Использование методов геохимии ландшафтов для оценки состояния окружающей среды

Основной областью применения методов геохимии ландшафтов в настоящее время стало решение проблемы окружающей среды, в частности, выявление кризисных экологических ситуаций путем оценки загрязнения ландшафтов. Ландшафтно-геохимические методы используются на всех стадиях оценки состояния локальных и региональных природно-антропогенных геосистем. На региональном уровне такие оценки включают в себя следующие блоки:

– оценку природного геохимического фона региона;

– анализ геохимического влияния сельского хозяйства на природные геосистемы;

– оценку состояния и степени загрязнения промышленных центров, влияния горнодобывающего производства на природную среду;

– комплексное эколого-геохимическое картографирование и районирование территории по степени загрязнения, ответным реакциям и устойчивости природных геосистем к техногенным воздействиям.

Среди перечисленных блоков эколого-геохимического анализа любой территории особенно важно изучение геохимического состояния городов, выделяющихся на природном и агротехногенном фоне как центры концентрации веществ, поступающих в них с транспортными потоками, что ведёт к формированию техногенных аномалий в различных средах. Сами города выступают как мощные источники техногенных веществ, включающихся в региональные миграционные циклы.

Ландшафтно-геохимические исследования, в целом находясь в русле существующих методических подходов геохимии окружающей среды, направлены на анализ и более пристальное изучение пространственной дифференциации природных и антропогенных ландшафтов, факторов загрязнения и самоочищения ландшафтов, радиальной и латеральной структуры антропогенно изменённых ландшафтов, процессов их трансформации под влиянием техногенеза, устойчивости к загрязнению, на разработку методов эколого-геохимического картографирования и создания комплексных экологических атласов загрязнения.

Эколого-геохимическая оценка городской среды проводится в три этапа:

1. Оценка геохимического фона и природного потенциала города. На данном этапе изучаются геохимические характеристики фоновых (ненарушенных) участков, а также природные факторы загрязнения и самоочищения геосистем, то есть характеристики природных компонентов геосистем, их климатических, геолого-геоморфологических, биологических, ландшафтных особенностей, которые оказывают влияние на скорость, особенности распространения загрязнения, степень устойчивости к загрязнениям, а также на способность геосистем к самоочищению. В связи в геохимии ландшафтов появилось понятие о технобиогеомах – ландшафтно-геохимических территориальных системах, со сходной ответной реакцией на определённые виды техногенного воздействия.

2. Инвентаризация техногенных источников загрязнения. Это определение количества техногенных источников, их мощности, количественного и качественного состава загрязняющих веществ. Особенностью городов является наложение полей загрязнения различных производств и видов хозяйственной деятельности друг на друга и формирование полиэлементных техногенных геохимических аномалий в компонентах городского ландшафта (воздухе, снежном, почвенном и растительном покровах, поверхностных и грунтовых водах).

3. Ландшафтно-геохимический анализ. Заключается в изучении конкретного распределения загрязняющих веществ в природных средах. Для каждого компонента ландшафта, где происходит депонирование, – снега, почв, растений – применяются свои способы исследований.

А) Атмотехногенное загрязнение снежного покрова. Его изучение позволяет выявить два типа геохимических аномалий – локальные аномалии, довольно точно отражающие пространственную дифференциацию продуктов техногенеза, техногенную специализацию промышленных зон и отдельных источников, количественную характеристику выпадающих на поверхность земли веществ техногенного происхождения и региональные аномалии, формирующиеся в результате суммарного воздействия города или агломерации на окружающую среду, при этом сам город рассматривается как точечный источник загрязнения. В отдельных регионах площадь загрязнения снежного покрова превышает 100 тыс. км² (Московская область, Донецко-Криворожская агломерация). В других городах радиус воздействия по некоторым подвижным компонентам (диоксиды серы и азота и др.) достигает 40-50 км.

Б) Биогеохимия городской среды. Биогеохимическая оценка включает определение уровней содержания тяжёлых металлов и других поллютантов в растениях города относительно регионального биогеохимического фона, выбор индикаторных видов и органов растений для опробования, выявление ареалов загрязнения растений вокруг промышленных и коммунальных источников. Биогеохимическая индикация состояния снежного покрова даёт информация о загрязнении преимущественно в тёплое время – период вегетации растений и достаточно активной водной миграции поллютантов, поступающих в растения из загрязнённых почв.

На региональном фоне растительность города выглядит как средне- или слабоконтрастная аномалия, однако в пределах самого города, особенно на территории развеваемых золо- и шлакоотвалов, свалок и других мест открытого складирования отходов, практически не фиксируемых по снежному покрову, образуются сильноконтрастные аномальные зоны, непосредственно прилегающие к техногенным источникам. Лучшими индикаторами являются древесные растения, имеющие большую депонирующую поверхность по сравнению с травянистыми и испытывающие меньшее влияние субстрата, особенно сосна.

В) Загрязнение почвенного покрова. Его изучение фиксирует более статичные, чем в воздухе, снеге и растениях, очаги загрязнения. Почвенно-геохимический анализ проводят в 4 этапа: 1) общая оценка загрязнения почв города различными поллютантами методом сплошного сетевого геохимического опробования поверхностных горизонтов почв; 2) анализ выявленных аномальных полей с идентификацией техногенных источников; 3) исследование механизмов миграции и концентрации поллютантов в городских ландшафтах, анализ степени их геохимической трансформации под влиянием техногенеза (например, в результате поступления карбонатной пыли от ТЭЦ и цементных заводов происходит карбонатизация почвы с повышением кислотности на 2-3 единицы, то есть кислые почвы трансформируются в щелочные, что резко изменяет условия миграции многих элементов); 4) почвенно-геохимическое зонирование территории города с учётом природных факторов, влияющих на загрязнение и самоочищение почв (кислотно-щелочных и окислительно-восстановительных условий, механического состава, степени гумуссированности и др.).

Г) Техногенные потоки в водах и донных отложениях. Определяются концентрации и элементный состав загрязнителей в канализационных промышленных и бытовых стоках, в каналах, отстойниках, других водоёмах, в подземных водах в их донных отложениях.

Д) Медико-геохимические исследования. Являются одним из заключительных этапов эколого-геохимических исследований и направлены на изучение влияния техногенных факторов на состояние здоровья населения. Особенностью этих исследований является поиск пространственной корреляции между конкретным распределением загрязняющих веществ в городской среде и заболеваемостью населения.

Заключение. Геохимия ландшафтов является одной из теоретических и методологических основ комплекса наук об окружающей среде. Целостный подход к процессам и явлениям природы, свойственный данной науке, будет в и дальнейшем способствовать возрастанию её роли при решении теоретических и практических проблем локального, регионального и глобального расселения и концентрации веществ в географической оболочке.

ТЕМА: ИЗУЧЕНИЕ ДИНАМИКИ И ЭВОЛЮЦИИ ГЕОСИСТЕМ

Дата добавления: 2014-01-07