Геоэкологическая оценка состояния природной среды Владимирской области тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.36, кандидат географических наук Грачева, Ирина Владимировна

• Грачева, Ирина Владимировна
• кандидат географических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат географических наук Грачева, Ирина Владимировна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Физико-географическая характеристика территории Владимирской области.

1.1. Географическое положение, границы, административное деление

1.2. Рельеф, геологическое строение, полезные ископаемые

1.3. Экзогенные геологические процессы

1.4. Климат

1.5. Гидрогеологические условия и гидрология области

1.6. Почвы

1.7. Растительный и животный мир

1.8. Ландшафты

ГЛАВА 2. Критерии оценки загрязнения окружающей среды.

2.1. Тяжелые металлы в окружающей среде

2.2. Нормирование выбросов загрязняющих веществ

2.3. Комплексные показатели состояния природных сред

2.4. Фоновые содержания тяжелых металлов в природных средах

ГЛАВА 3. Методика и объемы геоэкологических исследований на территории Владимирской области.

3.1. Геоэкологические исследования на территории Владимирской области.

3.1.1. Полевые исследования

3.1.2. Лабораторные работы

3.1.3. Камеральные работы

3.2. Геоэкологические исследования на территории города Коврова.

3.2.1. Полевые и лабораторные исследования

3.2.2. Камеральные работы

ГЛАВА 4. Результаты геоэкологических исследований территории Владимирской области.

4.1. Комплексное загрязнение почв химическими элементами

4.2. Комплексное загрязнение донных осадков

4.3. Загрязнение поверхностных вод

4.4. Загрязнение подземных вод

4.5. Загрязнение снежного покрова

4.6. Загрязнение растительности

4.7. Оценка техногенных изменений природных ландшафтов

4.8. Геоэкологическая оценка состояния природной среды и рекомендации по дальнейшим геоэкологическим исследованиям на территории области

ГЛАВА 5. Оценка загрязнения почвогрунтов на территории г. Коврова

ВЫВОДЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Геоэкологическая оценка состояния природной среды Владимирской области»

Преобразование природы человеческой деятельностью, постоянно усиливающееся в ходе научно-технической революции, привело к необходимости оценки негативных изменений состояния окружающей природной среды.

Актуальность темы. Необходимость решения назревших экологических проблем привела к созданию с начала 1980-х годов Общегосударственной системы наблюдений и контроля загрязнения окружающей среды (ОГСНК). Соответствующие постановления и нормативные требования к экологическим исследованиям были разосланы в различные регионы РФ, в том числе и во Владимирскую область [48,56]. В 1985 - 1986 годах Владимирский областной комитет охраны природы начал проводить исследования состояния поверхностных вод, донных отложений рек и почв на территории области.

Последние десятилетие XX века в России совпало со сменой общественно - политического строя, изменив экономическую политику государства, что не могло не сказаться на всех сферах деятельности, в том числе сфере научных исследований в области экологии и охраны окружающей среды. По финансовым проблемам геоэкологические исследования на территории Владимирской области прекратились. Этот переходный период сопровождался значительным спадом производства, что, в свою очередь, привело к снижению поступления загрязняющих веществ во все природные среды. Однако отрывочные данные мониторинга природной среды свидетельствовали о том, что улучшения ее состояния, адекватного снижению антропогенной нагрузки не произошло.

В 1993 году на территории Владимирской области возобновились комплексные геоэкологические исследования. Эти работы, первые в области, полностью покрывают всю ее площадь, исследуют все компоненты природной среды, оценивая загрязнение всех компонентов в отдельности и экологическое состояние природной среды в целом. Автор принимал непосредственное участие в этих исследованиях в 1993 - 1995 годах и в 1997 - 1999 годах, являясь ответственным исполнителем нескольких этапов работ. Результаты исследований положены в основу данной диссертационной работы.

Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы является решение задачи комплексной геоэкологической оценки состояния природной среды Владимирской области и исследование закономерностей антропогенного загрязнения почв на территории промышленного центра на примере города Коврова. Геоэкологической оценкой состояния назовем установление количественных и качественных характеристик исследуемого объекта, определенных показателей состояния на основе их соответствия определенным уровням или нормам.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи: - выявить пространственную структуру распределения очагов загрязнения, - установить источники вредных воздействий на природную среду, - определить размеры зон их влияния на компоненты природной среды, - оценить это влияние на состояние природной среды Владимирской области.

Объект исследований - основные компоненты природной среды: почвы, поверхностные и подземные воды, донные отложения рек, снежный покров, растительность.

Предмет исследований - процессы влияния источников загрязнения на состояние природной среды Владимирской области.

Исходные материалы: фондовые, литературные и теоретические материалы о состоянии природной среды Владимирской области за последние 50 лет, данные экологического мониторинга окружающей среды и полевых исследований на территории области в 1993 - 1999 годах.

Научная новизна и предмет защиты. Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

- впервые проведена комплексная оценка состояния природной среды Владимирской области;

- оценка загрязнения почвогрунтов промышленного центра проведена с применением различных методов исследования, результаты которых были сопоставлены между собой.

На защиту выносятся:

1. Результаты анализа данных экологического мониторинга, на основе которых сделана комплексная геоэкологическая оценка состояния природной среды на территории Владимирской области.

2. Результаты изучения обширного фондового и литературного материала о Владимирской области и его обобщение в виде комплекта тематических карт, отражающих современную экологическую ситуацию на территории Владимирской области.

3. Результаты применения новых методов исследования к решению проблемы оценки загрязнения почв на территории промышленного центра (на примере города Коврова).

Проведенные исследования позволят решить актуальные практические задачи разработки и проведения в области и промышленных центрах природоохранных мероприятий, а также задачи экологического обоснования схем развития и размещения производительных сил, генеральных планов городов и территориальных производственных комплексов области.

Практическое значение работы заключается в следующем:

- согласованы разнородные данные о состоянии природной среды на территории Владимирской области, полученные из различных источников;

- составлен комплект тематических карт Владимирской области, которые отражают современную экологическую обстановку на ее территории;

- сформирована обширная база данных о загрязнении почвогрунтов на территории города Коврова;

- выявлены районы с неблагоприятным состоянием почвогрунтов;

- сделаны первые шаги к формированию городской ГИС.

Основания для выполнения работы. Рассмотренные в диссертации проблемы разрабатывались автором в рамках региональной программы «Геоэкологические исследования и картографирование масштаба 1:1000000 - 1:500000 центральных областей РФ [51,56]. Исследования велись «Территориальным центром государственного мониторинга геологической среды и водных объектов по Владимирской области», где автор работал и с которым сотрудничал в период с 1993 по 2003 год.

Внедрение результатов работы. Полученная в диссертации оценка загрязнения почвогрунтов города Коврова химическими веществами на основе сформированной обширной базы данных является составной частью создаваемой в городе ГИС.

Апробация работы. Основные положения диссертации изложены в Трудах международного экологического конгресса «Новое в экологии и БЖД», С. -Петербург, 2000; в межвузовском сборнике научных трудов «Проблемы экологии Волжско - Окского междуречья», Ковров, 1998; практические результаты диссертации доложены и обсуждены на научном семинаре «Актуальные проблемы г. Коврова в условиях конверсии», Ковровская государственная технологическая академия, Ковров, 1997, диссертация рассмотрена и оценена на кафедре геоэкологии факультета географии и геоэкологии С.-Петербургского государственного университета, С.-Петербург, 2003.

Структура работы. Диссертационная работа состоит из 5 глав. В первой главе дана физико - географическая характеристика территории Владимирской области. Во второй главе приведен литературный обзор по вопросам содержания загрязняющих веществ в окружающей среде, нормирования выбросов, расчета комплексных показателей состояния природных и определения фоновых содержаний тяжелых металлов в различных природных средах. Описание использованных методов исследования даны в третьей главе диссертации. Результаты комплексных геоэкологических исследований на территории Владимирской области представлены в четвертой главе. Пятая глава посвящена оценке загрязнения почвогрунтов на территории города Коврова - крупного промышленного центра Владимирской области.

