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 |

Геоэкологическая оценка природной защищенности подземных вод от загрязнения (на примере системы верхнего межморенного водоносного горизонта Калининградской

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи







Михневич Галина Сергеевна





Геоэкологическая оценка природной

защищенности подземных вод от загрязнения

(на примере системы верхнего межморенного водоносного горизонта Калининградской области)





Специальность 25.00.36 – Геоэкология (Науки о Земле)








Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата географических наук









Калининград – 2011


Работа выполнена в Балтийском федеральном университете

имени Иммануила Канта (БФУ им. И. Канта)

Научный руководитель: доктор физико-математических наук, профессор Гриценко Владимир Алексеевич
Научный консультант: доктор геолого-минералогических наук, профессор Орленок Вячеслав Владимирович
Официальные оппоненты: доктор географических наук, профессор Болысов Сергей Иванович
доктор географических наук, профессор Зотов Сергей Игоревич
Ведущая организация: Российский государственный педагогический университет имени А.И. Герцена

Защита состоится «19» мая 2011 г. в 14 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 212.084.02 при Балтийском федеральном университете имени Иммануила Канта по адресу: 236040, г. Калининград, ул. Университетская, д. 2, ауд. 206.

С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале библиотеки Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта (г. Калининград, ул. Университетская, д. 2)

Электронная версия автореферата и объявление о защите размещены на сайте БФУ им. И. Канта http://kantiana.ru

Отзывы на автореферат просим высылать по адресу: 236041, Калининград, ул. А. Невского, 14, ученому секретарю диссертационного совета

Д 212.084.02 Г.М. Бариновой (e-mail: ecogeography@rambler.ru).

Автореферат разослан «____»______________2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Г.М. Баринова

Общая характеристика работы

Актуальность темы исследования. Подземные воды в Калининградской области широко используются для хозяйственно-питьевого водоснабжения. Наибольшее эксплуатационное значение имеют четвертичные межморенные водоносные горизонты (московско-валдайский и окско-днепровский), на долю которых приходится более 63% водоотбора (Карпов, 2005). В то же время высокий уровень промышленной и сельскохозяйственной освоенности территории приводит к загрязнению не только грунтовых, но и напорных межпластовых вод (Инф. бюллетень…, 2006-2010; Рег. инф. бюлл. …, 2009,2010). Геологическая среда во множестве случаев препятствует проникновению загрязняющих веществ с поверхности, что и определяет природную защищенность подземных вод. Под защищенностью подземных вод принято понимать способность верхней части геологической среды к сохранению состояния подземной гидросферы, определяемую, в первую очередь, перекрытостью водоносного горизонта слабопроницаемыми отложениями, препятствующими проникновению загрязняющих веществ с поверхности земли в подземные воды (Гольдберг, 1984, 1987). Изучение защищенности подземных вод от загрязнения и устойчивости к антропогенному воздействию служит одним из инструментов регулирования отношений между компонентами геоэкосистем, важным звеном в разработке основ рационального использования и охраны водных ресурсов и необходимым элементом геоэкологического анализа региональных проблем. Для поддержания устойчивого равновесия региональной геоэкосистемы и обоснования системы принятия административно-управленческих решений по развитию территории области актуально исследование защищенности от загрязнения верхнего межморенного (московско-валдайского) водоносного горизонта.

Цель работы - изучение защищенности подземных вод московско-валдайского водоносного горизонта от загрязнения, как важного условия геоэкологического равновесия в Калининградской области.

Основные задачи:

  • анализ методологических подходов исследования защищенности геосистем от загрязнения в контексте геоэкологических проблем региона;
  • комплексная характеристика гидрогеоэкологической системы верхнего межморенного водоносного горизонта;
  • выбор методики для оценки природной защищенности московско-валдайского водоносного горизонта;
  • геоэкологическая оценка защищенности водоносного горизонта от загрязнения в соответствии с выбранной методикой;
  • выявление территорий с различной степенью защищенности и вероятности проникновения загрязняющих веществ в водоносный горизонт.

