fhe.vlsu.rufhe.vlsu.ru/files/ekologia/sbor_erb5.pdf · УДК 556 ББК 26.222.5л0 Э40...

ЭКОЛОГИЯ РЕЧНЫХ БАССЕЙНОВ

ЭРБ – 2009

V МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ

КОНФЕРЕНЦИЯ

9-12 сентября 2009 года

ТРУДЫ

ECOLOGY OF THE RIVER`S BASINS

ERB – 2009

V INTERNATIONAL

SCIENTIFIC CONFERENCE

(September, 9-12, 2009)

PROCEEDINGS

ВЛАДИМИР VLADIMIR

2009

УДК 556

ББК 26.222.5л0

Э40

ЭКОЛОГИЯ РЕЧНЫХ БАССЕЙНОВ: Труды 5-й Междунар. науч.-практ. конф. /

Под общ. ред. проф. Т.А. Трифоновой; Владим. гос. ун-т. Владимир, 2009. – 476 с.

Публикуются труды V конференции «Экология речных бассейнов», прошедшей

9-12 сентября 2009 года во Владимирском государственном университете.

На конференции представлено более 100 докладов от вузов и научно-исследо-

вательских институтов России, Китая, США, Германии, Иордании, Сирии, Украины,

Узбекистана, Казахстана, Армении.

Рассмотрен широкий круг вопросов: речной бассейн как фундаментальная

биосферная геосистема, ландшафты и землепользование, оценка рисков негативного

воздействия и здоровье населения, информационные технологии и моделирование

процессов в речных бассейнах, водопользование – управление, оптимизация, охрана,

экологическое образование.

Ил. 94. Табл. 55.

Труды изданы в авторской редакции.

Конференция проводится при поддержке Российского Фонда Фундаментальных

Исследований (грант № 09-05-06076-г).

ISBN978-5-93907-039-3

© Владимирский государственный

университет, 2009

СОДЕРЖАНИЕ

3


СЕКЦИЯ 1. РЕЧНОЙ БАССЕЙН КАК ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ БИОСФЕРНАЯ ГЕОСИСТЕМА……………………………………….

10

1. Bobrov A.A., Andreev A.A. Micropalaeontological analysis of floodplain boggy soils ………………………………………………………………..

10

2. Астахов П.А. Состояние бассейнов малых рек Владимирской области …………………………………………………………………...

13

3. Балабко П.Н., Трифонова Т.А., Снег А.А. Типология пойменных земель речных долин крупных рек России ……………………………

20

4. Буковский М.Е., Олейников А.А. Комплексная характеристика экологического состояния ручья Лештавка …………………………...

30

5. Васильев А.Н. Соотношение эндогенных и экзогенных процессов на примере функционирования геосистемы речного водосборного бассейна ………………………………………………………………….

35 6. Воронич С.С., Тимощук С.П., Пухова А.А., Шадская Ю.С., Хлопаев А.Г. Экологический потенциал ландшафтов Московской области …………………………………………………………………...

41 7. Галкин Ю.С., Низовцев В.А. Древнерусское городское расселение

(ландшафтно-бассейновый подход к изучению) ……………………...

44 8. Дину М.И. Формы миграции тяжелых металлов в природных водах

зоны смешенных лесов ………………………………………………….

49 9. Добровольский Г.В., Балабко П.Н. Прошлое, настоящее и будущее

пойменных почв и пойменных лугов России ………………………….

53 10. Линник В.Г. Радиоэкологический анализ речных бассейнов в

районах влияния предприятий ядерно-топливного цикла ……………

60 11. Мищенко Н.В. Почвенно-продукционный потенциал речных

бассейнов Европейской части России …………………………………

65 12. Назарова Л.Е. Водосбор реки Шуя (респ. Карелия) в условиях

изменения климата ………………………………………………………

70 13. Просянников Д.Е., Балабко П.Н., Чекин Г.В. Эколого-генетическая

характеристика почв поймы Средней Десны ………………………….

75 14. Рожков А.Г., Горин В.Б. Интенсивность образования и роста

оврагов в бассейне р. Cейм (на примере «АОЗТ им. Мичурина» Курчатовского района Курской области) ……………………………...

81

V МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ «ЭКОЛОГИЯ РЕЧНЫХ БАССЕЙНОВ»

4

СЕКЦИЯ 2. ЛАНДШАФТЫ И ЗЕМЛЕПОЛЬЗОВАНИЕ ……………. 85 1. Андрианов Н.А., Алексеев С.С. Создание и развитие сети ООПТ

Владимирской области ………………………………………………….

85 2. Балабко П.Н., Просянников Д.Е., Капля В.С. Морфоаналитическая

характеристика аллювиальных почв долины реки Десны в среднем ее течении ………………………………………………………………..

89 3. Белоусов В.Н. Экологическое состояние лесов Владимирской

области …………………………………………………………………...

95 4. Борсук О.А., Кичигин А.Н. Речные бассейны и славянское заселение

Русского Севера …………………………………………………………

102 5. Дмитрук Н.Г., Низовцев В.А., Снытко В.А., Фролова Н.Л., Чеснов В.М., Широкова В.А. Ландшафтные особенности Горномстинского участка Вышневолоцкой водной системы ………..

104 6. Евсеев А.В., Котова О.И. Водные объекты севера России в

рекреационном природопользовании ………………………………….

108 7. Леонтьевская Е.А., Добровольская Т.Г., Снег А.А., Балабко П.Н.

Состав бактериальных сообществ аллювиальных почв и растений долины р. Оки в условиях интенсивного землепользования …………

114 8. Мартынов А.В. Особенности формирования почв в условиях

флювиального рельефа (на примере днища долины нижнего течения р. Селемджа) …………………………………………………...

118 9. Низовцев В.А. Начальная история антропогенной трансформации

ландшафтов бассейнов малых рек лесной зоны Русской равнины …..

121 10. Прокофьева Т.В., Варава О.А. Почвы речных долин городской

территории (на примере речной сети г. Москвы) ……………………..

127 11. Рычев В.М., Мазиров М.А. Продуктивность сельскохозяйственных

культур в условиях комплексного почвенного покрова Владимирского ополья ………………………………………………….

131 12. Самонова О.А., Асеева Е.Н. Овражно-балочные системы как

объекты анализа геохимической структуры бассейна Средней Протвы …………………………………………………………………...

135 13. Сафина Г.Р., Куржанова А.А. Деградация озер в условиях

городской среды …………………………………………………………

140 14. Стасюк Н.В., Добровольский Г.В., Быкова Е.П. Мониторинг

динамики почвенного покрова аллювиальных равнин ………………

145 15. Трапезникова О.Н. Агроландшафты поречий и условия их

формирования в лесной зоне Восточно-Европейской равнины ……...

156 16. Трифонова Т.А., Быкова Е.П., Орешникова Н.В., Матекина Н.П.

Почвенный покров бассейнов рек Киржач и Судогда Владимирской области …………………………………………………………………...

161


5

СЕКЦИЯ 3. ОЦЕНКА РИСКОВ НЕГАТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ И ЗДОРОВЬЕ НАСЕЛЕНИЯ …………………………………………..

166

1. Алхутова Е.Ю., Трифонова Т.А. Накопление тяжелых металлов в урожае луговой растительности при различных уровнях загрязнения почвы ……………………………………………………...

166 2. Астахов П.А., Минаева Г.Д. Изучение состояния малых рек

Владимирской области биоиндикационным методом ……………….

174 3. Березовская Е.Б. Организация обращения с отходами на

предприятии …………………………………………………………….

180 4. Булухто Н.П., Короткова А.А. Биоиндикация сапробности водоемов. 182 5. Галустьян Г.Г., Умаров А.А., Кодяков А.А., Кушаева Ф.Х.

Ростостимулирующая активность тетранила на овощных культурах.

186 6. Груздков Д.Ю., Ширкин Л.А., Трифонова Т.А. Оценка миграции

тяжелых металлов в почвах ……………………………………………

190 7. Джугарян О.А., Унанян С.А. Экотоксикология почв и агрокультур

техногенной зоны Алавердского горно-металлургического завода ...

195 8. Журавлева А.Г., Сахно О.Н. Актуальность и проблемы оценки

экологического состояния городских почв по микробиологическим показателям ……………………………………………………………..

201 9. Журавлева А.Г., Сахно О.Н. Санитарно-химические показатели для

оценки состояния почв в районах жилой застройки …………………

204 10. Журавлева А.Г., Сахно О.Н., Трифонова Т.А. Диагностика

устойчивости и самоочищения почв АЗС по микробиологическим критериям …………

209

11. Карапетян Л.А. Геохимическая оценка и мониторинг загрязнения почв городской среды г. Спитак ………………………………………

212

12. Киреева И.Ю. Мониторинг водных экосистем по микробиологическим показателям …………………………………….

220

13. Краснощёков А.Н., Трифонова Т.А., Кулагина Е.Ю. Анализ климатических особенностей территории России за 1999-2007 гг. с применением современных ГИС-технологий ………………………

226 14. Крылова Е.В., Авдонина Л.П., Ислевская А.В. Биотестирование –

оценка токсичности воды и отходов …………………………………..

230 15. Кучкова А.И., Федотова А.А., Бурдакова Н.Е. Определение

стабильности развития березы повислой с учетом генотипической и фенотипической изменчивости ……………………………………...

235


6

16. Лукьянова Т.С., Ганина Т.В., Шмелев Е.В. К вопросу о причинах возгораний на увлажненных территориях западной Мещеры (Шатурский район) ……………………………………………………..

240 17. Осипова И.В. Факторы загрязнения питьевой воды и оценка риска

здоровья населения сельских территорий Оренбургской области ….

241 18. Пышкина А.В., Ильина М.Е. Разработка системы управления

отходами предприятия жилищно-коммунального хозяйства ……….

245 19. Саид Н.Ю., Сахно О.Н. Оценка экологического состояния поверх-

ностных водоемов г. Владимира микробиологическими методами ...

252 20. Салякин И.Е., Yagolnitzer L., Краснощёков А.Н. Природно-

антропогенные условия как элемент комфортности проживания населения на территории региона ……………………………………..

254 21. Саммар Аль-Равашдех, Трифонова Т.А., Селиванова Н.В.

Загрязнение атмосферного воздуха и оценка воздействия взвешенных веществ на здоровье населения …………………………

257 22. Сенникова Г.В., Ильина М.Е. Анализ жизненного цикла продукта

(на примере керамического кирпича) …………………………………

262 23. Серебряков Е.М. Разработка и исследование пеностекла как один

из видов переработки отходов стекольного производства …………..

268 24. Унанян С.А., Манукян Н.М., Унанян А.С., Маркосян М.С.

Содержание тяжелых металлов в сельскохозяйственных культурах окрестностей автомагистралей Ереван – Армавир в Армении ……...

271 25. Унанян С.А., Унанян А.С. Миграция тяжелых металлов в почвах

окрестностей Зангезурского медно-молибденового завода …………

275 26. Федорова Н.А, Селиванова Н.В., Селиванова Е.Ю. Медико-

экологическое зонирование Владимирской области ………………...

280 27. Федосова Ю.С., Лёшина В.А. Компактированная шихта – способ

повышения экологической результативности процесса варки ……...

284 28. Федосова Ю.С., Лоскова Н.В., Лёшина В.А. Снижение

запыленности составных цехов стекольных производств …………...

289 29. Феоктистова И.Д. Оценка загрязнения почв урбанизированных

территорий нефтепродуктами (на примере г. Владимира) …………..

292 30. Цырендоржиева О.Ж. Сравнительная характеристика отдельных

рек юга Сахалина по некоторым химическим показателям …………

296 31. Чернова О.В., Бекецкая О.В. Фоновые концентрации микро-

элементов и тяжёлых металлов при санитарно-гигиеническом и экологическом почвенном мониторинге ……………………………...

301


7

31. Черных Н.А., Новиков В.В., Объедкова О.А., Кочеткова А.И., Козырева В.Н. О накоплении макрофитами Волгоградского водохранилища тяжёлых металлов ……………………………………

306 32. Чеснокова С.М., Корелова А.А., Еропова Е.В. Антропогенная

трансформация р. Содышка ……………………………………………

311 33. Чеснокова С.М., Рязанцева О.Н., Сучкова О.Н. Уровень

загрязнения грунтовых вод нитрат-ионами во Владимирской области и г. Владимир ………………………………………………….

316 34. Чеснокова С.М., Савельев О.В. Оценка уровня эвтрофикации и

самоочищающей способности реки Каменка ………………………...

320

СЕКЦИЯ 4. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ В РЕЧНЫХ БАССЕЙНАХ …

325

1. Асеева Е.Н., Касимов Н.С. Инверсионное моделирование русловых литогеохимических потоков в гетеролитных речных бассейнах ……

325

2. Вергун В.В., Швейкина В.И. Принцип максимального информацион-ного взаимодействия, солнечная активность и экологические проблемы водоемов …………………………………………………….

330 3. Воронин И.В., Хомяк Д.В., Краснощёков А.Н. Исследование

микроклимата на объекте ИПЛИТ РАН с использованием беспроводных распределенных сенсорных сетей (РСС) на основе свободного программного обеспечения (СПО) ………………………

335 4. Жутов А.С., Рогачева С.М., Губина Т.И. Моделирование процессов

деминерализации водоема-охладителя Балаковской АЭС с помощью высших водных растений …………………………………..

340 5. Кондратьев С.А., Маркова Е.Г., Шмакова М.В., Моисеенков А.И.

Моделирование выноса биогенных и загрязняющих веществ с речных водосборов северо-запада России ……………………………

344 6. Краснощёков А.Н., Ширкин Л.А., Трифонова Т.А. Оценка

загрязнения почв урбанизированных территорий с применением ГИС-технологий (на примере г. Владимира) …………………………

348 7. Лаптева Е.М., Лаптева Н.И. Использование дистанционных

материалов для изучения эрозионных процессов горных экосистем .

355 8. Лукьященко К.И., Архангельская Т.А. О точности расчетного

определения температуропроводности почв Владимирского ополья .

358 9. Налбандян М.А., Аджабян Н.А. Моделирование переноса тяжелых

металлов в реках Армении ……………………………………………..

363


8

10. Неданчук И.М. Определение климатических параметров распрост-ранения аллювиальных кислых и аллювиальных заболоченных почв в бассейнах рек Обь и Енисей методами ГИС-анализа ………..

365 11. Пыльник С.В., Dueck J. Моделирование работы биологических

очистных устройств …………………………………………………….

369 12. Салякин И.Е., Краснощёков А.Н. Разработка базы данных

комфортности проживания населения в регионе (на примере Владимирской области) ………………………………………………..

374 13. Салахова И.В., Селиванова Н.В. Зонирование Владимирского

региона по техногенной нагрузке ……………………………………..

378 14. Швейкина В.И. Установление третьего устойчивого уровня в

колебаниях Каспийского моря на основе нелинейной регрессии …..

383

СЕКЦИЯ 5. ВОДОПОЛЬЗОВАНИЕ: УПРАВЛЕНИЕ, ОПТИМИЗАЦИЯ, ОХРАНА ………………………………………….

389

1. ZHANG Yao-sheng. Study on evapotranspiration of grassland in the origin areas of three rivers ……………………………………………….

389

2. Галыгин В.А., Крамчанинов Н.Н. Водные объекты Белгородской области и их рыбохозяйственное значение …………………………...

392

3. Демидова М.Н. Подземные воды Владимирской области …………… 395 4. Кирпичникова Н.В. Формирование биогенного стока волжского и

москворецкого источников водоснабжения г. Москвы ……………...

397 5. Кушнерова М.О., Селиванова Н.В., Вавилов Ю.М. Оценка качества

поверхностных и подземных вод Владимирского региона ………….

402 6. Леонов А.О., Ильзова Ф.Ш. Загрязнение ртутью реки Волги в

нижнем течении ………………………………………………………...

408 7. Нестеренко Д.П. Особенности неравномерности внутригодового

распределения стока рек России ………………………………………

413 8. Романова О.А., Фролова Н.Л., Широкова В.А. Гидрологические и

правовые аспекты ограничений природопользования ……………….

417 9. Тропман Э.П., Тусупбаев Н.К. Получение высококачественных

реагентов – собирателей ……………………………………………….

422 10. Тюриков Ю.Ф., Тарасенко В.И., Борисов Б.Н. Решение проблемы

обеспечения чистой водой хозяйственно-питьего назначения ……...

427 11. Федосова Ю.С., Лоскова Н.В., Лёшина В.А. Очистка сточных вод

и использование оборотного водоснабжения на стекольных предприятиях ……………………………………………………………

430 12. Шилин М.Б. Прошлое, настоящее и будущее Таицкого водовода …. 435 13. D. Nidal Said. Рациональное использование водных ресурсов в

странах Ближнего Востока …………………………………………….

440


9

СЕКЦИЯ 6. ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ …………………… 442 1. Джугарян О.А. Педагогические основы экологического образования

в Армении ……………………………………………………………….

442 2. Кирюшин П.А. Организация «зеленых кампусов» как инструмент

повышения экологической культуры среди учащихся и сотрудников в высших учебных заведениях ………………………….

445 3. Князьков И.Е. Использование инновационных методов контроля

знаний учащихся ………………………………………………………..

447 4. Любишева А.В. Историко-ландшафтный аспект как один из

методологических подходов к изучению урболандшафта (на примере г. Владимира) ……………………………………………..

453 5. Масленникова Н.Н. Особенности экологического образования в

техническом вузе ……………………………………………………….

456 6. Махнёва К.В, Радионова Е.В. Развитие экологического

образования и просвещения населения в Красносельском районе г. Санкт-Петербурга ……………………………………………………

462 7. Регеранд Т.И., Назарова Л.Е., Сало Ю.А., Толстиков А.В.

Международный аспект в экологическом просвещении – опыт сотрудничества с Балтийским университетом

465 8. Репкин Р.В., Киселёва Я.И. Организация экологических троп на базе

ВлГУ в с. Дубасово ……………………………………………………..

470 9. Репкин Р.В., Хлебцова А.А. Экологические игры в преподавании

дисциплины «Основы природопользования». Проект «Зимние олимпийские игры – 2014 в Сочи» ……………………………………

473 10. Терехова В.А., Рахлеева А.А. Образовательная программа:

«Технологии биотестирования в экологической оценке природных сред и техногенных объектов» ………………………………………...

476 11. Хлебцова А.А., Любишева А.В., Пронина Е.Л. Изучение истории

формирования долины реки Лыбедь ………………………………….

481 12. Чеснокова С.М. Роль учебно-исследовательских работ в

подготовке студентов-экологов на современном этапе развития высшего профессионального образования ……………………………

485


10

СЕКЦИЯ 1. РЕЧНОЙ БАССЕЙН КАК ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ БИОСФЕРНАЯ ГЕОСИСТЕМА

MICROPALAEONTOLOGICAL ANALYSIS OF FLOODPLAIN BOGGY SOILS A.A. Bobrov 1, A.A. Andreev 2

1 119992, Department of Soil Science, Moscow State University, Moscow, Russia 2 Alfred-Wegener-Institut for Polar- and Marine Research, Research Department

Potsdam, Telegrafenberg A43, 14473 Potsdam, Germany Modifications of an amount and forms of biogenic silica in a profile of

boggy soil of floofplain Dnieper river (archeological monument Gnezdovo, Smolensk region, Russia) were stipulated by singularities of a hydrological condition river floodplain. The basic information was obtained from an interrelation of an amount phytoliths of a reed and other grasses. The data rhizopod and diatomic analysis have allowed to specify conditions of shaping of a cultural layer in terraces lowering.

The site under investigation is situated in the centre of Russian Plain (54˚ 46` N, 31˚ 50` W) 15 km from the regional centre Smolensk, on the right bank of Dnieper river. Gnezdovo, one of the largest early-medieval pre-urban centres in Eastern Europe, is located here. Dnieper's floodplain is 200-500 m up to 1km wide and 7-9 m high. It is regularly flooded in spring. In the floodplains there are several oxbow lakes at different stages of development. Dry and floodplain meadows occupy the settlement itself and neighbouring areas on the first Dnieper terrace and floodplain respectively. An anthropic Regosols, weakly transformed by contemporary soil processes, is found in the area of the early-medieval pre-urban centre as well as in the floodplain, where the soils are buried under 50-80 cm of alluvial sediments.

The history of Gnezdovo is related to the period of the Russian State formation and the establishment of first major pre-urban settlements in the centre of the Russian Plain. The site is well studied archaeologically and its habitation deposits have been dated from the evidence of artefacts assemblage to the 9th - 11th centuries AD.

Reconstruction of the climate and anthropic landscape mofication is one of the key aims in palaeoecology. Data on climatic changes within historical time


11

are especially important in respect of their possible influence on economical activities of ancient people as well as migration processes.

Analysis of phytoliths in palaeoecology and archaeology could be exacter if it is supplemented by the micropalaeontological data. Indeed, plants are not the only group of organisms producing biogenic silica. Taking into consideration that each method has its own advantages and disadvantages, the most fruitful approach is to combine as many as possible of these methodologies together and than correlate the results. In the present study a variety of palaeoecological methods were applied to reconstruct palaeoclimates and palaeolandscapes: phytoliths, testate amoebae, sponges, diatoms analyses.

A section in the back, low part of the flood plain was sampled for analysis of biogenic silica: frustules of diatoms, shells of testate amoebas, spicules of freshwater sponges and phytoliths. The lower part of the section (170-42 cm) is a Garbi-Urbic soil material originated from the early medieval habitation activities. There is an irregular alternation of relatively thin (15-30 cm) sandy layers and thicker (10-60 cm) peaty layers.

The section was sampled every 10 cm. The samples were sieved in water suspension (50 ml of water for 5g of soil, pores 0,5 mm in diameter) to separate coarse mineral grains and organic residues. Quantities of testate amoebas and density of diatoms and sponge spiсules were calculated. Soil samples for phytolith analysis were boiled for 1 hour in 20% H2O2, then 10% HNO3 was added. The suspension was washed with distilled water and sieved to separate coarse mineral grains. A total of 300 phytoliths were counted for each sample under magnification of 200x and 400x. Scanning electron microscopy was used to clarify the morphology of testate amoebas and phytoliths. Cluster analysis, using TILIA 1.18, was performed to estimate similarities of phytolith and testate amoebae assemblages (Euclidian distance metric).

The information gathered from the different types of biogenic silica is complementary. Freshwater sponge spicules generally a represent a moment of waterlogged conditions. Diatoms are widespread in litters and automorphic topsoil horizons, in addition to hydromorphic habitats. Normally, layers with the highest density of diatoms in floodplain sequences indicate moments of increased wetness. At the same time, high densities of both diatoms and sponges could be indicative of water influx of water from spring floods. Testate amoebas inhabit essentially all types of aquatic and terrigenous biotopes. Their peculiarity in contrast to other silica-accumulating organisms is their fragility. Therefore testate


12

amoebas (rhizopods) are regarded as indicators of in situ deposition and little movements of the deposits. Rhizopods are a well-known, relatively small group of organisms and species assemblages (palaeocoenoses) from old sediments allow the reconstruction of the water palaeoregime (Bobrov et al., 1999; Schirrmeister et al., 2002). In this paper rhizopods were subdivided in three major ecological groups: 1) aquatic species; 2) soil and eurybiotic species; 3) bog species.

The composition of phytolith assemblages from soil permit the reconstruction of the ancient vegetation types or, in some cases, to identify plant species. In this study phytolith analysis was based on phytolith morphotypes that allowed the identification of the plants taxon at species or higher level (e.g. genus or family).

Preliminary results of this research were discussed earlier in Sedov et al., (1999) and Bronnikova et al., (2003). A flood plain position was chosen as a key-site for the study due to a number of reasons. First of all, Holocene climatic changes are recorded in a flood plain as alternating Fluvisols, alluvial sediments of different facies and zonal soils (the alternation is conditioned by changes of sedimentation ratio). Besides, related to the time of settlement's functioning soil profiles might be isolated from contemporary soil forming processes in the flood plain because they often buried under recent alluvium.

The distribution of phytoliths along the profile of the buried bog soil was influenced by changes in the hydrological condition of Dnieper River as well as by alluvial processes. By the time the first meter of cultural deposits were laid, the continuous changes in hydrological conditions (from hydromorphic to automorphic) were marked. The alternation of these phases at the depths of 140-130 cm, 120-110 cm and 100-90 cm was interrupted by renewed sedimentation of sandy deposits. On the basis of the rhizopod analysis the hygromorphic stage of development of deposits on the depth 70-60 and, probably, 50-40 cm was revealed. These stages followed the period of automorphic conditions during which the floodplain developed.

The existence of a long automorphic phase of soil development with a mature type of vegetation (forest) it is not considered possible. The basic argument is the presence of reed phytoliths in the majority of the samples. This plant does not grow in forest ecosystems. In modern conditions the reed mainly grows with a willow (Salix cinerea).


13

The findings of this investigation has shown, that the method of complex palaeoenvironmental reconstructions based on the use of different biological indicators is complicated by the poor knowledge of the modern ecology of some of these organisms. In particular, this is true for soil-diatoms and sponges. At the same time the use of several lines of evidence as gathered from different biological indicators can provide complementary information and a broader perspective. Palaeoenvironmental reconstruction of flood-plain of deposits, and particularly of the cultural layers, is further complicated by problems of taphonomy, especially the processes related to anthropic action and represent one of the most serious challenges for palaeoecology.

СОСТОЯНИЕ БАССЕЙНОВ МАЛЫХ РЕК ВЛАДИМИРСКОЙ ОБЛАСТИ

П.А. Астахов Управление Росприроднадзора по Владимирской области,

г. Владимир, Россия

Владимирская область обеспечена ресурсами поверхностных вод неравномерно и недостаточно. К наиболее обеспеченным относятся территории, приуроченные к главным водным артериям области – рекам: Оке, протекающей по ее юго-восточной границе, и нижнему течению ее левого притока – Клязьме, пересекающей область с запада на восток. Основной водная артерия Владимирской области – р. Клязьма – при общей длине 686 км протекает в пределах области на протяжении 459 км и имеет основные притоки реки Шерна, Киржач, Пекша, Колокша, Нерль, Судогда, Уводь, Теза, Лух, Суворощь.

По своему режиму реки области относятся к равнинным с преимущественным питанием за счет таяния снегов, летних осадков и грунтовых вод. На реках области построено 137 водохранилищ и прудов с общим объемом – 89,664 млн. м3. В области 357 озер, 46 болот. Большинство из них ледникового происхождения (особенно в Мещерской низменности), много пойменных озер, имеются также карстовые озера (в пределах Окско-Клязьминского междуречья, в долине р. Клязьма).


14

Основная часть гидрографической сети представлена 746 реками и ручьями, из них почти 80 % водных ресурсов принадлежат рекам бассейна Клязьмы и 20 % – рекам бассейна Оки.

Объем среднемноголетнего стока рек Владимирской области составляет 4,8 млн. м3.

Учитывая классификацию по геометрической характеристике бассейна водного объекта – длине реки, по территории области протекают:

– 2 – большие реки (более 500 км, реки Ока и Клязьма); – 13 – средних рек (более 100 км, реки Гуь, Унжа, Ушна, Дубна, Киржач, Пекша, Колокша, Нерль, Судогда, Уводь, Теза, Лух, Суворощь;

– 59 – малых рек (от 26 до 100 км); – 137 – самых малых рек (от 10 до 25 км); – 535 – мельчайших рек (менее 10 км). Таким образом, из 746 рек области на долю самых малых и

мельчайшим рек приходится 90 % рек области. От чистоты малых рек, их полноводья зависит не только степень

обеспечения потребностей населения и народного хозяйства в воде, но и продуктивность ландшафтов в их бассейнах. Поэтому рациональное использование малых рек имеет важнейшее экономическое и экологическое значение.

Основными причинами, оказывающими влияние на водные ресурсы малых рек являются:

1. Обмеление. Обмеление рек происходит вследствие как естественных, так и

антропогенных факторов. Среди естественных причин выделяется изменение климата,

связанное с содержанием углекислого газа в атмосфере. Среди антропогенных причин выделяются следующие:

– вырубка лесов (вызывает сокращение паводков, понижение уровня грунтовых вод, уменьшение инфильтрации осадков и подземного питания рек).

– прекращения строительства русловых плотин и плохая эксплу-атация существующих сооружений.

– недостаточно продуманное ранее проведенное осушение болот и заболоченных пойменных земель водоемов. В настоящее время,


15

проведенная ранее мелиорация из-за отсутствия должной эксплуатации привела к вторичному заболачиванию и перерас-пределению внутригодового стока рек и ухудшению их водного режима.

– не соблюдение режима использования водоохранных зон и прибрежных полос водных объектов. В настоящее время идет строительство личных коттеджей и разработка дачных земель-ных участков без проведения мероприятий, исключающих эрозию почв. Данная ситуация характерна для Суздалького и Юрьев-Польского районов, распахивание склонов рек ведет к смыву почвы во время дождей в водоемы.

