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 |

Типология и эколого-геохимическая оценка урбоэкосистем калининградской области

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи


Станченко Лариса Юрьевна




типология и Эколого-геохимическая оценка

Урбоэкосистем калининградской области


Специальность 25.00.36. - Геоэкология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата географических наук

 

 

  


Калининград - 2009

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Российский государственный

университет имени И. Канта»

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук,

профессор Орленок Вячеслав Владимирович

Официальные оппоненты: доктор географических наук,

профессор Кочуров Борис Иванович

доктор химических наук,

профессор Племенков Виталий Владимирович

Ведущая организация: Кубанский государственный университет

Защита состоится «___» _____________ 2009 г. в _____ часов на заседании диссертационного совета Д 212.084.02 при ФГОУ ВПО «Российский государственный университет имени И. Канта» по адресу: 236040, г. Калининград, ул. Университетская, д. 2, ауд. 206. Отзывы на автореферат просим высылать по адресу: 236041, Калининград, ул. А. Невского, 14, Г.М. Бариновой (e-mail: ecogeography@rambler.ru).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО

«Российский государственный университет имени И. Канта»

(ул. Университетская, д. 2).

Автореферат разослан «___» __________________ 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Г.М. Баринова

Общая характеристика

Актуальность темы исследования определяется возрастающим числом экологических проблем в городах, где проживает большая часть населения, концентрируются промышленные предприятия, значительная доля автомобильного и железнодорожного транспорта. В связи с разнообразием источников техногенного загрязнения очевидна необходимость урбоэкологических исследований особенностей динамики загрязняющих веществ, в том числе тяжелых металлов. Для выяснения специфики концентрации и миграции химических элементов важно в деталях представлять ландшафтно-геохимическую структуру городских территорий, что позволит не только оценивать степень влияния природных и техногенных факторов, но и прогнозировать распространенность и распределение химических элементов в различных компонентах урбоэкосистем.

Теоретические основы геохимической экологии урбоэкосистем заложены в трудах российских и зарубежных ученых (В.А. Алексеенко, 1997, 2003; Н.С. Касимов, А.И. Перельман, 1995, 1999; Ю.Е. Сает, 1988, Б.А. Ревич, 2004; Панин М. С., 1999, D.B. Botkin, 1997; J. Breuste, 1998 и др). Урбоэкосистема понимается как природно-городская система, состоящая из фрагментов природных экосистем и характеризующаяся появлением новых типов систем в результате техногенной трансформации (Герасимова, 2003).

Исследования различных урбоэкосистем показали, что для эффективного управления качеством городской среды необходимы знания особенностей миграции тяжелых металлов с учетом степени влияния техногенных и природных факторов (Геннадиев, 1991; Ковальчук, 2002; Мозолевская, 1995; Никифорова, 1991; Строганова, 1990; В.С. Хомич, 2002, 2004 и др.). В г. Калининграде осуществлялась оценка содержания тяжелых металлов в аккумулятивном слое почв (Салихова, 2001; Е.В. Салихова, О.А. Савостина, О.Л. Виноградова, 2002; Экологический атлас…, 2002), однако при анализе особенностей их миграции учитывались лишь некоторые физико-химические свойства почв. С учетом геохимической типологии ландшафтов особенности накопления и миграции тяжелых металлов в условиях промышленного центра (Калининград) и курорта федерального значения (Светлогорск) впервые исследованы автором в 2005-2007 гг.

Цель работы – оценка эколого-геохимического состояния урбоэкосистем Калининграда и Светлогорска в связи с особенностями их ландшафтно-геохимического строения.

Задачи исследования:

- выполнить типологию геохимических ландшафтов и установить соотношение их площадей в урбоэкосистемах Калининграда и Светлогорска;

- выделить приоритетные поллютанты, характерные для урбоэкосистем Калининграда и Светлогорска;

- определить условно-фоновый уровень содержания тяжелых металлов (ТМ) (Pb, Cu, Zn, Cr, Co, Mn, Ni) в аккумулятивном слое почв и листьях ряда древесных растений, оценить степень загрязнения почвенного и растительного покрова гг. Калининграда и Светлогорска;

- проанализировать и сравнить латеральное распределение ТМ в аккумулятивном слое почв и золе листьев растений изученных урбоэкосистем, провести их эколого-геохимическое картографирование;

- установить влияние физико-химических параметров аккумулятивного слоя городских почв; геоморфологических особенностей урбоэкосистем, преобладающих типов растительности и функциональной структуры исследуемых городов на распространенность и распределение ТМ в верхнем аккумулятивном слое почв и в растениях.

