожского геоэкологического района обладают специфической памятью, уточняющей геоэкологические параметры отношений: окружающая среда - человек, человек - окружающая среда;
пространственно-временной геоэкологический анализ почвенных образований различных территорий южной части Приладожского геоэкологического района позволил установить ряд закономерностей, отражающих как высокую, так и крайне низкую степень корреляции загрязнений, связанных с многоаспектным влиянием антропогенной деятельности на экологическое состояние региона;
уникальное сочетание различных географических компонентов окружающей среды в среднем-позднем голоцене сформировало в нижнем течении реки Охты экологическую нишу, благоприятную для жизнедеятельности человека неолита - раннего металла и позднего средневековья;
в ходе установленной нами внутрилиториновой трансгрессии деятельность человека на изучаемой территории временно была прекращена вследствие неблагоприятных геоэкологических условий;
геоэкологические исследования почвенных образований голоцена южной части Приладожского геоэкологического района являются основой для разработки концепции геоэкологического мониторинга окружающей среды.
Теоретической и методологической основой диссертации являются конструктивные идеи и результаты исследований отечественных и зарубежных специалистов в области географии, геологии и геохимии: Е.И.Александровской, А.Л.Александровского, Х.А.Арсланова, Э.И.Гагариной, К.К.Маркова, Н.Н.Верзилина, Е.М.Нестерова, Д.А.Субетто, Г.И.Клейменовой, А.В.Маслова, М.А.Спиридонова, В.А.Шахвердова, Е.М.Емельянова, Э.А.Александровой, О.А.Чичаговой, П.Е.Сорокина, М.А.Кульковой, Ф.Я.Сапрыкина, E.M.Bridges, H.P.Blume, и др.
Научная новизна работы состоит в том, что:
- впервые выполнена детальная геохимическая характеристика почв и почвогрунтов голоцена
южной части Приладожского геоэкологического района с использованием новых авторских
данных, послуживших основой для палеогеоэкологических реконструкций развития
окружающей среды;
на основании комплексного анализа почвенных покровов южной части Приладожского геоэкологического района выявлены пространственно-временные закономерности геоэкологической эволюции окружающей среды в голоцене и ее связь с природно-климатическими и антропогенными процессами;
на исследуемой территории выявлена резкая смена условий седиментогенеза (внутрилиториновая трансгрессия), которую автор рассматривает как катастрофическое природное явление регионального масштаба;
выполненные геоэкологические исследования почвенных образований голоцена показали их перспективность и необходимость развития этого направления как нового инструмента для реконструкций палеогеографических обстановок прошлого.
Теоретическая значимость диссертационного исследования заключается в выявлении ряда геоэкологических закономерностей эволюции почвенных покровов территории исследования в голоцене и дальнейшей разработки теории эволюции окружающей среды на основе междисциплинарного подхода.
Практическая значимость. Результаты работы позволяют реконструировать особенности геоэкологической эволюции окружающей среды в голоцене. Полученные данные могут служить основой геоэкологического мониторинга окружающей среды и природоохранных мероприятий. Материалы, полученные автором, используются научными и производственными организациями, внедрены в учебный процесс РГПУ им. А.И.Герцена, включены в научно-производственные отчеты кафедры геологии и геоэкологии по ее договорам и грантам, в которых автор принимала непосредственное участие как ответственный исполнитель и исполнитель (ИИМК РАН, ВСЕГЕИ, ВНИГРИ, Комитет по природопользованию... СПб и др.).
Составлены авторские картосхемы содержания тяжелых металлов для исследуемого региона; выявлены геохимические особенности поверхностных почвенных горизонтов в пределах Санкт-Петербурга; осуществлено зонирование территории по величине коэффициента суммарного загрязнения; осуществлено функциональное ранжирование территории археологического памятника «Охта» на основании геохимических параметров.
Обоснованность и достоверность результатов исследования базируется на большом объеме количественных и качественных исходных материалов, применении сертифицированных методов исследования вещества на современном оборудовании с использованием новейших компьютерных технологий обработки аналитических материалов, ГИС технологий, а также анализе отечественных и зарубежных литературных источников и публикаций по исследуемой проблеме.
Фактический материал и методы исследования. В основу диссертации легли результаты исследований почвенного покрова южной части Приладожского геоэкологического района, береговой зоны Финского залива (от г. Санкт-Петербурга до г.Хамина в Финляндии), полученные автором в течение полевых сезонов 2006-2010 гг., а также материалы ВСЕГЕИ им. А.П. Карпинского, любезно предоставленные В.А. Шахвердовым, данные Северо-Западного института Наследия, техническая документация проектных организаций.
Соискателем использовано более 1300 образцов для литологического, минералогического, геохимического (более 10000 элементоопределений) и радиоуглеродного анализа (получено 15 радиоуглеродных дат). Отбор и подготовка проб к анализу проводились в соответствии с официально утвержденными и разработанными методиками (ГОСТ 17.4.4.02-84; ГН 2.1.7.2041-06: ГН 2.1.7.2042-06). Экспериментальная и аналитическая часть работ выполнена в лаборатории Геохимии окружающей среды им. А.Е. Ферсмана кафедры геологии и геоэкологии РГПУ им.А.И. Герцена. Обработка аналитических данных производилась с применением пакетов программ Statistica 6.0, Surfer 7.0 и др.
Апробация исследований. Результаты исследований были доложены на VIII Межвузовской молодежной научной конференции «Школа экологической геологии и рационального недропользования» (СПбГУ, Санкт-Петербург, 2007 г.); LX Межвузовской конференции «Герценовские чтения» (РГПУ им. А.И.Герцена, Санкт-Петербург, 2007 г); VIII-X Международных семинарах «Геология, геоэкология, эволюционная география» (РГПУ им. А.И.Герцена, Санкт-Петербург, 2008-2010 гг.); IX Международном форуме «День Балтийского моря» (ХЭЛКОМ, Санкт-Петербург, 2008 г.); VI Международной конференции «Геология в школе и вузе: Геология и цивилизация» (РГПУ им. А.И. Герцена, Санкт-Петербург, 2009 г.); Международной научно-практической конференции «Устойчивое развитие и геоэкологические проблемы Балтийского региона» (НГУ им. Я.Мудрого, В.Новгород, 2009 г.); I Международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов, посвященной памяти академика А.П. Карпинского (ВСЕГЕИ им. А.П.Карпинского, Санкт-Петербург, 2009); VI Международной научной конференции студентов и аспирантов «Геология, геоэкология, геология: опыт научных исследований» (ДГУ, Днепропетровск, 2009 г.).