Все о геологии :: на главную страницу! Геовикипедия 
wiki.web.ru 
Поиск  
  Rambler's Top100 Service
 Главная страница  Конференции: Календарь / Материалы  Каталог ссылок    Словарь       Форумы        В помощь студенту     Последние поступления
   Геология >> Геоэкология | Диссертации
 Обсудить в форуме  Добавить новое сообщение

Эколого-геологическая оценка качества ресурса геологического пространства территории бассейна р. Бодрак

Березкин Виктор Юрьевич
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук
содержание

Глава 4. Эколого-геологическая оценка территории бассейна р.Бодрак.

4.1 Характеристика особенностей проявления ресурсной экологической функции литосферы в бассейне р.Бодрак

Эколого-ресурсные исследования территории выполнены с учетом методических разработок по картографированию ресурсов необходимых для жизни человеческого сообщества и биоты (Ачкасов, 2000; Трофимов, Зилинг, Барабошкина, Харькина, 2002). Эколого-ресурсные условия района оценивались на основе анализа структуры растительного и почвенного покрова, по оценке содержания гумуса в гумусовом горизонте почв (А1) и продуктивности пастбищной растительности.

Крупномасштабные исследования почвенного покрова (и определение гумуса в частности) до 1997 г на данной территории выполнялись только фрагментарно, для агрохимических целей. В связи с этим автором была проведена комплексная почвенная съемка территории района (1997-2001). Было заложено 46 полных типовых почвенных разрезов по трансекте с юго-востока (г. Сель-Бухра) на северо-запад (г. Керт-Мелик) исследуемой территории, по левому берегу р. Бодрак. Вспомогательная трансекта расположена на правом берегу р. Бодрак, по направлению от Джидаирского оврага до оврага Токма. Для описания и диагностики различных почв, осуществлялся отбор проб из всех почвенных горизонтов, в том числе из гумусового горизонта (А1) для определения содержания гумуса. Результатом почвенной съемки стала почвенная карта долины р.Бодрак масштаба 1:25000.

Районирование территории проведено по содержанию гумуса в гумусовом горизонте (A1) почв и плотности проективного покрытия. В результате почвенной съёмки установлено, что содержание гумуса для почв большинства ЭГС не превышает 4 - 6 %. Наибольшее количество гумуса отмечено для чернозёмов и дерново-карбонатных почв (8 - 10 %), приуроченных к северным пологим склонам квест, в пределах распространения терригенно-карбонатных пород субплатформенного эпикеммерийского комплекса (K1v-g1 - Рg2l).

Наименьшее содержание гумуса установлено в литозёмах (1 % и менее), на наиболее крутых южных склонах квест, а также на рекультивированных землях склонов карьеров строительных материалов. Невысокое количество гумуса характерно для бурозёмов (3-4 %), распространённых на породах вулканогенно-осадочного комплекса киммерийского геосинклинального комплекса (Т3-J1tv). Содержание гумуса в аллювиально-луговых почвах, развитых на мощных четвертичных аллювиально-делювиальных суглинках, так же не превышает 2 - 3 %. Столь низкое количество гумуса в этих почвах может быть обусловлено, как высокими потерями в результате интенсивной сельскохозяйственной деятельности, так и прерывистым характером процесса почвообразования в результате сезонного половодья.

Наименьшая продуктивность пастбищной растительности, а, как следствие, и наименьшая биомасса растений, также наблюдаются на крутых склонах квест, а также в районах заброшенных и действующих карьеров. Эти территории по совокупности эколого-ресурсных данных отнесены к ЭГС класса катастрофического состояния эколого-геологических условий (ЭГУ). Наиболее богатые растительные сообщества (дубравы и разнотравные степи) наблюдаются преимущественно на пологих северных склонах. Для почв указанных эколого-геологических систем (дерново-карбонатных и чернозёмов) отмечено и наиболее высокое содержание гумуса, что позволяет отнести их к классу удовлетворительного состояния ЭГУ. Систематизация данных осуществлена на карте <Эколого-ресурсного районирования территории бассейна р.Бодрак> и в блоках легенды (табл. 4).