– уничтожение и запахивание родников, ручьев, мелких рек при проведении сельскохозяйственных работ.

Вследствие обмеления малых рек мелеют и заиливаются более крупные реки.

2. Загрязнение. По результатам наблюдений за качественным состоянием

повехностных вод, большинство водных объектов характеризуется как «умеренно загрязненные» и «загрязненные».

Основные загрязняющие вещества: железо, медь, цинк, нефте-продукты, органические соединения, азот аммонийный, азот нитритов.

Большое число жителей нашей области получает питьевую воду из артезианских скважин подземного водного горизонта. Однако такие города, как Вязники, Владимир, поселки Оргтруд и Лесной в качестве питьевой воды используют воду рек Клязьма и Нерль. Так в 2008г. фактический забор воды на водоснабжение области составил 205,31 млн. м3 в год, в том числе: из поверхностных водных объектов – 64,61 млн. м3 в год (31,5 % от общего объема забора), из подземных водоносных горизонтов – 140,7 млн. м3 в год.

Качественный состав воды р. Нерль – источника централизованного хозяйственно – питьевого водоснабжения г. Владимира характеризуется относительной стабильностью. Характерными загрязняющими веществами продолжают оставаться железо, медь, фенол.

Более 80 % всех сточных вод области отводится в поверхностные водные объекты.


16

Основной объем загрязненных сточных вод сбрасывается предпри-ятиями промышленности и жилищно-коммунального хозяйства городов Владимир, Ковров, Муром, Александров, Кольчугино.

Фактический объем сброса сточных вод 2008 г. составил 156,38 млн. м3/год, в том числе в поверхностные водные объекты сброшено 148,48 млн. м3/год (95 %), из них: недостаточно-очищенных сточных вод 138,4 млн. м3/год, сточных вод с категорией «без очистки» 2,97 млн. м3/год.

Одним из основных источников загрязнения вод на территории области являются организованные сбросы недостаточно очищенных сточных вод с очистных сооружений.

В настоящее время в области насчитывается 269 очистных сооружений, в том числе 208 – биологической очистки, из них только 30 % работает в проектных параметрах.

Почти все, действующие на территории Владимирской области, очистные сооружения эксплуатируются более 30 лет. Стабильно работают очистные сооружения биологической очистки муниципальных и промышленных предприятий в городах Владимир, Александров, Гусь-Хрустальный, Меленки, Судогда. Они находятся в удовлетворительном техническом состоянии и обеспечивают проектные показатели очистки. Однако утвержденные нормативы сброса загрязняющих веществ в водные объекты не соблюдаются полностью ни на одних очистных сооружениях.

По-прежнему актуальной остается проблема поступления на городские очистные сооружения производственных сточных вод, содержащих ионы тяжелых металлов, что вызывает ухудшение качества очистки сточных вод и увеличение объемов осадков, содержащих ионы тяжелых металлов.

Продолжают действовать ограничения на выдачу технических условий на канализование объектов в городах Покров и Петушки с водо-отведением на существующие очистные сооружения ввиду их гидравличес-кой перегрузки и крайне низких темпов реконструкции очистных сооружений.

Особую тревогу вызывает состояние поселковых и сельских очист-ных сооружений ввиду их неудовлетворительного технического состояния, слабой материально-технической базы и низкой квалификации обслужива-


17

ющего персонала. Так по результатам проверок Управления Росприрод-надзора за последние десятилетия разрушены очистные сооружения на т/б Ладога Суздальского района, д. Воспушка Петушинского района, пос. Головино Судогодского района, д. Кипрево и Ефремово Киржачского района, д. Ополье, с. Небылое Юрьев Польского района, д. Глебово Ковров-ского района, пос. Леднево Александровского района и других населенных пунктах. Тяжелое положение с очисткой сточных вод складывается в районе дислокации войсковых частей. Проверки соблюдения водоохран-ного законодательства выявили, что очистные сооружения канализации в большинстве войсковых частях находятся в разрушенном состоянии.

Выдаваемые природоохранными органами предписания по восстановлению очистных сооружений и прекращению загрязнения водо-сборов малых рек остаются не выполненными. Командование войсковых частей уже в течение длительного периода систематически ставит перед вышестоящим командованием вопрос о выделении денежных средств на капитальный ремонт системы канализации и реконструкцию очистных сооружений. До сих пор этот вопрос положительно не решается.

На ряде деревенских и поселковых очистных сооружениях в аварийном состояния находятся здания биофильтров, построенные еще 60-70 годах прошлого столетия: МУП Кольчугинского района «ЖКХ п. Бавлены, ФГУ ИК-6 УФСИН России по Владимирской области пос. Мелехово и другие.

Для снижения объема сточных вод, сбрасываемых в водные объекты, необходимо проведение водоохранных мероприятий на очистных сооружениях, восстановление разрушенных и введение в эксплуатацию новых мощностей.

Загрязнение малых рек происходит также вследствие нарушения процесса использования для утилизации животноводческих стоков на сельскохозяйственных землях. Так в результате эксплуатации ЗАО по свиноводству «Владимирское» загрязнена р. Суйма, ОАО «Птицефабрика Центральная» реки Колочка и Содышка.

3. Засорение. В пределах водоохранных зон, прибрежных защитных полос и

береговых полос малых рек в настоящее время постоянно возникникают на


18

предприятиях несанкционированные объекты размещения производствен-ных и бытовых отходов, в деревенских и поселковых населенных пунктах образуются стихийные свалки бытовых отходов и мусора.

Так по результатам проверок Управления Росприроднадзора за не соблюдение режима использования водоохранных зон и прибрежных полос водных объектов только за период с 01.01.2008 г. по 01.07.2009 г. привлечено к административной ответственности:

– ООО «Завод Искра» расположенный в водоохранной зоне и прибрежной полосе р. Дубна (50 м). В пределах водохранной зоны и прибрежной полосы р. Дубна, на момент проверки выявлено складирование металлолома и размещение отходов производства.

– ЗАО «Першинское литье» примыкает и частично расположен в прибрежной полосе и водоохраной зоне пруда на руч. Безымянный (50 м). На момент проверки в пределах водохранной зоны и прибрежной полосы ручья, как на территории предприятия, так и за забором предприятия со стороны ручья, складируется металлолом, размещены отходы производства, строительный мусор, бытовые отходы.

– ООО «Юрьев-Лес» на момент проверки в пределах прибрежной полосы пруда р. Шордога расположена стоянка автотранспорта не имеющая твердого покрытия и специально оборудованного для стоянки места. У пилорамы складируются деревянные поддоны и размещены опилки (отходы производства). В прибрежной полосе, на крутом правом склоне р. Нерль, у пруда на р. Пиклия, организована свалка бытовых отходов и мусора.

– ООО «Золотой Фазан» на момент проверки при строительстве откоса задней стенки второй карты намыва песка и дамбы первичного обвалования использовал привозной строительный мусор и бытовые отходы.

– ООО «Рециклинг Пласт» на момент проверки в пределах прибрежной полосы р. Серая, на земельном участке промышленной площадки размещал химические вещества в виде вторичного сырья полиэтилена, полипропилена, Часть мешков с химическими ве-ществами порвана и рассыпана на земельный участок промышлен-


19

ной площадки. – ООО «Русское литье» на момент проверки в пределах водо-

охранной зоны реки Серая, на не оборудованных площадках были размещены производственные и бытовые отходы, складируется металлолом. Прибрежная полоса реки Серая, рядом с водозабором, захламлена бытовыми отходами.

– ООО «Союз» на момент проверки в водоохраной зоне р. Клязьма за забором предприятия со стороны р. Клязьма, складируется металлолом, размещены отходы производства, строительный мусор, бытовые отходы,.

– ООО «Торговый дом «Киржачская мебельная фабрика» на момент проверки земельный участок промышленной площадки в водо-охранной зоне и прибрежной полосе реки Киржач захламлен отходами производства и потребления (лом черных металлов, твердыми бытовыми отходами, строительным мусором). В пределах прибрежной полосы и водоохраной зоны р. Киржач в старом без дверей автофургоне, складированы ртутные отработан-ные лампы (отходы первого класса опасности для окружающей природной среды). Часть ртутных ламп разбросана на прилегающей к фургону территории, часть ламп находится в разбитом состоянии (возможность загрязнения химическим веществом первого класса опасности).

При сложившейся неблагоприятной экологической ситуации в бассейнах малых рек и в целях предотвращения дальнейшей их деградации, вопросы экологической безопасности напрямую связаны с финансирова-нием строительства, реконструкции, расширения и наладки очистных сооружений, соблюдением законодательства при размещении и строительстве объектов в водоохранных зонах и прибрежных полосах водных объектов, соблюдением специального режима осуществления хозяйственной иной деятельности в пределах водоохранных зон, прибрежных защитных полос и береговых полос для предотвращения загрязнения, засорения, заиления указанных водных объектов и истощения их вод, а также сохранения среды обитания водных биологических ресурсов и других объектов животного и растительного мира.


20

ТИПОЛОГИЯ ПОЙМЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ РЕЧНЫХ ДОЛИН КРУПНЫХ РЕК РОССИИ

П.Н. Балабко, Т.А. Трифонова, А.А. Снег МГУ им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия

Разнообразие и сложность пойменных ландшафтов обусловливают

необходимость их типизации. Типология поймы позволяет обосновать дифференцированный подход к сельскохозяйственному использованию почв, служит основой почвенно-мелиоративных изысканий в условиях поймы.

Первое разделение поймы было предложено А.М. Дмитриевым в начале ХХ в. для холмогорских лугов. Им были выделены прирусловая, центральная и притеррасная пойма.

Эта схема развита в дальнейшем В.Р. Вильямсом (1919), С.С. Соболевым (1935), И.И. Плюсниным (1938), А.П. Шенниковым (1941).

Главным регулятором распределения влаги, а также фактором, определяющим интенсивность поемного и аллювиального процессов, на пойме является рельеф. Пойменный аллювий, являющийся почвообразу-ющей породой для пойменных почв, обуславливает направление почво-образовательных процессов и неодинаковость почвенно-экологических условий. Указанные факторы определяют наличие разных типов поймы.

Первая подробная типология пойм была предложена Р.А. Еленевским (1936). В ней выделено 4 иерархических уровня поймы по геоморфологическим признакам: класс, группа типов, подгруппа типов, тип. Все поймы разделены на два большие класса, в зависимости от разработанности поперечника поймы и характера аллювиальности: неразвитые и развитые поймы. В качестве групп типов были выделены сегментно-гривистая, обвалованная, островная и дельтовая поймы.

У неразвитых пойм терраса в основном сложена из коренных, ледниковых, древне-озерно-аллювиальных или торфяных образований, возвышающихся над меженью реки и прикрытых небольшим слоем современных аллювиальных отложений. Для неразвитой поймы характерны слабая боковая эрозия и фиксированность русла. Рельеф у неразвитого типа поймы плоский или обвалованный. Поемность и аллювиальность слабые. Класс неразвитых пойм подразделяется на следующие типы: надморенная


21

пойма, надкоренная пойма, древне-озерно-торфяная пойма, озерно-плавневая пойма, лиманная пойма, горная или галечниковая пойма.

У развитой поймы, в отличие от неразвитой, вся пойменная терраса и ложе реки сложены мощной толщей аллювиальных отложений. Коренные и ледниковые образования лишь изредка обнаруживаются на перекатах или под останцами более древнего возраста. Блуждание реки на поперечнике обычно хорошо выражено. Рельеф в значительной мере определяется гранулометрическим составом аллювиальных отложений. При поступлении глинистого аллювия рельеф поймы обычно выровненный, плоско равнинный, слегка обвалованный в прирусловой части. Напротив, в условиях поступления песчаного аллювия, рельеф поймы гривистый. В первом случае формируется группа обваловано-равнинных пойм. Боковое смещение русла происходит весьма медленно, часто мало заметно на протяжении длительного периода, и преобладающую роль в аллювиальном процессе играет аккумуляция. Во втором, наоборот, аллювиальный процесс более длителен и деятелен на всем поперечнике поймы, что связано с возрастающей ролью эрозии, уравнивающей действие аккумуляции. В этом случае формируются более крупные и подвижные поймы гривисто-сегментной группы. В долинах крупных рек или в условиях больших уклонов происходит нарастание аллювиального процесса, главным образом за счет усиления эрозионных сил. Последние так велики, что расщепляют всю пойму на ряд островных участков, отделенных друг от друга побочными руслами, протоками и ериками. Вместо прежней монолитной поймы формируется островной тип поймы. Одним из вариантов типов островных пойм является дельтовая, которая, будучи морфологически близкой к островной пойме, генетически отлична от нее. Островная группа пойм, сложившаяся в результате сложного взаимоотношения эрозионно-аккумулятивных сил, быстро изменяет свою конфигурацию в постоянных и устойчивых рамках одного и того же поперечника, дельтовая же островная пойма под влиянием действующих почти исключительно аккумулятивных сил отличается большей подвижностью в пространстве. Она непрерывно нарастает, непрерывно завоевывает все новые и новые пространства, непрерывно отодвигает береговую линию вглубь моря или озера.

При описании сегментно-гривистой поймы Еленевским впервые были отмечены факторы, обусловливающие сложность и пестроту ее почвенного и растительного покрова: разновозрастность сегментов поймы,


22

постепенное уменьшение выраженности грив в пределах сегмента от русла к притеррасью, различный уровень грунтовых вод, разный характер накопления наносов и т.д. Особое значение Еленевский придавал фактору времени в формировании и дифференциации почвенного покрова.

Особенностью типологии, предложенной Р.А. Еленевским, является то обстоятельство, что он предложил выделять определенные типы пойм для разных рек огромной территории бывшего СССР. Так, неразвитая надморенная пойма встречается в долине верхней Волги (до впадения р. Унжи), древне-озерно-торфяная (Дубна, Яхрома) и многочисленные поймы Полесья, озерно-плавневая пойма встречается среди плавен р. Сулы, южнее г. Лубны (Украина). Развитая возвышенно-равнинная пойма характерна для Верхней Оки и Верхнего Дона. Пониженно-равнинный тип поймы описан автором в долинах Нижней Оки, Клязьмы, Сухоны, Волхова, Мокши, Цны, Белой, Суры, Хопра. Группа типов сегментно-гривистых пойм типична для долины средней Волги, средней и нижней Оки, Белой, нижней Камы, нижнего Дона, Иртыша. Островная пойма присуща нижнему течению наиболее крупных рек – низовьям Волги, Дона, Днепра, Северной Двины, Печоры, Оби, Енисея, Лены, Амура. При впадении в море многие крупные реки, как Волга, Днепр, Северная Двина, Печора, Лена, Обь, Енисей, Селенга и др., образуют обширные дельты, представляющие собой большое количество островов, разделенных сетью протоков.

Заслуживают внимания труды Л.Г. Раменского (1938). Им предло-жено разделить поймы в продольном простирании на отделы течения – верхний, средний и нижний, а в поперечном – на зоны, участки и урочища согласно геологическим и геоморфологическим признакам. Раменский отмечал необходимость рассмотрения поймы в плане (в двух измерениях), а не только с помощью поперечных профилей.

С начала 50-х гг. ХХ в. стало быстро развиваться геологическое направление в исследовании пойм. Работы Н.И. Маккавеева (1955), И.В. Попова (1968) способствовали решению многих вопросов формирования и функционирования пойменных ландшафтов. Была установлена решающая роль горизонтальных русловых деформаций в формировании пойм и пойменного рельефа, получил правильное объяснение двучленный характер литологического профиля пойм. Это позволило разработать типологичес-кие схемы, базирующиеся на зависимости строения поймы от гидродинами-


23

ческих процессов (Ромашин, 1968; Кондратьев, Попов, 1973; Маккавеев, Чалов, 1986).

Поймы обского бассейна стали объектом типологических исследо-ваний с начала 60-х гг. ХХ в. Э.Е. Роднянская (1960) предложила типологию поймы Оби, включающий несколько иерархических уровней. Как наиболее крупная единица был выделен тип группы комплексов урочищ, представляющий собой модифицированный вариант области (зоны) Вильямса применительно к островной пойме. По состоянию форм мезорельефа и соответствующим им растительным группировкам выделяются более мелкие типологические единицы – комплексы урочищ, урочища, группы фаций. Самая мелкая единица – фация – по своему содержанию приравнивается к биогеоценозу. В основе этой типологии, таким образом, лежит принцип деления менее однородных по условиям местообитания сочетаний форм пойменного рельефа на более однородные при переходе от более высоких таксономических единиц к более низким.

Г.В. Добровольский в своих работах (1962, 1964, 1968, 2005) широко использовал концепцию типа поймы. При характеристике почв поймы реки Клязьмы на всем ее протяжении, он выделял районы (типы пойм): неразвитая пойма верховьев Клязьмы, сегментно-гривистая пойма среднего течения Клязьмы, дельтоподобная пойма нижнего течения Клязьмы. В Москворецкой пойме изучались почвы пониженно-равнинного типа (у г. Раменское) и сегментно-плоскогривистой поймы у с. Фаустово. В долине р. Оки исследовались почвы обвалованно-равнинной поймы (Верхняя Ока), поймы сегментного типа (Средняя Ока), пониженно-равнинной плоско-гривистой поймы (Рязанское, Спасское, Ижевское и Окско-Мокшинское расширения).

Важным этапом в развитии учения о типах пойм стали почвенно-геоботанические исследования поймы средней Оби, проводившиеся в 1968-1988 гг. коллективом сотрудников кафедры географии почв МГУ под руководством Г.В. Добровольского. Разработанная ими типология поймы Оби позволила вскрыть закономерности структуры почвенного покрова и создать почвенные и геоботанические карты в масштабе 1:100000 на отрезки обской поймы в пределах Кожевниковского, Молчановского, Кривошенского, Колпашевского и Александровского районов Томской области. С помощью аэрофотоснимков в камеральных условиях были выделены типы поймы, а по дешифровочным признакам определены


24

основные типы и подтипы почв. Составленные предварительные карты уточнялись в полевых условиях. Этот прием позволил ускорить создание почвенных карт на общую площадь 400 тыс. га.

Было установлено, что общепринятое деление поймы на три части: прирусловую, центральную и притеррасную для поймы реки Оби мало применимо в связи с сильной расчлененностью ее поверхности многочис-ленными рукавами, протоками и старицами. Для поймы среднего течения р. Оби было выделено 5 типов и 10 подтипов поймы, соответствующих своеобразному сечению элементов рельефа, типов почв и растительных формаций. При этом тип поймы характеризуется определенными компонентами, а подтип внутри типа – их количественным соотношением. По этому принципу были выделены следующие типы поймы р. Оби (Добровольский и др., 1971, 1974): островной, прирусловый, сегментно-гривистый, равнинный и залесенный пониженно-болотный.

В островной тип входят острова и пляжи, сложенные песчаным аллювием с почвами дернового ряда и лесной растительностью (осина, ветла, тополь, ивняковые заросли). Форма, размеры и местоположение островов и пляжей непостоянны и колеблются в разные годы в зависимости от величины паводка и спада воды

Для прируслового типа поймы характерен резко гривистый рельеф, отличающийся наличием прируслового вала, бугров и грив. Он несколько повышен по отношению ко всей пойме. Для данного типа поймы харак-терны максимальная выраженность аллювиальных процессов, наиболее легкий по сравнению с другими типами поймы гранулометрический состав наносов, более глубокое залегание почвенно-грунтовых вод, обусловлива-ющее хорошую дренированность почв. На прирусловом валу и высоких гривах развиты дерновые почвы, в понижениях – луговые почвы.

Сегментно-гривистый тип поймы характеризуется чередованием удлиненных, изогнутых параллельно протокам узких грив с широкими межгривными понижениями. На территории этого типа поймы сосредоточены наиболее плодородные луговые почвы и высококачествен-ные продуктивные заливные луга.

Равнинный тип поймы характеризуется ровным или слабоволнистым рельефом с плоскими заболоченными понижениями, мелкими озерами и водоемами. Рельеф имеет пониженные участки поверхности, которые заливаются спокойными полыми водами. Здесь откладывается суглинистый


25

и иловато-суглинистый аллювий в понижениях и песчано-суглинистый по повышениям.

Пониженно-болотный тип поймы распространен в притеррасных понижениях с большим количеством мелких озер и крупных болот. Уровень почвенно-грунтовых вод большую часть года держится на поверх-ности. Это способствует образованию иловато-торфяно-глеевых почв, часто развитых на торфах. Растительность представлена крупноосоковыми лугами и низинными болотами. Для использования этих территорий необходима коренная осушительная мелиорация.

Были выделены также подтипы поймы: прируслово-равнинный, прируслово-гривистый, логово-высокогривистый, полого-широкогривис-тый, полого-узкогривистый, редкогривистый, равнинно-повышенный, равнинно-узкокомпонентный, пониженно-равнинный, равнинно-заболочен-ный. Применительно к каждому типу и подтипу поймы, кроме характеристики почвенного и растительного покрова, дается рекомендация по наиболее рациональному его использованию. Таким образом, была составлена типология, отвечающая сложным природным условиям обской поймы, выявлены наиболее существенные факторы формирования почвенного покрова.

Эта концепция позволила в понятии «тип поймы» (тип почвенно-мелиоративной группировки) на первый план выдвинуть доминирующий тип почвообразовательного процесса (Афанасьева, Шеремет, 1975), усилив тем самым почвенный аспект типологии. Этим достигнуто более четкое разграничение типового и подтипового уровней, в отличие от предыдущей системы. Введен новый ранг типологии – вид поймы, который характери-зует процентные соотношения составляющих компонентов в рамках подтипа и расширяет само понятие подтипа поймы, учитывающего гидрологический режим почв.

Т.А. Трифоновой предложена концепция типизации пойменных земель на основе дистанционного дешифрирования. Эта система рассмат-ривает рельеф в качестве главного критерия (Трифонова, 1974, 1975). Типизация поймы осуществляется в несколько этапов, каждому из которых соответствует определенный иерархический уровень системы. По форме и рисунку изображения выделяются группы типов пойм, затем по морфометрическим характеристикам рельефа – типы, подтипы, виды, подвиды пойм.


26

Было установлено, что типы поймы должны быть выделены на основании преобладающих превышений местности относительно межен-ного уровня воды следующим образом: пониженный (преобладающие повышения в пределах 100 см), повышенный (250-300 см), переходный тип (100- 250 см).

В основу выделения подтипов поймы р. Оби Т.А. Трифоновой положен характер рельефа внутри типа, который в значительной степени определяется средними скоростями его изменения и величинами отклонения от них (коэффициентом вариации v). Предложено выделять подтипы поймы: равномерный и неравномерный, в зависимости от величин значений v. Пониженные пойменные территории отличаются невысокими показателями коэффициента вариации, на повышенных участках его величины выше. Характер рельефа внутри пойменного подтипа оказывает существенное влияние на формирование почвенного покрова. В равномерном подтипе развиваются системы, почвенное содержание и контрастность почвенных комбинаций которых примерно одинаковы, в неравномерном подтипе распределение почв носит более сложный характер, количество почвенных разностей, слагающих почвенный покров, может значительно увеличиться.

Виды почв Т.А. Трифонова предлагает выделять по характеру преобладающих склонов, т.к. крутизна склонов является существенным фактором в отложении и перераспределении пойменного аллювия по элементам рельефа, определении степени участия грунтовых вод в формировании почвенного профиля, миграции подвижных питательных элементов, что в конечном итоге определяет формирование той или иной почвы и растительного покрова. С увеличением крутизны склонов возрастает контрастность почвенных комбинаций. Предложено выделять следующие виды поймы: пологосклоновый, покатосклоновый, сильно-покатосклоновый, крутосклоновый, сильно крутосклоновый, очень круто-склоновый.

Подвиды поймы предложено выделять на основании степени изрезанности участка.

Построение пойменной типологии на учете характера рельефа и структуры почвенного покрова отражает основные генетические законно-мерности развития почвообразования в поймах рек; каждый типологичес-кий таксон несет информацию о свойствах почвенных комбинаций и их


27

компонентов, на основе которых возможна оценка земель в качестве сельскохозяйственных и мелиоративных объектов (Афанасьева, Трифонова, 1983).

Принципы типологии, разработанные для поймы р. Припять (Рома-нова, Шалькевич, 1985; Романова и др., 1990), близки к вышеизложенным. Данная схема включает 5 уровней типизации. При этом наибольшая смысловая нагрузка приходится на самый низкий ранг – вид пойменных земель.

С конца ХХ в. в практике типизации земель наблюдается тенденция к отказу от построения многоступенчатых систем в пользу повышения информативности подразделений и более строгой их субординации (Шепелев, Огородников, Росновский, 1990) или построения по матричному принципу (Семериков и др., 1992). В последнем случае для поймы Нижней Оби выделяется 23 вида микроландшафта в зависимости от высотного уровня, водного режима и топографического положения.

Изложенные концепции позволяют так охарактеризовать категорию «тип поймы»: это «крупный отрезок пойменной террасы, характеризую-щийся одинаковым геоморфологическим строением, выделяющийся на основании общего происхождения, синхронности формирования, аналогич-ности характера аллювиальности и поемности» (Аветов, Балабко, 1994).

Новым направлением в исследовании пойм и типизации земель является концепция пойменного массива (Петров, 1979; Рязанов, 1980; Чернов, 1983; Васильев, Седых, 1984; Исаев, Волков, Седых, 1987; Аветов, Балабко, 1992; Гафуров, Фирсова, 1992; Семериков и др., 1992).

Исследуя почвы долины реки Оки в пределах Московской и Рязанской областей Н.А. Аветов и П.Н. Балабко (1994, 1997) предложили выделять пойменный массив в пределах типа поймы. Пойменный массив — это наиболее крупная таксономическая единица, которая выделяется в пределах типа поймы и характеризуется одинаковым для соответствующих уровней режимом поемности и аллювиальности, одинаковой степенью дренированности, специфическим рисунком рельефа, определенной структурой почвенного и растительного покрова, однотипным землеполь-зованием. Как правило, пойменные массивы ограничиваются водоемами гидросети (протоки, старицы) или тыловыми швами причленения. Так, например, в сегментно-гривистом типе поймы по специфическим формам рельефа на аэрофотоснимках можно выделить сегментные, петлеобразные,


28

гребневидные массивы, а по составу почвенного покрова и степени гидро-морфизма почв выделить слабогидроморфные (дерновые и дерново-луго-вые почвы – 50 %), среднегидроморфные с преобладанием почв лугового типа, сильногидроморфные массивы с преобладанием в составе почвенного покрова аллювиальных луговых профильно-глеевых, лугово-болотных и болотных почв.

Концепция пойменного массива может быть использована при создании типологических карт-матриц для картографирования аллювиаль-ных почв, а также при разработке схем мелиорации и дифференцирован-ного использования пойменных земель под пашню, сенокос и пастбище.

Работа выполнена по материалам исследований почв, проведенных авторами в долинах рек Оби (в пределах Томской области) и Оки (в Московской и Рязанской областях).

Литература

1. Аветов Н.А., Балабко П.Н. Типология и районирование сегментно-гривистой поймы р. Чулым. Биологические науки, 1992, № 5. – С. 109-114.

2. Аветов Н.А., Балабко П.Н. Типология пойм. Развитие взглядов и сов-ременное состояние проблемы. Почвоведение, 1994, № 9. – С. 22-27.

3. Афанасьева Т.В., Трифонова Т.А. Микрофотометрическое дешифри-рование аэрофотоснимков при типологических исследованиях пойменных земель. Почвоведение, 1983, № 11. – С. 137-143.

4. Афанасьева Т.В., Шеремет Б.В. Опыт составления почвенно-мелиоративных группировок пойменных земель. Вестн. МГУ, сер. 6 экономика, 1975, № 1. – С. 87-98.

5. Балабко П.Н., Аветов Н.А., Севостьянова Н.А. Почвенный покров пойменных массивов долины р. Оби в пределах Рязанской Мещеры. Вестник МГУ, сер. почв., 1997, № 1. – С. 32-35.

6. Васильев С.В., Седых В.Н. Пойма Оби на аэрокосмических снимках. – Красноярск, 1984. – 46 с.

7. Вильямс В.Р. Почвоведение, вып. III. М., 1919. (Собр. соч. в 12-ти т., т. 5, 1948).

8. Гафуров Ф.Г., Фирсова В.П. Почвообразование в долгопоемных ландшафтах высоких широт. – Екатеринбург: УрО РАН, 1992.


29

9. Добровольский Г.В. Почвы речных пойм бассейна Верхней и Средней Волги. Автореф. докт. дисс. – М., 1964. – 43 с.

10. Добровольский Г.В. Почвы речных пойм центра Русской равнины. – М.: МГУ, 1968. – 295 с.

11. Добровольский Г.В. Почвы речных пойм центра Русской равнины. – М.: МГУ, 2005. – 293 с.

