Эколого-геохимическая характеристика почв и донных осадков юго-запада Ленинградской области тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.09, кандидат геолого-минералогических наук Иванская, Татьяна Борисовна

• Иванская, Татьяна Борисовна
• кандидат геолого-минералогических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат геолого-минералогических наук Иванская, Татьяна Борисовна

Введение.

Глава 1. Природные условия и антропогенная нагрузка района исследований.

1.1. Общая физико-географическая характеристика.

1.2. Геоморфологические особенности.

1.3. Геологическое строение и геохимическая специализация пород.

1.4. Тектонические движения.

1.5. Гидрогеоло гические условия.

1.6. Антропогенная нагрузка.

Глава 2. Результаты предшествующих исследований.

Глава 3. Методика проведения эколого-геохимических исследований.

3.1. Основные принципы выбора природных сред.

3.2. Методика сбора и обработки информации.

3.2.1. Полевые исследования.

3.2.2. Химико-аналитические работы.

3.2.3. Статистическая обработка геохимических данных.

Глава 4. Классификация геохимических ландшафтов.

Глава 5. Геохимические характеристики почв и донных осадков.

5.1. Почвы.

5.2. Донные осадки.

5.2.1. Донные осадки поверхностных водотоков.

5.2.2. Донные осадки юго-восточной части Финского залива.

Глава 6. Оценка эколого-геохимических параметров геологической среды.

6.1. Геохимическое районирование.

6.1.1. Природно-техногенные ландшафты.

6.1.2. Техногенные ландшафты.

6.2. Экологическая оценка с использованием геохимических данных.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Эколого-геохимическая характеристика почв и донных осадков юго-запада Ленинградской области»

Актуальность работы. В настоящее время территория юго-запада Ленинградской области привлекает внимание в связи с перспективами хозяйственного использования, поисками, разведкой и эксплуатацией месторождений полезных ископаемых. Кроме традиционных видов минерального сырья, применяемого в промышленности (карбонатные породы, торф, сапропель и др.), известны месторождения горючих сланцев и фосфоритов, прогнозируется вкрапленное комплексное оруденение золото-молибден-уран-ванадий-никелевого геохимического типа, обнаружены минералы-спутники алмазов (Информационный отчет., 2002ф). Широким развитием на территории пользуются породы, содержащие сидерит. В пределах акватории Финского залива распространены железо-марганцевые конкреции (Жамойда и др., 2000ф и др.).

Экономическому развитию юго-запада Ленинградской области способствует хорошо развитая инфраструктура и близость Санкт-Петербурга. Увеличение роста промышленного производства ведет к возрастанию антропогенной нагрузки на рассматриваемую территорию и сопредельные площади. В совокупности с антропогенным воздействием значительное влияние на состояние геологической среды оказывают специфичный состав горных пород и структурно-тектонические особенности района исследований.

Своеобразие юго-запада Ленинградской области определяется наличием уникальных рекреационных зон. Здесь расположены комплексные заказники регионального значения: Кургальский, Котельский, Лебяжий, Гостилицкий, дубрава у д. Велькота, а также радоновые источники и озёра в д. Лопухинка. На южном побережье Финского залива в городах Ломоносов и Петродворец находятся неповторимые садово-парковые комплексы, имеющие большое культурно-историческое значение.

На протяжении почти 30 лет сотрудниками ФГУП «Петербургская комплексная геологическая экспедиция», «ВСЕГЕИ», ГГП «Севзапгеология», «Невскгеология», ГГУП«Минерал» проводятся исследования эколого-геохимической направленности в Санкт-Петербургском регионе. Важный вклад в решение проблем, связанных с анализом и оценкой эколого-геохимических параметров геологической среды, внесли Ф.Я.Сапрыкин (1984), А.ВЛапо (1989ф), В.П. Бутылин (1989ф), Э.Я. Яхнин (1994ф), Л.Д. Насонова, Э.Ю. Саммет (1995ф), В.А.Шахвердов (1995ф), Б.Г. Дверницкий (1999ф) и др. Однако, несмотря на значительную изученность, недостаточно внимания уделялось выяснению поведения химических элементов в депонирующих средах, дискуссионными остаются причины возникновения литогеохимических аномалий.