Таким образом, наиболее высокое содержание гумуса выявлено в дерново-карбонатных типичных почвах эколого-геологических систем северных склонов квест, под древостоем, подстилаемых карбонатными породами мелового возраста (K1-K2), преимущественно развитыми по левому берегу р. Бодрак. Однако для большей части территории характерно распространение почв с невысоким содержанием гумуса: дерново-карбонатные маломощные, дерновые, бурозёмы, литозёмы, обуславливающие низкую продуктивность пастбищной растительности.

По изученным ресурсным показателям, на период проведения исследований, наиболее некомфортные условия для аграрной деятельности зафиксированы в районах распространения пород вулканогенно-осадочного комплекса (T3-J2). В целом это обусловлено, в первую очередь, составом почвообразующих пород, спецификой горного типа почвообразования и экспозицией склона, значительно влияющими на интенсивность биологического круговорота. На локальных участках - вблизи населенных пунктов в результате перевыпаса скота на месте остепененных лугов сформировались своеобразные бедленды, покрытые вторичными низкопродуктивными сухими качимово-сухоцветно-цикориевыми ассоциациями.
Таблица 4. Оценочный блок легенды <Карты эколого-ресурсного районирования территории бассейна р.Бодрак>
Класс состояния эколого-геологических условий (ЭГУ)Цвет на картеКомпонент ЭГС:Состояние биоты
Абиотический содержание гумуса (%)Биотический продуктивность пастбищной растительности (%)
Удовлетворительныйзеленый более 6более 80Норма
Условно удовлетворительныйжелтый 4 - 630 - 80Риск
Неудовлетворительныйоранжевый 2 - 45 - 30Кризис
Катастрофическийкрасный менее 2менее 5Бедствие

4.2 Характеристика особенностей проявления геодинамической экологической функции литосферы в бассейне р. Бодрак

Эколого-геодинамические исследования территории выполнены с учетом опыта геодинамических и геоботанических исследований, проводившихся в разные годы в междуречье р. Качи и Бодрака (М.Ю. Никитин (1989); В.Д. Скарятин; Д.Г. Зилинг, (2002); М.А. Харькина (2002); А.Ю. Ершов (2003); Е.А. Карпова, Н.С. Петрунина, (2000)). Автором, при анализе эколого-геодинамических условий, основное внимание было уделено выявлению в районе исследования значимых геодинамических факторов, снижающих комфортность территории для существования биоты и проживания человека, а так же его аграрной деятельности.

На основе анализа картографических и полевых материалов рассчитана: горизонтальная расчленённость (км/км2), тектоническая активность (плотность разломов на 1 км2 - км/км2), пораженность территории оползнями (%); плотность проективного покрытия пастбищной растительности от потенциального (%). Сопоставление структуры рисунков овражно-балочной сети и разломных зон показало их существенную взаимообусловленность. Наибольшая расчленённость территории оврагами наблюдается на юго-востоке, в ядре Качинского антиклинория, что соответствует максимальной плотности разломов на квадратный километр. Сопоставление ретроспективных аэрофотоснимков показало, что в ряде случаев зафиксирована стабилизация линейной и плоскостной эрозии, вследствие смены типа хозяйственной деятельности. Наиболее интенсивная линейная эрозия (расчленённость территории оврагами) установлена в районе долины р. Бодрак (как на карбонатных, так и на вулканогенно-осадочных породах), а также на юге территории, в районе оползневого склона г. Сель-Бухра и в ядре Качинского антиклинория. ЭГС перечисленных территорий были отнесены к наиболее опасному - катастрофическому классу состояния эколого-геологических условий.

Согласно анализу аэрофотоснимков и результатам полевых наблюдений максимальная интенсивность плоскостной эрозии отмечена на южных, юго-восточных крутых склонах квестовых гряд, на крутых склонах (8 - 32o) столовых гор и плато Патиль в районе Мангушского оврага. В настоящее время большая часть этих склонов террасирована и покрыта защитными лесополосами, что существенно снизило естественную активность плоскостного смыва.