12. Добровольский Г.В., Афанасьева Т.В., Ремезова Г.Л., Строганова М.Н., Палечек Л.А., Балабко П.Н. Типы пойм среднего течения реки Оби. – Биологические науки, № 4, 1971. – С. 117-121.

13. Добровольский Г.В. Афанасьева Т.В. Ремезова Г.Л. Балабко П.Н. Типы поймы реки Оби в пределах южнотаежной зоны. – Сб. «Земельные ресурсы Сибири». – Новосибирск: Изд. Наука, Сиб. Отд., 1974. – С. 29-34.

14. Добровольский Г.В., Лобутев А.П. Почвы поймы р. Клязьмы. // Пойменные почвы Русской равнины. Вып. 1. – М.: МГУ, 1962. – 220 с.

15. Еленевский Р.А. Вопросы изучения и освоения пойм. – М.: ВАСХНИЛ, 1936.

16. Кондратьев Н.Е., Попов И.В. Типизация руслового и пойменного процессов. // Рекомендации по учету руслового процесса при проекти-ровании ЛЭП. – Л., 1973. – С. 5-22.

17. Маккавеев Н.И. Русло реки и эрозия в ее бассейне. – М.: изд-во АН СССР, 1955. – 347 с.

18. Попов И.В. Типы речных пойм и их связи с типами руслового процесса. // Тр. ГГИ, вып. 55, 1968. – С. 39-55.

19. Маккавеев Н.И., Чалов Р.С. Русловые процессы. – М.: изд-во МГУ, 1986. – 264 с.

20. Петров И.Б. Обь-Иртышская пойма (типизация и качественная оценка земель). – Новосибирск: Изд-во «Наука», Сиб. отд., 1979. – 136 с.

21. Плюснин И.И. Почвы Волго-Ахтубинской поймы. Под ред. В.Р. Вильямса. – Сталинград, 1938.

22. Раменский Л.Г. Введение в комплексное почвенно-геоботаническое исследование земель. – М.: Сельхозгиз, 1938.

23. Роднянская Э.Е. Типология пойменных ландшафтов на примере р. Оби. // Изв. ВГО, т. 92, 1960, вып. 1. – С.24-35.

24. Романова Т.А., Смеян Н.И., Никитина А.Н. и др. Методика составле-ния карты типов пойменных земель. – Минск, 1990.


30

25. Романова Т.А., Шалькевич Ф.Е. Типология земель поймы р. Припять по материалам аэрофотосъемки. // Почвоведение, 1985, № 1. – С. 5-14.

26. Ромашин В.В. Типы руслового процесса в связи с определяющими факторами. // Тр. ГГИ, вып. 55, 1968. – С. 56-63.

27. Рязанов П.Н. Пойменные геокомплексы р. Протва и перспективы их использования. Автореф. канд. дисс. – М., 1980. – 24 с.

28. Семериков Л.Ф., Балахонов В.С., Брауде М.И. и др. Природа поймы Нижней Оби. Наземные экосистемы. – Екатеринбург: УрО РАН, 1992.

29. Соболев С.С. Учение о пойме как основа для изучения геоморфологии речных долин и стратиграфия речных террас. // Почвоведение, 1935, № 5/6. – С. 815-827.

30. Трифонова Т.А. Некоторые особенности структуры почвенного покрова Среднеобской поймы. Научн. докл. Высш. школы, сер. биол., 1974, № 10. – С. 135-140.

31. Трифонова Т.А. Типология пойменных земель на основе комплекс-ного дешифрирования аэрофотоснимков. Автореф. канд. дисс. – М., 1975. – 24 с.

32. Чернов А.В. Геоморфология пойм равнинных рек. – М.: МГУ, 1983. – 198 с.

33. Шенников А.П. Луговедение. – Л.: изд-во ЛГУ, 1941. 34. Шепелев А.И., Огородников А.В., Росновский И.Н. Эколого-генети-

ческий анализ поймы средней Оби как основа сельскохозяйственной типологии земель. // Принципы оценки плодородия почв. – Ново-сибирск: Наука, 1990. – С. 89-98.

КОМПЛЕКСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ РУЧЬЯ ЛЕШТАВКА

М.Е. Буковский, А.А. Олейников ТГУ имени Г.Р. Державина, г. Тамбов, Россия

Within the framework of the present article we composed the description of the

stream “Leshtavka”, described the general methods how to define the ecological condition of watercourses and got corresponding conclusions which could be used for the research of our object. We also made up a wide range of recommendations on improving of ecological condition of the stream.


31

Вода занимает особое положение среди природных богатств Земли – она незаменима. Гидрографическая сеть малых рек и ручьев на 70 % формирует сток средних и больших рек. В итоге никем не контролируемое чрезмерное использование стока малых рек и ручьев и сброс в них без какой-либо очистки сточных вод приводит к ухудшению экологического состояния и деградации больших рек. В этой связи наша работа приобретает значительную актуальность.

Социальная значимость нашей работы состоит в том, что знание об экологическом состоянии ручья необходимо горожанам, для которых Лештавка является излюбленным местом отдыха, источником воды для полива огородов.

Общая цель работы – определение экологического состояния ручья Лештавка в верхнем, среднем и нижнем течении.

В начале июня 2008 года мы провели рекогносцировочное описание бассейна и гидрометрическое обследование русла ручья. Также была описана растительность, вблизи заложенных нами трех створов (по одному в верхнем, среднем и нижнем течении). В конце августа мы провели повторное гидрометрическое обследование русла ручья (меженный период), изучили активность протеолитических ферментов в донном грунте по аппликациям на ренгеновской пленки, определили степень восстанов-ленности (окисленности) среды в донных отложениях по аппликациям на фотобумаге, определили качество воды методом классификации проб макрозообентоса и по сапробности гидробионтов. Пробы брали 22 августа, затем данные заносились в протоколы и обрабатывались.

Объектом нашего исследования стал ручей Лештавка. Лештавка протекает в окрестностях г. Моршанска (северная часть Тамбовской обл.) и принадлежит к бассейну реки Цны. Ручей берет свое начало из сети осушительных каналов, протяженность его – 4200 м. Бассейн залужен и застроен дачами, в городской части застроен частными домами. На протяжении всей длины через ручей наведено несколько небольших мостов и один раз его пересекает железобетонный мост с автодорогой.

Ширина ручья в районе первого створа составила 120 см, максимальная глубина 10 см. Русло прямое, закоряжено, ил черного цвета. Берега представляют собой склоны умеренной крутизны. Террас нет. На обеих берегах нами было выявлено строительство, что является нарушением прибрежной водоохраной зоны.


32

По пути ко второму створу ручей расширяется до 50 м, т.к. в него впадает протока из Чертова озера. Встречаются свалки бытового мусора. Постепенно ручей сужается. В месте сужения мы заложили второй створ.

Ширина ручья в этом месте 5 м, глубина 0,65 м. Русло умеренно извилистое, дно песчаное. Правый берег – пологий склон, левый берег – крутой склон с нарушенным травяным покровом. Характер угодий – садово-огородные участки. Выявлено строительство.

По пути к третьему створу ручей меандрирует, встречаются свалки бытового мусора. Русло расширяется до 30 м. Ближе к третьему створу находится пивзавод. После него в 150 м пляж. Здесь мы заложили третий створ.

Ширина ручья 15 м, глубина 1,7 м. Русло извилистое, не закоряжено. Берега представляют собой пологие склоны с нарушенным травяным покровом. Нами выявлено строительство, кострища, свалки мусора, что является нарушением прибрежной водоохраной зоны.

Ниже по течению от створа находится железобетонный мост с автодорогой. А еще ниже ручей впадает в реку Цну.

Мы проводили гидрометрическое обследование створов ручья следующим образом. Мы промерили глубины с помощью толстой капроновой нити, размеченной через каждые 50 см с грузом на конце и измерительной линейкой. На первом створе промеры производились через каждые 10 см, на втором и на третьем через 100 см. Ширину замеряли верёвкой, она же помогала удержаться на одной линии при измерении глубин. Прозрачность определяли при помощи диска Секки. Поверхност-ную скорость течения измеряли, засекая время прохождения удерживаю-щимся на поверхности воды объекта строго определённого расстояния. Измерения проводились на нескольких промерных вертикалях.

Произведя необходимые замеры и вычисления, мы выяснили, что на створе №1 ср. скорость течения = 0,029 м/с; площадь поперечного сечения русла = 0,023 м2; расход воды = 0,85 л/с. На створе №2 ср. скорость течения = 0,077 м/с; площадь поперечного сечения русла = 2,35 м2; расход воды = 155 л/с. На створе №3 ср. скорость течения = 0,12 м/с; площадь поперечного сечения русла = 13,81 м2; расход воды = 1460 л/с.

Для исследования качества донных отложений мы применили проявленную рентгеновскую пленку, которую нарезали полосками


33

размером 2x5 см и поместили в интегральные пробы грунта на 72 часа в темное помещение при температуре 20 ºC.

По окончании экспонирования пленку осторожно вынули пинцетом, прополоснули в проточной воде и высушили на фильтровальной бумаге желатиновым слоем вверх. О протеазной активности в образце судили визуально по степени разрушения желатинового слоя пленки и получили следующие результаты: на створе №1 было разрушено 5,65 %, на створе №2 в среднем 11 % и на третьем створе разрушено 1 %.

По результатам проведенного исследования мы сделали следующие выводы:

1. На створе №3 активность протеолитических ферментов в донных отложениях по сравнению с двумя другими створами ничтожно мала, следовательно способность грунта к самоочищению практически отсутствует.

2. На втором створе нами обнаружен наибольший процентный показатель разрушенности желатинового слоя среди остальных створов – в среднем 11 %, а на правом берегу – 28 %, но на левом берегу этот показатель падает более чем в 10 раз – до 2,14 %. Это говорит о том, что способность грунта к самоочищению на правом берегу второго створа по сравнению с левым берегом выше.

3. По мере продвижения вниз по ручью способность грунта к самоочищению сначала несколько возрастает (от первого створа ко второму), а потом убывает (от второго к третьему створу). Для определения степени восстановленности среды в донных

отложениях мы провели с помощью метода «Автографии на фотобумаге». Для проведения этого исследования мы также отобрали интеграль-

ные пробы с каждого створа. В каждую пробу мы поместили по 2 полоски фотобумаги, размером 4×10 см. По истечению 72 часов фотобумага была извлечена из проб грунта и промыта сначала в проточной, а затем в дистиллированной воде. Затем мы положили их сушиться на фильтровальную бумагу эмульсионным слоем вверх. После того, как автографии высохли, мы стали определять степень восстановленности среды в донных отложениях и получили следующие результаты: на всех трех створах грунт восстановленный, о чем свидетельствуют черные и темно-бурые автографы на фотобумаге.


34

По результатам проведенных исследований мы сделали следующий вывод: на всем протяжении ручей имеет восстановленную структуру грунта, т.е. крайне слабую самоочищающую способность ила.

Класс качества речных вод мы определяли на основании шести-классной системы оценки качества вод, положенной в основу ГОСТ 17.1.3.07-82, методом классификации проб макробентоса и определения индекса сапробности.

На первом створе мы обнаружили следующие организмы: шестиглазая пиявка (Helobela blanch), горошинка (Pisidium sp.), мотыль (Shironomidae plumosus), шаровка (Spaerium sp.).

На втором створе: личинки стрекозы красотки (Calopterys virgo), прудовик, трубочник (Pisidium sp.), шаровка (Spaerium sp.), горошинка (Pisidium sp.), затворки (Bithynia tentaculata, Viviparus contectus, Viviparus viviparous).

На третьем створе: затворка (Bithynia tentaculata), горошинка (Pisidium sp.), трубочник (Pisidium sp.), мотыль (Shironomidae plumosus).

По результатам нашего исследования мы сделали следующие выводы, что воды первого створа соответствуют IV классу, разряд качест- ва – умеренно-загрязненные. По сапробности гидробионтов воды являются α-мезасапробными.

На втором створе воды соответствуют III классу, разряд качества вод – достаточно чистые. По сапробности гидробионтов воды на створе являются β-мезасапробными.

На третьем створе воды соответствуют III классу качества, разряд качества – умеренно-загрязненные. По сапробности гидробионтов воды являются α-мезасапробными.

На первом створе вода – IV класса – экологически неблагополучна, имеет ограниченное применение в рыбоводстве и орошении, пригодна для технических целей.

На втором створе и третьем створах воды III класса – экологически полноценные, могут использоваться для питья с предварительной очисткой, а также для рыбоводства и орошения.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод о том, что экологическое состояние ручья Лештавка неудовлетворительное.


35

Для улучшения экологического состояния ручья Лештавка, мы разработали следующие рекомендации:

1. Поставить мусорные контейнеры для дачников; 2. Установить штрафы за устройство несанкционированных свалок в

пойме ручья; 3. Привлечь силы к очищению русла Лештавки от бытового мусора; 4. Запретить купание в наиболее грязных местах ручья; 5. Запретить распашку низко-пойменных земель.

СООТНОШЕНИЕ ЭНДОГЕННЫХ И ЭКЗОГЕННЫХ ПРОЦЕССОВ НА ПРИМЕРЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ГЕОСИСТЕМЫ

РЕЧНОГО ВОДОСБОРНОГО БАССЕЙНА А.Н. Васильев

Владимирский государственный университет, г. Владимир, Россия

The theory of river drainage basin presents interaction endogens end exogenesis processes. Geosistem river drainage basin has potency end cinematic elements, first conditions fractures formation, second conditions regime exogenesis processes. Potency end cinematic elements definitions characteristics geosistem.

Изучению геосистемы речного водосборного бассейна посвящено значительное количество научных трудов. Такое внимание связано, прежде всего, с тем фактом, что речной водосборный бассейн является фунда-ментальной геосистемой географической оболочки, в котором сфокусиро-ваны все ее компоненты, и который лежит на пересечении всех геосфер. Выделение данного объекта изучения в ранг геосистемы неслучайно, так как понятие геосистемы замыкает в себе функциональную особенность географических объектов.

Термин «геосистема» предложил Б.В. Сочава, который вложил в данный термин весь спектр географических объектов – от географической оболочки до элементарных структурных подразделений, сместив акцент на системную сущность объекта, как универсальной форме организации в природе. Системный подход наиболее удачный метод объективного отобра-жения взаимозависимости, причинно-следственных связей и пространст-венно-временной динамики, фиксируемых в географических объектах.


36

Сам объект изучения географии географическая оболочка, понима-ется как целостная материальная система, образованная при взаимодейст-вии и взаимопроникновении атмосферы, гидросферы, литосферы, живого вещества, что в свою очередь трактуется как геосистема высшего порядка, интегрирующая в себе все геосистемы. Единство географической оболочки объясняется не только материальной общностью, выраженной общностью геокомпонентов ее составляющих, сколько энергетической взаимосвязью, процессов и явлений наблюдаемых в ней. Именно этот момент позволяет объективно охарактеризовать геосистему, определить ее структуру, функционирование, динамику и эволюцию.

В формировании географической оболочки, и ее генезиса, в равной мере участвуют четыре группы процессов, такие как: эндогенные, экзогенные, биогенные и антропогенные. Эти процессы пронизывают все структурные уровни организации географической оболочки, и взаимо-связаны между собой. Каждой группе процессов присуще наличие определенных сил, или двигателей, приводящих в действие механизмы этих процессов. Безусловно, наличие сил и двигателей каждой группы процессов связано с энергией, источники которой служат внутренняя энергия Земли, энергия Солнца, энергия живого вещества, и направленная деятельность человеческого общества, черпающая свою энергию из выше перечисленных источников. Таким образом, единство географической оболочки объясняется равным и повсеместным участием четырех групп процессов в ее развитии. Повсеместное участие четырех групп процессов может быть интерпретировано на любую геосистему, интегрированную в географичес-кую оболочку. Интерпретация единства географической оболочки, на примере геосистемы речного водосборного бассейна имеет гидрологичес-кие, геоморфологические, геологические и эколого-биосферные основы, выраженные в бассейновой концепции [2].

Особое внимание при изучении геосистемы водосборного бассейна уделяется взаимному соотношению эндогенных и экзогенных процессов, первые являются структурообразующим и управляющим процессом при формировании геосистемы речного водосборного бассейна, вторые же рассматриваются, как внешне проявление эндогенных процессов [5]. По аналогии с механическими системами, эндогенные процессы рассматрива-


37

ются как потенциальная составляющая, а экзогенные процессы соответст-венно как кинетическая составляющая функционирования геосистемы речного водосборного бассейна. Такая точка зрения, или позиция, имеет принципиальное значение, так как раскрывает функциональные особенности геосистемы речного водосборного бассейна, которая в данном контексте предстает как фундаментальная геосистема.

Представление о том, что речные водосборные бассейны рассматриваются как связующее звено, между эндогенными и экзогенными процессами возникло давно, но долгое время оставалось лишь гипотетическим предположением, без теоретического обоснования. Работы Р. Хортона заложили основы системного подхода к речным водосборным бассейнам, в последствии они были развиты другими учеными в различных дисциплинарных направлениях. В нашей статье мы обозначим основные моменты указанной выше точки зрения на соотношение эндогенных и экзогенных процессов, оставляя за ее пределами обзор многочисленных научных публикаций и трудов по данной тематике.

Речные долины речного водосборного бассейна, как правило, тяготеют к мощным, дизъюнктивным зонам – зонам основной делимости земной коры, которые корнями своими уходят в верхнюю мантию. При различных тектонических режимах они ведут себя по-разному: то оказываются в зоне сжатия, то в зоне растяжения с элементами сдвига [4]. В том и другом случае речь идет о деформации твердого тела литосферы (механической энергии), и всегда сопутствующему ей деформационному разлому [1].

Любая геосистема функционирует и развивается за счет поступающей из вне энергии, которая расходуются с одной стороны на поддержание ее стабильности и на ее рост [3]. Каналы поступления энергии могут быть самыми разнообразными. В случае геосистемы речного водосборного бассейна, исходным каналом поступления энергии для развития геосистемы является деформационный разлом (трещина). Таким образом, первоначальной энергией возникновения геосистемы, является механическая энергия деформационного разлома – проявление эндогенных процессов [5].


38

Магистраль тока эндогенной энергии проходит через главный деформационный разлом (трещину) в литосфере, и так же соответствует протяжению речной долины главного водотока. Размеры трещины, ее глубина и длина зависят от энергии импульса первичного разрушения, и последующих рецидивов, а так же физических свойств породы. Рост трещины, равно как и рост русла главной реки водосборного бассейна идет от устья к истоку, а не иначе, т. е. от приемного водоема к периферии речного бассейна. Доказательством данного тезиса может послужить соотношения ширины русла в устьевой, нижней, средней и верхней части течения главной реки, где очевидно уменьшение его размеров, что соответствует уменьшению ширины деформационного разлома (трещины), от точки первоначального разрыва до среды его гашения. Деформационный разлом (трещина) высвобождает энергию импульса на дневной поверхности в виде релаксации напряжения, сходную по форме с конусом (в вертикальном срезе), упирающийся острым концом в слой накопления напряжения. Релаксация напряжения ослабляет прочность коренных пород в границах ее высвобождения, создавая зону приложения экзогенных процессов [5]. Деформационный разлом (трещина) пронизывает плотную среду литосферы в горизонтальном и вертикальном направлении, гори-зонтальная координата определяет длину русла главной реки и ее притоков, следовательно – площадь водосбора, а вертикальная координата – ширину речной долины главной реки и ее притоков, следовательно – гипсометрию речных долин.

Каркас древовидной русловой сети является проекцией деформа-ционных разломов твердого тела литосферы на поверхности. Эндогенная энергия циркулирует в геосистеме по деформационным разломам (трещинам) и определяет зону поверхностного и подземного водосбора, периодичность поступления эндогенной энергии (рецидивы) приводит к росту геосистемы речного водосборного бассейна. Так же необходимо указать, что эндогенная энергия, высвобожденная в зоне релаксации, рассматривается как потенциальная составляющая функционирования геосистемы, потому как при трансгрессии моря, когда геосистема речного водосборного бассейна прерывает свое существование, зона релаксации не меняет своей главной характеристики – наличие деформационного разлома


39

(трещины) и коренных пород с ослабленной прочностью. Как только условия внешней среды стабилизируются, геосистема вновь начинает свое функционирование в заданных прежде координатах.

Сосредоточение водных масс в зоне релаксации напряжения, сопряжено не только с гравитацией, которая повсеместна, сколько с наличием пород с ослабленной прочностью, которые обладают повышен-ной инфильтрационной способностью. Воздействие разгрузки от механи-ческого напряжения путем образования деформационной трещины меняет физические свойства пород, вдоль которых произошла релаксация напряжения в сторону понижения их прочности, за счет уменьшения плотности вещества. Рассеянная энергия экзогенных процессов «находит» данную зону релаксации и фокусирует на нее свой главный агент – водный поток, который совершает работу в данной зоне релаксации. Работа водного потока приводит к формированию флювиальных форм рельефа, которые представлены речными долинами.

Экзогенные процессы образуют структурные элементы и задают динамику геосистемы речного водосборного бассейна. К динамическим характеристикам геосистемы относят динамику водного потока в гидрологической сети и его эрозионную деятельность. К структурным характеристикам геосистемы относятся русла всех водотоков, сопряженные с ними склоны, и водоразделы. Динамические и структурные характерис-тики являются внешними атрибутами геосистемы речного водосборного бассейна, опосредованные режимом экзогенных процессов в данном географическом районе. Таким образом, данные характеристики являются кинетической составляющей функционирования геосистемы.

Функционирование и генезис геосистемы речного водосборного бассейна задается двумя составляющими; с одной стороны деформацион-ным разломом в твердом теле литосферы, с другой стороны режимом экзогенных процессов в данном географическом районе. Две составляющие определяют пространственные, временные, динамические и структурные характеристики геосистемы, причем пространственная организация геосистемы тяготеет к деформационному разлому и зоне релаксации механического напряжения, которая лимитирует параметры динамических и структурных характеристик.


40

Данная модель функционирования геосистемы речного водосборного бассейна хорошо описана на примере горного массива, где, как правило, отсутствуют рыхлые отложения, и где очевидна пространственная закономерность: деформационный разлом – речное русло. С равнинными территориями, приуроченными к древним платформам, данная закономерность не является очевидной, в связи с глубоким залеганием кристаллического фундамента, где могут быть обнаружены древние деформационные разломы. Однако же, считать платформенные области исключением данной модели образования и функционирования речных водосборных бассейнов по нашему мнению является ошибкой. Мощный осадочный чехол, скрывающий поверхность кристаллического фундамента является производным образованием экзогенных процессов прежних геологических периодов, которые внесли свой отпечаток на первоначаль-ный облик фундамента, и по мере осадконакопления исказили первоначаль-ный каркас русловой сети, внеся в него элемент временной модификации. На данный период исследовать наличие деформационных разломов под осадочным чехлом не представляется возможным, так что создание моделей функционирования речного водосборного бассейна именно на платформенных участках должна учитывать элементы временной модифи-кации, и связанной с ней изменения в рисунке водосборного бассейна.

Литература 1. Динамическая геоморфология: Под ред. Ананьева Г.С., Симонова Ю.Г.

– М.: Изд-во МГУ, 1992. – С. 262-263. 2. Корытный Л.М. Бассейновая концепция в природопользовании. –

Иркутск: Изд-во Института географии СО РАН, 2001. – 163 с. 3. Сочава Б.В. Введение в учение о геосистемах – Новосибирск: Изд-во

Новосибирского ун-та, 1978. – С. 54-58. 4. Трифонова Т.А. Энергетическая модель развития горного литоводо-

сборного бассейна и горного речного русла. // Геоморфология. 1995, № 4. – С. 13-22.

5. Трифонова Т.А. Речной водосборный бассейн как саморегулиру-ющаяся природная геосистема. // Изв. РАН. Сер. геогр. 2008, № 1. – С. 28-36.

Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант 09-05-99003-р-офи).


41

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ ЛАНДШАФТОВ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ 1,3 С.С. Воронич, 2,3 С.П. Тимощук, 3 А.А. Пухова, 3 Ю.С. Шадская; 1 А.Г. Хлопаев

1Московский государственный университет пищевых производств, г. Москва, Россия

2Московский государственный гуманитарный университет имени М.А.Шолохова, г. Москва, Россия

3Аналитическая лаборатория ГУП г. Москвы «Государственный природоохранный центр», г. Москва, Россия

In the report definition of concept of ecological potential of landscapes is made

that it forms and that renders on it both positive, and negative influence, and also the primary grouping of landscapes of Moscow Region on level of their ecological potential estimated on an index of biological efficiency of climate ТК, based on all-the-year-round practical supervision over weather conditions, both the analysis of placing of the population and economic development territory is presented in connection with certain ecological potential.

В условиях непрерывного роста масштабов воздействия

антропогенных факторов на объекты природной среды неизбежно обостряются проблемы сохранения природных ландшафтов и как следствие их экологического потенциала.

Экологический потенциал ландшафтов – совокупность природных условий, влияющих на жизнь людей и создающих специфическую местную среду обитания. Его оценка – это достаточно сложная задача. С одной стороны, она требует всестороннего учета потребностей субъекта, т.е. населения, с другой стороны – учета свойств (как положительных, так и отрицательных) самого ландшафта. Субъект выступает в виде совокуп-ности различных (этнических, социальных, профессиональных, возрастных и др.) групп населения с их многообразными запросами к природной среде.

В формировании экологического потенциала ландшафта прямо или косвенно, позитивно или негативно участвуют все компоненты ландшафта, к которым в первую очередь относятся:

Климат. Климат определяет степень термической комфортности или дискомфортности среды для человека. Влияние климата на здоровье людей многообразно. С высокими температурами связана опасность перегрева


42

(тепловые удары, солнечные ожоги); интенсивная ультрафиолетовая радиация способствует заболеванию раком кожи. Слишком низкие температуры вызывают переохлаждение и обморожение организма, простудные и сердечно-сосудистые заболевания. Изменчивость погоды ослабляет защитные функции организма, негативно влияет на сердечно-сосудистую систему, обуславливает обострение многих болезней. Сезонная динамика климата косвенно влияет на опасность инфекций. На самочувствие человеческого организма, условия работы и отдыха влияют многие другие элементы климата, в том числе ветры, атмосферные осадки, снежный покров (сильное отражение солнечной радиации от поверхности снега может вызвать воспаление соединительной оболочки глаза – снежный конъюнктивит), грозы, туманы, состояние неба. Климат определяет продолжительность отопительного периода и многие требования к проектированию жилищ, а также к гигиене одежды.

Обводненность ландшафта и водообеспеченность населения – также важный экологический фактор. Отсутствие питьевой воды может иметь лимитирующее экологическое значение, т.е. служит главным препятствием для заселения и освоения ландшафта. Прямое экологическое значение имеет также качество питьевой воды, ее минерализованность и химический состав. С питьевой водой – непосредственно или в составе пищи – в организм поступают химические элементы, недостаток или избыток которых служит причиной эндемичных геохимически обусловленных заболеваний. Установлена связь с геохимией ландшафта сердечно-сосудис-тых заболеваний, некоторых злокачественных опухолей. Экологическое значение водоемов в ландшафте многообразно и подчас противоречиво. Их наличие, как правило, повышает рекреационную ценность среды, но часто создает предпосылки для распространения различных кишечных инфекций, поскольку вода служит благоприятной средой для многих патогенных микроорганизмов. Нельзя не отметить значение подземных вод – не только как источника водоснабжения, но и как лечебного (бальнеологического) фактора.

Биота. Растительный покров – поставщик кислорода, важный лечебный и рекреационный фактор. Отсутствие или слабое развитие растительности – один из признаков экстремальности природной среды. Дикорастущая флора – источник многих пищевых продуктов, лекарствен-ных средств, фитонцидов, но в ней есть и ядовитые растения, и источники


43

аллергенов (аллергические реакции может вызвать, в частности, пыльца). Растительность формирует среду обитания и кормовую базу животных, среди которых могут быть хранители и переносчики возбудителей эпиде-мических заболеваний человека. С дикими животными связано распростра-нение многих заразных болезней, общих для человека и животных.

Почвы. Экологическое значение почвы в основном косвенное, если не считать прямого воздействия почвенной пыли. Почва в значительной мере определяет качество питьевой воды и пищи, служит средой для возбудителей многих кишечных инфекций и столбняка, яиц гельминтов, личинок насекомых – переносчиков эпидемических болезней, клещей, патогенных грибков. Но почвенные микроорганизмы выполняют и полезные санитарные функции, разрушая трупы животных и различные органические отбросы.

Рельеф. Рельеф также является косвенным экологическим фактором. Высота над уровнем моря влияет на здоровье человека через изменение климата (понижение атмосферного давления, недостаток кислорода, низкая температура воздуха, усиление солнечной радиации и ветров). Пересечен-ность горного рельефа, обвалы, сели, лавины – причины увеличения энергозатрат и вероятности травматизма. Вместе с тем горные ландшафты оказывают на человека и определенно оздоровляющее действие, обладают своеобразной привлекательностью для туристов и спортсменов и, следовательно, значительным рекреационным потенциалом. Общеизвестна положительная рекреационная роль расчлененного живописного рельефа в равнинных условиях.