Актуальность работы определяется научно-практической необходимостью обобщения и уточнения обширного геохимического материала по почвам и донным осадкам, а также специального изучения процессов и явлений в геологической среде с целью разработки рекомендаций для проведения оценочных, контрольных, рациональных, восстановительных и оптимизационных мероприятий, которые могут и должны быть применены для территории юго-запада Ленинградской области.

Цель работы состоит в установлении эколого-геохимических закономерностей геологической среды на юго-западе Ленинградской области. Для этого поставлены и решены следующие задачи: 1) уточнение ландшафтно-геохимических условий; 2) выявление ассоциаций химических элементов в почвах и донных осадках и выяснение их пространственного распределения, а также определение уровня содержания элементов в депонирующих средах; 3) обнаружение возможных причин возникновения литогеохимических аномалий; 4) анализ и оценка эколого-геохимических параметров геологической среды.

Фактический материал и методы исследования. В основу диссертации положен материал, полученный автором в 2000, 2003 и 2004 гг. при полевых работах на юго-западе Ленинградской области, а также любезно предоставленный сотрудниками Л.Б.Скибиной и Е.С.Федотовой (Петербургская комплексная геологическая экспедиция), В.А.Шахвердовым (ВСЕГЕИ) и О.В.Тамилиной («Минерал»), Химико-аналитические исследования осуществлялись в лабораториях ОМЭ «Севзапгеология», ВСЕГЕИ, Института минералогии Фрайбергской Горной Академии (Германия). Выполнено более 200 приближенно-количественных эмиссионных спектральных анализов (ПКЭСА) почв и донных осадков (Севзапгеология: спектрограф ДФС-8, О.Ю.Вальтер; ВСЕГЕИ: спектрограф СТЭ-1, Н.П.Баландина). Определен химический состав донных осадков и поверхностных вод р. Луга (9 проб) методами атомно-эмиссионной спектрометрии и масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (Институт минералогии ФГА: масс-спектрометр ELAN 1000; масс-спектрометр ELAN 9000, W. Klemm). В рамках работы обработаны результаты более 1000 ПКЭСА почв и донных осадков, около 80 атомно-абсорбционных анализов донных осадков, 613 рентгеноспектральных анализов почв, 65 стандартных химических анализов воды. Обработка аналитических данных производилась с применением пакетов программ Microsoft Excel, Statistica 6.0, Surfer 7.0.

Научная новизна работы. Впервые изучение закономерностей поведения химических элементов в геологической среде проведено с учетом сформировавшихся ландшафтно-геохимических условий на юго-западе Ленинградской области.

На основе полученных геохимических характеристик почв и донных осадков впервые выполнено геохимическое районирование изучаемой площади.

В ходе исследований на современном уровне обозначены и решены некоторые важные с научно-практической точки зрения вопросы о эколого-геохимических особенностях природных сред территории юго-запада Ленинградской области.

Полученная информация позволила сформулировать геохимические принципы эколого-геологического изучения и картирования совмещенных площадей в пределах территорий суши и прилегающих частей акваторий.

На основе ГИС технологий создана специализированная база данных для юго-запада Ленинградской области. База представлена в электронном виде и доступна для эффективного поиска и использования в научных и практических целях имеющейся информации о местоположении пунктов опробования природных сред, результаты химико-аналитических исследований, а также данные статистической обработки для почв, донных осадков и поверхностных вод.

Имеющиеся результаты сопоставлялись с отечественными и зарубежными аналогами (Beuge u.a., 1999; Папин и др., 2000ф; Шахвердов, 2002; Klemm u.a., 2004). В работе использованы современные методические рекомендации и требования к проведению эколого-геохимических исследований ВСЕГИНГЕО (Методические рекомендации., 1998), ВСЕГЕИ (Камеральная обработка., 1999), ИМГРЭ (Требования к производствам и результатам., 2002).

Практическая значимость работы определяется уровнем внедрения целого ряда результатов выполненных исследований в геохимические, геоэкологические, эколого-геологические работы ПКГЭ и ВСЕГЕИ. Полученные данные рекомендуется использовать для дальнейшего изучения процессов и явлений в геологической среде с целью предотвращения или минимизации ее негативных изменений, вызванных природными процессами и под воздействием антропогенной нагрузки, а также для планирования мероприятий, направленных на обеспечение экологической безопасности территории юго-запада Ленинградской области.