В качестве биотического индикатора активности (линейной и плоскостной) эрозии проанализировано соотношение фактической и потенциальной плотности проективного покрытия растений. Данный показатель имеет максимальную величину в действующих и в заброшенных карьерах, и связанных с ними отвалах (север и северо-запад территории исследования), а также в пределах территорий традиционно используемых под сельскохозяйственные культуры.

Систематизация результатов эколого-геодинамических исследований осуществлена на <Карте эколого-геодинамического районирования территории бассейна р.Бодрак> масштаба 1:25 000 и в блоках ее легенды (табл. 5).

Разработанная и построенная картографическая эколого-геодинамическая модель позволила наглядно задокументировать, что на момент проведения исследований ведущими факторами, обуславливающими специфику эколого-геодинамических условий типового района, является линейная и плоскостная эрозия. За последние десятилетия имеет место положительная тенденция к снижению интенсивности данных факторов, вследствие террасирования склонов, спада аграрной деятельности и естественного зарастания склонов.
Таблица 5. Оценочный блок легенды <Карты эколого-геодинамического районирования территории бассейна р.Бодрак>
Класс состояния эколого-геологических условийЦвет на картеКомпонент ЭГС:Состояние биоты
АбиотическийБиотический
Расчленённость территории оврагами (км/км2)Плотность разломов на 1 км2-*(км/км2)Поражённость территории оползнями (%)Плотность проективного покрытия пастбищной растительности от потенциального (%)
Удовлетворительныйзеленый 0 - 0,30 - 0,2менее 5более 90Норма
Условно удовлетворительныйжелтый 0,3 - 0,70,21 - 0,45 - 2571 - 90Риск
Неудовлетворительныйоранжевый 0,7 - 2,40,41 - 0,825 - 5050 - 70Кризис
Катастрофическийкрасный свыше 2,4свыше 0,8более 50менее 50Бедствие

4.3 Характеристика особенностей проявления геохимической экологической функции литосферы в бассейне р.Бодрак

Комплексные эколого-геохимические исследования в бассейне р.Бодрак были начаты в 1997. Основные изученные компоненты ЭГС: горные породы, донные осадки, почвы, подземные воды централизованного водоснабжения и наземная растительность проанализированы на содержание валовых форм биофильных и токсичных элементов 1-3 класса опасности (медь, цинк, никель, кобальт, свинец, молибден, ртуть, мышьяк). Полученные данные сопоставлены с информацией о патологии местного населения. Оценка полученных результатов осуществлялась по совокупности геохимических, биогеохимических, ботанических, почвенных, санитарно-гигиенических, и медико-статистических критериев (Виноградов, 1960; Виноградов, 1998; Гаврилова, 1985; Ермаков, 1995-2006; Ковальский, 1974-1982; Касимов 1999; Сает, Ревич, Янин и др., 1990).

Сравнение концентраций валовых форм элементов в породах вулканогенно-осадочного и карбонатно-терригенного комплекса с их концентрациями в сформированных на них почвах выявило взаимосвязь химического состава почв от состава почвообразующих пород. Например, почвы, сформировавшиеся на карбонатных породах эпикиммерийского комплекса (известняках, мергелях, доломитах), характеризуются рассеянием этих элементов (Кк=0,5), а почвы в районах распространения аргиллитов, алевролитов, глин, туфопесчаников и на других бескарбонатных породах геосинклинального комплекса относительно обогащены (Кк=3,5). В связи с этим, расчет фоновых концентраций для изученных элементов в почвах и растениях, был проведён отдельно для районов развития пород чехла и фундамента.

Величина суммарного показателя загрязнения для почв и растительности большинства, выделенных эколого-геологических систем (ЭГС) менее 8, что позволяет отнести их к классу удовлетворительного состояния. Исключение составляют ЭГС, приуроченные к конусам выноса крупных оврагов и к долинам постоянных и временных водотоков, которым на основании принципа доминанты наихудшего показателя по рассчитанной величине Zc присвоен класс условно-удовлетворительного состояния (Zc= 9 - 10).