Комплексная оценка экологического потенциала ландшафтов представляет нелегкую задачу и основывается на оценке геосистемы как целостного образования. В геосистемах экологические условия уже как бы синтезированы в их естественных границах, что исключает необходимость «снимать показания» в каких бы то ни было условных точках. Кроме того, поскольку все компоненты геосистем взаимосвязаны и подчинены общим географическим закономерностям – зональности, секторности и др., нет надобности комбинировать бесчисленное множество отдельных показателей.

Основой для комплексной оценки экологического потенциала являются гидротермические факторы – тепло- и влагообеспеченность. Для характеристики их соотношения существуют различные гидротермические


44

коэффициенты, наиболее удачным из которых следует признать предложенный Н.Н. Ивановым «индекс биологической эффективности климата» ТК, где Т – сумма активных (за период со средними суточными температурами выше 10˚С) температур воздуха, выраженная в сотнях градусов, а К – коэффициент увлажнения Г.Н. Высоцкого – Н.Н. Иванова (отношение годовой суммы осадков к годовой испаряемости). Показатель ТК синтезирует важнейшие климатические параметры – температуру и (через испаряемость) влажность воздуха, атмосферные осадки, рассматриваемые в их годовом ходе, а также годовые ресурсы солнечного тепла – и хорошо выражает общий экологический фон. С величинами ТК хорошо коррелируют другие важные показатели экологического потенциала ландшафта, в том числе биологическая продуктивность и интенсивность биогеохимического круговорота [1].

В докладе представлена первичная группировка ландшафтов Московской области по уровню их экологического потенциала, оцененного по индексу биологической эффективности климата ТК, основанного на круглогодичных практических наблюдениях за метеорологическими условиями, а также проанализировано размещение населения и хозяйствен-ная освоенность территории в связи с определенным экологическим потенциалом ландшафтов.


1. Исаченко А.Г. Ландшафтоведение и физико-географическое райониро-вание. – М.: Высшая школа, 1991.

ДРЕВНЕРУССКОЕ ГОРОДСКОЕ РАССЕЛЕНИЕ (ЛАНДШАФТНО-БАССЕЙНОВЫЙ ПОДХОД К ИЗУЧЕНИЮ)

Ю.С. Галкин, В.А. Низовцев МГУ имени М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия

В отечественной истории древнерусский период (IX-XIII вв.) – время

развития городов не только на Руси, но и в соседних с ней западных странах. О причинах появлений городов среди историков создано немало гипотез. Достаточным, но не всеми принятым, признаком города являются разрастание ремесленного посада у его стен. Наиболее часто, говоря


45

«древнерусский город» исследователи ограничиваются перечнем городов упоминавшихся в письменных источниках. В.О.Ключевский, основываясь на наблюдении, что древнейшие русские города были расположены вдоль водного пути «из Варяг в Греки» и по верхнему течению Волги, считал, что торговля продуктами развитой охоты и местных промыслов Киевской Руси – это и есть движущая сила возникновения ранних русских городов. Уже в то время историки отмечали и множество отклонений. Да и само положение на Великом водном пути не всегда обеспечивало развитие города. Многие города пустеют, уступая место соседним.

Исследования археологов населенных пунктов, упоминавшихся в письменных источниках, как города, подтвердили распространенное социально-экономическое представление о сущности города: ведущей отраслью городской экономики было ремесло (М.Н. Тихомиров, Б.А. Рыбаков). С.В.Юшков, развивая замковую теорию, прежде всего, устанав-ливает теснейшую связь городов IX-X вв. с городищами предшествующей стадии развития. Он отмечает, что функции международных торжищ, концентрации князя с дружиной и племенных старшин в племенных городах, лучшая защищённость позволяли скорее других мест оседать ремесленникам и торговцам. И.Я. Фроянов, Б.А. Рыбаков выдвигают теорию возникновения городов как племенных центров. Появление работ Б.Д. Грекова, а затем того же М.Н.Тихомирова, обосновывает положение о значении земледелия в Киевской Руси.

Древнерусский город был пристанищем местному населению, занимавшемуся в большинстве своём сельским хозяйством, нередко имел торгово-ремесленный посад и стены, защищавшие жителей округи города. Ремесло, выделявшееся на фоне занятий сельским хозяйством, развивалось благодаря таким дополнительным функциям города, как политико-административно-правовые (средоточие власти); военные (крепость и войско); культурные, в том числе религиозные; коммуникационные функ-ции; рынок сбыта развитой сельскохозяйственной округи, – все они обеспе-чивали нужный уровень товарооборота продуктов ремесленного труда.

Работы Р.Л. Розенфельдта (1976) в Московском регионе дали возможность утверждать древнейшие крупные города Подмосковья стали возникать в густо заселенных землях, как центры сельскохозяйственных районов. Сопряженный анализ ландшафтных, природных компонентных и историко-географических карт в сочетании с исследованиями на ключевых


46

участках позволил выявить основные закономерности природопользования, становления древнерусских городов и формирования поселенческой структуры в их ближайших окрестностях в древнерусский период. В древнерусский период за исключением основных административных центров с их особым статусом и, соответственно, военно-оборонительным значением на первое место выходит требование к разнообразию природных условий. Это, вероятно, связано с ростом численности населения и его производительных возможностей, а, следовательно, необходимостью расширения хозяйственных угодий. Большая часть поселений этого периода располагались преимущественно на пологонаклонных поверхнос-тях низких надпойменных или озерных террас, участках низких долинных зандров, редко на придолинных склонах междуречных равнин, иногда на высоких поймах, выходящих из режима затопления. Преобладающим типом сельских домонгольских поселений является приречный тип, коррелирующий с господствующим прибрежно-рядовой типом застройки. Это, очевидно, объясняется тяготением поселений этой поры к речным магистралям, что еще раз подтверждает выдвинутое многими исследова-телями положение о связи домонгольских поселений с реками – основными транспортными артериями, с близким соседством с удобными для земледелия угодьями. Анализ археологических памятников показывает – в это время в Московской земле существовало также свыше 70 укрепленных поселений (городищ). Многие из них имели только оборонительные функции и прекратили свое существование еще в домонгольское время или во время татаро-монгольского нашествия. Ландшафтный анализ их размещения позволил выявить следующие закономерности. В ландшафт-ном плане практически все древнерусские города занимают экотонное положение по границам (или рядом с ними) как минимум двух, а чаще трех и более ландшафтов. Более того, за редким исключением, эти границы являются и границами более крупных физико-географических единиц – районов и даже провинций. А на территории современной Московской области имеется всего пять мест, где пересекаются границы трех физико-географических провинций, и все они оказались «заняты» древнерусскими городами: Москва, Коломна, Серпухов, Волоколамск, Руза.

Начавшийся во второй половине XIII в. после татаро-монгольского нашествия этап внутренней колонизации наряду с изменением типа крестьянского землевладения и ростом производительных возможностей,


47

привел к освоению новых территорий и изменению структуры расселения, видов и территориальной организации хозяйства Центрального региона. Ярким проявлением этого процесса явилось заселение междуречных пространств, в результате которого, например, ранее незаселенные моренные возвышенности и гряды (Клинско-Дмитровская гряда и др.) покрылись сетью поселений. Это хорошо видно на примере окрестностей Смоленска, Пскова, Новгорода и др. древних городов. Если в предыдущий древнерусский период основной массив селений был приурочен преимущественно к пологонаклонным поверхностям долинных зандров и надпойменных террас, то теперь начинают осваиваться моренные всхолмления и гряды. Все поселения условно можно отнести к трем основным типам: поселения на границе или в непосредственной близости к границе контрастных урочищ (например, моренная – зандровая равнина); поселения на границе или в непосредственной близости к границе сходных урочищ (например, вершинная поверхность – склон холма) и поселения в одном урочище. Общей особенностью всех поселений, является тяготение к источникам питьевой воды. Поселения первого типа приурочены преимущественно к долинам рек, второго и третьего типа – к склонам или вершинам эрозионных форм с постоянным или временным водотоком. Первый тип во многом сохраняет черты присущие поселениям домонголь-ского периода, вторые два типа поселений отражают типичные черты поселений, возникающих в период внутренней колонизации и освоения междуречий. Практически все поселения первого типа, как и домонголь-ские поселения, приурочены к судоходным рекам или к естественным источникам воды. Большинство селищ располагается в прибровочной части надпойменных террас, имеющих ярко выраженный склон к реке. Освоение водораздельных пространств является следствием целого комплекса причин, наиболее важные из них вероятно изменение типа крестьянского землевладения и необходимость расширения хозяйственных угодий, связанная с ростом численности населения. Притягательными для земледелия становятся более плодородные почвы междуречных равнин, значительные массивы которых расположены на вершинных поверхностях и склонах моренных холмов.

Нами было выполнено ландшафтно-историческое картографирование и анализ пространственного размещения древнерусских городов на регио-нальном уровне относительно физико-географических провинций и подзон


48

Русской равнины. Оценка концентрации городов позволяет выделить 2 района набольшей плотности городов: район лесостепи и приграничного к ней расположения района лесной зоны. Это можно объяснить и особенностями летописания (чаще отмечаются города, где происходят военные события) притом, что лесостепь ближе к конфликтным районам, что также вызывает острую необходимость укрепления поселений. Было отмечено, что по мере удаления от подзональных и провинциальных границ количество городов растёт, а плотность уменьшается и на расстоянии 5-15 км от границ соответственно достигается средняя плотность городов.

В ландшафтном плане очень многие древнерусские города также занимают экотонное положение по границам районов и даже провинций. Разнообразие, а нередко и контрастность, ландшафтных условий обуслов-лено, главным образом, особенностями геологического строения и рельефа и различиями местного климата ландшафтов. Оценивая условия расположе-ние городов в ландшафтных комплексах разных родов, можно выделить 4 группы: 84 города расположенные в речных долинах 76, в эрозионных (большинство – в лесостепной зоне), 50 в моренных (из них около 60 % вне зоны валдайского оледенения) и 54 в зандровых ландшафтах. В целом, земли, окружающие города, как правило, имели оптимальные для землепашцев того времени свойства: выровненные, хорошо дренированные поверхности, суглинисто-супесчаные почвы относительно высокой трофности с благоприятным для земледелия водно-воздушным режимом, «теплые» местообитания с ранними сроками готовности полей к весенним полевым работам. Выявляется и главный лимитирующий фактор природопользования того времени: плохая дренированность земель.

В большинстве провинций внутренняя контрастность природных условий (разброс термических и др. показателей) в значительной степени превышает таковую для природных зон. Различия в термическом режиме и условиях увлажнения больше проявляются не на зональном уровне, а на провинциальном в зависимости от преобладания орографических элементов и господствующего литологического состава почвообразующих пород. Поэтому при анализе природно-климатических факторов формиро-вания систем поселений и природопользования объективную картину может дать только лишь анализ ландшафтных условий для конкретных провинций с учетом их ландшафтной структуры.


49

В раннем средневековье производительные возможности были еще небольшими, а зависимость от природных условий была чрезвычайно большой. Древнерусские поселенцы, хотя и при главенствующей роли земледелия, вынуждены были вести комплексное многоотраслевое хозяйство. В первую очередь это связано с тем, что в климатических условиях лесной зоны при напряженном вегетационном периоде далеко не во все годы можно было получить гарантированные урожаи. Поэтому поселенцы выбирали и активно осваивали районы с наиболее разнообразными природными условиями (ими и являлись экотонные области) и, соответственно, с наибольшим богатством природных ресурсов.

Работа выполнена по проекту РФФИ № 08-05-00923.

ФОРМЫ МИГРАЦИИ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ

В ПРИРОДНЫХ ВОДАХ ЗОНЫ СМЕШЕННЫХ ЛЕСОВ М.И. Дину

Институт Водных Проблем РАН, г. Москва, Россия

Described the particulars of humid substances, summarized the results of chemical investigations and compared with theoretical calculation.

Природные воды являются многокомпонентными системами,

поэтому определение отдельных форм элементов, связанных как с неорганическими, так и с органическими лигандами, представляют собой сложную аналитическую задачу. Гумусовые вещества являются определяю-щими в миграции ионов тяжелых металлов. Связывая ионы в прочные и малотоксичные комплексы, высокомолекулярные природные органические вещества в значительной степени снижают токсическое действие поллютантов [2].

Медь в двух- и одновалентном состоянии образует многочисленные комплексы, обладающие значительной устойчивостью. Для меди характерны переменные координационные числа: для Cu(I) – 2, 3, 4; для Cu(II) – 3, 4, 5, 6. Наилучшим образом образует комплексы с азот-, серо-, кислородсодержащими лигандами. В пресных водах при рН < 7,5 доминирует гидратированный ион меди, при рН > 7,5 – нейтральный


50

гидроксокомплекс. Медь в водных системах может содержаться как в виде комплексов с неорганическими и органическими лигандами, так и в виде гидратированного иона. Ионы меди могут быть адсорбированы или окколюдированны неорганическими и органическими коллоидами. Для цинка максимальная устойчивость комплексов с фульвокислотами (ФК) и гуминовыми кислотами (ГК) проявляется при минимальной концентрации иона металла [2, 5]. Также лучшая способность к образованию комплексов проявляется при рН = 7. Концентрация фульвокислотных комплексов свинца максимальна при рН = 8. Многие авторы связывают такую неспра-ведливость с некорректными расчетами. А именно, из-за недостаточно верной константы устойчивости ФК комплекса. Так как экспериментально доказана хорошая устойчивость таких соединений при любом рН. Еще более стабильными комплексами являются смешанолигандные комплексы, особенно с лимонной кислотой [6].

Связывание ионов кадмия гуминовыми веществами малохарактерно. Из-за малой прочности его комплексов.

Целью работы являлось рассмотрение процессов комплексо-образования металлов в водах зоны смешенных лесов. Для чего проводи-лись модельные эксперименты. Природные водные объекты содержат гумусовые вещества, поступающие из почв, вследствие чего, предпола-галось сходство процессов комплексообразования в природных водах с реакциями, проведенными в лабораторных условиях.

Исследование включало в себя следующие этапы: 1) Выделение фракций гумусовых веществ – гуминовых кислот (ГК),

фульвокислот (ФК), гиметомелановых кислот (Гим К) (рис. 1) [9]. 2) Исследование фракций с помощью методов ИК-спектрометрии. 3) Исследование реакции комплексообразования данных фракций с

ионами цинка, меди, кадмия и свинца с помощью физико-химических методов [9, 10, 11], таких как вольтамперометрические, титрометри-ческие, гравиметрические.

4) Сопоставление способностей к комплексообразованию ионов метал-лов. Результаты исследования показали преобладание фракции ФК над

другими (табл. 1). В связи с чем, можно объяснить доминирующее влияние ФК в процессах комплексообразования.


51

Рис. 1. Схема выделения почвенных кислот

Таблица 1

Количественное сопоставление почвенных фракций (массовые %) зоны смешенных лесов

Зона ГК ФК ГимК

леса 35 49 16

Метод ИК-спектрометрии показал большее количество кислород-

содержащих групп фракции ФК в сравнении с ГК. В свою очередь, фракция ГК характеризуется доминированием амино- и серо- содержащих группировок.

Основываясь на экспериментальных данных, можно составить ряд способности металлов к образованию комплексов: Cu > Zn > Pb > Cd


52

Литература 1. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. – М.: Высшая шко-

ла,1988. 2. Веницианов Е.В., Кочарян А.Г. Тяжелые металлы в природных во-

дах. – М.: ИВП РАН, 1994. – С. 299-326. 3. Гармаш А.В., Данченко Н.Н., Перминова И.В. Моделирование взаимо-

действия гумусовых кислот с ацетатом кальция. 2. Модель комплексо-образования. Вестник Московского университета, серия 2 (Химия), № 41 – С. 109-115.

4. Жилин Д.М. Исследование реакционной способности и детоксических свойств ГК по отношению к соединениям ртути МГУ. – М. 1998

5. Кощеева И.Я., Хушвахтова С.Д., Левинский В.В., Данилова В.Н., Холин Ю.В. О взаимодействии хрома(III) с гумусовыми веществами почв, вод, донных осадков// Геохимия, 2007, №2. – С. 208-215.

6. Лапин И.А., Красюков В.Н. Роль гумусовых веществ в процессах комплексообразования и миграции металлов в природных водах. // Водные ресурсы, 1986, №1. – С. 134-143.

7. Моисеенко Т.И. Рассеянные элементы в поверхностных водах суши: Технофильность, биоаккумуляция и экотоксикология. / Т.И. Моисеен-ко, Л.П. Кудрявцева, Н.А. Гашкина Ин-т вод.проблем РАН. – М.: Наука, 2006. – 261 с.

8. Моисеенко Т.И., Родюшкин И.В., Дувальтер В.А., Кудрявцева Л.П. Формирование качества поверхностных вод и донных отложений в условиях антропогенных нагрузок на водосборы арктического бассей-на (на примере Кольского Севера). – Апатиты. Изд-во. Кольск. науч. центр, 1996.

9. Орлов Д.С. Химия почв. – М.: Изд-во МГУ, 1992. – 400 с. 10. Федоров А.А., Казиев Г.З., Г.Д. Казакова Методы анализа объектов

природной среды. – М.: КолосС, 2007. – 60 с. 11. Федоров А.А., Казиев Г.З., Казакова Г.Д. Методы анализа объектов

природной среды. Практическое руководство для студентов педагоги-ческих университетов. – М.: Прометей, 2002. – 56 с.

12. Шварценбах Г., Флашка Г. Комплексометрическое титрование. – М.: Химия, 1970. – 360 с.

13. The influence of Water Chemistry on Trace Metal Bioavailability and Toxicity to Aquatic Organisms//Metal ecotoxicology: Concepts and Application A.W. Methtosh, P.L. Bezonik, S.O. King 1991.


53

ПРОШЛОЕ, НАСТОЯЩЕЕ И БУДУЩЕЕ ПОЙМЕННЫХ ПОЧВ И ПОЙМЕННЫХ ЛУГОВ РОССИИ

Г.В. Добровольский, П.Н. Балабко МГУ им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия

В истории освоения пойм можно выделить три периода. Первый

период связан со сведением лесов в поймах рек и формированием луговых формаций. Этот период привел к созданию прочной кормовой базы для животноводства на основе естественных лугов, которые использовались в качестве сенокосов и пастбищ. Благодаря высокой биологической продуктивности естественных травостоев, их широкому флористическому составу, питательной ценности пастбищной травы и сена, заливные пойменные луга считались золотым фондом естественных кормовых угодий. В дореволюционной России более половины общего количества сена заготавливалось на поймах рек. На пойменных лугах создавались лучшие породы крупного рогатого скота. В поймах рек произрастало до 200 видов растительности, среди трав было много медоносных и лекарственных растений. Реки и пойменные озера представляли собой нерестилища для воспроизводства рыбных запасов. В поймах находили убежища и жилища многие дикие животные – лоси, кабаны, лисы, зайцы, бобры и др. К осени в пойменные озера собирались многочисленные стаи гусей и уток. Поймы характеризовались ландшафтами высокой плотности жизни.

Второй период антропогенного преобразования речных долин связан с созданием ГЭС на крупных равнинных реках, проведение в широких масштабах осушительной мелиорации и последующей распашкой пойменных почв под овощные и кормовые культуры.

В результате перекрытия рек плотинами ГЭС образовались крупные водохранилища, воды которых затопили пойменные луга и почвы. Только каскадом ГЭС на Волге затоплено более 2 млн. га плодородных земель. Точных данных об общей площади затопленных пойм нет. По одним источникам это 6 млн. га, по другим – около 10 млн. га (вся площадь пойменных земель в Российской Федерации по данным государственного учета составляет 29 млн. га) Следует отметить, что выше плотин ГЭС подтоплены некоторые города и поселки, прогрессирует заболачивание земель, ниже плотин происходит осуходоливание лугов, а в южных районах – осолонцевание почв.


54

В результате осушительной мелиорации обмелели и исчезли многие малые реки, которые своими водами питали средние и крупные водные артерии.

Крупным коренным преобразованиям в этот период подверглись поймы рек в связи с осушительно-оросительной мелиорацией. К сожалению, нередко нарушалась технология мелиоративных работ, завышались объемы осушения, осушались притеррасные торфяники и почвы первой надпойменной террасы. Считалось, что в поймах слишком много воды, и убрав ее в коллектор и далее в реку, можно рассчитывать на повышение продуктивности пойменных биоценозов. Однако среди пойм рек возвышенных равнин России много хорошо дренированных отрезков пойм, которые бывают переувлажнены только в период снеготаяния и весеннего половодья.

Переосушенные почвы очень быстро теряют свое плодородие, особенно почвы легкого гранулометрического состав и торфяные почвы.

Большой ущерб переосушка наносит пойменным луговым угодьям. Как известно, вода является важнейшим фактором в жизни луговых трав. Многочисленные исследования показали, что в поймах рек именно водный режим почв определяет урожайность и видовой состав луговых сообществ. Высокие урожаи трав и выращиваемых сельскохозяйственных культур возможно получить только при наличии достаточного количества доступной для растений влаги. Причем луговые травы очень чутко реагируют даже на небольшие изменения уровня почвенно-грунтовых вод. Специальные наблюдения, выполненные в поймах рек Белорусского полесья (Парфенов, Ким; 1976), показали, что снижение уровня грунтовых вод после осушения на 30-40 см уже в первые 3-5 лет приводит к уменьшению продуктивности луговых сообществ в 1,5-3,5 раза. При переосушке пойменных почв из травостоя лугов выпадают ценные влаголюбивые кормовые травы – лисохвост луговой и канареечник.

Печальный пример переосушки пойменных земель имел место в Брянской области. Одностороннее осушение пойм рек Неруссы, Навли, Сева и других привело к падению уровней грунтовых вод ниже предельно допустимых норм. В результате на площади 15 тыс. га осушенных пойменных лугов урожай трав резко снизился. Сена стали заготавливать не более 10 ц/га.


55

Большие осушительные работы были проведены в пойме р. Оки Луховицкого района Московской области, было прорыто 340 км осушительных каналов. Преследовалась только одна цель – сбросить воду. В результате на большой территории произошла переосушка почв. Пастбища после осушения стали давать только 80-100 ц/га зеленой массы вместо 400-500 ц/га до осушения (Командин, 1973).

При осушении болотных торфяных почв в долине реки Яхромы Дмитровского района Московской области на некоторых мелиорированных почвах произошла сработка торфянистого горизонта.

Попытка осушения некоторых участков долгопоемной поймы реки Оби не была успешной. Осушительные каналы быстро заиливались и не отводили воду.

Массовая распашка пойменных почв в середине ХХ века вызвала резкое усиление на пойменных землях эрозионных процессов. Значительные площади пойменных почв подверглись размыву и смыву на одних участках и заносу свежим аллювием и почвенной массой на других. Так, в Дединовском расширении поймы р. Оки, по данным К.Т. Тереховой (1968), с 1959 по 1966 г. в результате бессистемной распашки почв было занесено песком около 1,5 тыс. га пойменных угодий. Во время высокого весеннего паводка 1970 года в пойме р. Оки было размыто 100 га пашни в совхозе «Каширский» Каширского района и 300 га в совхозе «Красный Октябрь» Луховицкого района Московской области, а в совхозе «Дединово» около 200 га лугов было занесено песком (Миронов, Титов; 1975). Подобные случаи неоднократно описывались в литературе для пойм других рек.

Развитие эрозионных процессов в поймах и прилегающих водораздельных территориях привело к почти повсеместному усилению заиления и обмеления рек, особенно малых рек, имеющих небольшую площадь сечения водотока.

В этот период были случаи загрязнения почв и сельскохозяйственной продукции из-за применения неоправданно высоких доз минеральных удобрений.

При проведении мелиоративных работ в поймах осушались и засыпались грунтом многочисленные озера и старицы, играющие важную роль в регулировании почвенно-грунтовых вод в пойме. Не учитывался и тот факт, что пойменные водоемы были местами нереста различных видов


56

рыб, произрастания ценных лекарственных растений, местообитанием водоплавающих птиц и пушных зверей, а также использовались для водопоя скота, ловли рыбы, купания и других целей.

В этот же период в поймах рек центра России появились многочисленные карьеры, дороги, прогоны скота, постройки.

Открытые канавы и дамбы мелиоративных систем, карьеры, оставшиеся от войны окопы, противотанковые рвы, воронки от бомб в некоторых регионах России существенно изменили естественный рельеф пойм, что препятствует машинной заготовки кормов.

Положительным моментом в этот период было то обстоятельство, что водно-транспортные ведомства следили за состоянием русел рек – углубляли дно для судоходства. Следует также отметить, что выполнялась программа противоэрозионной защиты земель овражных территорий.

Имеются и положительные опыты научно обоснованного использо-вания пойменных почв. Одним из них – это научно-производственный комплекс в Луховицком районе Московской области на пойме р. Оки близ пос. Дединово. Научными работниками Дединовской опытной станции по пойменному луговодству были разработаны и внедрены научные основы культурного лугопастбищного хозяйства для пойм крупных рек лесной зоны Нечерноземья, обеспечивающего повышение урожайности сенокосов до 80-100 ц/га высококачественного сена и продуктивности пастбищ до 8-10 тыс. кормовых единиц с гектара. Больших успехов в рациональном использовании пойменных почв добивались в ОПХ «Красная пойма» Дединовской опытной станции. Например, в 1985 г. в хозяйстве собрали в среднем с гектара 502 ц овощей, 704 ц кормовых корнеплодов, 507 ц кукурузы на силос и 82 ц сена трав. От реализации сельскохозяйственной продукции данное хозяйство получило 2,7 миллиона руб. чистой прибыли (Добровольский, 1991).

Высоких результатов в овощеводстве на пойменных землях р. Оки добивались в совхозе «Большевик» Серпуховского района Московской области. В 1960-61 гг. урожай капусты составлял 600-660 ц/га, моркови – 400-440 ц/га, свеклы – 400-410 ц/га, огурцов – 150-170 ц/га, томатов – 270-280 ц/га (Алисов, Гольцов, Кораблева и др., 1963).

В совхозе «Ленинский луч» Одинцовского района Московской области на пойме Москва-реки при орошении дождевальной машиной «Кубань» получали до 800-900 ц/га зеленой массы кукурузы. Значительная


57

часть овощной продукции поступала и поступает в Москву из совхоза «Яхромский» Дмитровского района Московской области. Славится высо-кими урожаями овощей и бахчевых культур Волго-Ахтубинская пойма и пойма р. Дон. Урожаи арбузов здесь составляли при орошении 515-560 ц/га (Шишкин, 1981). Сравнительно высокие урожаи картофеля, овощей и кормовых культур получали в поймах рек Ближнего Севера (Сыроечков-ский, 1987). В библиотеках научных рекомендаций по рациональному использованию пойменных почв и лугов довольно много (Труды Института кормов им В.Р.Вильямса РАСХН, Архангельской опытной станции по луговодству, Института Крайнего Севера, Нарымской государственной селекционной станции и др.), но они не всегда выполняются. В настоящее время в некоторых хозяйствах, базирующихся на пойменных землях долины р. Оки (агрофирмы «Сосновка», «Озеры» Московской области), для выращивания овощей применяется голландская технология. При внесении высоких доз минеральных удобрений и орошении здесь получают высокие урожаи картофеля, капусты, моркови, свеклы (см. табл. 1), но при этом произошел ряд негативных явлений: снижение содержания гумуса в почвах легкого гранулометрического состава до 0,9-1,5 %, в суглинистых почвах до 2,5-3 %, переуплотнение почв – до 1,4-1,5 г/см3 пахотных горизонтов и 1,5-1,6 г/см3 в плужной подошве. Произошло снижение водопроницаемости почв. В блюдцеобразных понижениях во влажные годы и при переполивах образуются «вымочки».

Таблица 1

Урожайность овощных культур (т/га), агрофирма «Сосновка»

Культура 2002

(традиционн.) 2003

(голландск.) 2004

(голландск.) 2005

(голландск.) Картофель 15,2 30,1 30,4 27,2 Капуста 76,2 72,6 90,0 100,7 Свекла 21,8 65,2 76,6 72,3 Морковь 23,0 41,7 71,1 60,8

Имеются также примеры рациональной организации и эффективного

использования пойменных луговых угодий – это создание на ряде пойм межхозяйственных мелиоративных объединений по производству кормов, такие как «Корма» в Перемышльском районе Калужской области, «Пойма»


58

в Муромском районе Владимирской области и др. Благодаря выполнению полного комплекса мелиоративных мероприятий выход кормов и животно-водческой продукции в объединениях был в 1,5-2 раза выше.