Объект исследования гидрогеоэкологическая система верхнего межморенного водоносного горизонта Калининградской области.

Предмет исследования пространственная дифференциация гидрогеоэкологических условий защищенности московско-валдайского водоносного горизонта от загрязнения.

Материалы и методы. В работе использованы опубликованные и архивные материалы, в том числе отчеты о проведенных в середине 80-х - начале 90-х гг. сотрудниками географического факультета Калининградского государственного университета исследованиях защищенности подземных вод некоторых административных районов области и г. Калининграда. Особое значение имеют фондовые отчеты Калининградской гидрогеологической экспедиции (КГЭ), ОАО «Запводпроект», проектного бюро «Нимб»: описания около 2000 буровых скважин, результаты детальной разведки подземных вод в различных районах области, рабочие проекты разведывательно-эксплуатационных скважин для водоснабжения, строительства, реконструкции и расширения объектов водоснабжения населенных пунктов Калининградской области, информационные бюллетени о состоянии недр на территории Калининградской области, Государственные доклады и бюллетени о санитарно-эпидемиологической обстановке. Для решения поставленных задач привлекались положения из работ И.С. Зекцера (2001, 2007), А.П. Белоусовой (1994, 2001, 2005), А.В. Сидоренко (1970), В.М. Гольдберга (1984, 1986, 1987), Г.Н. Ельциной (1985, 1994), А.П. Хаустова (2007, 2009), А.М. Трофимова (2009) и др. В ходе работы применялись следующие методы исследования: описательный, исторический, сравнительно-географический, картографический, интерполяции, математико-статистический, эколого-географический.

Научная новизна.

  • Модифицирована методика оценки защищенности подземных вод от загрязнения В.М. Гольдберга (1979, 1984) и Г.Н. Ельциной (1985, 1994, 2005).
  • Впервые по совокупности литологических и гидродинамических характеристик выявлена пространственная дифференциация устойчивости к загрязнению верхнего межморенного (московско-валдайского) водоносного горизонта.
  • Определено условное время проникновения загрязняющих веществ в водоносный горизонт - от одного года до 200 и более лет, что может быть использовано при определении реальных и прогнозе потенциальных конфликтов водопользования.
  • Впервые дана количественная оценка и составлена карта природной защищенности московско-валдайского водоносного горизонта от загрязнения. Определено соотношение площадей с различным уровнем защищенности подземных вод от загрязнения: незащищенные - 18%, условно-защищенные - 38%, защищенные - 44%. Выявлены участки возникновения конфликтов водопользования на месторождениях полезных ископаемых, участках складирования твердых бытовых отходов и минеральных удобрений.

Защищаемые положения:

  • Методика оценки защищенности гидрогеоэкологической системы межморенного водоносного горизонта от загрязнения.
  • Качественная и количественная оценки защищенности подземных вод, опирающиеся на особенности региональной гидрогеоэкологической системы (литологический состав и мощность водоупоров, наличие грунтовых вод и соотношение уровней напорных и грунтовых вод) и классификация условий защищенности верхнего межморенного водоносного горизонта.
  • Пространственная дифференциация территории Калининградской области по степени защищенности московско-валдайского водоносного горизонта, определяющая его устойчивость к антропогенному воздействию и величину экологического потенциала (категории защищенности).
  • Закономерности распределения и количественное соотношение территорий с разной степенью защищенности от загрязнения: участки с незащищенными подземными водами располагаются в зоне развития конечно-моренных и флювиогляциальных отложений, в долинах рек (Преголи, Немана, Лавы и др.), по берегам морей и заливов, часто включая устьевые участки рек – Деймы, Мамоновки, Нельмы, Приморской. Не защищены подземные воды на 18% территории распространения московско-валдайского горизонта.