В главе дан анализ эколого-геохимической обстановки по отдельным элементам:

Медь. Повышенное содержание в почвах приурочено в основном к тальвегам крупных оврагов (Шара, Мендер, Мангушский), а также прирусловой части р. Бодрак, что обусловлено преобладанием миграции меди в водной среде и её накоплением в нижних аккумулятивных звеньях эрозионной сети. Обращает внимание, что почти все выделенные аномалии содержания меди в растительности (подножие юго-восточного склона г. Мендер Крутой, юго-восточная часть русла Бодрака) расположены на пахотных угодьях или в районах которые использовались ранее под садовые культуры. Здесь содержание меди избыточное (60-100 мг/кг) и эколого-биогеохимическое состояние на данных территориях было оценено как условно удовлетворительное, что очевидно связано с использованием медьсодержащих препаратов. В целом эколого-биогеохимическую обстановку по содержанию меди можно оценить как удовлетворительную, за исключением сельскохозяйственных земель прирусловой части Бодрака и днищ крупных оврагов, где повышенное содержание меди отвечает условно удовлетворительному состоянию ЭГС.

Цинк. Повышенное содержание цинка в почвах и растительности отмечено в эколого-геологических системах, приуроченных к районам развития пород вулканогенно-осадочного комплекса (T-J), а также аллювиально-делювиальным (Q III- IV) породам долины р. Бодрак. Наиболее интенсивное накопление цинка происходит в самой северной части района исследований близ села Скалистое, что может объясняться антропогенным воздействием. Эколого-биогеохимическое состояние этого участка оценено как неудовлетворительное. Одновременно выявлен ряд аномалий связанных с пониженным содержанием цинка в растениях на территории в районе гор Большой и Малый Кермен, а также в овраге Чах-Махлы и на северо-западном склоне горы Биюк-Сырт (10-20 мг/кг), что связано с малой подвижностью этого элемента на высококарбонатных почвах.

Никель. Наиболее высокие содержания никеля в почвах (до 10 мг/кг) характерны для ЭГС сформированных на породах киммерийского геосинклинального комплекса (J2md, T3dj), в районе Мангушского оврага и по правому берегу р. Бодрак. Опосредованное влияние горных пород на содержание никеля в растениях прослеживается на юго-западе территории в местах распространения пород таврической серии (балка Николаевский Яр и овраги Мендер и Шара), где максимально допустимый уровень никеля превышен в 1,5 раза.

Хром. Высокие концентрации хрома в почвах не обнаружено, однако в растительности отмечены превышения максимально допустимого уровня по хрому более чем в 1,5 для территорий развития пород киммерийского геосинклинального комплекса (J2md, T3dj), на востоке и юго-востоке территории. Повышенные концентрации хрома в растительности, так же как и других выше перечисленных элементов, зафиксированы в нижних звеньях эрозионной сети, где происходит аккумуляция водных мигрантов (прирусловая часть р. Бодрак и др.).

В районе Бодракского разлома обнаружено повышенное содержание ртути и мышьяка в растительности и свинца в почвах.

