авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 |

Оценка нефтяного загрязнения почв аридных территорий (на примере астраханской области)

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

БОНДАРЕНКО АНАСТАСИЯ НИКОЛАЕВНА

ОЦЕНКА НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ АРИДНЫХ ТЕРРИТОРИЙ

(НА ПРИМЕРЕ АСТРАХАНСКОЙ ОБЛАСТИ)

Специальность: 25.00.26 - Землеустройство, кадастр

и мониторинг земель

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата географических наук

Астрахань 2008

Диссертационная работа выполнена в Федеральном агентстве по образованию

ГОУ ВПО «Астраханский государственный университет»

ГНУ Прикаспийский научно-исследовательский институт

аридного земледелия РАСХН

Научный руководитель: доктор географических наук, профессор

Бармин Александр Николаевич

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Григоренкова Екатерина Николаевна

кандидат географических наук, доцент

Глаголев Станислав Борисович

Ведущая организация: ГНУ Поволжский научно- исследовательский

институт эколого-мелиоративных технологий РАСХН

Защита состоится «8» ноября 2008 г. в 10.00 на заседании диссертационного совета Д.212.009.04 при Астраханском государственном университете по адресу: 414000, г. Астрахань, пл. Шаумяна, 1, ауд. 101.

Факс (8512) 44-09-33

E-mail: аbarmin60@mail.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Астраханского государственного университета.

Автореферат разослан «6» октября 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

к. г. н., доцент М.М. Иолин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время происходит интенсивный этап формирования нового антропогенного комплекса в Астраханской области, связанного с техногенным влиянием нефтегазовой промышленности на окружающую среду.

Одним из опаснейших негативных результатов взаимодействия человека с природой является загрязнение почв нефтью. Нарушенные земли утрачивают свою хозяйственную ценность, что приводит к дополнительным источникам экологической нагрузки.

Техногенные воздействия преобразуют почвенный профиль, неся за собой трансформацию морфологических и химических свойств почв (Трофимов, и др., 1987; Пиковский, 1988; Анисимова, 1995; Solntseva, 1997; Лавриненко, и др., 1998; Фомин, 1999; Кочуров, 2003; Кочуров, и др., 2004; Садовникова, 2006). Степень этих изменения зависит от продолжительности загрязнения, состава и концентрации компонентов нефти, ландшафтно-геохимических особенностей территории.

В качестве дополнительных источников загрязнения выделяются: разведка и добыча нефти на Каспийском море, прорыв трубопроводов, затопленные нефтяные скважины, потеря контроля над скважинами, перевалочные пункты.

Конечным результатом нефтяного загрязнения является формирование природных комплексов необычных для зональных условий. Зональные типы почв сменяются техногенными модификациями, снижается их продуктивность вплоть до необходимости вывода загрязненных земель из сельскохозяйственного оборота. Воздействие даже на один или два компонента биогеоценоза приводит к изменениям его структуры и функционирования. Исчезают популяции некоторых видов растительных и животных сообществ, обитавших в данном биогеоценозе.

В связи с вышеизложенным, тема изучения влияния нефтяного загрязнения на состояние почв Астраханской области, а также скорость их самоочищения является актуальной.

Цель диссертационной работы - оценка влияния нефтяного загрязнения на состояние разных типов почв аридной зоны и определение скорости самоочищения почв, а также оптимальных способов их рекультивации; изучение биоиндикационных свойств культурных растений по их реакции на нефтяное загрязнение почв.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

  1. Дать оценку экологической ситуации изучаемого региона;
  2. Изучить закономерности изменений физико-химических свойств почв региона при углеводородном загрязнении;
  3. Выявить динамику содержания нефтяных углеводородов в почвах в результате нефтяного загрязнения;
  4. Провести анализ влияния нефтяного загрязнения на развитие сельскохозяйственных культур.
  5. Разработать систему информативных показателей самоочищения почв при различных дозах нефтяного загрязнения.

Объект исследования: зональные типы почв Астраханской области, входящие в состав зоны светло-каштановых, бурых полупустынных, а также аллювиальных почв Волго-Ахтубинской поймы.

Предмет исследования – выявление ответных реакций почвенного покрова и сельскохозяйственных культур в условиях воздействия нефтяного загрязнения на территории Астраханской области.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

  • особенности современного экологического состояния экосистемы Астраханской области;
  • особенности влияния нефтяного загрязнения на почвенно-растительный покров;
  • динамика содержания углеводородов в почве;
  • изменение физико-химических свойств почв при углеводородном загрязнении;
  • снижение продуктивности сельскохозяйственных культур при нефтяном загрязнении;
  • определение допустимого уровня углеводородного загрязнения зональных типов почв;
  • методика способов рекультивации нефтезагрязненных почв изучаемого региона;

Методологической и теоретической основой исследования послужили труды: Ковды В.А., Аренса В.Ж., Кочурова, Б.И., Волынкина И.Н., Доспехова Б.А. и др. авторов.