Научная новизна:

1. Впервые для урбоэкосистем Калининграда и Светлогорска на основе ландшафтно-геохимического строения изучена роль природных и техногенных факторов миграции, их влияние на концентрацию и распределение ТМ в верхнем аккумулятивном горизонте почв и листьях наиболее распространенных древесных пород растений;

2. Установлены пространственные закономерности геохимической трансформации урбоэкосистем, проявляющиеся в формировании полиэлементных педо- и биогеохимических аномалий;

3. Впервые выявлена биогеохимическая специфичность исследуемых урбоэкосистем Калининграда и Светлогорска по содержанию ТМ в листьях древесных пород растений.

Основные положения, выносимые на защиту:

  1. Особенности типологии геохимических ландшафтов Калининграда и Светлогорска, основанной на выделении уровней с различными условиями миграции тяжелых металлов;
  2. Трансформация урбоэкосистем, проявляющаяся в формировании и развитии геохимических аномалий в урбоэкосистемах, в более высоком уровне накопления ТМ в почвах автономных ландшафтов по сравнению с почвами подчиненных ландшафтов; в увеличении сорбционной способности городских почв за счет подщелачивания аккумулятивного горизонта; в зависимости между функциональным назначением территории и накоплением металлов в почве.
  3. Эколого-геохимическая оценка урбоэкосистем Калининграда и Светлогорска.

Достоверность выводов обеспечена использованием современных методов исследования, обширным фактическим материалом, применением методов статистической обработки экспериментальных данных. При проведении статистической обработки данных был выбран 5% уровень значимости (критерий Стьюдента t=1,98), что соответствует вероятности 95%. Практическая значимость. Диссертация имеет научное, практическое и методическое значение для эколого-геохимического изучения урбоэкосистем. Уровни содержания ТМ в аккумулятивном слое почв и растениях Калининграда и Светлогорска дают четкое представление об экологической ситуации в этих городах. Полученные материалы предоставляют природоохранным организациям возможность определить общие тенденции и динамику изменения окружающей среды, наметить мероприятия по оздоровлению экологической обстановки и проведению природоохранных работ. Результаты исследования и научные выводы диссертации используются в учебном процессе Российского государственного университета имени И. Канта, они включены в лекционные курсы «Ландшафтно-экологическое планирование» и «Геохимия ландшафтов».

Апробация результатов. Основные положения и отдельные разделы диссертации обсуждались на научно-практических семинарах факультета географии и геоэкологии Российского государственного университета имени И. Канта (2004 – 2007); были доложены и опубликованы в материалах: Международной научной конференции «География, общество, окружающая среда: развитие географии в странах Восточной и Центральной Европы» (Светлогорск, 2001), XXI Международной береговой конференции «Прибрежная зона моря: морфолитодинамика и геоэкология», (Светлогорск, 2004 г.), II международной научно-практической конференции (Калининград, 2006), IV Международное совещание «Геохимия биосферы» (Новороссийск, 2008). По теме диссертационной работы опубликовано 11 работ, в том числе 2 работы в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, содержащего основные выводы, списка использованной литературы. Материал изложен на 119 страницах, содержит 34 таблицы и иллюстрирован 33 рисунками и схемами. Список литературы включает 173 источника. Рисунки, таблицы, картосхемы и другая графика, если это не оговорено особо, составлены автором.

Работа выполнена на кафедре физической географии, страноведения и туризма факультета географии и геоэкологии Российского государственного университета имени И. Канта под руководством доктора геолого-минералогических наук, профессора Орленка В.В., которому автор выражает искреннюю благодарность. Глубокую признательность и благодарность выражаю директору Научно-исследовательского института геохимии биосферы (Новороссийск) проф. В.А. Алексеенко за постоянное внимание к работе и консультации, заведующему лабораторией геологии Атлантики проф. Е. М. Емельянову - за ценные советы, к.б.н, доценту Е.В. Салиховой, зав. лабораторией геохимии и почвоведения О.А. Савостиной, к.г.н, доценту О.Л. Виноградовой, к.г.н, доценту Е.А. Романовой - за помощь на всех этапах работы. Выражаю признательность всем своим коллегам по факультету географии и геоэкологии РГУ имени И. Канта и Е.В. Власовой (НИИ геохимии биосферы, г. Новороссийск).