Химический состав вод централизованного водоснабжения по содержанию Fe, Cd, Ba, Hg, Se сопоставлен с величинами ПДК, для указанных элементов. Наибольшая минерализация отмечается в водозаборной станции посёлка Скалистое (0,7 г/л). В районе с. Трудолюбовка минерализация вод питьевого назначения составляет всего 0,3 г/л. Минерализация вод питьевого назначения других водоносных горизонтов не превышает 0,2 г/л, что обусловлено составом водовмещающих пород. Данные о содержании микроэлементов в водах питьевого назначения обобщены в виде круговых диаграмм, локализованных на карте в местах расположения водозаборных станций.
Таблица 6. Оценочный блок легенды <Карты эколого-геохимического районирования территории бассейна р. Бодрак> (Барабошкина, Березкин, Ершов, 2003)
Класс состояния эколого-геологических условийКомпонент ЭГССостояние биоты
АбиотическийБиотический
Почвы Подземные водыПороды, почвы, донные отложения.Наземные растительные сообществаЧеловек
Санитарно - гигиеническиеГеохимическиеБиогеохимическиеМедико - экологические
Превышение ПДК (класс опасности)Общее содержание (пдк) - 1 класса опасн 2 класса опасностиМинерализация г/лСуммарный показатель загрязненияКонцентрация микроэлементов в укосах и растительных кормахЭпидемиологические
мг/кг (сухого вещества)Кмду
ZcMoCuZnAs,Hg(Pb, Cr, Cd, Ni)
НедостатокИзбытокНедостатокИзбытокНедостатокИзбыток
УдовлетворительныйОт 2 фоновых до 1 (I-III) < 1 < 8 1-35-2020-60< 1,5Низкий, минимальная частота встречаемости функциональных отклоненийНорма
Условно-удовлетворительныйОт 1 до К max (III)1-21-28-320,5-13-102-2020-8010-2060-1001,5-5При недостатке элементов: риск заболевания эндокринной системы;Риск
1-5При избытке - риск развития онкопатологии
НеудовлетворительныйОт 1 до К (max) (II)> K max (III)2-32-332-1280,2-0,510-500,5-280-102-10100-5005-10Увеличение ОЗ, числа часто болеющих с хроническими заболеваниями и нарушением функционального состояния сердечно-сосудистой системыКризис
5-10
КатастрофическийОт 1 до К max (I)> K max>3>3>128> 0,2> 50<0,5>50<2>500>10Не заселенБедствие

Комплексная оценка эколого-геохимических условий района, отражена на <Карте эколого-геохимического районирования бассейна р. Бодрак> (масштаба 1:25 000). Легенда карты состоит из трех блоков. Первый из них - оценочный блок отражает оценку эколого-геологических условий территории по совокупности абиотических и биотических показателей (табл. 6).

Таким образом, в результате исследования эколого-геохимических особенностей территории, по изученным параметрам, выявлены аномалии избытка элементов (кобальта, свинца) в почвах и растительности в районах развития пород вулканогенно-осадочного комплекса и в нижних аккумулятивных звеньях эрозионной цепи, а в пределах развития карбонатных пород установлены аномалии недостатка биофильных элементов (меди, цинка).

4.4 Характеристика особенностей проявления геофизической экологической функции литосферы в бассейне р.Бодрак

Эколого-геофизические исследования были выполнены на основе полевых (1999 - 2001) и фондовых данных (Никулин, 2001, Ахтямова, Прошлякова, 2001, и др.), систематизированных на базе последних разработок в области эколого-геофизического картографирования (В.А. Богословский, А.Д. Жигалин (2000 - 2006)).

Анализировалась совокупность постоянно и периодически действующих факторов. В качестве постоянно действующих факторов воздействия рассмотрены природная радиоактивность почв и пород, обусловленная присутствием в их составе радионуклидов (урана, тория). В качестве эпизодически действующего фактора рассмотрена сейсмичность территории.

Установленные вариации поля естественной радиоактивности, оценены по результатам радиометрической съёмки, в значительной степени предопределены литологическим составом пород. Условия осадконакопления, типы водной среды и состав поступающего в бассейн обломочного материала, обуславливали интенсивность накопления в породах радинуклидов, главным образом принадлежащих к трем радиоактивным семействам: урана - 238, тория - 232, урана-235 (Хмелевской, 1985). В ходе полевой радиометрии установлено, что мощность экспозиционной дозы колеблется в пределах 2-26 мкР/ч, достигая максимальной величины в районах развития пород таврической серии (Т3-J1tv).

Наибольшие концентрации урана (0,6 - 1,9 г/т), тория (0,7 - 9,3 г/т) в почвах приурочены преимущественно к области распространения бескарбонатных пород ядра Качинского антиклинория (Т3-J1tv, Т3-J1es), а также к северному склону г. Присяжная (уран 1,2 - 2,5 г/т; торий 1,9 - 4,4 г/т), на породах (K1mg) эпикиммерийского комплекса (Ахтямова и др., 2001).

