Возрастающие в последние годы масштабы хозяйственной деятельности человека приводят к нарушению направления и интенсивности природной миграции химических элементов и их соединений, что в свою очередь вызывает изменениягеохимических особенностей отдельных компонентов окружающей среды, и, в первую очередь, почв. Большую роль в этом играет ландшафтно-геохимическое строение территорий, подвергшихся техногенному.воздействию или коренным изменениям.
Изучение ландшафтно-геохимического строения территории дает возможность оценки и прогноза различных геохимических процессов, протекающих в зоне гипергенеза под влиянием природных и техногенных факторов. Необходимость проведения таких исследований для Черноморского побережья России обусловлена целым рядом причин. К числу основных из них можно отнести следующие:
- Район является важнейшей рекреационной зоной России. Отдыхая на побережье, люди не должны получать дополнительные токсичные дозы загрязняющих веществ ни через атмосферу и воды, ни через выращиваемые здесь сельхозпродукты. Результаты ландшафтно-геохимических исследований позволяют выделить территории (в том числе - и в пределах сельскохозяйственных ландшафтов), характеризующиеся повышенными концентрациями химических элементов в почвах.
- В пределах Черноморского побережья расположены месторождения и рудопроявления Hg, Си, Pb, Zn, а также месторождения нефти и газа. При этом некоторые из них отрабатывались ранее и даже уже отработаны (например,месторождение Hg Перевальное). Ландшафтно-геохимические исследования дают возможность углубленного изучения процессов миграции химических элементов, связанных с выветриванием месторождений и рудопроявлений, и позволяют увеличить достоверность прогноза при поисках новых месторождений полезных ископаемых на изучаемой территории.
- На Черноморском побережье, на расстоянии около 100 км, находятся три морских порта - в городах Новороссийске, Геленджике и Туапсе. Причем в Новороссийске находится крупнейший порт России, грузооборот в котором возрастает, и эта тенденция сохранится в ближайшие десятилетия. В этом же городе расположены основные цементные комбинаты юга страны, а также различные промышленные предприятия регионального значения. Кроме того, в регионе широкое развитие получили сельскохозяйственные угодья (пашни, сады, виноградники, чайные плантации). Все это в сумме определяет специфику антропогенной нагрузки на изучаемой территории. Изучение геохимических особенностей техногенных ландшафтов Черноморского побережья России дает возможность качественной и количественной оценки изменений, происходящих в ландшафтах под влиянием различных антропогенных процессов.
Целью работы является изучение геохимических особенностей горных пород и почв природных и техногенных ландшафтов Черноморского побережья России. Выполнение этих работ позволит оценить сложившуюся обстановку, осуществить прогноз ожидаемых изменений и дать рекомендации по предотвращению негативных последствий антропогенного воздействия на геохимические ландшафты Черноморского побережья России.
Основные задачи работы: изучение ландшафтно-геохимического строения Черноморского побережья России для установления конкретной роли каждого из важнейших внешних факторов миграции химических элементов в процессе формирования геохимических особенностей природных и техногенных ландшафтов; изучение особенностей^распространения Си, Zn, Pb, Ag, Sn, Mo, Ba, Co, Ni, Mn, Ti, V, Cr, Sr в почвах и.горных.породах ландшафтов региона. изучение изменений концентраций рассматриваемых элементов под влиянием~--природных и антропогенных процессов-, протекающих при замене биогенных ландшафтов на техногенные сельскохозяйственные.
Выполнение поставленных задач позволило получить следующие результаты. Впервые для территории Черноморского побережья России дана комплексная ландшафтыо-геохимичеекая оценка состояния основных ландшафтов.