Современный период характеризуется тем, что на большинстве пойм речных долин России идет восстановление естественных разнотравно-злаковых травостоев, в составе которых увеличивается доля бобовых – мышиного горошка и чины луговой, но имеется значительное количество заболоченных, засоренных, закустаренных и закочкаренных пойменных лугов, деградированных пахотных почв. Почвы пойм в условиях интенсивного земледелия потеряли около 50 % первоначальных запасов гумуса и азота, утратили комковато-зернистую структуру гумусовых горизонтов. Многократные проходы тяжелой техники при обработке почвы, уходе за посевами, уборке урожая привели к переуплотнению пахотного и подпахотного горизонтов.

В будущем поймы речных долин России должны использоваться в качестве сенокосно-пастбищных угодий с превращением их в высокоорганизованную базу животноводства. Необходимо всегда помнить, что поймы рек – это природные кормовые угодья. В поймах рек следует оптимизировать соотношение леса, луга и пашни. Обязательным является соблюдение овоще-кормовых севооборотов с посевами однолетних и многолетних трав. Наиболее целесообразным является 8-польный севообо-рот: 1 – однолетние травы с подсевом многолетних трав; 2-4 – многолетние травы; 5 – капуста на хранение; 6 – капуста килоустойчивая; 7 – морковь; 8 – столовая свекла (Балабко, 2005). Необходимо выращивать такое коли-чество овощей, чтобы успеть собрать урожай до осенних заморозков и выпадения снега.

Первостепенной задачей является проведение в самое ближайшее время точного учета количества пойменных земель и оценки их состояния в различных регионах страны. Природопользование в долинах рек должно основываться на учете исторически сложившихся природных, региональ-ных и экономических особенностей пойменных ландшафтов, а также соблюдением норм охраны окружающей среды. Дальнейшее освоение пойм должно начинаться с поверхностного их улучшения и реконструкции мелиоративных систем. Не обойтись без внесения удобрений на пойменные луга. Работами многих исследователей, в том числе и наших (Доброволь-ский, Афанасьва, Балабко; 1988), на пойменных почвах долины реки Оби


59

(землепользование Нарымской государственной селекционной станции) установлено, что внесение минеральных удобрений, сразу же после схода полых вод, в дозе N90 Р120 К90? увеличивает урожай естественных травостоев в 2,5 раза. При реконструкции мелиоративных систем целесооб-разно использовать современные материалы и современную более мобильную технику для орошения. Обязательным должно стать двойное регулирование водного режима – дренаж и орошение. Перспективным может быть лиманное орошение. Необходимо вернуться к загонной пастьбе скота в поймах рек. В годы продолжительной поемности необходимо предусмотреть заготовку кормов на водораздельных почвах.

Учитывая большое народнохозяйственное значение и экологическую роль пойменных почв, а также их легкую ранимость, их использование должно базироваться на адаптивных методах, суть которых заключается в максимальном приближении способов мелиорации, систем удобрений, ма-шин, возделываемых культур к почвенно-экологическим условиям поймы.

Ввиду уникальности пойменных ландшафтов и необходимости сохранения биоразнообразия и генофонда пойменной флоры и фауны следует дополнительно создать ряд пойменных заповедников и заказников.

Поймы России необходимо охранять и рационально использовать. В настоящее время назрела настоятельная необходимость в

подготовке квалифицированных специалистов-поймоведов, а также введение чтения спецкурса «Поймоведение» в сельскохозяйственных, гидромелиоративных, землеустроительных вузах и других учебных заведениях.


1. Алисов М.С., Гольцов А.А., Клыков П.П., Кораблева Л.И. И др. Совхоз «Большевик» – крупнейшая фабрика овощей. – М. 1963. – 303 с.

2. Балабко П.Н. Пойменные земли. В кн: «Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий». – М.: «Росинформагротех, 2005. – С. 591-598.

3. Добровольский Г.В., Афанасьева Т.В., Балабко П.Н. и др. Проблемы рационального использования и охраны почв и лугов поймы р. Оби. В кн: «Прогноз изменения природных условий Западной Сибири». – Изд-во МГУ, 1988. – С.171-187.

4. Добровольский Г.В. Генезис, эволюция и охрана почвенного покрова


60

пойм Нечерноземной зоны РСФСР. В кн: «Научные основы оптими-зации и воспроизводства плодородия аллювиальных почв Нечернозем-ной зоны РСФСР». Научные труды Почвенного института им В.В. Докучаева. Москва, 1991. – С. 3-15.

5. Командин В.А. Приокская пойма и развитие животноводства в Луховицком районе Московской области. В сб: «Пойменные луга СССР». – М.: «Колос», 1973.

6. Миронов А.Н., Титов М.Н. Проблемы использования Дединовской поймы. В сб: «География Москвы и Подмосковья». – М., 1975.

7. Парфенов В.И., Ким Г.А Динамика лугово-болотной флоры и растительности Полесья под влиянием осушения. – Минск: «Наука и техника», 1975.

8. Сыроечковский Е.Е. Сельскохозяйственные и экологические проблемы освоения пойм северных рек СССР и задачи науки. В кн: «Проблемы освоения пойм северных рек», «Агропромиздат», 1987. – С. 5-10.

9. Терехова К.Т. Пойме нужны хозяйские руки. «Луга и пастбища», 1968, № 4.

10. Шишкин А.И. Земледелие на пойме. – М.: «Россельхозиздат», 1981. – 183 с.

РАДИОЭКОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РЕЧНЫХ БАССЕЙНОВ В РАЙОНАХ

ВЛИЯНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ ЯДЕРНО-ТОПЛИВНОГО ЦИКЛА В.Г. Линник

Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН (ГЕОХИ РАН), г. Москва, Россия

Assessment of radioecological situation for territories with nuclear complex at

the Yenisei River (Zheleznogorsk), the River (Tomsk-7) (Mayak) is presented. The radioecological contamination of the river basins has been formed starting from the late 1940s. Information on radioecological contamination both individual landscape components (soil, vegetation, bottom sedimentation, etc. and the whole landscapes is given. The large-scale mapping data characterizing floodplain landscapes of the Techa River based on the field-radiometry survey are reported. Concerning Tomsk-7, the focus is on the analysis of the accident of April 6, 1993, that resulted in the radionuclide discharge into the environment. The radioecological situation at the territory in question


61

is characterized by radioecological data bases (field survey, data on contamination of snow, soil, vegetation, surface waters, bottom sedimentations). The Yenisei basin is analyzed specifically with regard to the role of throw-outs of the Chemical Combine in the radiational situation in the Yenisei floodplain. Data on radioecological contamination of soils, bottom sedimentations, as well as a set of landscape and lithographic maps specific for spatial distribution of artificial radionuclides are presented.

В результате испытаний атомного оружия, проведенных в период с 1945 по 1963 год, произошло глобальное загрязнение техногенными радио-нуклидами окружающей среды (преимущественно 137Cs и 90Sr). Существен-ный вклад в загрязнение речных бассейнов техногенными радионуклидами внесли также предприятия ядерно-топливного цикла (ЯТЦ). В результате несовершенства используемых технологий, а также аварийных выбросов радионуклидов в окружающую среду, загрязненными оказались бассейны рек Теча, Томь, Енисей.

Радиоэкологическая обстановка в бассейне р. Теча Сброс радиоактивных отходов с ПО «МАЯК» проводился в р.Теча в

период с 1949 по 1956 гг. Суммарный сброс радиоактивных веществ за этот период составил 2,75 миллионов Кюри. Основное загрязнение (до 95 % суммарной активности) поступило в р.Теча в период с марта 1950 г. по ноябрь 1951 г. В сбросах продуктов радиохимического производства около четверти приходилось на долю долгоживущих изотопов 137Cs и 90Sr – активность по 137Cs с жидким и твердым стоком составила 47600 кКи, в створе н.п. Муслюмово – 5600 Ки. В настоящее время эти радионуклиды представляют наибольшую опасность. В результате этих сбросов происхо-дило загрязнение радионуклидами как самого русла реки, так и ее поймы. Так как перенос 137Cs осуществлялся в виде взвешенных частиц (до 85 %), то на загрязнение пойменных отложений, наряду с ландшафтно-геохими-ческими факторами, влияли гидродинамические условия, определяющие режим осаждения загрязненных речных наносов. Характер радионуклид-ного загрязнения пойменных участков р. Теча определялся конкретными гидрологическими условиями, а также ландшафтно-геоморфологическим строением (Chesnokov et.al., 2000).

Период максимальных сбросов радиоактивных отходов в р. Теча совпал с экстремальным половодьем (апрель-май 1951 г.), что привело к


62

обширному загрязнению пойменных участков р. Теча (включая также уровень высокой поймы), используемых проживающим населением как сенокосы и пастбища (Трапезников, Трапезникова, 2006). Радиационное загрязнение потребовало проведения срочных защитных мероприятий. В период 1955-1959 гг. вдоль р. Теча было отселено 20 населенных пунктов с общим числом жителей 7500 человек. Миграция радионуклидов в пойме р. Теча, хоть и в значительно меньших масштабах, наблюдается и в настоящее время.

Максимально загрязнена территория Асановских болот, расположен-ных в верховьях р. Теча ниже каскада защитных водоемов. Общая площадь загрязненной радионуклидами поймы р. Теча на участке «Асановские болота» – «Муслюмово» составляет 25,7 км2. Вся территория поймы может быть разделена на 4 участка, различающихся условиями транспорта радионуклидов. Зоны преимущественно аккумуляции (площадь 22,3 км2) чередуются с зонами преимущественно транзита радионуклидов (площадь 3,4 км2). Зоны аккумуляции радионуклидов – это места максимальной ширины поймы, где речное русла характеризуется развитыми меандрами или многорукавностью. Уклоны рек в зонах аккумуляции составляют 0,0001-0,0006, тогда как в зоне транзита – 0,0008-0,0016.

Ландшафтный анализ позволил выделить фации аллювиальных отложений, в разной степени загрязненных радионуклидами. Максималь-ное загрязнение 137Cs отмечается на прирусловых низких отмелях, сложенных алевритовыми илами а также в днищах бывших проток (старичные понижения), затапливаемых в период паводка. Плотность загрязнения донных отложений радионуклидами 137Cs и 90Sr неравномерна, в месте впадения обводных каналов в р.Теча загрязнение достигает максимальных значений (541200 кБк/м2 137Cs), после впадения р. Зюзелга (44200 кБк/м2 137Cs).

Радиоэкологическая обстановка в бассейне р. Томь Сибирский Химический Комбинат (СХК), являющийся частью

ядерно-топливного цикла, служит источником радиоактивного загрязнения окружающей среды в бассейне р. Томь, притока р. Обь. Начало работы комбината датируется 1953 г. По своим масштабам ядерное производство СХК является одним из крупнейших в мире. В настоящее время этот комбинат представляет собой крупнейший комплекс производств по наработке плутония, урана и трансурановых элементов.


63

СХК расположен на удалении 15 км северо-западнее областного центра г. Томск вниз по течению р. Томь на ее правом берегу. За длительный период работы СХК в открытых хранилищах (бассейнах) накоплено порядка 130 млн. Ки, захороненных в геологических формациях ЖРО по оценкам достигает 1 млрд. Ки (Линник и др., 2002).

Радиационная обстановка вокруг СХК стала достоянием гласности после аварии 6 апреля 1993 г., которая привела к выбросу радионуклидов в окружающую среду. Радиоактивный след вытянут в северо-восточном направлении на расстояние более 20 км в соответствии с направлением ветра в момент аварии. Повышенные плотности загрязнения 137Cs отмеча-ются не только к северо-востоку от СХК, но также и к юго-востоку от комбината в виде локальных пятен с плотностью загрязнения до 5 кБк/м2. На остальной территории в радиусе 30-40 км по всем направлениям от СХК содержание 137Cs в почве в 2-3 раза превышает региональный фон, равный 1,85 кБк/м2. На самом «следе» плотность загрязнения почвы 239,240Pu дос-тигает 670-850 Бк/м2, (фоновое значение составляет 74-138 Бк/м2), 137Cs – 7300-9235 Бк/м2.

Более 30 лет р. Томь загрязнялась радиоактивными веществами. Сброс нуклидов осуществлялся через р. Ромашку. С 1990 г. по 1992 г. последовательно были выведены из эксплуатации три прямоточных ядерных установки, практически полностью определявших радиоактивное загрязнение р. Томи.

Радиоэкологическая обстановка в бассейне р. Енисей Источником радионуклидного загрязнения р. Енисей и прилегающей

территории является Горно-Химический Комбинат (ГХК), расположенный в окрестностях г. Железногорск на правом берегу этой реки в 60 км ниже по течению г. Красноярск. В результате работы двух прямоточных реакторов, введенных в строй в 1958 и 1961 гг., вплоть до 1992 г., происходил сброс технологических вод напрямую в р. Енисей, что в условиях нештатных ситуаций приводило к загрязнению реки радионуклидами. Более чем 30-летнее поступление радионуклидов привело к загрязнению р. Енисей вплоть до его впадения в Северный Ледовитый океан.

Первые данные о радиоактивном загрязнении р.Енисей были получены в результате аэрогаммасъемки, выполненной в 1972-73 гг. специалистами ИПГ (Линник и др., 2002). Превышение фоновых уровней загрязнения 137Cs береговых участков р. Енисей более чем в 10 раз


64

отмечено даже на расстоянии 2000 км от источника загрязнения в районе Дудинки. По данным экспедиционных исследований в начале 90-ых годов XX века загрязнение почвы 137Cs отмечалось вплоть до 1025 км (2,15 кБк/кг на глубине 10-15 см и 560 Бк/кг в слое 0-5 см).

Для получения интегрированной характеристики загрязнения зоны влияния Горно-химического комбината (г. Железногорск) организована комплексная радиоэкологическая геоинформационная система «РАДЛЕГ-РАДИНФО». Информация получена в ходе проведения в 1999-2000 гг. комплексной экспедиции в рамках выполнения международного проекта STREAM (Linnik et.al., 2005; 2006). Комплексные ландшафтно-радиоэко-логические исследования включали определение радиоактивности почвы, полевое дешифрирование космических снимков для составления фациаль-ных схем аллювиальных отложений, описание геоморфологии участка.

База данных включает информационные массивы, необходимые для оценки радиационного загрязнения и реконструкции дозовых нагрузок. Ландшафтно-гидрологические и почвенно-геохимические условия поймен-ных участков определяют характер радионуклидного загрязнения, который формирует дозовые поля излучения над поверхностью почвы.


1. Линник В.Г., Кувылин А.И., Соколов А.В., Волосов А.Г., Иваницкий О.М., Болсуновский А.Я., Носов А.В. Геоинформационные технологии в радиоэкологических исследованиях р. Енисей и р. Томь. // Интер-Карто 8: ГИС для устойчивого развития. Материалы межд. конф., Хельсинки-Санкт-Петербург, 28 мая - 1 июня, 2002. – С. 372-377.

2. Трапезников А.В., Трапезникова В.Н. Радиоэкология пресноводных экосистем. Екатеринбург: Изд-во УрГСХА, 2006. – 390 с.

3. Chesnokov A.V., Govorun A.P., Linnik V.G., Shcherbak S.B. 137Cs conta-mination of the Techa river flood plain near the village of Muslumovo// Journal of Environmental Radioactivity. Vol. 50, No 3, 2000, pp. 181-193.

4. Linnik V.G., Brown J.E., Dowdall M., Potapov V.N., Surkov V.V., Korobo-va E. M., Volosov A.G., Vakulovsky, S.M., Tertyshnik, E.G. Radioactive Contamination of the Balchug (Upper Enisey) Floodplain, Russia in Relation to Sedimentation Processes and Geomorphology. // The Science of the Total Environment. Vol.339. Issue 1-3, 1 March 2005. P.233-251.


65

5. Linnik V.G., Brown J.E., Dowdall M., Potapov V.N., Nosov A.V., Surkov V.V., Sokolov A.V., Wright S.M., and Borghuis S. Patterns and inventories of radioactive contamination of island sites of the Yenisey River, Russia // Journal of Environmental Radioactivity Vol. 87, Issue 2, 2006, pp. 188-208.

ПОЧВЕННО-ПРОДУКЦИОННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ РЕЧНЫХ БАССЕЙНОВ ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РОССИИ

Н.В. Мищенко Владимирский государственный университет, г. Владимир, Россия

В последнее время соостояние живой природы становится важней-

шим эколого-экономическим индикатором макроэкономического развития регоинов. Мировое сообщество ориентируется на адекватный учет не только экономических и социальных, но и экологических показателей развития. Возрастающая угроза деградации природы и полной ассимиляции экономических, социальных и экологических проблем выдвинули на пер-вый план необходимость межгосудраственного взаимодействия, учитываю-щего «экосистемные услуги» некоторых стран, в том числе и России [5].

В этой связи актуальным становится поиск интегральных показате-лей оценки биосферных фукнций природных экосистем. С точки зрения эколого-экономических показателей характеризующих структуру и функ-ционирование экосистем, актуальными становятся параметры почвенного плодородия и продуктивности растительного покрова. Данные показатели в течение длительного времени изучались многими авторами c позиции биосферных и средообразующих функций [1, 2, 6, 7].

Объекты и методы исследования. Объектами исследования явились крупные речные бассейны первого

порядка Европейской части. Большая часть речных бассейнов Европейской части России

находится на Восточно-Европейской равнине, также они расположены на территории Кольского полуострова и Карелии, Урала, Прикаспийской низменности и Кавказа. Почвенный покров данной территории представлен 9 почвенно-экологическими зонами: тундровых почв Субарктики; глеепод-золистых и подзолистых альфегумусовых почв северной тайги; подзолис-


66

тых почв средней тайги; дерново-подзолистых почв южной тайги; серых лесных почв широколиственных лесов; оподзоленных, выщелоченных и типичных черноземов и серых лесных почв лесостепи; обыкновенных и южных черноземов степи; темно-каштановых и каштановых почв сухой степи; светло-каштановых и бурых почв полупустыни [3].

В работе использовался метод наложения границ речных бассейнов на зональные пространства для оценки показателей почвенно-продукцион-ного потенциала речных бассейнов Европейской части России.

Для оценки почвенно-продукционного потенциала территории выбра-ны такие зональные параметры, которые характеризуют состояние расти-тельного покрова и основные факторы влияющие на его продуктивность:

− удельный запас фитомассы. − удельная продуктивность растительного покрова. − почвенное плодородие (содержание гумуса) − климатический показатель, который учитывает сумму биологически

активных температур и коэффициент увлажнения Иванова. Предложенные характеристики оценивались в баллах (10 балльная

шкала), анализировался отдельно, а для получения итогового значения почвенно-продукционного потенциала они складывались.

Для оценки почвенно-продукционного потенциала речных бассейнов Европейской части России использовались следующие материалы:

1) Картографический материал: электронная карта РФ (1:1000000); атлас физической географии, географический атлас мира; карта почвенно-экологического районирования Восточно-Европейской равнины 1:2500000 (Г.В. Добровольский, д.б.н. И.С. Урусевская, В.П. Виню-кова, к.б.н. Л.Б. Востокова, к.б.н. Т.В. Терешина, д.б.н. С.А. Моба, Л.С. Щипихина, 1997), карты фитомассы и продуктивности (Базилевич Н.И.);

2) Статистические и литературные данные, характеризующие ланд-шафтную структуру, почвенное плодородие, почвенно-экологический индекс, урожайность [1, 2, 3]; Обработка картографического материала, анализ данных, подготовка

баз данных были проведены на базе современной геоинформационной системы ArcGIS [4, 6].


67

Результаты и их обсуждение. Речные бассейны Европейской части России существенно отличают-

ся между собой по удельному запасу фитомассы (табл. 1). Наибольший запас фитомассы сосредоточен в бассейнах Невы, а также Оки, которая является частью бассейна Волги. В южном направлении запас фитомассы в бассейнах снижается, что объясняется уменьшением лесистости, а продуктивность возрастает, т.к. возрастает доля лугов, которые обладают высокой продуктивностью, но не накапливают фитомассу. Из крупных бассейнов 1-го порядка самые высокие значение продуктивности расти-тельного покрова отмечаются в бассейне Дона. Общая продуктивность бассейна Волги имеет среднее значение, но наиболее продуктивная её часть бассейн – Оки (по данному показателю равен Дону), а наименее продуктивная территория это бассейн Камы.

Ранжирование речных бассейнов по содержанию гумуса показало, что наиболее плодородные почвы находятся на водосборной территории Дона и Урала. В почвенного покрове здесь преобладают оподзоленные, выщелоченные и типичные черноземы и серые лесные почвы лесостепи с содержанием гумуса в верхнем горизонте 4,9-5,5 %; обыкновенные и южные черноземы степи, имеющие хорошо выраженный гумусовый горизонт с прекрасной микро- и макроструктурой, относительно высоким (5-8 %) содержанием гумуса; темно-каштановые и каштановые почвы сухой степи: тяжело- и среднесуглинистые в верхнем горизонте содержат гумуса от 3,2-4,0 (пахотные) до 5 % (целинные), легкосуглинистые и супесчаные – от 2,5-3 до 4 % соответственно.

Климатические условия. Наиболее благоприятное сочетание суммы биологически активных температур и коэффициента увлажнения характерно для территории бассейнов рек Днепр и Ока. Большая часть этих бассейнов характеризуется коэффициентом увлажнения больше 1 и суммой биологически активных температур около 2200°.

В итоге, высокие значения почвенно-продукционного потенциала характерны для бассейнов Днепр, Ока, Волга, Дон, Кубань, но структура этого показателя различна (табл. 1). Потенциал водосбора Кубани оказыва-ется высоким за счет высокого показателя продуктивности и максималь-ного в данном регионе почвенного плодородия, но запас фитомассы здесь невысокий. В бассейне Днепра показатель почвенного плодородия ниже,


68

чем на территории бассейна реки Кубани, но в общий показатель большой вклад вносят благоприятные климатические условия и высокий удельный запас фитомассы.

Таблица 1.

Почвенно-продукционный потенциал речных бассейнов Европейской части России (в баллах)

Минимальное значение почвенно-продукционного потенциала отме-

чено в бассейне Пёша, здесь все показатели находятся на низком уровне. В бассейнах со средним значением почвенно-продукционного потенциала как минимум один из параметров находится на очень низком уровне, что существенно снижает потенциал территории. Так например, в бассейне Терека минимальный показатель удельного запаса фитомассы, а в бассейне

Речной бассейн

Ранжирование показателей почвенно-продукционного потенциала

Почвенно- продукци- онный

потенциал Удельная фитомасса

Удельная продуктив-

ность

Содер- жание гумуса

Климати- ческий

показатель Пёша 6 2 6 3 17 Нева 9 5 3 8 25 Северная Двина

7 4 1 6 18

Мезень 6 4 4 5 19 Печора 6 3 6 4 19 Днепр 9 9 8 9 35 Волга, в т.ч.: 8 8 7 8 31 Ока 9 9 7 9 34 Кама 7 6 7 7 27 Дон 3 9 9 8 29 Урал 3 9 9 7 28 Кубань 5 9 10 8 32 Терек 1 7 8 6 22 Сулак 3 8 6 3 20


69

реки Сулак на низком уровне находятся показатели, характеризующие накопление фитомассы и климат.

Оценка почвенно-продукционного потенциала в границах двух речных бассейнов (Ока и Кама), сформированных притоками второго порядка Волги демонстирирует пространственную изменчивость его параметров. В бассейне реки Оки почвенно-продукционный потенциал приближен к максимальному на исследуемой территории, здесь хорошие климатические условия, высокие значения фитомассы и продуктивности растительного покрова, но показатель плодородия почв не очень высокий, вследствии усреднения разнообразных почвенных условий (встречаются как дерново-подзолистые почвы, так и серые лесные почвы и черноземы). На территории бассейна реки Кама все параметры почвенно-продукционного потенциала находятся на среднем уровне.

Следовательно, для сравнительных характеристик речных бассейнов не как гидрологических единиц, а как функционирующих многомерных экосистем необходимо принимать во внимание не только порядок бассейна, но и его площадь. Для экспертных оценок на территории крупных речных бассейнов первого порядка, обладающих большой широтной протяжен-ностью, следует выделять более мелкие бассейны второго порядка.

Вывод. Для оценки состояния экосистем речных бассейнов предложено

использовать показатель почвенно-продукционного потенциала включаю-щий: запас фитомассы, продуктивность, почвенное плодородие и климати-ческий показатель. Высокие значения почвенно-продукционного потенци-ала характерны для бассейнов Днепр, Ока, Волга, Дон, Кубань.

Для сравнительных характеристик речных бассейнов не как гидрологических единиц, а как функционирующих многомерных экосистем следует принимать во внимание не только порядок бассейна, но и его площадь. На территории крупных речных бассейнов первого порядка, обладающих большой широтной протяженностью, следует выделять более мелкие бассейны второго порядка.


1. Базилевич Н.И., Гребенщиков О.С., Тишков А.А. Географические закономерности структуры и функционирования экосистем. – М.: Наука, 1986. – 237 с.


70

2. Базилевич Н.И. Биологическая продуктивность экосистем северной Евразии. – М.: Наука, 1993. – 293 с.

3. Добровольский Г.В., Урусевская И.С. География почв: Учебник.- 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Изд-во МГУ, Изд-во «Колос», 2004. – 460 с.

4. Краснощёков А.Н., Трифонова Т.А., Мищенко Н.В. Геоинформацион-ные системы в экологии: Учеб. пособие. / Владим. гос. ун-т. Владимир, 2004. – 152 с.

5. Тишков А.А. Биосферные функции природных экосистем России. / А.А. Тишков; [Отв. ред. Н.И. Коронкевич] ; Ин-т географии РАН. – М.: Наука, 2005. – 309 с.

6. Трифонова Т.А., Мищенко Н.В., Будаков Д.А. Использование гео-информационных технологий в почвенно-экологических исследова-ниях. // Почвоведение, 2007, № 1. – С. 1.

7. Трифонова Т.А., Мищенко Н.В. Сравнительный анализ структуры зем-лепользования различных природно-территориальных комплексов. // Почвоведение, 2002, №12. – С. 79-87.

Работа выполнена при поддержке АВЦВ (РНПВШ-2.1.1/1510).

ВОДОСБОР РЕКИ ШУЯ (РЕСП. КАРЕЛИЯ) В УСЛОВИЯХ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА

Л.Е. Назарова Институт водных проблем Севера КарНЦ РАН, г. Петрозаводск, Россия

In this work the characteristic of a climate of a river Shuya catchment area is

presented. It is shown that last 15-20 years there were changes in a temperature regime of investigated territory. The temperature of January, July and the average annual have raised. It is not revealed the considerable changes in the total annual precipitation. To estimate potential changes in principal characteristics of the climate in the study area in our work we used the results of numerical modeling using the atmosphere-ocean general circulation model ECHAM4/OPYC3 developed by the Max Planck Meteorology Institute in Hamburg, Germany.

Бассейн реки Шуи – один из крупнейших в бассейне Онежского

озера и пятый по величине среди основных водосборов озерно-речных систем Карелии. На его территории насчитывается около 2,5 тысяч озер с


71

площадью акватории более 1 км2. Наиболее крупное из них озеро Сямозеро, площадь зеркала 266 км2. По своим характеристикам Шуя относится к малым рекам. Начало берет из небольшого безымянного озера, находящегося на высоте 195 м над уровнем моря, впадает в озеро Логмозеро. Площадь водосбора реки 10 300 км2, длина 272 км, падение (разность абсолютных высот истока и устья) составляет 162,3 м. Озерность водосбора р. Шуи около 10 %.

Характеристика климатических условий района водосбора р. Шуи составлена по данным метеорологических наблюдений на станциях Петро-заводск, Пряжа, Палалахта и Суоярви сети Роскомгидромета за последний стандартный климатический период 1961-1990 гг. Данный период утверж-ден Всемирной Метеорологической Организацией (ВМО) для расчета климатических норм. Это необходимо для достижения единообразия форм публикации и статистической обработки результатов наблюдений.

Климат района можно охарактеризовать как переходный от морского к континентальному. Преобладающие воздушные массы с Атлантики обусловили продолжительную относительно теплую зиму; короткое, обычно прохладное лето и неустойчивый режим погоды во все сезоны года. Характерной чертой климатических условий района, также как и климата всей республики, является резкая изменчивость метеорологических показателей за короткие отрезки времени, вызванная частой сменой воздушных масс при интенсивной циклонической деятельности. Преобладание циклонов (в среднем 215 дней с циклонами за год) приводит к развитию значительной облачности во все сезоны года. В осенне-зимний период количество общей облачности составляет 7,4-8,8 балла (по десятибалльной шкале), весной-летом чуть меньше – 6,3-7,3 баллов.

Среднегодовая температура воздуха по территории водосбора составляет 2,0-2,5 °С. Самый холодный месяц – январь. Его средняя темпе-ратура воздуха –11,4 …–12,0 °С (абсолютный минимум –44 °С). Максимум температуры воздуха в годовом ходе приходится на июль (средняя температура месяца +15,8…16,2 °С, абсолютный максимум +33,6 °С).