Содержание радионуклидов (U, Th) в растениях в 2 - 5 раз ниже, чем в литогеохимических пробах и отвечает их распределению в почвах и почвообразующих породах. Соответственно, максимальные концентрации урана (0,4 - 0,5 г/т) установлены в пробах растений отобранных в овраге Мендер и с приводораздельных поверхностей на породах мендерской свиты (J2mg). На территории, где развиты преимущественно карбонатные породы (K1al32-3), содержание радионуклидов существенно ниже, как в почвах и породах (уран 0,1 - 0,9 г/т; торий 1,8 - 3 г/т), так и в растительности (уран 0,01 г/т).

Полученные данные систематизированы в легенде к <Карте эколого-геофизического районирования бассейна р.Бодрак> (по полю естественной радиоактивности) масштаба 1:25 000. Оценочный блок легенды карты разработан в виде таблицы (табл. 7).

Абиотические параметры включают: радиоактивность пород, оцениваемую по МЭД и по содержанию U и Th в почвенном покрове, а также оценку сейсмичности. Биотические параметры отражают: содержание радионуклидов (U, Th) в растительности (укосах), наличие морфоструктурных изменений у растений; информацию о смертности от онкопатологии среди местных жителей в селах района и характеристика типичного психологического портрета поведения людей и животных в случае проявления сейсмичности различной интенсивности.

По совокупности постоянно действующих факторов (природные вариации поля естественной радиоактивности и содержание радионуклидов в компонентах ЭГС) и периодически действующих факторов (сейсмичность района) в бассейне р. Бодрак выявлены районы удовлетворительного, условно-неудовлетворительного и неудовлетворительного классов состояния.
Таблица 7. Оценочный блок легенды "Карты эколого-геофизического районирования территории бассейна р. Бодрак"
Класс состояния эколого-геологических условийОтображение на картеКомпонент ЭГС:Состояние биоты
АбиотическийБиотический
ФитоценозыКоренное население
Мощность экспозиционной дозы ,мкР/час(*) Сейсмическая интенсивность(над чертой -баллы, под чертой мм/с)Содержание радионуклидов г/тНаличие морфоструктурных измененийНаличие онкологической патологииВероятные поведенческие реакции населения
В почвахВ растительных кормах
UThUTh
Удовлетворительныйзеленый цвет<20менее 10,025-2,5до 3,5до 15Менее0,1Менее0,05отсутствуют-отсутствуютНе заметноеНорма
Условно-удовлетворительныйжелтый цвет20-501-52,6-503,5-1015-300,1-0,30,05-0,12единичныеединичные случаиСлабое. Возможны галлюционации, страх, чувство неуверенностиРиск
Неудовлетворительныйоранжевая штриховкаболее 506-851-500>10>30>0,3>0,12гигантоморфные зарослине заселенИспуг, паника, беспокойство у водителейКризис
(*) Примечание: фактор периодического действия


<< пред. след. >>

Полные данные о работе И.С. Фомин/Геологический факультет МГУ
 См. также
КнигиИнструкция по составлению и подготовке к изданию листов Государственной геологической карты Российской Федерации масштаба 1 : 200 000 (Роскомнедра) М., 1995. 244 с. : 7
Анонсы конференцийПрограмма молодежной конференции "Современные вопросы геологии", 2-е Яншинские чтения, Институт литосферы окраинных и внутренних морей РАН, 26-29 марта 2002 года
ТезисыЭколого-геологические исследования и картографирование качества ресурса геологического пространства бассейна р.Бодрак. Березкин В.Ю., Барабошкина Т.А.: Качество территориального ресурса геологического пространства
ДиссертацииВзаимосвязь микроструктурных, диффузионных и осмотических параметров глинистых грунтов:
ДиссертацииВзаимосвязь микроструктурных, диффузионных и осмотических параметров глинистых грунтов: Список работ, опубликованных по теме диссертации.
ДиссертацииВзаимосвязь микроструктурных, диффузионных и осмотических параметров глинистых грунтов:
ДиссертацииВзаимосвязь микроструктурных, диффузионных и осмотических параметров глинистых грунтов: Список работ, опубликованных по теме диссертации.

Проект осуществляется при поддержке:
Геологического факультета МГУ,
РФФИ
   
TopList Rambler's Top100