В целом, диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, изложена на 160 страницах машинного текста, включает 30 рисунков, 27 таблиц, список литературы из 65 наименований.

Заключение диссертации по теме «Геоэкология», Грачева, Ирина Владимировна

ВЫВОДЫ

В диссертационной работе на основе выполненных автором исследований решены актуальные проблемы, имеющие важное прикладное значение в области экологии и охраны окружающей среды на локальном и областном уровнях.

1. На основании изученных фондовых, теоретических и литературных материалов с дополнениями и изменениями в ходе полевых геоэкологических исследований созданы тематические карты Владимирской области, отражающие современную экологическую ситуацию. Это карты: ландшафтная, геоморфологическая, почвенная, карта районирования территории области по функциональному использованию.

2. На основе анализа ландшафтной карты, дешифрирования аэрофотоснимков и оценки хозяйственного использования территории создана карта степени техногенного изменения ландшафтов Владимирской области. В целом по области измененные ландшафты составляют 41 % территории л ок. 12000 км ) и занимают Юрьевское Ополье, левобережье реки Оки и междуречье рек Клязьмы и Суворощи.

3. В работе определены зоны влияния на компоненты природной среды действующих и потенциальных источников негативных воздействий, таких как крупные промышленные предприятия, животноводческие и земледельческие хозяйства, основные водоснабженческие объекты, транспортные магистрали. Большую тревогу вызывает состояние почв, поверхностных и подземных вод, донных отложений рек на территории Владимирской области. Все перечисленные элементы природной среды имеют уже не точечный, а площадной характер загрязнения

4. По уровню загрязненности почв были выделены три района области. Во-первых, все крупные промышленные центры: Владимир, Ковров, Кольчугино, Александров, Муром, Вязники, Гороховец, Петушки. Во-вторых, районы с обширными площадными очагами загрязнения почв, имеющие сельскохозяйственное и транспортное происхождение (окрестности городов Вязники, Судогда, Костерево, Суздаль, Камешково). В-третьих, особое внимание обращает на себя загрязнение почв Юрьевского Ополья, самого большого в области производителя земледельческой продукции. Основными загрязняющими веществами являются соединения тяжелых металлов в городах; пестициды, цинк и органические вещества в сельскохозяйственных районах. Опасное загрязнение поверхностных вод и донных осадков соединениями тяжелых металлов выявлено на участках рек Клязьмы, Пекши, Рпени и Мстерки, использующихся в водоснабжении городов и населенных пунктов. Эти случаи указывают на недостаточную очистку городских стоков, поступающих в гидросеть, а также на бесконтрольный сброс загрязняющих веществ на территории населенных пунктов. Анализ динамики подземных вод позволил определить опасное снижение уровня гжельско - ассельского водоносного комплекса - основного в области источника централизованного водоснабжения; а также загрязнение подземных вод соединениями азота, шестивалентного хрома, нефтепродуктами. На основе геоэкологических исследований были сделаны специальные карты загрязнения почв, поверхностных и подземных вод, донных осадков, снега и растительности на территории Владимирской области. 5. Обобщением результатов геоэкологических исследований стала комплексная геоэкологическая оценка современного состояния природной среды, сделанная в виде карты экологического состояния природной среды на территории Владимирской области. Комплексная оценка включила в себя 3 раздела: оценку экологического состояния элементов природной среды; факторы, ограничивающие хозяйственное использование территории; рекомендации по рациональному природопользованию. По экологическому состоянию природной среды область разделена на 4 зоны: благоприятную, условно благоприятную, неблагоприятную, очень неблагоприятную. К факторам, ограничивающим хозяйственное использование территории отнесены химическое загрязнение, пораженность экзогенными геологическими процессами, отсутствие надежной естественной защиты от загрязнения первого с поверхности водоносного горизонта и значительное понижение уровня основного эксплуатируемого водоносного горизонта. На территории области выделены 6 основных видов хозяйственной деятельности: строительство; с/х производство; лесоразработки; забор воды для питьевого и хозяйственного снабжения; разработка полезных ископаемых, размещение нефтехранилищ, складов ядохимикатов, захоронение отходов. К основным рекомендациям по рациональному природопользованию для каждого вида деятельности относится ограниченное природопользование с предварительным проведением защитных и очистных мероприятий. На некоторых участках хозяйственную деятельность можно вести без ограничений, но есть и непригодные территории для строительства промышленных и гражданских объектов, забора воды, для с/х производства, для размещения нефтехранилищ, складов ядохимикатов, захоронения отходов.