Фактический материал и основные методы исследования

Материалами для исследования послужили отчеты Управления Росприроднадзора г. Астрахани. Отчеты Астраханьгазпрома. Государственные доклады «О состоянии и об охране окружающей среды РФ». Материалы к государственному докладу о состоянии природной среды по Астраханской области. Материалы Астраханского государственного университета. Фондовые материалы областной научной библиотеки им. Н.К. Крупской г. Астрахани. Результаты собственных многолетних исследований и наблюдений по нефтяному загрязнению почв Астраханской области (2004-2007 гг.). Отчеты ГНУ ПНИИАЗ РАСХН (2004-2007гг.).

Новизна исследований

  • впервые на региональном уровне установлено воздействие углеводородного загрязнения на физико-химические свойства почв;
  • выявлена зависимость продуктивности сельскохозяйственных культур от количественного воздействия нефти;
  • выявлена перспективность фитомелиорантов для восстановления почв при углеводородном загрязнении;
  • разработаны практические рекомендации по рекультивации почв Астраханской области, загрязненных углеводородами.

Практическая значимость работы выражена в следующем:

  • полученные результаты исследования позволяют прогнозировать ответные реакции и устойчивость почв на нефтяное загрязнение; применять дополнительные технические и технологические решения выявления предельно-допустимых доз нефти на почвенный покров;
  • результаты диссертационного исследования используются на лекционных и семинарских занятиях Астраханского государственного университета по курсу («Почвоведение», «Экология почв», «Геоэкология»).

Реализация и апробация исследования

Основные положения исследования докладывались на международных научно-практических конференциях: Международная научно-практическая конференция «Научно-производственное и социально-экономическое обеспечение развития комплексных мелиораций Прикаспия» (ГНУ ПНИИАЗ, 2006); 3-я Всероссийская конференция молодых ученых «Новые технологии и экологическая безопасность в мелиорации» (г. Коломна, ФГНУ ВНИИ «Радуга», 2006); Международная школа молодых ученых и специалистов «Перспективные технологии для современного сельскохозяйственного производства» (ГНУ Нижне-Волжский НИИСХ, 2006); I Международная интерактивная научная конференция «Современные аспекты экологии и экологического образования» (г. Астрахань, ЕИ АГУ, 2007); Международная научно-практическая конференция «Взаимодействие НИУ и социума в решении задач АПК» (ГНУ ПНИИАЗ, 2007); Международная научно-практическая конференция «Проблемы и тенденции устойчивого развития аграрной сферы» (г. Волгоград, ВГСХА, 2008).

Публикации: по теме диссертации опубликовано 14 работ, включая 6 статей в изданиях перечня ВАК РФ, 1 научно-практическое пособие и 1-методическая рекомендация.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 182 страницах компьютерного текста, включая приложения. Состоит из введения, 4 глав и заключения.

В основную часть диссертации включено: 52 рисунка, 19 таблиц. Проанализированы 204 источника литературы, в том числе 19 иностранных источников.

Автор благодарит научного руководителя – д.г.н., профессора А.Н. Бармина за обсуждение результатов исследований и научные консультации. Выражает благодарность за плодотворное сотрудничество и оказанную помощь директору ГНУ ПНИИАЗ, академику РАСХН В.П. Зволинскому, зав. отделом экомониторинга, д.б.н., Е.К. Батовской.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВО ВВЕДЕНИИ обоснована актуальность настоящего исследования, определены цели и задачи, показана научная новизна и практическая значимость работы, сформулированы положения, выносимые на защиту.

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ «ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ АСТРАХАНСКОЙ ОБЛАСТИ» рассмотрены основные природные условия: физико-географическая характеристика (Природа и история Астраханского края, 1996; Ионова, 2007), геолого-геоморфологические особенности (Волынкин, 1972; Кочуров, и др., 2004, климат (Шашко, 1967; Кружилин, 1976; Сухенко и др., 2003; Жилкин, 2003), растительность (Цаценки, 1962; Лавелина и др., 1998), гидрология (Катунин, 2001; Филиппов, 2005; Кондрашин, и др., 2006), изучаемой области. Особое внимание уделено особенностям почвенного покрова (Агрохимические ресурсы …, 1967; Классификация и диагностика почв СССР, 1977; Летунов, 1992 и др.; Классификация почв России, 1997; Зволинский, 1998; Бармин, 1999; Мухортов, 2002; Бармин, и др, 2006; Федотова, и др., 2006).