Достоверность полученных результатов, выводов и рекомендаций определяется представительностью фактического материала, всесторонними эколого-геохимическими исследованиями с применением современных методов и подходов изучения почвенного покрова и донных осадков, а также подробным анализом опубликованных и фондовых материалов по исследуемой тематике.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждались на заседаниях отдела Региональной геоэкологии и морской геологии ВСЕГЕИ. Результаты исследований докладывались на Всероссийских и Международных конференциях: научная конференция молодых ученых «Полезные ископаемые России и их освоение» (Санкт-Петербург, 2000), II-ая Международная Конференция «Геология в Школе и Вузе» (Санкт-Петербург, 2001); в Институте минералогии Фрайбергской Горной Академии (Фрайберг, 2005); на кафедре геохимии геологического факультета СПбГУ (Санкт-Петербург, 2005).

Значительная часть результатов исследований вошла в Информационный отчет о составлении и подготовке к изданию комплектов Госгеолкарты-200 РФ масштаба 1:200 000 (Информационный отчет., 2002ф).

Исследования проводились в рамках НИР по проекту «Экология поверхностных водотоков» при поддержке программы Леонарда Эйлера, Института минералогии Фрайбергской Горной Академии и кафедры минералогии, кристаллографии и петрографии СПбГГИ (ТУ).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения и содержит 196 страниц, включая 25 рисунков, 33 таблицы и 4 приложения. Список литературы содержит 168 наименований. Во введении определены цели, задачи и актуальность работы. В главе 1 дана характеристика природных условий и антропогенной нагрузки изучаемой площади. В главе 2 выполнен обзор предшествующих исследований. В Главе 3 приведена методика эколого-геохимических исследований. Глава 4 посвящена ландшафтно-геохимическим условиям территории юго-запада Ленинградской области. Глава 5 содержит геохимические характеристики почв и донных осадков. В главе 6 выполнено геохимическое районирование и дана экологическая оценка параметров геологической среды с использованием геохимических данных. В заключении представлены основные выводы эколого-геохимических исследований и охарактеризована их научная и практическая значимость.

Заключение диссертации по теме «Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых», Иванская, Татьяна Борисовна

Основные выводы

Выполненные исследования позволили установить эколого-геохимические закономерности геологической среды на юго-западе Ленинградской области и сделать следующие выводы:

1) Ландшафтно-геохимические условия оказывают значительное влияние на поведение химических элементов в геологической среде и должны учитываться при проведении исследований эколого-геохимической направленности.

2) Пространственное распределение элементных ассоциаций в почвах и донных осадках контролируется в сопоставимой мере природными и антропогенными процессами. Наиболее широкий спектр элементов характерен для антропогенных ассоциаций, что обусловлено различными источниками поступления элементов-загрязнителей в геологическую среду. На состав антропогенных литогеохимических аномалий влияет в первую очередь специфика выбросов и отходов промышленных, сельскохозяйственных и транспортных комплексов. Природные содержания U, Р, Mn, Ti, V и Со сопоставимы с концентрациями этих элементов, поступающими в компоненты геологической среды в связи с хозяйственной деятельностью человека, а в отдельных случаях даже выше.

3) Максимальный уровень антропогенного воздействия испытывают геохимические районы, приуроченные к городским (ггЛомоносов, Петродворец), транспортно-техническим и горнопромышленным типам техногенных ландшафтов. Для первых двух типов характерны наиболее значительные по площади и интенсивности комплексные аномалии, наибольший вклад в которые вносят Zn, Ni и Сг. В пределах Кингисеппского месторождения фосфоритов основным загрязнителем почвенного покрова является уран.