Апробация работы. Основные положения и выводы изложены в 12 публикациях, в том числе в двух рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК. Результаты обсуждались на научно-практических семинарах факультета географии и геоэкологии РГУ имени И. Канта (2004-2010); доложены и опубликованы в материалах: 4-й Всероссийской научной конференции «Физические проблемы экологии (Экологическая физика)» (Москва, 2004), Международной научной конференции, посвященной 10-летию КГТУ «Инновации в науке и образовании – 2004» (Калининград, 2004), XII съезда Русского географического съезда (Москва, 2005), Международной конференции LXIV Герценовские чтения «География: проблемы науки и образования» (Санкт-Петербург, 2011).

Практическая значимость. Составленная карта защищенности подземных вод от загрязнения может стать основой для административно-управленческой деятельности, в т.ч. планирования работ по развитию территорий. Результаты исследования используются в деятельности Управления по недропользованию по Калининградской области. Они могут найти применение при разработке стратегии эксплуатации и защиты подземных вод в районах с различной природной защищенностью и прогноза изменения качества подземных вод; для обоснования различных водозащитных предприятий и выбора мест для аккумулирования и хранения отходов. Результаты работы также внедрены в учебный процесс факультета географии и геоэкологии БФУ им. И. Канта при чтении курсов «Гидрогеология», «Гидрогеология Калининградской области», «Экологическая гидрогеология», «Охрана и рациональное использование недр».

Теоретическая значимость. Показана возможность полуэмпирического моделирования защищенности гидрогеоэкологических систем от загрязнения. Результаты работы могут стать основой для создания крупномасштабной региональной эволюционной модели состояния подземных вод.

Личный вклад автора заключается в сборе и обработке фактического материала, анализе и обобщении результатов, разработке методики оценки защищенности подземных вод, апробации методики, построении карт. Основные научные выводы и рекомендации принадлежат автору.

Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю дфмн., проф. В.А. гриценко, декану факультета географии и геоэкологии БФУ им. И. Канта, дгмн., проф. В.В. Орленку, сотрудникам Института «Запводпроект» Н.А. Полищук, Э.И. Марущак, О.Е. Черемисиновой, Н.Д. Хуршудовой, Л.Н. Московцевой, проектного бюро «Нимб» кгмн. Л.И. Цыгановой, начальнику Отдела мониторинга подземных вод КГЭ Л.С. Поляковой, начальнику Управления недропользования по Калининградской области В.Д. Панову, зам. начальника Управления недропользования Г.В. Малафееву за предоставленные материалы, ценные советы и консультации.

Объем и структура работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, состоящего из 203 наименований, в том числе 29 зарубежных. Работа изложена на 212 страницах, включает 55 схем и рисунков, 12 таблиц и 7 приложений.

Основное содержание работы

Глава 1. Методология исследований природной защищенности подземных вод от загрязнения

Для оценки природной защищенности подземных вод от загрязнения автором применен системный подход, позволяющий избежать главного недостатка научной дифференциации, разрывающей единый объект исследования на его отдельные части. Водоносные горизонты рассматриваются как системные образования, совокупность гидрогеологических тел, взаимодействующих между собой и с внешней по отношению к ним окружающей средой. В данной работе используется понятие гидрогеоэкологической системы (ГГС) определенного ранга и содержания, которая находится в активном социально-биотехногенном взаимодействии с окружающей средой, направленно развивается и меняет определенным образом окружающую среду. Процесс изучения гидрогеоэкологической системы подразумевает сначала ее декомпозицию на составляющие элементы, исследование их свойств, признаков, показателей, а затем создание новой целостности для последующего изучения и прогнозирования всех особенностей ее функционирования и развития. Под экологическим потенциалом ГГС понимается «… способность сохранять (или восстанавливать) качественный состав, свойства и ресурсы подземных вод в условиях техногенного воздействия» (Хаустов, 2007). Он тесно связан с устойчивостью – активной реакцией ГГС на негативные процессы, связанные со способностью самоочищения и создания эффекта геохимических барьеров. Понятие экологического потенциала пересекается с понятием защищенности подземных вод от загрязнения. Вслед за И.С. Зекцером (2001), под защищенностью подземных вод от загрязнения понимается «свойство природной системы, позволяющее сохранить на прогнозируемый период состав и качество подземных вод соответствующими требованиям их практического использования». Выявление и оценка экологически значимых свойств системы, ее барьерной функции по отношению к техногенному загрязнению, установление территориальной дифференциации этих свойств служит основой геоэкологического исследования. Оценка защищенности понимается как частная задача по определению экологического потенциала и устойчивости подземных вод. Один из основных факторов устойчивости - литологический состав пород верхнего водоупора, обеспечивающего барьерный эффект. Поэтому для определения устойчивости ГГС к загрязнению, прежде всего, оценивалась литологическая защищенность подземных вод - перекрытость водоносного горизонта слабопроницаемыми отложениями, препятствующими проникновению загрязняющих веществ.