ВО ВТОРОЙ ГЛАВЕ «СОВРЕМЕННАЯ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СИТУАЦИЯ НА ТЕРРИТОРИИ АСТРАХАНСКОЙ ОБЛАСТИ» представлены основные экологические изменения территории под воздействием различных факторов.

Астраханская область является одним из стабильно развивающихся регионов Южного федерального округа (Туркина и др., 2005; Жилкин, 2006; Маркелов, 2006). Согласно «Схеме экорегионов России», регион характеризуется очень высокой экологической напряженностью (VII ранг) (Карта …, 1996).

Современная экологическая ситуация на территории Астраханской области достаточно сложна и неоднородна. Наиболее острые экологические ситуации складываются в нижней части Волго-Ахтубинской поймы и к дельте Волги. Кроме того, северная, приграничная территория области испытывает негативное влияние промзоны Волгоград-Волжский. Наибольший по площади ареал с острыми экологическими си­туациями относится к разрабатываемому уникальному серогазоконденсатному месторождению, открытому в 1976г. в окрестностях поселка Аксарайский на левобережье Волго-Ахтубинской поймы. Граница этого ареала очерчивает общий периметр разведанного месторождения и включает несколько промцентров, связанных между со­бой технологическими и транспортными линиям (Аксарайск, Досанг, На­риманов, Замьяны). В пределы этого ареала входят пустынные ландшаф­ты, развитые по левобережью и правобережью Волги, а также пойменные ландшафты нижней части Волго-Ахтубинской поймы и вершины дельты. Наиболее сложная экологическая обстановка отмечена на территории, непосредственно примыкающей к промзоне газоперерабатывающего ком­плекса, выбросы которого содержат вредные соединения (сероводород, диоксид серы, углекислый газ, диоксид азота и др.) и оказывают загряз­няющее влияние на воздушную, водную и почвенную среды (Кочуров, и др., 2004).

Современное состояние атмосферы. Как многие другие регионы России, Астраханская область испытывает негативные последствия деятельности человека, выражающиеся в загрязнении атмосферного воздуха. (Материалы к государственному докладу …, 2005).

 Выбросы в атмосферу загрязняющих веществ по Астраханской области -0

Рис. 1. Выбросы в атмосферу загрязняющих

веществ по Астраханской области

Современное состояние почвенного покрова. На территории области преобладают зональные бурые полупустынные почвы – 35,6%, на севере области светло-каштановые почвы занимают 6,7%, солонцовые комплексы – 12,1%, интразональные аллювиальные почвы занимают 24,6%, прочие почвы – 19,2%.

Общее состояние зе­мель следует оценить как неблагополучное, что усугубляется нерацио­нальным природопользованием, истощительным сельскохозяйственным производством, снижением уровня культуры земледелия и резким сокращением агротехнических и фитомелиоративных мероприятий. Увеличивается площадь засоленных и дефлированных земель. По их весу в общей площади сельскохозяйствен­ных угодий Астраханская область относится к зоне высокой степени эко­логического неблагополучия (2 группа из 3). За прошедшие годы про­изошло усиление процессов деградации и истощения почв, что привело к падению продуктивности сельскохозяйственных угодий, в том числе се­нокосов и пастбищ. Это выразилось в уменьшении содержания гумуса в верхнем (пахотном) слое до 1,32% - кризисная экологическая ситуация (2 группа из 5). Низкое содержание азота в почвах отмечается в 95% сельскохозяйственных земель, а в 55% - низкое содержание фосфора. В результате нерационального землепользования прогрессирует деградация пастбищ. Все это привело к тому, что более 50% угодий в Харабалинском, Красноярском, Енотаевском, Икрянинском, Наримановском и Лиманском районах в настоящее время выведено из сельскохозяйственного оборота (Кочуров, и др., 2004; Хромов, 2006).

В процессе ведения государственного земельного кадастра в области ежегодно анализируются тенденции изменений состояния земельного фонда. Ухудшается мелиоративное состояние и состояние инженерной сети орошаемых земель. За последние 10 лет площадь орошаемых земель сократилась с 242,8 тыс. га до 219,1 тыс. га, в том числе орошаемой пашни с 235,2 до 202,5 тыс. га. В настоящее время в неудовлетворительном состоянии находится 74,4 тыс. га орошаемой пашни. На площади 128,8 тыс. га пашни необходимо проведение мероприятий по улучшению земель и технического уровня оросительных систем. За последние годы (1997-2005) списано и переведено в пастбища 14,4 тыс. га орошаемой пашни, более 50% земель по разным причинам не используются по целевому назначению.