Господствующими в течение года над территорией района являются ветры южного и юго-западного направлений. Значения среднемесячной скорости ветра колеблются от 2,7 до 3,8 м/с.

Вследствие преобладания морских воздушных масс относительная влажность велика в течение всего года (80-90 %). Наименьшая относитель-


72

ная влажность отмечается в апреле-мае – 64-68 %. Число дней с влаж-ностью менее 30 % в течение года в среднем приблизительно равняется 11, с влажностью более 80 % – 167. Территория района избыточно увлажнена. За год выпадает 650-700 мм осадков.

Изменение климатических условий в конце XX – начале ХХI века нашло свое отражение в изменении температурного режима территории. Средние многолетние значения январской температуры воздуха повыси-лись на 1,0-1,3 °С, июля на 0,4 °С, годовые – на 0,1-0,4 °С. Тенденции к потеплению наблюдаются с января по май. В летний период и значительную часть осеннего сезона изменения температуры разнонаправ-лены и малы по абсолютной величине. К ноябрю они повсеместно сменяя-ются тенденцией к похолоданию. Изменения в количестве выпадающих осадков незначительны, чуть более 10 мм.

В связи с имеющимися неопределенностями причин наблюдающихся изменений климата, а также сценариев его изменения на несколько последующих десятилетий в последние годы все большее внимание уделяется тщательному системному исследованию региональных измене-ний климата. Особое значение приобретает анализ длительных наблюдений гидрометеорологических параметров и применение моделей взаимодейст-вия океана и атмосферы (или климатических моделей) с разрешением, достаточным для оценки пространственно-временных особенностей климата при разных сценариях его изменений. Для оценки возможных изменений основных характеристик климата и элементов водного баланса исследуемой территории в ХХI веке были использованы результаты численных экспериментов на модели ЕСНАМ4/OPYC3. Модель достаточно адекватно описывает динамику среднегодовой температуры воздуха и годовых сумм осадков за период до 2000 года. Однако значения измерен-ных сумм осадков по месяцам существенно отличаются от результатов расчетов по модели общей циркуляции атмосферы для того же периода. В качестве инструмента для расчетов внутригодовых изменений гидрометео-рологических характеристик на водосборе р. Шуя при условии возможного изменения климатических параметров использовалась гидрологическая модель, разработанная в Институте озероведения РАН (Кондратьев, 1990; Кондратьев, Бовыкин, 2000, 2003). Модель описывает накопление и таяние снега, увлажнение почв зоны аэрации, испарение с поверхности водосбора,


73

формирование стока с разделением на быструю и медленную составля-ющие. Шаг расчетов по времени составляет 1 месяц.

На рис.1 приведены результаты расчетов гидрографа стока для р. Шуя, подтверждающие адекватность выбранной гидрологической модели изучаемым процессам формирования стока на водосборе (Кондратьев, Назарова и др., 2008).

Рис. 1. Измеренные (1) и рассчитанные по гидрологической модели ИО РАН (2)

значения слоя стока у (мм/мес.) в замыкающем створе реки Шуя

На основе анализа результатов математического моделирования водного режима водосбора реки Шуя выявлены особенности внутри-годового перераспределения стока в соответствии с рассмотренными сценариями возможных климатических изменений на период до 2100 г.

Общая тенденция увеличения годовой температуры воздуха будет сохраняться в течение XXI века. Годовая температура воздуха возрастет к 2050 г. до 2,7-3,0 °С. В будущем наибольшее потепление возможно в осенние и зимние месяцы. Годовые суммы осадков для исследуемой территории возрастут в течение первой половины XXI века от 580 до 610-635 мм. В это же время возможно существенное внутригодовое перерас-пределение осадков. До 30 % возрастут осенние и зимние осадки. Весенние осадки практически не изменятся, а уменьшение летних осадков достигнет 18 % по отношению к периоду тестирования модели.

Выполненные на основе гидрологической модели расчеты позволяют оценить изменения как межгодовой, так и внутригодовой динамики


74

гидрологических характеристик изучаемого водосбора (водного эквива-лента снежного покрова, испарения, увлажнения почв зоны аэрации, стока) с учетом возможного потепления в совокупности с изменением осадков в XXI веке. Возможное возникновение положительных температур воздуха в ноябре приведет к тому, что выпадающие осадки не будут формировать снежный покров в осенний период, как это было в период 1951-2000, а пойдут на увлажнение почвы и формирование стока. Сокращение продолжительности холодного периода с отрицательными температурами воздуха приводит к сокращению сроков накопления снегозапасов и снижению их значений, несмотря на увеличение зимних осадков. Если в период инструментальных наблюдений значения максимальных снегозапа-сов на водосборе составляли около 190 мм водного эквивалента, то по результатам расчетов следует ожидать их уменьшения до 146 мм в 2051-2100 гг., т. е. на 23 % по отношению к исходному периоду.

Снижение летних осадков в совокупности с возрастанием темпера-туры воздуха и испарения, возможно, приведет к снижению значений влажности почв на водосборе Онежского озера в летний период 2001-2050 и 2051-2100 гг., соответственно, на 5 и 12 % по отношению к интервалу времени 1951-2000.

Можно также предположить, что к концу XXI века произойдет смещение максимальных расходов весеннего половодья в более ранний период за счет предполагаемого потепления. Существенное увеличение суммарного испарения в теплый период года приведет к снижению меженных расходов до 20% по отношению к исходному периоду и, возможно, к небольшому снижению (до 5 %) суммарного годового стока на изучаемой территории.


1. Кондратьев С.А. Оценка возможных антропогенных изменений стока и выноса биогенных элементов с малых водосборов лесной зоны на основе математической модели. – Водные ресурсы, 1990, т.17, № 3. – С. 24-32.

2. Кондратьев С.А. Влияние осадков и температуры воздуха на гидроло-гический режим системы водосбор – озеро (на примере оз. Красного). / С.А. Кондратьев, И.В. Бовыкин. Водные ресурсы, 2000, том 27, № 4. – С. 416-423.


75

3. Кондратьев С.А. Влияние возможных климатических изменений на гидрологический режим системы водосбор-озеро. / С.А. Кондратьев, И.В. Бовыкин. – Метеорология и гидрология, 2003, N10. – С. 86-96.

4. Кондратьев С.А. Водный режим водосбора Онежского озера под воздействием изменений климата. / С.А. Кондратьев, Л.Е. Назарова, И.В. Бовыкин, М.В. Шмакова, Е.Г. Маркова // Изв. РГО, Т. 140., Вып. 3, С-Пб, 2008. – С. 21-26.

ЭКОЛОГО-ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЧВ ПОЙМЫ СРЕДНЕЙ ДЕСНЫ

1 Д.Е. Просянников, 2 П.Н. Балабко, 1 Г.В. Чекин 1 Брянская госсельхозакадемия, г. Брянск, Россия

2 МГУ имени М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия

On the basis of the experimental researches conducted in the flood plain of the Desna river middle stream, it was shown that it is necessary to make agro-ecological assessment of the flood plain soil subsystems for the forecast of development of degradation processes and their management. On the basis of the assessment it is necessary to elaborate parameters of the anthropogenic load that the flood plain soil subsystems are able to stand keeping ecological and agronomic stability.

Пойма реки Десны является важнейшим источником обеспечения

животноводства кормами почти для половины населения Подесенья. Её экологические условия очень неоднородны, что обусловлено особеннос-тями водного режима реки, который определяет рельеф, гранулометри-ческий состав аллювия, почвенно-растительный покров и особенности хозяйственного использования. В конце XX – начале XXI веков в поймен-ной агроэкосистеме Десны усилились деградационные процессы. Посколь-ку «памятью» агроэкосистемы являются почвы, то их изучение особенно актуально для прогноза развития этих процессов и управления ими.

Исследования проводили на экосистемном стационаре, расположен-ном на правобережной пойме среднего течения р. Десны напротив поворота с автотрассы Брянск – Гомель на п. Кокино Выгоничского района Брянской области. Экосистемный стационар включает 12 пойменных экологических подсистем (ПЭП) различного порядка. В центральной части каждой из них


76

находится соответствующий ключевой экосистемный участок (КЭУ). По рельефу чётко выделяются прирусловая (КЭУ 1, КЭУ 17), центральная, притеррасная (КЭУ 4) ПЭП I порядка.

Экологическая подсистема I порядка центральной поймы подразде-ляется на следующие экологические подсистемы II порядка: равнинная и сегментно-гривистая. В пределах равнинной пойменной экологической подсистемы II порядка выделяются такие пойменные экологические подсистемы III порядка: равнинно-повышенная (КЭУ 2) и равнинно-пониженная (КЭУ 3). В сегментно-гривистой пойменной экологической подсистеме II порядка обособляются следующие пойменные экологические подсистемы III порядка: межгривистая (КЭУ 6, КЭУ 9, КЭУ 16); полого-широкогривистая (КЭУ 7); пологоузкогривистая (КЭУ 11); гривистая (КЭУ 8, КЭУ 10).

На каждом КЭУ был заложен полнопрофильный почвенный разрез под номером, соответствующим номеру КЭУ. Почву в разрезах описывали по классификации Почвенного института им. В.В. Докучаева 1977 г. Образцы отбирали и анализировали по стандартным методикам.

Наиболее высоким содержанием гумуса (8,8 %) отличается аллюви-альная болотная иловато-глеевая почва притеррасной поймы (КЭУ 4). В почвах прирусловой поймы (КЭУ 1, КЭУ 17) этот показатель варьирует от 3,6 до 0,3 %. В равнинной части центральной поймы содержание гумуса снижается с 4,2 % в почве равнинно-повышенной подсистемы (КЭУ 2) до 2,2 % в почве равнинно-пониженной подсистемы (КЭУ 3). В сегментно-гривистой части центральной поймы (КЭУ 6 – КЭУ 11, КЭУ 16) этот показатель варьирует от 6,8 до 1,0 %: в межгривистой части (КЭУ 6, КЭУ 9, КЭУ 16) – 6,8-2,2 %, пологоширокогривистой (КЭУ 7) – 2,8 %; пологоузко-гривистой (КЭУ 11) – 2,8 %; гривистой (КЭУ 8, КЭУ 10) – 3,0-1,0 % (табл. 1).

Аллювиальные почвы Средней Десны разнообразны по строению и свойствам (табл. 1). По характеру поемного и аллювиального процессов их делят на следующие группы (Классификация…, 1977): 1) дерновые – образуются в условиях отложения лёгких очень бедных наносов и, в условиях кратковременного увлажнения паводковыми водами, уровень грунтовых вод лежит глубоко, что обусловливает нахождение капиллярной каймы ниже почвенного профиля, поэтому биогенная аккумуляция в верхних горизонтах идет за счёт веществ в нём содержащихся; 2) луговые –


77

формируются в условиях отложения довольно тяжёлых и богатых основаниями и органическим веществом наилков и увлажнения паводковыми и грунтовыми водами, залегающими на глубине 1-2 м, что обусловливает нахождение капиллярной каймы в пределах почвенного профиля, поэтому биогенная аккумуляция в верхних горизонтах идет за счет веществ, содержащихся в грунтовых водах; 3) болотные – развиваются в условиях длительного паводкового и устойчиво избыточного атмосферно-грунтового увлажнения, характеризуются накоплением неразложившихся растительных остатков, а также веществ, поступающих из грунтовых вод и приносимых паводковыми водами.

Таблица 1. Почвы поймы Средней Десны, их агрохимические свойства

Номер КЭУ. Название почвы

Гори

зонт

Мощ

ность

гори

зонт

а, см

Гуму

с, %

pHво

д

pHK

Cl

Hг,

мг-эк

в/

100

г по

чвы

Основания, мг-экв/100 г

почвы

ЕКО

, мг-эк

в/

100 г п

очвы

V, %

P 2O

5

K2O

Ca Mg Ca+ Mg

мг/кг почвы

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

1. Собственно аллювиаль-ная дерновая кислая маломощная укорочен-ная среднегумусная

Ад А1 АВ В СD

0-8 8-27 27-38 38-47

47-170

5,8 3,6 2,2 0,6 0,3

5,4 5,4 5,6 5,9 6,9

4,5 4,6 4,3 4,6 5,2

6,9 5,5 5,3 3,3 1,9

20 20 22 16 12

2 4 2 2 4

22 24 24 18 16

28,9 29,5 29,3 21,3 17,9

76 81 82 85 89

285 181 285 235 485

99 118 50 49 25

2. Собственно аллювиаль-ная луговая кислая маломощная укорочен-ная среднегумусная

Ад А1 В1

Вg СDg

0-9 9-25 25-37 37-55

55-147

9,4 4,2 2,8 1,2 0,0

5,1 5,7 5,3 6,3 5,4

4,0 4,3 4,2 4,4 5,0

13,6 11,2 8,4 4,8 0,9

14 20 12 20 14

8 4

10 6

14

22 24 22 26 28

35,6 35,2 30,4 30,8 28,9

62 68 72 84 97

175 56 161 162 59

192 70 51 32 18

3. Собственно аллювиаль-ная луговая кислая оже-лезнённая маломощная укороченная слабогумус-ная

Ад

А1g BG

0-16 16-29 29-95

7,8 2,2 0,0

5,6 6,5 5,1

4,9 5,5 5,5

8,5 2,3 1,3

32 14 16

4 4 8

36 18 24

44,5 20,3 25,3

81 89 95

126 92 109

147 38 50

4. Аллювиальная болотная иловато-глеевая

Ад

А1g ABG

0-20 20-38 38-50

10,3 8,8 4,2

6,1 5,8 6,8

5,3 4,8 5,6

3,1 6,0 2,4

18 28 40

12 2 2

30 30 42

33,1 36,0 44,4

91 83 95

319 214 303

111 89 58

6. Собственно аллюви-альная луговая кислая маломощная малогумусная

Ад

А1g АВg´ BG

0-12 12-32 32-50 50-57

8,5 5,8 4,2 0,6

5,5 6,4 6,4 6,8

4,8 5,2 5,3 5,3

8,9 4,2 4,0 2,6

26 20 20 16

0 4 6

10

26 24 26 26

34,9 28,2 30,0 28,6

74 85 87 91

268 242 170 118

207 95 77 38


78

Окончание табл. 1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

7. Собственно аллюви-альная луговая насыщен-ная маломощная укоро-ченная слабогумусная

Ад

А1g АВg Bg BG

0-5 5-21 21-31 31-54 54-79

7,0 2,8 1,0 0,0 0,0

6,1 6,7 6,5 6,7 7,0

5,0 5,6 5,7 5,5 5,4

4,9 2,4 1,4 0,9 1,0

18 24 12 24 30

8 6 4 2 2

26 30 16 26 32

30,9 32,4 17,4 26,9 33,0

84 93 92 97 97

162 43 168 17 216

70 69 18 12 49

8. Собственно аллюви-альная дерновая кислая маломощная укорочен-ная малогумусная постагрогенная

Ад

А1 Ап В Сg

0-4 4-19 19-26 26-42 42-73

7,2 3,0 1,2 0,0 0,0

5,6 5,7 6,5 6,4 6,6

4,8 5,0 5,4 5,5 5,3

5,8 4,3 1,8 1,3 0,8

20 24 20 18 30

6 4 6 4 0

26 28 26 22 30

31,8 32,3 27,8 23,3 30,8

82 87 94 94 97

115 136 54 0

136

99 49 25 12 12

9. Собственно аллюви-альная луговая кислая маломощная укорочен-ная малогумусная

Ад

А1g Вg СG

0-8 8-24 24-33 33-87

7,2 2,2 0,0 0,0

5,2 5,4 5,8 6,1

4,1 4,0 4,2 4,4

9,7 6,1 2,8 1,1

18 16 22 6

4 2 4 2

22 18 26 8

31,7 24,1 28,8 9,1

69 75 90 88

170 18 142 18

155 55 18 18

10. Собственно аллюви-альная дерновая кислая маломощная укорочен-ная малогумусная постагрогенная

Ад

А1(Ап) B Сg

0-6 6-21 21-45 45-139

2,6 1,0 0,0 0,0

5,5 5,4 5,7 6,1

4,4 4,1 4,3 4,5

4,6 3,9 2,3 1,1

16 12 12 12

8 4 2 4

24 16 14 16

28,6 19,9 16,3 17,1

84 80 86 94

102 136 142 112

92 43 12 6

11. Собственно аллюви-альная луговая кислая маломощная укорочен-ная малогумусная

Ад

А1g Bg СG

0-15 15-32 32-41 41-81

6,6 2,8 1,0 0,0

5,3 6,2 5,8 6,1

4,2 4,4 4,7 4,5

8,4 3,1 2,0 1,3

16 18 10 20

4 2 4 2

20 20 14 22

28,4 23,1 16,0 23,3

70 87 88 94

172 95 47 47

169 37 12 12

16. Собственно аллюви-альная луговая кислая маломощная укорочен-ная среднегумусная

Ад

А1g АВg Bg СG

0-11 11-26 26-59 59-87 87-96

7,6 3,0 1,8 0,0 0,0

5,4 5,9 6,4 7,0 6,9

4,2 4,5 5,0 5,2 4,8

10,4 8,4 5,4 2,7 2,1

18 20 34 20 18

2 4 2

10 8

20 24 36 30 26

30,4 32,4 41,4 32,7 28,1

66 74 87 92 93

255 208 391 337 331

169 84 45 63 75

17. Аллювиальная дерновая кислая слоистая прими-тивная маломощная малогумусная

Ад А1

Адпог.

А1пог.

Впог.

СD

0-10 10-36 36-49 49-71 71-93

93-156

4,0 0,3 0,6 1,0 0,6 0,0

5,3 5,8 5,9 6,3 6,6 6,7

4,5 4,9 4,8 5,1 5,2 5,4

5,4 2,4 2,8 2,6 2,0 1,8

26 16 18 10 20 16

0 2 8 6 6 4

26 18 26 16 26 20

31,4 20,4 28,8 18,6 28,0 21,8

83 88 90 86 93 92

295 202 289 192 127 416

80 30 31 25 37 37

По составу и свойствам аллювиальные почвы Средней Десны

подразделяют на кислые, характеризующиеся ненасыщенностью основа-ниями, и насыщенные (V более 90 % от ЕКО), как правило, от слабокислых до нейтральных. Разделение аллювиальных дерновых и луговых почв по этим критериям позволило выделить на экосистемном стационаре следую-


79

щие типы почв: собственно аллювиальная дерновая кислая (КЭУ 1, КЭУ 8, КЭУ 10, КЭУ 17), собственно аллювиальная луговая кислая (КЭУ 2, КЭУ 3, КЭУ 6, КЭУ 9, КЭУ 11, КЭУ 16), собственно аллювиальная луговая насыщенная (КЭУ 7). В типе собственно аллювиальной луговой кислой выделено два рода почв: обычные (КЭУ 2, КЭУ 6, КЭУ 9, КЭУ 11, КЭУ 16) и ожелезнённые (КЭУ 3). Последний имеет горизонт ожелезнения или оруденения гидрогенного происхождения на глубине 115 см (табл. 1).

Группу аллювиальных болотных почв делят на типы по степени разложения и аккумуляции органических веществ. По этим критериям на экосистемном стационаре выделен один тип – аллювиальная болотная иловато-глеевая почва (КЭУ 4).

Аллювиальные почвы Средней Десны весьма разнообразны по обеспеченности подвижными фосфатами и обменным калием в гумусовом горизонте и по их распределению с глубиной. Закономерных изменений этих показателей почвенного плодородия в связи с экологическими особенностями территории и генезисом изучаемых почв не наблюдали (табл. 1).

Важной интегральной эколого-генетической характеристикой почвы является ёмкость катионного обмена (ЕКО). Она в значительной степени обусловливает буферность и, как следствие, устойчивость почв к антропогенным воздействиям, например, к химическому загрязнению. По возрастающей степени устойчивости к антропогенному воздействию почвы разделяют на пять групп: с ЕКО менее 10 мг-экв. на 100 г почвы, 10-20, 21-30, 31-40 и более 41 мг-экв. на 100 г почвы (Агроэкологическая оценка земель…, 2005).

Аллювиальные почвы Средней Десны относятся ко II-IV группам, т. к. в гумусовом горизонте имеют ЕКО 19,9-36,0 мг-экв./100 г. Ко II группе (менее устойчивые к антропогенному воздействию) относятся почвы гри-вистой (КЭУ 10), равнинно-пониженной (КЭУ 3) и прирусловой (КЭУ 17) ПЭП. Наиболее устойчивы аллювиальная болотная иловато-глеевая почва (КЭУ 4) притеррасной ПЭП и собственно аллювиальная луговая кислая маломощная укороченная среднегумусная почва (КЭУ 2) равнинно-повышенной ПЭП. Остальные почвы по рассматриваемому показателю


80

заняли промежуточное положение КЭУ 8, КЭУ 7, КЭУ 16, КЭУ 1, КЭУ 6, КЭУ 9, КЭУ 11 (табл. 1).

Для снижения деградации и обеспечения устойчивости пойменной агроэкосистемы необходимо задать такие параметры производства, при которых антропогенные нагрузки находились бы в пределах экологической ёмкости агроландшафта. Её базовым критерием является геохимический тип ландшафта.

В целом пойменная экосистема является транзитным геохимическим ландшафтом, поэтому для неё характерны ограничения по антропогенному использованию в связи с повышенным поверхностным стоком. Степень ограничения зависит от уклона поверхности и скорости водного потока при разливе реки.

Геохимические процессы энергомассопереноса соотносятся с водным режимом экологических подсистем поймы. Преобладание промыв-ного режима в подсистемах прирусловой поймы и грив, способствует усилению элювиальных процессов, обусловливающих очищение почв от загрязнителей и вынос элементов питания растений в грунтовые воды. Непромывной, водозастойный и выпотной режимы, возникающие в различные периоды года в экологических подсистемах притеррасной поймы, пониженных частей центрально-равнинной и сегментно-гривистой поймы, ограничивают вынос веществ за пределы почвенного профиля и, в условиях антропогенного загрязнения, усиливают здесь экологическую напряжённость.

Судьба мигрирующих веществ зависит от присутствия в почве различного рода геохимических барьеров. Наличие в ней горизонта ожелезнения или оруденения существенно повышает экологическую ёмкость подсистемы равнинно-пониженной центральной поймы.

Итак, для прогноза развития деградационных процессов и управления ими необходимо дать агроэкологическую оценку пойменным экологическим подсистемам, на основе которой разработать параметры антропогенной нагрузки, которую они в состоянии выдержать, сохраняя экологическую и агрономическую устойчивость.


81

ИНТЕНСИВНОСТЬ ОБРАЗОВАНИЯ И РОСТА ОВРАГОВ В БАССЕЙНЕ Р. СЕЙМ (НА ПРИМЕРЕ «АОЗТ ИМ. МИЧУРИНА»

КУРЧАТОВСКОГО РАЙОНА КУРСКОЙ ОБЛАСТИ) А.Г. Рожков, В.Б. Горин

Курский государственный университет, г. Курск, Россия

With the help of the method of comparison of decoded aero photographs of scale 1: 10 000 – 1: 15 000 of three terms of land survey (1950, 1967, 1984 years) there was fulfilled the accounting of river-side, surface and bottom ravines including «newly formed» ones. It was estimated that during the period from 1950 to 1967 and during 1967-1984 years there was formed 477 and 324 new ravines correspondingly.

Общая длина реки Сейм, являющейся главной водной артерией Курской области, и пересекающей всю её с востока на запад составляет 748 км, из них по территории области 504 км. Многочисленные притоки, безымянные ручьи, балки и лощины сформировали сильно расчленённый рельеф с преобладанием склоновых земель.

Интенсивное снеготаяние и ливневые дожди в сочетании с очень высокой распаханностью и низкой водопроницаемостью мёрзлых почв создают благоприятные условия для развития эрозионных процессов на склоновых землях.

По данным земельного учёта эродированные почвы разной степени смытости на сельскохозяйственных угодьях занимают 415,8 тыс. га, в том числе 346,0 тыс. га на пашне, площадь оврагов 11,7 тыс. га [1].

Наряду со смывом почвы территория области в значительной степени подвержена овражной эрозии. За период активного сельскохозяйст-венного освоения территории области со склонов талыми и ливневыми водами смыто 1200 млн. т почвы, а выносы из оврагов составили 250 млн. т, хотя площадь оврагов в 35 раз меньше площади эродированных почв [10]. Несмотря на весьма значительную экономическую и экологическую вредоносность овражной эрозии, её изучению длительное время не уделялось должного внимания. Лишь во второй половине прошлого века исследования по овражной эрозии, как в стране, так и в Курской области значительно активизировались. Был издан ряд монографий, в которых рассматриваются различные аспекты овражной проблемы [2, 3, 4, 7]. В том числе интенсивность роста оврагов в длину и реже по площади [5, 6, 8].


82

Экспериментальные данные, полученные в полевых условиях в разных регионах страны (Сибирь, Поволжье, Центральное Черноземье и др.) убеждают в том, что рост оврагов в длину происходит весьма интенсивно.

Однако, несмотря на наличие значительного количества данных о росте оврагов в длину, вопрос об интенсивности образования новых оврагов и их динамике остаётся практически неизученным.

Объясняется это следующим: краткосрочностью проведения наблюдений в полевых условиях; небольшим количеством оврагов, на которых изучается их рост; полным отсутствием данных об образовании новых оврагов, так как в полевых условиях получить их невозможно. Отсутствие данных о возникновении оврагов и их динамике не позволяет

объективно ответить на главный вопрос: с какой интенсивностью проявляется овражная эрозия в современный период (затухает или ускоряется). Без ответа на этот вопрос невозможно оценить экологический и экономический ущерб, запланировать средства для закрепления оврагов, разработать прогноз развития овражной эрозии и решать ряд других научных и практических задач.

Решение этого вопроса возможно при наличии данных длительного ряда наблюдений за состоянием всей совокупности оврагов на относительно большой площади, как минимум, в несколько тысяч гектаров.

Сбор таких данных проводился по дешифрированным аэрофото-снимкам трех сроков съемки (1950, 1967, 1984 гг.) в бассейне реки Сейм на территории «АОЗТ имени Мичурина» Курчатовского района Курской области согласно [9]. Земли хозяйства площадью 5572 га сильно поражены овражной эрозией. Коэффициент расчленения территории составил около 3,0 км/км2, а плотность оврагов 3,5 шт./км2. Для выполнения задания на увеличенных аэрофотоснимках масштаба 1: 10 000 – 1: 15 000 отдельно выделялись и нумеровались балочные водосборы и межбалочные участки. Также раздельно учитывались береговые, склоновые и донные овраги, их суммарное количество представлено в таблице 1. Из табл. 1 следует, что фактическое количество оврагов за 34 года увеличилось на 552, в том числе за первые 17 лет (1950-1967 гг.) на 421, а за последующий период (с 1967 по 1984 гг.) на 131 овраг. Однако, в действительности за период с 1950 по 1967 гг. образовалось 477 оврагов, а с 1967 по 1984 гг. 324, а всего за 34 года возник 801 новый овраг, или на 249 единиц больше чем фактический прирост за 34 года. Кажущееся несоответствие объясняются тем, что


83

наряду с образованием новых оврагов по разным причинам происходит уменьшение (трансформация) количества среди ранее существовавших форм размыва. Чаще всего это связано с объединением нескольких отвершков в одну вершину за счет их подмыва, обвала и скалывания. Нередко наблюдаются случаи объединения двух-трех и более близко расположенных оврагов в один более крупный. Например, на правом берегу балки Могилевской встречается несколько оврагов шириной до 100-120 м. При натурном обследовании было установлено, что произошло объединение (слияние) соседних оврагов в один, за счет подмыва берегов и разрушения межовражья, о чем свидетельствует наличие гребневидных прерывистых останцов между бывшими соседними оврагами. Уменьшение числа оврагов, особенно за период с 1967 по 1984 года связано также с их «маскировкой» лесными насаждениями, которыми в 50-х годах прошлого века было облесено более 40 % балочных систем.

Таблица 1.

Интенсивность образования новых оврагов Срок аэро-фото-

съемки, год

Коли- чество оврагов,

шт.

Образо- валось новых

оврагов, шт.

Трансфор- мировалось

(исчезло) оврагов, шт.

Факти- ческий прирост оврагов,

шт.

Интенсив-ность образо-вания новых оврагов, шт. на год/км2

1950 1342 477 56 421 0,50

1967 1763 324 193 131 0,34

1984 1894 ВСЕГО: 801 249 552

Разросшиеся лесные насаждения затрудняли дешифрирование

размывов. Облесение балок, а также строительство большого количества водозадерживающих валов способствовало также значительному сокращению образования новых оврагов (с 477 до 324 ед.). Учет вновь образуемых оврагов осуществляли методом сопоставления дешифрирован-ных аэрофотоснимков разного срока съемки. В целом, как видно из приведенных данных интенсивность нового оврагообразования в бассейне реки Сейм, хотя несколько и снизилась с 0,50 в 1950-1967 гг. до 0,34


84

шт./км2 в 1967-1984 гг., но продолжает оставаться довольно высокой. Одной из причин такой высокой интенсивности является очень низкая про-тивоэрозионная устойчивость крупнопылеватых лессовидных суглинков.