Главной целью в предпринятом изучении ГГС стало выявление наиболее опасных зон экологического риска, характеризующихся низкой степенью защищенности, в которых принятые в качестве критериев показатели превышены или близки к этим значениям (Белоусова, 2006). В основу концепции защищенности подземных вод было положено понимание того обстоятельства, что благодаря сочетанию различных природных условий в одних районах степень риска загрязнения выше и потенциально водоносные горизонты менее защищены, а в других - степень риска загрязнения меньше и, соответственно, выше защищенность. Анализ конкретных природных особенностей изучаемого объекта стал главным моментом при оценке его природной защищенности.

Существует большое количество основных и модифицированных методик оценки природной защищенности (Баринова и др., 1985; Белоусова, 2001; Ельцина, 1994; Зекцер, 2001; Метод. руководство…, 1979; Мельничук, 1997; Рогачевская, 2002; Vrba, Zaporozec, 1994; Witkowski et al., 2007 и др. ). Результат исследований выражается в виде карт природной защищенности, составляемых для горизонта грунтовых вод и первого от поверхности основного горизонта (Баринова и др., 1985; Белоусова, 2001; Зекцер, 2001, Метод. руководство…, 1979). Методическую основу для оценки защищенности подземных вод составили разработки В.М. Гольдберга, предложившего в качестве критериев защищенности соотношение уровней оцениваемого водоносного горизонта и вышележащего безнапорного водоносного горизонта и мощность и литологический состав верхнего водоупора (Метод. руководство…, 1979; Гольдберг, Газда, 1984). При оценке мощности и литологического состава использовался интегральный показатель приведенной мощности водоупора, предложенный Г.Н. Ельциной (Баринова, Ельцина и др. 1985; Ельцина, 1994; Orlenok u.a., 1995).

Глава 2. Методика изучения природной защищенности московско-валдайского водоносного горизонта от загрязнения.

Анализ существующих методик оценки защищенности подземных вод от загрязнения показал, что они не могут быть использованы в данной работе в полном объеме. Выбор принятой в работе методики сделан в рамках следующих ограничений.

1. Работа охватывает территорию всей Калининградской области, что предполагает первичную обработку и использование большого объема фактического материала. Вследствие этого выбрано среднемасштабное картирование (1: 200000) условий защищенности подземных вод, как наиболее отвечающее возможностям осуществления оценки защищенности на качественном и количественном уровнях.

2. Ввиду большого разнообразия загрязняющих веществ, их источников и особенностей поведения выполнена оценка присущей защищенности, без учета конкретных видов загрязнителей.

3. Исследование ограничивается геоэкологической оценкой природной защищенности первого от поверхности напорного горизонта, широко используемого в водоснабжении - московско-валдайского межморенного водоносного горизонта (IIms-IIIvd).

  1. Оценка защищенности учитывает лишь загрязнение, формирующееся на земной поверхности или в грунтовых водах, и продвигающееся к московско-валдайскому горизонту в вертикальном направлении сверху вниз. Случаи латерального проникновения загрязняющих веществ и их перетока из нижележащих горизонтов, не рассматриваются.

В связи с тем, что для полноценной количественной оценки защищенности, основанной на расчете времени движения загрязняющих веществ до уровня подземных вод недостаточно данных о физико-механических свойствах водоупорных пород, в работе принят приближенный, полуэмпирический подход к количественной оценке защищенности подземных вод от загрязнения.



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 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.