6. По данным экологического мониторинга создана обширная база данных загрязнения почвогрунтов на территории города Коврова - второго по величине промышленного центра области. Это позволило определить пространственную структуру очагов загрязнения, т.е. выделить в черте города 4 зоны по степени загрязнения почвогрунтов: зону чрезвычайно опасного загрязнения, опасного загрязнения, умеренно опасного загрязнения и зону допустимого загрязнения. Общая площадь комплексной аномалии техногенного загрязнения почвогрунтов составляет 24 км или 80% площади города. Вся информация отражена на картах загрязнения почвогрунтов города различными химическими веществами: ртутью, свинцом, оловом, цинком, серой, барием.

7. Проблема оценки загрязнения почвогрунтов на территории промышленного центра решена новым для таких целей статистическим методом -методом главных компонент. Полученные результаты подтвердили основные источники загрязнения почвогрунтов на территории города: промзо-ны, железная дорога и автотрасса. Этим методом были выявлены новые источники и очаги загрязнения: несанкционированные свалки, пойма реки

Клязьмы, вся северная часть города, вдали от основных промышленных предприятий. С помощью статистических методов сделаны карты пространственного тренда основного направления загрязнения почвогрунтов, отдельных очагов загрязнения, карты индекса загрязнения и градиентов загрязнения почвогрунтов на территории города. Все результаты геоэкологических исследований могут быть использованы в практических целях управления городским хозяйством. Например, в целях увеличения эффективности природоохранных мероприятий, создания городской ГИС и на ее основе оптимизации решений, направленных на улучшение экологической обстановки в крупном промышленном центре городе Коврове.

Список литературы диссертационного исследования кандидат географических наук Грачева, Ирина Владимировна, 2004 год

1. Безпалько Л.Е., Лифлянд J1.M. Гигиеническая оценка соединений кадмия в окр. среде.// Гиг. и сан. - 1979. - №5. - с. 66- 69.

2. Беспамятнов Г.П., Кротов Ю.А. Предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в окр. среде. JL: Химия, 1985.

3. Боровиков В.П. Русская версия системы STATISTIKA // Компьютер Пресс. -1999. №5.

4. Бородин А.Н. Элементарный курс теории вероятностей и математической статистики. СПб.: Лань, 1999. - 224 с.

5. Браунли К.А. Статистическая теория и методология в науке и технике. м.: Наука, 1977. - 408 с.

6. Брык М.В. К вопросу о сравнительной оценке мутагенной активности нек. тяжелых металлов.// Гиг. аспекты охраны окр. среды. Вып. 5. - 1977. - с. 60 -62.

7. Васильева Г.К., Соколов М.С., Сухопарова В.П. Экологически опасные последствия применения пестицидов и пути их снижения.// Эксперимент, экология. М.: Наука, 1991.

8. Виноградов А.П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах. М., 1957.

9. Воробейчик Е.Л., Садыков О.Ф., Фарафонтов М.Г. Экологическое нормирование техногенных загрязнений наземных экосистем (локальный уровень). -Екатеринбург: УИФ «Наука», 1994. 280 с.