Рассмотрены эколого-геохимические изменения, происходящие при преобразовании биогенных ландшафтов в техногенные (сельскохозяйственные) ландшафты. На основании новых показателей абсолютного (ПАН) и относительного накопления (ПОН) химических элементов, предложенных В. А. Алексеенко /9, 18, 22/, дана количественная оценка процессам выноса и накопления элементов под влиянием техногенных процессов. Показатель абсолютного накопления показывает, какая масса химического элемента накопилась в результате техногенных процессов на единице площади в концентрациях, превышающих региональное фоновое содержание. Показатель относительного накопления использовался для сравнительной характеристики преимущественного накопления элемента относительно его содержания в рассматриваемой системе.
Выявлены первичные геохимические поля повышенных содержаний элементов и вторичные литохимические поля рассеяния и перераспределения, соответствующие узлам и районам месторождений полезных ископаемых (нефти и газа, Hg, Си, Pb-Zn, Ti).
Уточнены геохимические особенности горных пород и почв ландшафтов трех эколого-экономических районов, выделенных (В.А. Алек-сеенко, Л.П. Алексеенко, 1995) на территории Черноморского побережья России.
Полученные в ходе работы над диссертацией данные легли в основу подготовленной коллективом НИИ ГБ РГУ (с участием автора диссертации) и изданной Северо-Кавказским Аэрогеодезическим предприятием Роскартографии Карты геохимических ландшафтов Краснодарского края и Республики Адыгея.
Установлены основные статистические параметры распределения Си, Zn, Pb, Ag, Sn, Mo, Ba, Co, Ni, Mn, Ti, V, Cr, Sr в почвах и горных породах. С использованием этих величин составлены карты фоновых и аномальных содержаний элементов в горных породах и в гумусовом горизонте почв геохимических ландшафтов. Составлены базы геохимических данных, характеризующие распространение элементов в объектах окружающей среды Черноморского побережья России, служащие основой для количественной эколого-геохимической оценки состояния региона, изучения происходящих в его пределах ландшафтно-геохимических изменений природного и техногенного характера.
Исследования являются первым этапом проведения мониторинговых наблюдений за ландшафтно-геохимическими изменениями, происходящими в регионе вследствие различных природных и техногенных процессов. Результаты исследований должны использоваться: для составления кадастра земель Черноморского побережья России;
-для планирования научно-обоснованного размещения новых сельхозугодий и промышленных предприятий;
-для проведения различных природоохранных мероприятий; 8 в качестве «эталонов» при оценке эколого-геохимических изменений, происшедших на территории Черноморского побережья России, например, в результате стихийных бедствий 2002 г.
Полученный материал является основой для прогнозирования эколого-геохимических изменений на территории Черноморского побережья России.
В основу диссертационной работы положены результаты восьмилетних научных исследований автора, в том числе - результаты исследований, проведенных по грантам Минобразования № 60 в области экологии человека (1998-2000 гг.) и конкурса по фундаментальным исследованиям в области естественных и точных наук (2001-2002 гг).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В настоящей работе дана ландшафтно-геохимическая характеристика Черноморского побережья России. Для изучаемого региона были рассмотрены особенности ландшафтного строения, определенны параметры распределения 14 элементов в горных породах и почвах ландшафтов. Также в работе рассмотрено влияние основных внешних (ландшафтно-геохимических) факторов миграции химических элементов на характер их распространения в почвах биогенных и техногенных ландшафтов. Анализ материалов, полученных в ходе работы над диссертацией, а также опубликованных и фондовых материалов предыдущих исследований позволил сделать следующие выводы:
- Составленная карта геохимических ландшафтов Черноморского побережья России на различных таксономических уровнях наглядно отражает основные внешние факторы миграции химических элементов (почвоподстилающие и почвообразуюшие породы, растительные ассоциации, техногенная нагрузка, класс водной миграции в почвах, рельеф), оказавшие влияние на формирование геохимических особенностей почв ландшафтов территории.
- Отдельные геохимические ландшафты, выделенные на территории Черноморского побережья России, существенно отличаются друг от друга фоновыми концентрациями Си, Zn, Ag, Sn, Mo, Ва, Со, Ni, Mn, Ti V, Cr, Sr в горных породах и почвах. Это следует учитывать при проведении поисков месторождений полезных ископаемых и при изучении эколого-геохимического состояния данной территории.