Содержание работы

1. Научно-методические аспекты изучения

экологического состояния урбоэкосистем

Объекты и методы исследования. Объект исследования - геохимические ландшафты урбоэкосистем Калининграда и Светлогорска. Общая площадь исследованной территории составляет 316,5 кв. км, из них в Калининграде - 284 кв. км, в Светлогорске – 32,5 кв. км. Предмет исследования – закономерности распределения и концентрации валовых форм ТМ в аккумулятивном горизонте почв и золе листьев городских древесных растений (клен и тополь).

В работе использовались геохимические, геоботанические, лабораторно-аналитические, картографические и статистические методы. Было использовано геохимическое картирование по методике, основанной на апробировании по сети точек. В пределах городской территории с каждого кв. километра был произведен отбор литохимических и биогеохимических проб в соответствии с ГОСТами: 174.3.01-83, 174.4.02-84. Проанализировано около 500 образцов литогеохимических и биогеохимических проб, предварительно подвергнутых автором пробоподготовке. Общее количество элементоопределений 7500. Анализы проб выполнены методом спектрального атомно-эмиссионного анализа на спектрографе ДФС-458С (5 класс точности, сертифицированная методика МП-6С), в аккредитованной аттестованной Центральной лаборатории ГГП «Севкавгеология», г. Ессентуки.

Исследование почв и растений урбоэкосистем. Актуальные вопросы, связанные с изучением отдельных сторон исследуемой проблемы, нашли свое отражение в научных трудах известных отечественных и зарубежных ученых (Ю.Е. Сает, В.А. Алексеенко, Н.С. Касимов, Б.А. Ревич, Е.П. Янин, А.Н. Геннадиев, М. С. Панин, В.С. Хомич, В.К. Лукашев, Э.П. Махонько, А.И. Обухов, Р.С. Смирнова, D.B. Botkin, J. Breuste и др.).

2. Факторы формирования геохимических

ландшафтов урбоэкосистем

Природные факторы. Ведущие факторы формирования геохимических ландшафтов - климат, рельеф, почвообразующие породы, почвы, структура растительности урбоэкосистем. Ландшафтно-геохимические особенности г. Калининграда определяются его расположением в трех геоморфологических районах - правобережной высокой моренной равнине, левобережной низкой моренной равнине, долине реки Преголи; г. Светлогорска – на побережье Балтийского моря, на коренном берегу Самбийского полуострова.

Для выяснения особенностей распределения концентраций ТМ в аккумулятивном слое почв городских ландшафтов исследованы почвенно-геохимические особенности аккумулирующей части почвенного покрова. С этой целью были проанализированы некоторые почвенно-геохимические особенности аккумулятивного слоя городского почвенного покрова (рис. 1-3). Такие свойства почв как величина рН, емкость катионного обмена (ЕКО), общий углерод (Собщ), сумма скелетных фракций, безусловно, определяют степень процессов аккумуляции металлов в почвенных горизонтах. Образцы гумусово-аккумулятивного горизонта по гранулометрическому составу в основном представлены супесями или песками, скелетная часть почвы варьирует в широких пределах – от 0,1 до 20%.

Оценивая степень влияния рельефа на некоторые характеристики гумусового горизонта, отмечено, что наиболее ярко оно сказывается на изменении скелетной части почвы: линия тренда заметно снижается от автономных ландшафтов, представленных водоразделами коренных берегов и прирусловыми валами поймы Преголи, к подчиненным ландшафтам понижений коренных берегов и поймы реки (рис.1).

Содержание Собщ находится в пределах, характерных для фоновых почв легкого механического состава и варьирует от 1 до 2,5%, с редкими исключениями до 3,5% в парковых зонах. Содержание углеродсодержащих веществ, соответствующее фоновым почвам, свидетельствует о незначительной техногенной геохимической трансформации почв, т.к. для почв многих городов эта величина в связи с техногенным загрязнением значительно возрастает. Низкое, приближенное к фоновым, содержание Собщ объясняется, вероятно, небольшим количеством природного органического вещества, возвращающегося в биологический круговорот газонов, уличных скверов и т.п. Антропогенное поступление углерода с пылью, сажей и битуминозными веществами, очевидно, также незначительны.

  Изменение суммы скелетных фракций аккумулятивного горизонта почв г.-0

Рисунок 1 – Изменение суммы скелетных фракций аккумулятивного горизонта почв г. Калининграда в разных функциональных зонах и элементарных

ландшафтах

Условные обозначения к рис. 1-3: Функциональные зоны: Мл – малоэтажная застройка; М – многоэтажная застройка; П – промышленные зоны; А – агроселитебные зоны; Р – зоны рекреации и отдыха; ВЧ – территории воинских частей; Пс – пустыри; Л – луга; К - кладбища; Геоморфологические условия: э – элювиальные ландшафты; тэ – трансэлювиальные ландшафты; та - трансаккумулятивные ландшафты; тса – транссупераквальные ландшафты.