10. Ю.Гайдышев И. Анализ и обработка данных: специальный справочник. СПб.: Питер, 2001. - 752 с.

11. Геохимия окружающей среды./ Ю.Е. Сает, Б.А. Ревич, Е.П. Янин и др. М.: Недра, 1990.

12. Глазовская М.А. Ландшафтно-геохимические системы и их устойчивость к техногенезу. -М.: Наука, 1976.

13. Горшков С.П. Эколого-географические основы охраны природы М.: Изд-во МГУ, 1992.

14. Государственный доклад "Состояние природной среды и природоохранная деятельность в СССР в 1989".// Проблемы окр. среды и прир. ресурсов. М.: ВИНИТИ, 1990. - №№ 11, 12.

15. Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке. Методы обработки данных. М.: Мир, 1980. - 612 с.

16. Дмитриев М.Т., Казанина Н.И., Пинигина И.А. Санитарно химический анализ загр. веществ в окр. среде. Справочник. - М.: Химия, 1989.

17. Добровольский В.В. География микроэлементов: глобальное рассеяние. -М.: Мысль, 1983.-272 с.

18. Елисеева И.И., Юзбашев М.М. Общая теория статистики. М.: Финансы и статистика, 1995. - 368 с.

19. Ефремов А.В., Скибин П.Е., Смолина Т.Д., Успенский Н.А. География Владимирской области. Ярославль, 1974.

20. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. М.: Гид-рометеоиздат, 1984. - 560 с.

21. Келлер А.А., Кувакин В.И. Медицинская экология / Под ред. А.А. Келлера. -СПб.: "Петроградский и Ко", 1998.

22. Ким Дж.О., Мюллер Ч.У. Факторный, дисперсный и кластерный анализ. -М.: Финансы и статистика, 1989. 215 с.

23. Колесников В.А., Мерзлякова Е.А. Экологические проблемы гальванических производств.// Проблемы окр. среды и прир. ресурсов. М.: ВИНИТИ, 1991. -№6.

24. Коломийцева М.Г., Габович Р.Д. Микроэлементы в медицине. М.: Медицина, 1970.

25. Комплексные проблемы охраны окр. среды регионов. Л., 1984.

26. Красовский Т.Н., Варшавская С.П., Жолдикова З.Н. Биологические эффекты металлов при их поступлении в организм с водой.// Металлы. Гиг. аспекты оценки и оздоровления окр. среды. М., 1983.

27. Красовский Т.Н., Львова Г.И., Васильева И.В. и др. Определение мутагенности свинца в связи с установлением его безопасных уровней в воде.// Гиг. и сан. 1984.-№3.-с. 15-17.

28. Критерии санитарно гигиенического состояния окр. среды. - Женева. ВОЗ., 1979.-№1.

29. Кузнецов В.В. Химические основы экологического мониторинга.// Соросов-ский образоват. журнал. — 1999. -№ 1.-е.35-40.

30. Лазарис Я.А. Физиология и патология обмена цинка.// Патология физиологии и эксперимент, терапии. Т. 4. - I960.

31. Леонов В.П., Ижевский П.В Об использовании прикладной статистики при подготовке диссерт. работ по биологическим специальностям //Бюлл. госуд. высшего аттестационного комитета РФ. 1997. - №5. - с. 56 - 61.

32. Методические рекомендации по гигиеническому обоснованию ПДК хим. веществ в почве. М.: Минздрав СССР, 1982.

33. Неменко Б.А., Грановский Э.И. Загрязнение окр. среды тяжелыми металлами и здоровье населения. Алма - Ата, 1990.

34. Неменко Б.А., Грановский Э.И., Кенесариев У.И. Комплексный показатель загрязнения почвы тяжелыми металлами.// Гиг. и сан. 1987.- №4. - с.76-77.37.0рвис В.Дж. Excel для ученых, инженеров и студентов. Киев: Юниор, 1999.-528 с.

35. Отчет по теме "Геоэкология малых и средних водотоков" АО "Донная экология". СПб., 1992.