1. Доклад об использовании природных ресурсов и состоянии окружа-ющей среды Курской области в 2002 году. «Курские ведомости» (спецвыпуск), 2003.

2. География овражной эрозии. Под ред. Е. Ф. Зориной. – М.: Изд-во МГУ, 2006.

3. Ивонин В.М. Агролесомелиорация разрушенных оврагами склонов. – М.: «Колос», 1983 г.

4. Калиниченко Н.П., Ильинский В.В. Лесомелиорация овражно-балоч-ных систем. – М.: «Лесная промышленность», 1975 г.

5. Косов Б.Ф. Овражная эрозия в условиях земледельческого освоения территории. В кн. «Эрозионные процессы», Мысль, 1984.

6. Майоров Ю.И., Солошенко В.М. Характеристика площадей, разрушен-ных линейной эрозей почв. Сб. « Сельскохозяйственное использование заовраженных земель». – М.: «Агропромиздат», 1982.

7. Путилин А.Ф. Особенности развития оврагов на Обь-Чумышском междуречье. Автореферат канд. дис. Новосибирск, 1982.

8. Рожков А.Г. Борьба с оврагами. – М.: «Колос», 1981. 9. Методические указания по учету оврагов и заовраженных земель

аэрокосмическими методами. – М.: ВАСХНИЛ, 1990. 10. Рожков А.Г. Потери почвы от эрозии в Курской области. Сб. «Приемы

повышения урожайности сельскохозяйственных культур на почвах лесостепи ЦЧЗ». – Курск, 1989.

СЕКЦИЯ 2. ЛАНДШАФТЫ И ЗЕМЛЕПОЛЬЗОВАНИЕ

85


СОЗДАНИЕ И РАЗВИТИЕ СЕТИ ООПТ ВЛАДИМИРСКОЙ ОБЛАСТИ Н.А. Андрианов, С.С. Алексеев


Официальной датой начала создания в мире особо охраняемых природных территорий (далее – ООПТ) значится 1872 год, когда в США был образован Йеллоустонский национальный парк. Хотя на Руси заповед-ные территории впервые появились намного раньше – в XI-XII веках как охотничьи угодья княжеских семей. Еще при Петре I запрещалось рубить лес по берегам рек, а сами реки, наряду с лесами и недрами, объявлялись достоянием государства.

По данным пятого Всемирного Конгресса по Охраняемым природным территориям, который состоялся в Дурбане (ЮАР) в сентябре 2003 года, за 1962-2003 годы число охраняемых природных территорий в мире выросло с 9214 до 102102, а их площадь – с 2,4 млн. до 18,8 млн. км2. Динамика развития ООПТ в мире и Владимирской области представлена в табл. 1.

Таблица 1.

Динамика развития ООПТ мира и Владимирской области

Годы Всего в мире Владимирская область

Коли- чество

Площадь (млн. км2)

% территории мировой суши

Коли- чество

Площадь (тыс. га)

% террито- рии области

1962 9214 2,4 1,61 нет нет нет 1972 16394 4,1 2,76 1 56,2 1,93 1982 27794 8,8 5,92 94 97,5 3,35 1992 48388 12,3 8,27 181 115,4 3,96 2003 102102 17,1 11,50 204 375,3 12,88 2009 210 375,8 12,90 2012* 396 396,3 13,60

* Данные 2012 года представлены с учётом рекомендуемых к организации ООПТ.


86

В России система ООПТ получила подлинное развитие в ХХ веке. Первый общегосударственный заповедник Баргузинский был создан на Байкале 11 января 1917, сотый по счету «Эрзи» в Республике Ингушетия – в декабре 2000 г.

По данным Государственного доклада «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2005 году» общее количество особо охраняемых природных территорий федерального, регионального и местного значения – 13 628, их общая площадь с морской акваторией – 210101,2 тыс. га. Охраняемая площадь суши – 200255,7 тыс. га, что составляет 11,7 % территории России. Охраняемая морская акватория – 9845,3 тыс. га.

Во Владимирской области усилиями органов государственной власти и общественных организаций (областное общество охраны природы), начиная с 60-х годов, предпринимались весьма успешные попытки законно-дательного создания участков территории с ограниченной хозяйственной деятельностью. В основном, это были заказники и памятники природы областного значения.

Владимирская область – одна из немногих в Центральном федеральном округе Российской Федерации не затронута ареалами крити-ческих и угрожающих экологических ситуаций. Для области характерна относительно невысокая антропогенная нагрузка при среднем потенциале самоочищения.

Более половины территории области (51,0 %) или 1482,4 тыс. га приходится на долю земель, покрытых лесом, 10,9 тыс. га относятся к землям водного фонда (0,4 %), из них непосредственно водными объектами занято 3,1 тыс. га (0,2 %) всех земель, 14,7 тыс. га (0,5 %) представлены болотами.

Ресурсы поверхностных вод представлены 746-ю малыми реками, 357-ю озёрами, 46-ю болотами, а также родниками, копанями (прудами), искусственными водохранилищами. На реках построено 137 водохранилищ и прудов с общим объёмом воды 90 млн. м3.

Животный мир представлен 62-я видами млекопитающих, 43-я видами рыб, 212-ю видами птиц, 10-ю видами земноводных, 6-ю видами пресмыкающихся и предположительно 1500-ми видами беспозвоночных. Фауна птиц имеет 212 видов, из которых около 170 гнездятся в пределах


87

области, 17 видов занесены в Красную книгу РФ, около 30 видов – зимуют в пределах области.

Губернатором области утверждены Cписки видов растений, грибов, животных и других организмов, подлежащих охране. В 2008 году издана Красная Книга Владимирской области.

Таким образом, в границах Владимирской области имеются все предпосылки, включая законодательные, для организации новых и развития существующих ООПТ.

По состоянию на 1 января 2009 года во Владимирской области создан 1 национальный парк «Мещера», 38 заказников разного профиля, 164 памятника природы, 4 округа горно-санитарной охраны (санаторно-курорт-ные местности), 2 историко-ландшафтных комплекса, 1 дендрологический парк. Однако они не отражают всего разнообразия и возможностей природных комплексов нашей области.

В целом, доля ООПТ на территории области составляет 12,9 %, что выше среднего по России (11,7 %) и среднего мирового (11,5 %) значения. В Вязниковском, Гусь-Хрустальном, Гороховецком, Петушинском районах ООПТ занимают более 20 % общей площади, в Александровском, Киржачском, Собинском, Юрьев-Польском районах – не более 1 %.

На ООПТ области на сегодняшний день продолжают оставаться довольно много нерешенных проблем. Недостаточный контроль за соблюдением режима охраны, отсутствие согласованных мероприятий по охране и развитию ООПТ, увеличившаяся антропогенная и техногенная нагрузка приводит к утрате ценности и значимости охраняемых террито-рий. Сложившаяся на сегодняшний день ситуация с функционированием ООПТ требует кардинального изменения и довольно значительного финансирования.

В соответствии с Экологической доктриной Российской Федерации, одобренной распоряжением Правительства РФ от 31.08.2002 № 1225-р, основными задачами в сфере сохранения и восстановления природной среды являются сохранение и восстановление редких и исчезающих видов живых организмов в естественной среде их обитания, создание и развитие ООПТ разного уровня и режима, формирование на их основе уникальных природных комплексов, сохранение и восстановление целостности природных систем.


88

Целям повышения эффективности работы по сохранению и восстановлению ООПТ служат учет экологических проблем, развитие и совершенствование системы государственного управления и регулирования охраны объектов ООПТ с четким разграничением полномочий, гармони-зация правового механизма, экономическое регулирование рыночных отношений в природопользовании, создание системы финансирования охраняемых территорий за счет средств бюджетов всех уровней и внебюджетных источников.

Для Владимирской области крайне необходима разработка специальной целевой программы, которая кроме эколого-биологического значения может повысить имиджевую популярность и туристическую привлекательность области, улучшить условия для удовлетворения потребностей населения в активном и полноценном отдыхе, укреплении здоровья, приобщении к культурным ценностям, создаст стимулы для притока дополнительного капитала в экономику.

Крайне важным для развития и повышения эффективности функцио-нирования ООПТ является совершенствование организационной и методо-логической базы, системы информационного обеспечения, экологического образования и воспитания населения. Необходимо также совершенст-вование системы экологического мониторинга и ведение кадастра ООПТ.

Оценка особенностей природно-климатических условий, наличие уникальных объектов истории, археологии, архитектуры, памятников культуры; учёт предложений общественности и органов государственной власти районов области, можно рекомендовать к организации новые ООПТ.

Таблица 2. Рекомендуемые к организации новые ООПТ

Категория ООПТ Кол-во Общая

площадь (га) Заказники 2 8000,0 Памятники природы 159 11284,0 ИЛК 24 1173,6 Округа горно-санитарной охраны 1 20,0 ВСЕГО 186 20477,6

Рекомендуется организовать 2 заказника:


89

− ландшафтный заказник под условным названием «Ушна» распола-гается в долине р. Ушна в районе населённого пункта Юромка площадью 2000 га. Территория представляет собой живописный ланд-шафт с богатой растительностью, место заселения края славянскими и дославянскими племенами;

− ботанический заказник «Стародубский» располагается на правом берегу р. Клязьмы между г. Ковровым и пос. Мстёра, площадь 6000 га. Место отличается живописным ландшафтом, произрастает более 30 видов растений, включённых в Список охраняемых видов Владимир-ской области, в том числе 2 вида (Башмачок настоящий и Пыльце-головик длиннолистный) занесены в Красные Книги. Из 186 рекомендуемых ООПТ на 153 произрастают редкие и

исчезающие виды растений, на 46 обитают редкие и исчезающие виды животных, в том числе, виды растений и животных, занесённые в Между-народную, Российскую и Владимирскую Красные Книги. На 12 территори-ях располагаются памятники истории, археологии, архитектуры, культуры.

Развитие системы ООПТ Владимирской области потребует проявле-ния политической воли руководителей всех уровней государственной власти.

Ведущая роль отводится образованному Государственному автоном-ному учреждению «Единая дирекция ООПТ Владимирской области».


МОРФОАНАЛИТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АЛЛЮВИАЛЬНЫХ ПОЧВ

ДОЛИНЫ РЕКИ ДЕСНЫ В СРЕДНЕМ ЕЕ ТЕЧЕНИИ 1 П.Н. Балабко, 2 Д.Е. Просянников, 3 В.С. Капля

1 МГУ им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия 2 Брянская государственная сельскохозяйственная академия,

г. Брянск, Россия 3 Земельный комитет, г. Шостка, Украина

It was established that alluvial acid soils prevail in the middle stream of the Desna

River on the left bank of the flood plain while alluvial saturated soils prevail at the right bank. It was shown that the heterogeneity of herbage and soil cover of the Desna River flood plain needs differentiated approach to its use.


90

Река Десна – самый крупный приток Днепра, ее протяженность 1126 км, площадь водосбора 89174 км2. Истоки Десны находятся на северных отрогах Средне-Русской возвышенности в 9 км от г. Ельни Смоленской области, река впадает в Днепр в 10 км выше г. Киева. Десна течет с северо-востока на юго-запад, принимая ряд притоков (Судость, Снов, Болва, Сейм, Снежеть, Навля, Нерусса и другие мелкие реки), прокладывая путь по территориям Орловской, Брянской, Черниговской, Сумской и Киевской областей. Ширина поймы в среднем течении р. Десны от 3 до 4 км, русла – от 50 до 180 м. Средний уклон составляет 0,11-0,17 м/км. Средняя скорость течения воды 0,3-0,6 м/с. Воды реки Десны относятся к гидрокарбонатному классу. Весеннее половодье довольно продолжительное: гривы затаплива-ются на 5-10 дней, межгривные понижения – на 30-40 и более дней. В дождливые годы бывают осенние паводки продолжительностью от 10 до 40 дней. Продолжительная обводненность поймы обуславливает повышенный гидроморфизм почв и широкое проявление процесса глееобразования.

Почвы поймы реки Десны исследованы недостаточно. Примеча-тельно, что Д.Я. Афанасьев (1941) впервые в пойме реки Десны выделил три основные типа почв: дерновый, луговый и болотный и переходные между ними почвы – дерново-луговые и лугово-болотные. Подробная характеристика агрохимических свойств аллювиальных почв Десны приведена в работе Л.И. Кораблевой (1969). В ее монографическом труде неоднократно обращено внимание на высокую гумусированность и хорошо выраженную зернистую структуру верхних горизонтов луговых и лугово-болотных почв. П.Н. Балабко, О.Ю. Белоцветова (1990), П.Н. Балабко (1991) с помощью методов световой и растровой электронной микроскопии установили, что в кислых луговых почвах поймы реки Десны, на фоне про-цессов гумусообразования, гумусонакопления и гидрогенной аккумуляции веществ, развиваются элювиально-глеевый процесс и процесс лессиважа.

В.Л.Адамович (1980) показал, что проведение осушительной мелиорации с нарушением экологических связей в бассейне реки Десны на территории Брянской области привело к переосушке заливных лугов ряда рек. Автор отмечает, что осушение поймы привело не только к снижению продуктивности пойменных лугов, но и к исчезновению многих ценных видов растений и животных на объектах мелиорации.


91

Наши исследования проводились в среднем течении реки Десны на отрезке от с. Выгоничи Брянской области до г. Новгорода-Северского Черниговской области.

Пойменная терраса средней Десны сложена главным образом песчаными аллювиальными отложениями, перекрытыми сверху маломощ-ными слоями супесчаных и суглинистых наносов. Пойма Средней Десны на большей ее территории имеет ассиметричное строение, с хорошо развитой широкой левобережной поймой. Правобережная пойма узкая с незначи-тельными расширениями (1-2 км). Река на этом отрезке течет таким образом, что огибает своим правым берегом придеснянское плато, которое имеет небольшой уклон, но на подходе к реке круто обрывается, образуя крутой берег высокой степени эрозионного расчленения с большим количеством оврагов и балок. При таянии снега или в период ливневых дождей, склоны оврагов размываются и обогащенный карбонатами материал потоками воды выносится на прилегающую пойму и в реку, образуя конусы выноса. Иногда русло реки подходит к коренному меловому обрыву («Белая гора» у с. Пушкари). Обращает внимание большое количество озер и стариц в левобережной пойме, а также число действующих мелких речек и проток. На этом отрезке реки Десны присут-ствует большое количество островов-осередков, сходных по строению. Они имеют четко выраженную каплевидную форму и осевую симметрию. У них выделяется повышенный над другими частями острова приверх, который подвержен абразии со стороны реки, который обрывается глубоким подвальем. Центральная часть островов сильно понижена. Понижения лавинообразной формы имеют выход в нижней части острова – ухвостье. Большинство почв островов несут признаки повышенного гидроморфизма, а центральная часть некоторых островов-осередков заболочена. На этом отрезке поймы присутствуют также острова, образованные в результате прорыва шейки меандра. В том случае, когда остров образуется в лево-бережной пойме, большинство почв имеют кислую реакцию среды. Почвы островов правобережной поймы, как правило, насыщенные.

Неоднородность пойменной террасы долины реки Десны по геоморфологии, гидрологии, различной по интенсивности аллювиальности и продолжительности поемности, минералогическому и гранулометри-ческому составу аллювия обусловили формирование широкого спектра аллювиальных почв – от молодых слоистых, едва затронутых почвообразо-


92

ванием, до зрелых почв с дифференциацией на генетические горизонты и явными признаками зональных почв прилегающих водоразделов. Поскольку условия почвообразования в левобережной и правобережной пойме реки Десны существенно различаются, почвенный и растительный покров различен.

Исторически сложилось так, что левобережная пойма используется преимущественно под сенокос и выборочно под пастбище, а на правобе-режной пойме сосредоточены все пастбища и лишь незначительные площади отведены под сенокосы. В прошлом небольшая часть правобе-режной поймы распахивалась под овощные, кормовые культуры и посевы конопли (Кораблева, 1969). С тех пор прошло более 30 лет, растительность прошла путь перелога, залежи и восстановления естественного травостоя. В настоящее время о былой пашне свидетельствует ровная нижняя граница гумусового горизонта.

Аллювиальные почвы левобережной поймы. В почвенном покрове левобережной сегментно-гривистой поймы, где

уровень почвенно-грунтовых вод в меженный период находится на глубине 1,0-1,2 м, преобладают кислые аллювиальные луговые и лугово-болотные средне- и тяжелосуглинистые почвы. Характерной чертой морфологии луговых почв является комковато-зернистая биогенная и гидроморфная структура, высокая макро- и микроагрегированность гумусовых горизон-тов, разветвленная сеть межагрегатных пор, порфировидное микростро-ение, муллевый тип гумуса, присутствие углистых частиц, наличие различных по форме и размерам марганцовисто-железистых новообразова-ний. Подгумусовые горизонты луговых почв имеют крупно-комковатую структуру, неоднородную пятнистую окраску почвенной массы: чередо-вание осветленных глеевых морфон и ржаво-охристых мелких пятен. В этих горизонтах микроморфологическим методом обнаруживаются кутаны иллювиирования глинистой плазмы.

Химические свойства луговых суглинистых почв центральной поймы характеризуются слабокислой реакцией (рНводн. – 5,2-5,6), значительным содержанием гумуса в горизонте А (3-5 %), повышенной гидролитической кислотностью – 5,6-9,0 мг-экв. / 100 г почвы в гумусовом горизонте; сумма обменных оснований не превышает 12-16 мг-экв. / 100 г почвы. В горизонтах, содержащих наибольшее количество марганцовисто-железис-тых конкреций, в вытяжку Тамма переходит 3,3-4,8 % железа. Почти все


93

луговые кислые почвы формируются под бобово-злаково-разнотравной растительностью.

Аллювиальные лугово-болотные почвы формируются в пониженных элементах рельефа левобережной поймы под вейниково-осоковым или осоковым травостоем. В отличие от луговых почв их более мощные гумусовые горизонты имеют икряную структуру, содержащую большое количество гидроморфных агрегатов и марганцовисто-железистых конкре-ций, им присуща оторфованность и заиленность. По всему профилю лугово-болотных почв присутствуют довольно крупные морфоны оглеения, нижняя часть профиля представлена сплошным глеевым горизонтом. Кроме охристых пятен ожелезнения в них присутствуют железистые корне-вые чехлики и прожилки. Почвы кислые, ненасыщенные основаниями. В верхнем гумусово-аккумулятивном горизонте лугово-болотных тяжело-суглинистых почв содержание гумуса достигает 10-12 %. Микроморфоло-гическими исследованиями обнаруживается большое количество мелких пятен, бесформенных стяжений и диффузионных колец железистой плазмы.

Помимо аллювиальных луговых и лугово-болотных почв в лево-бережной пойме среднего течения реки Десны встречаются аллювиальные дерновые и аллювиальные дерновые оподзоленные почвы высоких грив. Кроме того, в левобережной пойме, где господствуют кислые почвы, нами встречены аллювиальные луговые насыщенные почвы, формирующиеся на старичном аллювии, содержащем полуразложившиеся карбонатные ракови-ны моллюсков.

В левобережной пойме самой природой созданы высокопродук-тивные луга, травостой которых дает 30-40 ц/га сена, но они выкашиваются не полностью вследствие высокой обводненности поймы и отсутствия специальной техники.

Почвы правобережья. В правобережной сегментно-гривистой пойме Средней Десны, где

уровень почвенно-грунтовых вод в меженный период опускается за преде-лы почвенного профиля, в почвенном покрове преобладают маломощные аллювиальные дерновые легкосуглинистые и супесчаные насыщенные почвы (рНводн. – 7,2-7,6). Они содержат гумуса 1,5-2,0 %. В равнинном типе центральной поймы правобережья господствуют аллювиальные луговые насыщенные почвы с признаками оглеения в средней и нижней части


94

профиля и линзами хорошо отсортированного песка. Гумусовые горизонты этих почв содержат гумуса 4,2-6,4 %. Обращает на себя внимание высокое содержание обменных оснований – 36,0-49,0 мг-экв. / 100 г почвы.

Микроморфологическим методом в шлифах из этих почв обнару-жены обломки карбонатных пород. Все компоненты плазмы находятся в скоагулированном состоянии.

В притеррасной части правобережной поймы расширений формиру-ются болотные торфяные почвы.

Как в правобережной, так и в левобережной пойме среднего течения р. Десны в почвенном покрове довольно часто присутствуют погребенные почвы.

Хозяйственная урожайность пойменных лугов левобережной поймы в годы с умеренным весенним половодьем составляет 30-40 ц/га сена, но заготовка кормов сеноуборочной техникой затруднена вследствие пере-увлажнения почв. В последние годы, в связи с отсутствием ухода за лугами и отсутствием сенокошения, появилась замшелость поверхности почвы. Пастьба скота по влажной почве привела к закочкаренности. Прогрессирует закустаренность пойменных лугов.

Длительное пастбищное использование правобережной поймы привело к дигрессии растительного покрова и появлению сорного разно-травья (бодяк, щавель конский, чемерица Лобеля).

Правобережная пойма реки Десны в среднем ее течении отличается от левобережной выровненностью, лучшей дренированностью и меньшим количеством проток и стариц.

Таким образом, проведенные исследования показали, что на отрезке среднего течения реки Десны в левобережной пойме в почвенном покрове преобладают аллювиальные кислые почвы. В правобережной пойме господствуют аллювиальные насыщенные почвы.

Неоднородность почвенного и растительного покрова поймы Сред-ней Десны требует дифференцированного подхода к ее использованию. Луга левобережной поймы необходимо использовать только под сенокос-ные угодья, здесь недопустима пастьба скота. На наш взгляд, слишком расточительно использовать значительные площади расширений правобе-режной поймы только под нерегулируемый выпас скота. Половина площади этой поймы может быть использована под сенокос, при подкормке травостоя оптимальной дозой минеральных удобрений сразу же после


95

схода паводковых вод. Проведенные одним из авторов этой статьи эксперименты по изучению влияния весеннего внесения минеральных удобрений на выродившихся лугах правобережной поймы р. Десны показа-ли, что этот прием позволяет восстановить естественный разнотравно-злаковый травостой и получить 20 ц/га сена высокого качества. Повы-шенно-равнинный тип правобережной поймы и хорошая дренированность позволяют применять сенозаготовительную технику.

Литература 1. Адамович В.Л. Ландшафтно-экологические обоснования мелиорации

земель (на примере Брянской области). Сб: Экологические и геогра-фические основы мелиорации земель в бассейне реки Десны. – М., 1980. – С. 7-24.

2. Афанасьев Д.Я. Пойменные луга Десны. – Киев: Наук.Думка, 1941. – 70 с.

3. Балабко П.Н., Белоцветова О.Ю. Особенности генезиса пойменных почв Деснинского полесья. «Биологические науки», 1990, № 11. – С. 152-158.

4. Балабко П.Н. Микроморфология, диагностика и рациональное исполь-зование пойменных почв Восточно-Европейской и Западно-Сибирской равнин. Диссертация на соиск. уч. ст. доктора биол. наук. – М., 1991. – 360 с.

5. Кораблева Л.И. Плодородие, агрохимические свойства и удобрение пойменных почв Нечерноземной зоны. – М.: Наука, 1969. – 278 с.

ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ЛЕСОВ ВЛАДИМИРСКОЙ ОБЛАСТИ В.Н. Белоусов

Департамент лесного хозяйства Владимирской области, г. Владимир, Россия

Передача парка «Мещера» в статус национального повлекла за собой

уменьшение площади защитных лесов и общей площади. В тоже время по состоянию на 2008 год общая площадь и площадь

защитных лесов возросла. Это повышение объясняется приемкой земель от сельхозформирований, из Госземзапаса и уточнением площади земель.


96

Структура земель лесного фонда за 30 лет претерпела существенные изменения. Так, доля земель, покрытых лесной растительностью, коле-балась в пределах 923,8 тыс. га до 1362 тыс. га.

Тем не менее, следует отметить, что площадь земель, не покрытых лесной растительностью за 30 лет сократилась на 124,7 тыс. га, а покрытых лесной растительностью возросла на 438,2 тыс. га. Увеличение площади данной категории земель было существенно выше среднегодового (89,6 тыс. га.) за межучетный период (2003-2008 гг.), что свидетельствует о положительной динамике в лесовосстановительном процессе.

Имеет место увеличение площади защитных лесов. Их общая площадь возросла и составляет 632,4 тыс. га. Доля таких лесов в общей площади достигла 43 %, что на 251,2 тыс. га больше, чем в 1971 году.

Подобную динамику в лесном фонде следует признать положи-тельной. Она свидетельствует о возрастающем внимании к лесу не только как к источнику древесины, но и как к природной системе, имеющей огромное экологическое значение.

В защитных лесах немаловажное место отводится особо-охраняемым природным территориям (ООПТ), которые относятся к объектам общена-ционального достояния. Сохранение и развитие сети ООПТ – одно из приоритетных направлений экологической политики России. Такие терри-тории вносят большой вклад в сохранение биологического разнообразия. В общей площади лесов области по состоянию на 2008 г. доля ООПТ составила 14 %.

Рассматривая структуру насаждений лесного фонда следует отметить сохраняющуюся тенденцию к снижению доли площади хвойных насаж-дений.

За период (1988-2008 г.г.) доля хвойных пород уменьшилась на 8,2 тыс. га, в то время как доля мягколиственных возросла на 7,2 тыс. га (табл. 1).

Эта динамика объясняется проведением сплошных рубок преиму-щественно в насаждениях с преобладанием хвойных пород.

Другой причиной снижения доли хвойных насаждений может быть пересмотр нормативов отнесения смешанных насаждений к хвойным и соответствующая корректировка при очередном лесоустройстве.


97

Таблица 1. Распределение площади земель, покрытых лесной растительностью по

группам основных преобладающих пород, %

Группа пород По состоянию на год учета

1988 г. 1993 г. 2003 г. 2008 г. 2009 г. Хвойные 63,6 60,8 60,7 55,4 55,4 Твердолиственные 0,8 0,7 0,5 1,8 1,8 Мягколиственные 35,6 38,5 38,7 42,8 42,8

Так, ранее к хвойным относили древостои с участием в их составе не

менее 40% хвойных пород, в настоящее время порог составляет 50 %. Возрастная структура характеризуется увеличением в составе

мягколиственных пород спелых и перестойных древостоев. Только за 1993-2003 гг. их площадь выросла на 11,5 %, что составляет 43,1 тыс. га (табл. 2).

Таблица 2.

Распределение площади (S) основных лесообразующих пород по группам возраста

Груп

па пор

од

По со

стоя

нию

на

год уч

ета

Мол

одня

ки,

S, тыс.

га

%

Сре

днев

озра

стны

е,

S, тыс.

га

%

При

спев

ающие

, S,

тыс.га

.

%

Спе

лые,

S, т

ыс.

га

%

Общ

ая S

, тыс.

га

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Хво

йные

1988 285,1 47,6 174,8 29,2 108,2 18,1 31,2 5,1 599,3 1993 199,7 37 191,4 35,5 102,6 19,0 46,0 8,5 539,7 2003 198,7 35,9 176 31,8 112,3 20,3 66,7 12,0 553,7 2008 300,8 40 259,3 34,4 132,6 17,6 60,3 8,0 753,0 2009 304,6 40,4 259,6 34,4 132,7 17,6 57,8 7,6 754,7

Твер

доли

ст-

венн

ые

1988 0,5 7,0 2,4 33,8 1,1 15,5 3,1 43,7 7,1 1993 0,2 3,4 1,8 30,5 0,9 15,3 3,0 50,8 5,9 2003 0,1 1,9 1,6 30,8 0,5 9,6 3,0 57,7 5,2 2008 0,2 0,8 12,0 49,6 4,3 17,8 7,7 31,8 24,2 2009 0,3 1,2 11,8 48,8 4,3 17,8 7,8 32,2 24,2


98

Окончание табл. 2. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Мягко

лист

- ве

нные

1988 71,5 21,3 165,5 49,4 58,8 17,5 39,5 11,8 335,3 1993 59,1 17,3 143,2 41,9 64,1 18,7 75,6 22,1 342,0 2003 50,1 14,2 128,1 36,3 56,2 15,9 118,7 33,6 353,1 2008 67,2 11,5 285,3 50 88,2 15,1 142,2 24,4 582,9 2009 70,5 12,1 284,6 48,8 88,3 15,1 139,7 24,0 583,1

Это свидетельствует о слабом освоении расчетной лесосеки по

мягколиственному хозяйству, что приводит к накоплению фаутных древостоев, снижению качества лесного фонда и ухудшению санитарного состояния лесов.