Хозяйственное использование земель привело к прогрессирующему антропогенному опустыниванию, вторичному засолению и загрязнению почв, утрате и ослаблению почвенным покровом естественных экологических функций (Горчаков, и др., 2001).

В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ «ВЛИЯНИЕ НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ ПРИРОДНУЮ СРЕДУ» представлены основные изменения природных комплексов под воздействием нефтяного загрязнения.

В последнее десятилетие обострились вопросы, связанные с влиянием нефтяного производства на экологическую ситуацию в различных регионах, поскольку масштабы использования нефти постоянно возрастают. Нефть и нефтепродукты являются одними из основных и крупномасштабных загрязнителей окружающей среды. (Фомин, 1999).

Согласно официальным данным, в настоящее время в России нуждается в рекультивации 1,2 млн. га земель, пострадавших от различного типа загрязнений (Велихов, 1996). Абсолютное большинство аварийных разливов нефти вызывают сильные и во многом необратимые повреждения природных комплексов. Наиболее опасными для состояния окружающей среды являются разливы нефти. При загрязнении почв нефтепродуктами происходит изменение микробиологической активности, физико-химических свойств и т. д.

Изменение микробиологических свойств почв. Нефтяное загрязнение приводит к глубокому изменению всех звеньев естественных биоценозов. Общей особенностью всех нефтезагрязненных почв является изменение численности и ограничение видового разнообразия педобионтов (почвенной мезо- и микрофауны и микрофлоры). При этом типы ответной реакции разных групп педобионтов на загрязнение неодинаковы: количество одних возрастает, других снижается, третьих остается практически постоянным.

Изменение физико-химических свойств почв. Нефтяное загрязнение ведет к склеиванию структурных отдельностей и, как следствие, нарушению аэрации, что, в свою очередь, вызывает торможение развития растений и даже их гибели. В верхней части профиля образуется плотный битуминизированный слой. Нефтезагрязненные почвы теряют способность впитывать и удерживать влагу, для них характерны более низкая гигроскопическая влажность, водопроницаемость, влагоемкость и влаговместимость по сравнению с фоновыми аналогами; также увеличивается дисперсность почв, уменьшается структурность и степень агрегатности, снижается коэффициент фильтрации воды.

Загрязнение почв нефтью и нефтепродуктами сказывается на спектральной отражательной способности почв. Обволакивая почвенные частицы, нефть изменяет спектральные характеристики почв, снижает окислительно-восстановительный потенциал и емкость поглощения (Охрана окружающей.., 1994).

Происходит изменение фильтрационных и физико-механических свойств грунтов. Фильтрация нефтепродуктов в почву создает хроматографический эффект, приводящий к ее дифференциации: в гумусо-аккумулятивных горизонтах сорбируются высокомолекулярные компоненты, содержащие смолисто-асфальтеновые и циклические соединения, а легкие углеводороды проникают в нижние минеральные горизонты. В анаэробной обстановке они могут сохраняться длительное время. (Пиковский, 1988).

Если нефтяные загрязнения характерны в основном только для районов добычи, переработки и транспортировки нефти, то загрязнения нефтепродуктами, такими как дизельное топливо, керосин, смазочные масла, мазут и т.д., распространены повсеместно (Солнцева, и др.,1985).

Самоочищение почв от нефти и нефтепродуктов происходит под действием абиотических, геохимических, биогеохимических факторов и деятельности микроорганизмов. Процесс естественного самоочищения почвенного покрова является достаточно длительным и зависит от физико-химических свойств почвы и нефти.

Биохимическое разложение основной массы разлитой нефти протекает очень медленно, так как в почвах не существует каких-либо определенных видов микроорганизмов, способных разрушить все компоненты нефти. Бактериальное воздействие на них отличается высокой селективностью, и полное разложение нефти требует воздействия разных видов, причем для разрушения образующихся промежуточных продуктов требуются свои микроорганизмы. Легче всего протекает микробиологическое разложение парафинов. Более стойкие циклопарафины и ароматические углеводороды сохраняются дольше. Тяжелые фракции нефти разлагаются очень плохо, образуя смолистые сгустки, тем самым, нарушая весь комплекс почвенных свойств - как физико-химических, так и биологических (Садовникова, 2006).



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.