36. Охрана природы. Земли. М.: Изд-во стандартов, 1993.

37. Оценка экологического состояния и устойчивости природных систем. М.: Изд-во ВНИИ Природы, 1992.

38. Павленко И.А., Батоян В.В., Кучумова Н.А. Выявление зон промышленного загрязнения по исследованию снежного покрова.// Техногенные потоки вещества в ландшафтах и состояние экосистем. М., 1981.

39. Перельман А.И. Геохимия. М., 1989.

40. Пинский Д.Л., Орешкин В.И. Тяжелые металлы в окр. среде.// Эксперимент, экология. М.: Наука, 1991.

41. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве. -М.: Минздрав СССР, 1985.

42. Прилепский А.И. Отчет о результатах эколого геохимических исследований антроп. загрязнения почв и донных осадков рек Владимирской обл. -Александров, 1991.

43. Проект на выполнение работ по теме "Геоэкологические исследования и картографирование территории Владимирской области. Масштаб 1:500 ООО". Владимир, 1993.

44. Протасов В.Ф., Молчанов А.В. Экология, здоровье и природопользование в России. М.: Финансы и статистика, 1995.

45. Региональный экологический мониторинг. М.: Наука, 1983.

46. Санитарные нормы допустимых концентраций хим. веществ в почве (Сан ПиН 42-128-4433-87). М.: Минздрав СССР, 1988.

47. Состояние и комплексный мониторинг природной среды и климата. Пределы изменений. М.: Наука, 2001. - 242 с.

48. СП 11-102-97. Инженерно-экологические изыскания для строительства /Госстрой России. М.: ПНИИИС Госстроя России, 1997. - 41 с.

49. Справочник по климату СССР. Вып.8. Л.: Гидрометеоиздат, 1966.

50. Статистические методы для ЭВМ/ под ред. К.Н. Энслейна. М.: Наука, 1986.

51. Статистический словарь. Гл. ред. М.А. Королев. М.: Финансы и статистика, 1989.-623 с.

52. Сысоев Н.Д. Природа нашего края (о растительном и животном мире Владимирской обл.). Ярославль, 1969.

53. Требования к геолого экологическим исследованиям и картографированию масштаба 1:1 ООО ООО - 1:500 ООО. - М.: ВСЕГИНГЕО, 1990.

54. Учватов В.П. Фоновые антроп. потоки вещества в ландшафтах Русской равнины.// Мониторинг фонового загрязнения природных сред. Вып. 5 - Д.: Гидрометеоиздат, 1989.

55. Экологическая обстановка в Калининграде: здоровье населения и окр. среда. -Калининград, 1996.

56. Экологический атлас Санкт Петербурга. - СПб., 1992.

57. Экологический словарь. М.: Конкорд Лтд - экопром, 1993.

58. Яншин А.Л., Минаев Е.В., Максименко Ю.Л. и др. Экологическое нормирование допустимых нагрузок хоз. деятельности на природные террит. комплексы и природные компоненты.// Научные и тех. аспекты охраны окр. среды. М.: ВИНИТИ, 1991. - №6.

59. Грачева И.В. Загрязнение почв на территории Владимирской области и г. Коврова. Тезисы доклада.// Труды IV Всероссийской научно практ. конференции "Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности". - СПб, 1999. -с.12.

60. Грачева И.В. Комплексная оценка загрязнения территории Владимирской области.// Труды международного экологического конгресса "Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности". СПб, 2000. - с. 179-181.

61. Грачева И.В., Ерохин B.C. Геоэкологические исследования на территории Владимирской области.// Вопросы экологии Волжско Окского междуречья. Межвузовский сборник научных трудов. - Ковров: КГТА, 1999. - с.74-75.

62. Грачева И.В., Конькова Т.В. Оценка состояния затонных водоемов реки Клязьмы.// Вопросы экологии Волжско Окского междуречья. Межвузовский сборник научных трудов. - Ковров: КГТА, 1999. - с.113-115.