К первоочередным природоохранным мероприятиям, основанным на ландшафтно-геохимических и геологических особенностях локализации аномалий, относятся: строительство и реконструкция очистных сооружений населенных пунктов Ломоносов, Петродворец, Бол. Ижора для снижения антропогенной воздействия на городские агломерации и акваторию Невской губы. Это необходимо и для сохранения садово-парковых комплексов Ломоносова и Петродворца, которые имеют культурную и историческую ценность;

- усовершенствование очистных сооружений ООО «Фосфорит-Портстрой» с целью уменьшения поступления фосфора, урана и марганца в геологическую среду;

- ликвидация несанкционированных свалок, расположенных в пределах водосбора р.Стрелка, и оборудование действующих полигонов складирования отходов специализированными комплексами для утилизации и переработки накопленных отходов.

Данные мероприятия необходимы для снижения загрязнения бассейна р. Стрелка тяжелыми металлами, прежде всего, Си, Mn, Ni и Zn.

Результаты проведенных исследований могут быть использованы не только для выполнения соответствующих экологических мероприятий, но и как основа для научно-практических методов оценки эколого-геохимических параметров геологической среды для контроля над ее изменениями. Кроме того, полученная информация дает возможность дальнейшей детализации эколого-геохимических исследований на изученной площади, а также необходимых обобщений, например, на уровне экологических атласов СевероЗападного региона.

Следует обратить внимание, что в настоящее время существует необходимость нового подхода при разработке эколого-геохимических нормативов, критериев и рекомендаций. В связи с этим весьма полезен обмен опытом с зарубежными исследователями, что будет способствовать созданию и применению единых норм и методик изучения изменений геологической среды в природных условиях и под воздействием антропогенной нагрузки.

Список литературы диссертационного исследования кандидат геолого-минералогических наук Иванская, Татьяна Борисовна, 2006 год

1. Опубликованнная

2. Алексеенко В.А. Экологическая геохимия. М.: Логос. 2000. 627 с.

3. Алексеенко В.А. Распространение химических элементов как один из показателей экологического состояния геохимических систем // Известия русского географического общества. Т. 135. Вып. 1. М.; 2003. С. 28-45.

4. Алексеенко В.А. Геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых. М.: Логос. 2005. 354 с.

5. Баженова В.А., Булдаков Л.А., Василенко И.Я. и др. Вредные химические вещества: Радиоактивные вещества. Л.: Химия. 1990. 464 с.

6. Бандман А.Л., Волкова Н.В., Грехова Т.Д. и др. Вредные химические вещества. Неорганические соединения V-VIII групп. Л.; 1989. 592 с.

7. Барабанов В.Ф. Геохимия. Л.: Недра. 1985. 423 с.

8. Барабошкина Т.А., Самаев С.Б. Дискуссионные вопросы эколого-геохимической оценки состояния приповерхностных горизонтов литосферы / Ломоносовские чтения. М.; 2004.

9. Басыров Н. Ф., Валеева Э. И., Московченко Д. В. Эколого-геохимические исследования Белоярского района Тюменской области // Вестник экологии, лесоведения и ландшафтоведения. Вып. 1. Тюмень: ИПОС СО РАН. 2000. С. 3-10.

10. Батурин Г.Н. Геохимия железомарганцевых конкреций океана. М.: Наука. 1986. 328 с.

11. Белонин М.Д., Голубева В.А., Скублов Г.Т. Факторный анализ в геологии. М.: Недра. 1982. 269 с.

12. Беус А.А. Геохимия литосферы. М.: Недра. 1981. 335 с.

13. Беус А.А., Грабовская Л.И., Тихонова Н.В. Геохимия окружающей среды. М.: Недра. 1976. 248 с.

14. Беус А.А., Григорян С.В. Геохимические методы поисков и разведки месторождений твердых полезных ископаемых. М.: Недра. 1975.280 с.

15. Будников Г.К. Тяжелые металлы в экологическом мониторинге водных систем // Соросовский образовательный журнал. № 5. 1998.

16. Букс И.И., Фомин С.А. Экологическая экспертиза и оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС). М.: МНЭПУ. 1999. 126 с.

17. Васильева Л.И., Кадацкий В.Б. Формы тяжелых металлов в почвах урбанизированных и заповедных территорий / Геохимия. № 4. 1998. С. 426-429.

18. Вернадский В.И. Биосфера. Л.: Научн. хим.-техн. 1926. 148 с.18,1922,23,24,25,26,27.