Невысокое содержание в почвах гумусовых веществ и облегченный механический состав обуславливает и невысокие значения емкости катионного обмена (ЕКО). Значения ЕКО большинства почвенных образцов находятся в пределах 3-19 мг/экв. на 100 г почвы. В фоновых дерново-подзолистых почвах окрестностей Калининграда значения ЕКО обычно составляют 8-12 мг/экв. на 100 г почвы (Салихова, 2001).

  Изменение содержания общего углерода (Собщ.) в верхнем (0-10 см) горизонте-1

Рисунок 2 – Изменение содержания общего углерода (Собщ.) в верхнем (0-10 см) горизонте почв г. Калининграда в разных функциональных зонах

и элементарных ландшафтах

Минимальные значения ЕКО характерны для песчаных дерново-подзолистых почв со средним содержанием гумуса 2,9% и составляют 6,4 мг/экв. на 100 г почвы. Судя по направлениям трендов ЕКО и Собщ., они незначительно возрастают в направлении от элювиальных к подчиненным ландшафтам, что свидетельствует о некотором увеличении депонирующей способности городских почв трансаккумулятивных и транссупераквальных ландшафтов.

  Изменение ЕКО в аккумулятивном горизонте почв г. Калининграда в разных-2

Рисунок 3 – Изменение ЕКО в аккумулятивном горизонте почв г. Калининграда в разных функциональных зонах и элементарных ландшафтах

Антропогенные факторы. Рассмотрены факторы, влияющие на формирование геохимических ландшафтов урбоэкосистем Калининграда и Светлогорска – городов, отличающихся между собой административным статусом и функциональными характеристиками, неравномерным распределением и мощностью источников антропогенного воздействия, количеством и плотностью населения.

3. Типология геохимических ландшафтов

Калининграда и Светлогорска

Разработанная В.А. Алексеенко (2000) типология геохимических ландшафтов, позволяет учесть степень влияния техногенных (функциональное зонирование территорий исследуемых городов) и природных (преобладающие типы растительности, окислительно-восстановительные условия почвообразовательных процессов, геоморфологические условия, кислотно-щелочные особенности верхнего почвенного слоя) факторов. Классификационная система базируется на ряде типологических уровней. На каждом типологическом уровне учитываются ландшафтно-геохимические особенности внешних факторов разных типов и видов миграции химических элементов, что позволило систематизировать полученные данные и оценить роль отдельных факторов в миграции и концентрации тяжелых металлов. Выделяемые ландшафты отличаются друг от друга по эколого-геохимическим характеристикам и их изменениям под воздействием различных природных и техногенных факторов.

Геохимические ландшафты первого уровня выделяются по ведущему в них техногенному виду миграции тяжелых металлов. С учетом особенностей техногенной миграции элементов выделено 9 техногенных геохимических ландшафтов: промышленные, селитебные мало- и многоэтажные, агроселитебные, зоны, занятые военными ведомствами, зоны рекреации и отдыха, пустыри, луга, кладбища.

Геохимические ландшафты второго уровня выделены по условиям миграции тяжелых металлов в основных типах растительности, которая при определенных условиях может служить биогеохимическим барьером. С объединением городских ландшафтов по особенностям сообществ растений, были выделены ландшафты с преобладанием 4 типов растительных сообществ: травянистых (растительность пустырей, лугов), декоративных древесно-кустарниковых (городское озеленение), лесных древесно-кустар-никовых (растительность пригородных лесов) и садовых древесно-кустар-никовых (растительность придомовых участков).

Геохимические ландшафты третьего уровня выделены по окислительно-восстановительным условиям миграции тяжелых металлов. В соответствии с показателями окислительно-восстановительной обстановки в аккумулятивном слое почв выделено 2 типа ландшафтов: с окислительными и восстановительными условиями почвообразования.

Геохимические ландшафты четвертого уровня выделены по геоморфологическим условиям миграции тяжелых металлов. В основу выделения элементарных ландшафтов на территории исследуемых городов положено учение о геохимии элементарных ландшафтов Б.Б. Полынова (1956) с дополнениями М.А. Глазовской (1964, 1976, 1988), А.И. Перельмана (1999) и В.А. Алексеенко (1983, 2000, 2002).



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.