- Горные породы территории хотя и отличаются друг от друга по содержанию вышеперечисленных химических элементов, однако в целом содержание этих элементов близко к кларку. Концентрация ряда элементов (Pb, Sr, Ва) в 1,2-2,4 раза превышает соответствующие кларки.
- На формирование геохимических особенностей почв ландшафтов региона из природных факторов миграции наибольшее влияние оказали горные породы, состав растительных ассоциаций, особенности распространения в почвахтипоморфных элементов и гумуса, рельеф.
Состав растительных ассоциаций оказывает влияние на особенности распределения Мп, Ag, Sr в почвах большинства биогенных ландшафтов территории.
Наиболее благоприятные условия для процессов накопления гумуса создались в ландшафтах лиственных лесов, сформировавшихся над карбонатно-терригенными горными породами. В свою очередь, с концентрацией гумуса в верхнем почвенном горизонте в прямой корреляционной зависимости находится содержание Ni, в обратной - Zn, Pb, Co.
При прочих равных условиях в транссупераквальных ландшафтах лиственных лесов имеется тенденция к накоплению в почвах Си и Sn.
В процессе почвообразования произошло усреднение концентраций ряда элементов в гумусовом горизонте почв по сравнению с материнскими горными породами.
- Изменение концентрации химических элементов в почвах при преобразовании биогенных ландшафтов сельскохозяйственные зависит от вида сельскохозяйственной деятельности и от конкретных ландшафтно-геохимических условий территорий, подвергшихся такому преобразованию. На территории Черноморского побережья России развитие полеводства, виноградарства и садоводства в определенных ландшафтно-геохимических условиях привело к обогащению почв сельскохозяйственных ландшафтов Sr и в ряде случае -Ag, РЬ, Мо, Ва, а также к выносу из почв (при развитии определенного вида сельскохозяйственной деятельности) Mn, Ni, V, Ti. В связи с этим требуется разработка мероприятий по предотвращению накопления указанных металлов в почвах концентрациях, представляющих опасность для нормального развития культурных растений, и влекущих за собой увеличение содержания этих элементов в получаемой сельскохозяйственной продукции. А также для сбалансированного внесения удобрений и микроудобрений с целью восполнения количеств вынесенных из почв химических элементов.
- Концентрация Ni, Mo, Sn, Ag в почвах неравномерно увеличивается с юго-востока, где распространены в основном биогенные ландшафты, к северо-западу изучаемой территории, занятому техногенными ландшафтами. Концентрация Mn, Cr, Sr, Ti в почвах ландшафтов Черноморского побережья России наоборот, снижается от юго-востока к северо-западу территории. Эти сведения важно учитывать при планировании развития хозяйственной деятельности человека на территории Черноморского побережья России.
- Выделенные на территории Черноморского побережья России участки с аномально высокими концентрациями ряда элементов в горных породах и почвах можно считать, соответственно, первичными геохимическими полями и вторичными литохимическими полями, соответствующими районам месторождений полезных ископаемых. В связи с этим необходимо более детальное изучение выявленных аномальных участков с целью открытия новых месторождений (рудных и нерудных, в частности нефти и газа) на территории Черноморского побережья России.
- Выделенные на Черноморском побережье России Таманский, Новороссийский и Сочинский эколого-экономические районы отличны друг от друга не только физико-географическими особенностями и характеру антропогенный деятельности, но и по содержаниям ряда элементов в почвах (Pb, Ag, Sn, Ni, Zn, Mn, V) и горных породах (Ва, Ti, Zn). Выявленные геохимические особенности необходимо учитывать при планировании хозяйственной деятельности в пределах эколого-экономических районов Черноморского побережья России, составлении кадастра земель территории. Кроме того, необходимо разработать новые нормирующие показатели содержания элементов (с учетом их фоновых концентраций) для почв биогенных и техногенных ландшафтов, распространенных в эколого-экономических районах Черноморского побережья.