Положительный момент в динамике возрастной структуры насаждений – уменьшение доли молодняков в насаждениях мягколист-венных пород. С 1988 г. она сократилась на 7,1 % или на 21,4 тыс. га. Данное обстоятельство объясняется повышением эффективности лесовос-становительных работ на свежих вырубках.

Использование расчетной лесосеки по хозяйствам области приведено в табл. 3.

Таблица 3.

Использование расчетной лесосеки по хозяйствам

Хозяйство Годы учета

2003 2004 2005 2006 2007 2008 Хвойное 89 93 95 93 89 100 Лиственное 38 43 93 45 45 45 В целом 60 65 67 66 64 72

Данные этой табл. 3 подтверждают ранее сделанный вывод о

неполном освоении спелых насаждений по лиственному хозяйству и их накоплении. Рубки ухода за молодняками являются эффективным средством формирования древостоев с преобладанием в составе хозяйственно-ценных древесных пород. Игнорирование данного обстоятельства может привести в будущем к увеличению площадей, занятых насаждениями малоценных пород.


99

Для Владимирской области характерно увеличение площади лесовосстановительных работ. Площадь лесовосстановительных меропри-ятий превышает площадь сплошных рубок.

Негативное влияние на лес оказывают пожары и повреждения вредными насекомыми и болезнями (табл. 4).

Таблица 4.

Динамика лесных пожаров 1997 1999 2001 2002 2003 2005 2007 2008

Число случаев лесных пожаров

804 769 282 1827 176 167 385 126

Лесная площадь, пройденная огнем, га

1385 2308 297 5631 248 78 691 160

Средняя площадь 1 пожара, га

1,7 3,0 1,1 3,1 1,4 0,5 1,8 1,2

Преобладали низовые пожары. Средняя площадь 1 пожара за

последние 5 лет составила 2,5 га. Значительный вред приносят вредители и болезни (табл. 5).

Таблица 5.

Площадь погибших лесов, в том числе по основным причинам

Показатель Годы учета

1997 1999 2001 2002 2004 2006 Погибло всего, га 378 577 712 3199 958 679 - в т.ч. от вредителей

и болезней 300 561 463 189 144 176

- от пожаров, погодных условий

78 16 249 2985 793 431

Леса Владимирской области находятся под постоянным воздейст-

вием деятельности промышленных предприятий, концентрации выхлопов вредных газов от автомобилей на наиболее нагруженных автомагистралях, превышения рекреационных нагрузок на леса в местах массового отдыха, а также на леса, непосредственно примыкающие к городским поселениям и садовым кооперативам.


100

На основании выполненного анализа состояния лесных насаждений можно сделать следующие выводы:

1) Площадь насаждений, не соответствующих лесорастительным усло-виям составляет 19 % от всех покрытых лесной растительностью земель лесного фонда. Это является следствием низкого уровня использования расчетных лесосек по мягколиственному хозяйству, а зачастую и некачественного ухода за смешанными хвойно-листвен-ными молодняками, в том числе и за лесными культурами. Заглушение целевых пород в лесных культурах мягколиственными породами следует рассматривать как нарушение технологии лесовыращивания.

2) Площадь насаждений, произрастающих на избыточно увлажненных почвах составляет 9 % от покрытых лесной растительностью земель. Избыточное увлажнение может быть вызвано подъемом уровня грунтовых вод в зонах, примыкающих к водным объектам, нарушени-ем естественного поверхностного стока вод при прокладке дорог и вторичным заболачиванием из-за отсутствия ремонта и реконструкции созданных гидромелиоративных систем.

3) 7 % насаждений по своему санитарному или лесопатологическому состоянию отнесены к неудовлетворительным (по данным последнего лесоустройства – 2003 год). В целом насаждения с неудовлетворительным санитарным и

лесопатологическим состоянием с повышенной фаутностью занимают 8 % от всей площади, покрытой лесной растительностью.

Первоочередными причинами неудовлетворительного состояния насаждений являются поражения их стволовыми и корневыми гнилями и энтомовредителями, в основном короедом-типографом.

Это является следствием ослабления жизнеустойчивости этих насаждений из-за названных выше факторов.

Методы и способы нейтрализации или ослабления воздействия этих факторов на леса заключаются в прямых мерах по локализации и ликвидации очагов вредителей и болезней леса, постоянной замене ослабленных перестойных и фаутных насаждений осины, ели, березы, низкоствольного дуба, ольхи серой более устойчивыми к загазованности воздуха древесными породами: лиственницей, дубом высокоствольным,


101

липой, другими породами, в первую очередь на землях, прилегающих к автомагистралям, и находящихся вблизи промышленных предприятий, загрязняющих атмосферу.

Большим и все более распространяющимся злом является загрязнение земель лесного фонда, непосредственно прилегающих к населенным пунктам, садово-огородным кооперативам, а также зон массового отдыха населения бытовыми отходами, несанкционированными свалками.

1) Насаждений, деградирующих от рекреационной нагрузки не выявлено. 2) Лесные культуры, в различной степени повреждения лосями, учтены

на площади 5994 га. В основном это погрызы коры и обкусывание верхушечных побегов лосями, причем погрызы коры старые, в культурах ели и сосны старших возрастов. Свежих погрызов мало, т.к. численность лосей за последнее десятилетие сильно сократилась.

3) Выявленный на покрытых лесом землях запас мертвого леса (сухостоя и захламленности) составляет в целом 1,1 % от общего запаса сыро-растущего леса. Этот показатель значительно меньше критических значений естественного отпада, что свидетельствует о лесопатологи-ческом благополучии.

4) Земли лесного фонда, требующие рекультивации, имеются на территории Гороховецкого района. Площадь их относительно земель лесного фонда ничтожна и может быть освоена в порядке осуществления работ по созданию лесных культур. В целом экологическое состояние лесов Департамента лесного

хозяйства можно оценить как удовлетворительное. В значительной мере комплекс вредных воздействий на леса и лесную среду нейтрализуется относительно высокой лесистостью Владимирской области, но примерно одна десятая часть лесов уже с трудом выдерживает антропогенный прессинг, нуждается в постоянном экологическом мониторинге с проведением неотложных мер по охране и защите леса, лесоводственному уходу за насаждениями, повышению их устойчивости.


102

РЕЧНЫЕ БАССЕЙНЫ И СЛАВЯНСКОЕ ЗАСЕЛЕНИЕ РУССКОГО СЕВЕРА 1О.А. Борсук, 2А.Н. Кичигин

1 МГУ им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия 2 Вологодский государственный технический университет,

г. Вологда, Россия

В таежной зоне расселение населения обычно приспосабливается к

речной сети, соблюдая при этом бассейновый принцип формирования территориальных объединений. Это четко прослеживается у финно-угорских народностей, которые раньше русских осваивали лесные зоны Русской равнины.

Славянское заселение Северной покатости Русской равнины (бассейны Онеги, Сухоны, Юга, Северной Двины, Вычегды, Мезени, Пинеги, Печеры) и бассейна Верхней Волги осуществлялось со стороны Великого Новгорода и из Ростово-Суздальской Руси. С обоих направлений проникновение колонизаторов происходило по рекам. При сплошной залесенности и высокой заболоченности территории долины рек являлись единственно возможными путями движения миграционных потоков.

Постепенно, начиная от долин крупных водных артерий, населением осваивались долины их основных притоков, а затем – и малых рек. Из одного крупного речного бассейна в другой волна освоения «переливалась» через наиболее удобные участки водоразделов. Эти участки обычно совпадают с переуглубленными участками доледниковой сети речных долин.

Во время феодальной раздробленности Древней Руси «отпочковы-вавшиеся» мелкие княжества локализовывались в бассейнах различных рек. В XIV-XV веках в Белозерской половине Ростовского княжества выделя-ются Кемский, Сугорский, Ухтомский, Судской, Андожский уделы, а в Ярославском княжестве – Моложский, Шехонский, Сицкой, Кубенский, Курбский уделы. Свои названия эти уделы, как и владевшие ими князья, получили по названиям соответствующих рек. Достоинство удела опреде-лялось размерами занимаемого им речного бассейна.


103

Образование централизованного государства, дальнейшее админист-ративно-территориальное деление не могло не учесть бассейновой дифференциации земной поверхности. Например, Вологодская губерния целиком занимала бассейны Сухоны, Юга и Вычегды. Западная часть нынешней Вологодской области, расположенная в бассейне Верхней Волги, ранее принадлежала Новгородской губернии. Причем граница между губерниями даже в деталях совпадала с водоразделом Онеги – Сухоны и Шексны, принадлежащей бассейну Волги.

Мезенский, Пинежский, Важский уезды, Устьянские волости и т.д. соответствуют бассейнам рек, от которых и получили названия. До сих пор сохранились кусты деревень (бывших волостей) названных по малой реке, в бассейне которой они расположены. В недавнем прошлом в каждом кусте деревень (не говоря уже об уездах) имели место специфические детали быта, лексические и фонетические различия речи. Эти различия можно было заметить еще 40-50 лет назад.

Вполне объяснима связь особенностей расселения и геоморфологии территории, менее очевидны воздействия других природных факторов, «преломляющихся» рельефом, на становление северорусского этноса. С рельефом и его бассейновой дифференциацией связаны гидрологические, гидрогеологические условия, геохимические аномалии, ландшафтная моза-ика, что обязательно сказалось на местных этнографических особенностях отдельных групп населения.

На современном этапе истории, когда происходит убыль населения, особенно сельского, в первую очередь исчезают деревни на малых реках, этот процесс «продвигается» вниз по течению рек. При этом происходит перестройка состояния экосистем речных бассейнов, аналогов которой в прошлом не наблюдалось.


104

ЛАНДШАФТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ГОРНОМСТИНСКОГО УЧАСТКА

ВЫШНЕВОЛОЦКОЙ ВОДНОЙ СИСТЕМЫ 1 Н.Г. Дмитрук, 2 В.А. Низовцев, 3 В.А. Снытко, 2 Н.Л. Фролова, 3 В.М. Чеснов, 3 В.А. Широкова

1 Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого, г. Великий Новгород, Россия

2 МГУ имени М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия 3 Институт истории естествознания и техники имени С.И. Вавилова,

г. Москва, Россия

«Горная Мста» совершенно удивительный в природном плане отрезок реки Мста, являвшейся в прошлом частью древнего Вышне-волоцкого водного пути, соединявшего Волгу с Балтийским морем (р. Вол-га – р. Тверца – р. Цна – оз. Мстино – р. Мста – оз. Ильмень – р. Волхов – Ладожское озеро – р. Нева – Финский залив Балтийского моря). Для соединения новой столицы Санкт-Петербурга с центральными областями империи в 1703 года по велению Петра I с канала между Тверцой и Цной началось строительство первой в России искусственной водной системы. Здесь были построены многочисленные гидротехнические сооружения: каналы, плотины, водохранилища, пристани; расчищались фарватеры, обустраивались пристани и т. д. За период навигации через этот путь проходило от 4000 до 6000 судов. И так продолжалось на протяжении полутора столетий. Лишь с середины XIX века значение Вышневолоцкого водного пути постепенно уменьшается и после 1917 года он прекращает свое существование. Одним из самых сложных и опасных в судоходном плане в этой системе был отрезок реки Мста от Опеченского Посада до г. Боровичи.

Главной особенностью исследуемой территории в ландшафтном плане является ее экотонное (пограничное) положение на стыке двух природных зон: зоны смешанных лесов и зоны тайги, а также в краевой области валдайского оледенения в приграничной полосе одной из стадий этого оледенения. Кроме того, на свойства многих ландшафтных комплек-сов влияет близость залегания коренного (дочетвертичного) фундамента каменноугольных известняков и других карбонатных пород. Валдайское оледенение сыграло самую большую роль в формировании современных свойств ландшафтов. Как современный, так и дочетвертичный рельеф


105

явились причиной обособления современных ландшафтов и во многом определили их свойства. Однако еще в большей степени они зависят от особенностей залегания и литологического состава четвертичных отложе-ний: суглинистой морены, флювиогляциальных песков, глин, суглинков. Длительное и довольно интенсивное хозяйственное освоение этой территории, продолжавшееся не одну сотню лет, привело к значительному усложнению ландшафтной структуре, изменению пространственного ландшафтного рисунка и трансформации свойств ландшафтных комплек-сов. В результате воздействия антропогенного фактора практически все естественные ландшафтные комплексы в той или иной степени трансформированы и представлены антропогенными модификациями или антропогенными производными комплексами.

Вся эта местность, известная далеко за пределами Новгородской области как «Горная Мста», отличается уникальными природными особенностями и богатой историей. В пределах Мстинской впадины между Опеченским Посадом и г. Боровичи река Мста прорезает каменноугольные отложения и формирует каньонообразную долину и множество ступеней порогов в русле. Длина участка русла с порогами составляет 31,5 км, падение реки в данном районе необычайно большое для равнинных рек и составляет 65 м, то есть 2 м на 1 км расстояния. В целом на этом отрезке реки насчитывается свыше 50 порогов, множество перекатов, каменные лестницы. Самые крупные пороги – Витцы (2,1 м) и Шиботовский (2,2 м), простираются через всё поперечное сечение русла шириной до 120-160 м.

В ландшафтном отношении представляет собой долину прорыву, образовавшуюся по-видимому направленным потоком талых ледниковых вод, прорезавших моренную равнину и коренные породы каменноуголь-ного времени. Местами борта долины – подмываемые, очень крутые, почти отвесные, с крутизной от 30° до 45° и более. Коренной склон, заложен в твердых коренных известняках и мергелях. На отдельных участках перепад высот достигает 30 м. Русло реки спрямленное, с многочисленными порогами – пойма практически не выражена, к бортам причленяются фрагментарные ее участки – побочни. Надпойменные террасы практически отсутствуют. В нижних частях склонов местами отмечаются выходы грунтовых вод, приводящие к развитию оплывно-оползневых процессов.

На некоторых участках коренные склоны долин покрыты делювиаль-ными суглинками, подстилаемыми песками и мореной, а в нижних частях и


106

коренными породами. К выходам морены приурочены небольшие оплывно-оползневые формы рельефа. Урочища надпойменных террас слабо выражены, занимают небольшие площади, носят ленточный характер и распространены небольшими узкими фрагментами. Они имеют песчано-суглинистое сложение, выровненную слабо наклонную основную поверх-ность и заняты преимущественно влажными, реже сырыми, смешанными лесами на дерново-слабоподзолистых оглеенных почвах. Они имеют два уровня: первая надпойменная терраса высотой до 8-10 м и вторая – до 12-15 м над урезом реки, соответственно. Террасы цокольные, чаще эрозионные и на отдельных участках эрозионно-структурные. Местами террасы распаханы или заняты селитебными землями. Пойма р. Мсты также и ее притоков не везде выражена, имеет выровненный или мелкобугристый характер поверхности, сложена аллювиальными суглинками на песках.

Ландшафтный рисунок междуречных пространств данной террито-рии составляют урочища повышенных пологоволнистых и плоских морен-ных равнин, чередующиеся с обширными озерно-водноледниковыми и зандровыми (водноледниковыми) равнинами.. Урочищами субдоминантами являются моренные и камовые всхолмления, мелкие ложбины стока ледниковых вод и урочища эрозионной сети: долины ручьев балочного типа, лощины и овраги.

Пологоволнистые и плоские моренные равнины образовались за счет равномерной ледниковой аккумуляции материала над относительно выров-ненным коренным ложем. ПТК долинных зандров возникли вследствие эрозионно-аккумулятивной деятельности талых вод при отступании московского ледника. ПТК долины р. Мсты – это крупные ложбины стока ледниковых вод с врезанными в них современными долинами.

Наибольшее распространение на данной территории получили ПТК возвышенных и низменных моренных равнин, занимающих два высотных основных яруса междуречий. Возвышенные мореные равнины располо-жены к западу от г. Боровичи и занимают относительно небольшую площадь. Как правило, это плоские и слабовыпуклые, пологонаклонные (1,5-2°, местами до 3°), иногда слабоволнистые равнины. Под моренными валунными суглинками и супесями залегает комплекс водноледниковых и озерноледниковых четвертичных отложений (пески, супеси, глины и алевриты). Коренной фундамент относительно приподнят и представлен каменноугольными известняками и мергелями. Относительно высокая


107

трофность моренных суглинков определяет довольно высокое плодородие почв этих местообитаний, что в сочетании с повышенным положением благоприятствовало произрастанию в прошлом сложных ельников и возможно широколиственно-еловых лесов.

Наиболее возвышенное положение на исследуемой территории занимают урочища моренных холмов, которые являются доминантными в холмисто-котловинно-заозеренных ландшафтах, но встречаются и на моренных равнинах разного уровня, так и на водноледниковых равнинах, образуя своего рода «утопленный» рельеф, так и в сочетании с моренными грядами и камовыми всхолмлениями. Местами моренные холмы сливаются конечно-моренные гряды. Они чередуются, как правило, с камами, озами, древнеозерными котловинами и нередко расчленены ложбинами стока. Моренные холмы имеют сложный генезис и сложены, как правило, мореной насыпного типа, то есть их можно отнести к конечно-моренным образованиям.

Кроме этого в районе на левобережье р. Мста и в долине р. Понерётка имеется удивительное сосредоточение на небольшой площади разнообразных и хрестоматийно выразительных карстовых форм, выработанных в известняках каменноугольного возраста. Особенно много их встречается на придолинных участках – это блюдца, просадки, воронки и мешкообразные долины, чаще расположенные группами, иногда вытянуты в цепочки по преобладающему направлению трещиноватости известняков. Наиболее крупные воронки достигают 50 м в диаметре и 15 м глубины. Совершенно уникальным объектом является подземная карстовая речка Понеретка, исчезающая на 2 км в нижнем участке своего течения под землёй. У нее хорошо выражены сухое русло и мертвая долина реки с тремя ступенями бывших водопадов высотой 1 м, 1,5 м и 3 м. Пещера «Понеретка», выработанная в известняках карбона, считается одной из крупнейших в центральной части Русской равнины. На сегодня длина ходов пещеры оценивается почти в полтора километра. Хотя она мало доступна для непосредственных исследований, спелеологи выявили наличие под землёй различных пещерных проявлений (лазы, ходы, сифоны, озёра, залы). Совершенно неожиданно выходит река на поверхность небольшим водопадом через два пещерных выхода непосредственно в береговом обнаженном склоне самой Мсты.


108

Горный характер русла, его извилистость, высокая скорость течения, множество шумящих порогов-водоскатов, многометровые скальные береговые обнажения, делают местность очень живописной и порождают непрерывно сменяющиеся впечатления, сильные эмоции – возбуждение, восторг. Долина реки Мсты, её пороги чрезвычайно «фотогеничны» и привлекают многочисленных туристов, любителей дикой природы и экстрима. В течение нескольких десятилетий «Горная Мста» служит местом, где осуществляют сплав самодеятельные туристы, где развиваются различные виды водного туризма, работают туристские фирмы.

Интересно, что в новгородский период г. Боровичи были очень богатой и людной слободой, жители которой специализировались на лоцманском искусстве. Лоцманы с незапамятных времен проводили небольшие суда через опасные мстинские пороги по высокой воде. «Знатным промыслом» лоцманство у боровичей стало с вводом в действие Вышневолоцкой водной системы. В связи с важностью снабжения строя-щегося Петербурга, зависящего от проводки судов через пороги, Петр I обязал боровичей заниматься исключительно лоцманским делом, взамен дал им исключительные привилегии, освободив их от всяких податей.

Работа выполнена по проекту РФФИ № 09-05-00041-а.

ВОДНЫЕ ОБЪЕКТЫ СЕВЕРА РОССИИ В РЕКРЕАЦИОННОМ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИИ

А.В. Евсеев, О.И. Котова МГУ им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия

Development of recreation and tourism in the North of Russia is very important

for support of diversification of nature management. Using of water resources of the North is very attractive for those aims because northern rivers and seas are deeps, pictorials, reach of the bios and ecological cleans for the most part. There are many interesting cultural historical objects on banks and coasts.

Water tourism develops in two main types: cruises and rafting. Trade tourism (fishing) exists how independent type or how the supplement for them. Water tourism (particularly cruises) combines successfully with others types of the tourism: ecological, pilgrimages, ethnographical, excursions.


109

In the North of European territory of Russia cruises along main rivers and lakes (Lake Ladoga, Lake Onega, Northern Dvina) are developed. Sea cruises are realized in interior waters and with going out of their borders (Spitsbergen). At present time voyages on the ice-breaker to the North Pole are realized.

Rafting along northern rivers and lakes is very popular among water tourists. It performs in categories of difficulty from 1 to 4. Most difficult raft lots exist in Murmansk region and Karelia.

Развитие рекреации и туризма на Севере России имеет большое

значение для обеспечения диверсификации природопользования, что позволяет создавать региональную хозяйственную структуру, отвечающую экологической емкости природной среды, успешно развивать многоуклад-ную экономику, решать актуальные проблемы безработицы и занятости женского населения. По оценкам специалистов, в начале XXI в. 15 % всего туристического спроса России будет ориентировано «на Север» [Красов-ская, 2008].

Использование водных ресурсов Севера очень привлекательно для развития рекреации и туризма, так как северные территории обладают большим количеством полноводных, живописных, богатых рыбой и другими организмами и в то же время достаточно чистых рек и озёр. Интересны северные моря с изобилием животных и растений, с птичьими базарами и лёжками морских зверей, с живописным рельефом берегов, на которых иногда попадаются ценные минералы. По берегам рек и морей также немало интересных культурно-исторических объектов.

Водный туризм определяется как походы по рекам, озёрам, морям и водохранилищам на туристских судах, а также путешествия по водным маршрутам на теплоходах [Энциклопедия…, 1993].

Основными видами водного туризма являются круизный (путешест-вия на теплоходах) и спортивный (сплав по рекам и озёрам на малых судах). Промысловый (в основном рыболовный) может также содержать в себе элемент похода и быть его частью, а может и не быть связанным с длительным передвижением по водной глади. Водный туризм может успешно сочетаться с другими видами туризма − например, экологическим, паломническим, этнографическим, экскурсионным. Особенно это относит-ся к круизам.


110

Обычно водный туризм имеет временную приуроченность к летнему сезону (например, в Мурманской области с 1 июля по 15 сентября) [Евсеев и др., 1996]. Однако в зимнее время водные объекты также могут использоваться для рекреационных занятий как места подлёдного лова рыбы, лыжных походов по замёрзшей глади озёр, гонок на оленьих и собачьих упряжках, на кайтингах и т.п.

За постперестроечное время произошли изменения в структуре туристических маршрутов, в том числе водных. Существовавшие в прош-лом всесоюзные туристические маршруты, такие, как круизы по Енисею и Лене с выходом в Заполярье, практически не функционируют. В то же время многие турфирмы предлагают сплавы по самым разнообразным северным рекам на байдарках, рафтах, катамаранах и прочих спортивных судах. По крупным озёрам популярны путешествия на судах под парусом, по крупным рекам − на шлюпках. Рыбалка также активно предлагается. В последних двух видах, впрочем, велика доля неорганизованного туризма.

Использование мощного российского ледокольного флота позволяет организовывать круизы к Северному полюсу. За последние годы ледокол «Арктика» совершил 46 таких рейсов от Мурманска. От Мурманского порта ходят также туристические рейсы на Шпицберген. Из старых морских круизов можно упомянуть рейсы Мурманск-Архангельск и Архангельск-Нарьян-Мар.

В последнее время среди российских туристов особенно стали популярны Соловецкие острова. До них по Белому морю регулярно ходят рейсы от Кеми и Беломорска. Помимо Соловецких островов, для туристов могут быть интересны и другие острова, например, Кий-остров, где сущест-вовал монастырь с интересным и своеобразным культурным ландшафтом.

Круизы по крупным рекам и озёрам достаточно популярны среди туристов. Традиционно востребованы рейсы от Москвы, Санкт-Петербурга и городов Поволжья к Ладожскому и Онежскому озёрам через систему Волго-Балтийского водного пути. На Ладоге туристы посещают такие известные объекты, как Валаамский и Коневецкий монастыри, крепость Шлиссельбург, историко-архитектурные памятники Приозёрска, многочис-ленные памятники защиты «Дороги жизни» и другие исторические объекты. Онежское озеро привлекательно посещением Петрозаводска, объекта Всемирного культурного наследия ЮНЕСКО о. Кижи с музеем русского деревянного зодчества под открытым небом, исторических


111

поселений. В восточной части озера сохранились известные онежские петроглифы эпохи неолита. Кроме того, водный путь по эти озёрам очень живописен.

Интересен маршрут по Северной Двине от Котласа до Архангельска с заходом в Великий Устюг и Сольвычегодск. На его протяжении можно осмотреть знаменитые старинные города, памятники русского деревянного зодчества, с. Холмогоры, известное искусством художественной резьбы по кости, живописные участки берегов.

На Европейском Севере России достаточно широко распространен водный спортивный туризм. Особенно он популярен в Карелии и Мурманской области − субъектах, расположенных недалеко от централь-ных регионов страны. Сплавы осуществляются по ряду крупных и неболь-ших рек, пригодных для этой цели (рис. 1). Категории сложности (КС) маршрутов на реках Европейского Севера России небольшие − до 4, что объясняется отсутствием высоких горных систем, усложняющих рельеф русел. Категории сложности определяются совокупностью 3 классифика-ционных признаков: продолжительностью, протяжённостью и технической сложностью маршрута, зависящей от характера, количества и разнообразия препятствий. Категории сложности устанавливают путём сравнения маршрута с эталонными [Энциклопедия…, 1993].

Основными препятствиями на пути водного туриста могут быть пороги, водопады, шиверы. Пороги − участки рек с относительно большим падением уровня воды и повышенной скоростью течения. Образуются в местах пересечения рекой скалистых гряд, выходов трудноразмываемых горных пород, скоплений валунов, обломков скал и т.п. Встречаются на маршрутах от 2-3 КС. Элементами порогов являются водосливы, которые подразделяются на водопады, водоскаты и просто сливы в зависимости от угла падения воды (> 45°, около 45° и < 45°). Серия последовательно расположенных водопадов называется каскадом. На севере небольшие водопады часто называют падунами. Водопады с крутым падением обходят по берегу. Шиверы − относительно мелководные (глубиной до 1,5-2 м) участки реки с беспорядочно расположенными в русле подводными и выступающими из воды камнями и быстрым течением протяжённостью от нескольких десятков м до нескольких км.


112

Рис. 1. Водный туризм на Европейском Севере России. Карта масштаба 1:10 000 000

Маршруты 1КС (простейшие маршруты) расположены в основном в

руслах спокойных равнинных рек (Мезень, Кулой, Вычегда, Уса и её притоки). Несложные маршруты на спортивных судах осуществляются вдоль берегов крупных озёр: Ладожского, Онежского, Выгозера, Имандры.

Маршруты 2КС с появлением несложных препятствий распростра-нены по всей территории Русского Севера. Это маршруты по Онеге, на берегах которой можно наблюдать памятники деревянного зодчества, Пинеге и приустьевой части Северной Двины, р. Щугер в Республике Коми и др.


113

Маршруты 3КС с более сложными препятствиями расположены в основном на Кольском полуострове (прежде всего р. Поной, Умба), частич-но в Архангельской области (р. Кожа, Кожозеро и реки, используемые на подходе к нему: Илекса, Подломка, Никодимка и др.) и Карелии (р. Понь-гома).

К 4КС относятся совсем немного маршрутов: по речной системе Илекса и Водла с Водлозером в Архангельской области и Карелии, по порожистой р. Иоканга, маршрут по которой возможен от Ловозера через проход по мелким рекам и озерам с волоком, а также по небольшой реке Колвица с порогами и водопадами (Мурманская обл.).

На протяжении некоторых рек разные категории сложности сочетаются (Кемь, Варзуга).

Туристическая рыбалка, как уже упоминалось, существует как самостоятельный вид туризма и как дополнение к прочим водным видам. Например, в Мурманской области агентства по туристической рыбалке существуют в гг. Кандалакша, Кировск, Мончегорск, Оленегорск, Ковдор [Реестр…].


1. Евсеев А.В., Красовская Т.М., Мироненко Н.С., Тикунов В.С., Шабалина Н.В. Оценка рекреационного потенциала Севера России. −

Смоленск: Изд-во Смоленского гуманитарного университета, 1996. − 62 с.

2. Красовская Т.М. Природопользование Севера России. − М.: Изд-во

ЛКИ, 2008. − 288с. 3. Реестр туристских ресурсов Мурманской области. − 20 с. 4. Энциклопедия туриста. − М.: Большая Российская энциклопедия, 1993.

− 607 с.

Исследование выполнено по проекту РФФИ № 08-05-00591 «Анализ влияния современной структуры природопользования Севера России на состояние экологических параметров его природного капитала».


114

СОСТАВ БАКТЕРИАЛЬНЫХ СООБЩЕСТВ АЛЛЮВИАЛЬНЫХ ПОЧВ И РАСТЕНИЙ ДОЛИНЫ Р. ОКИ В УСЛОВИЯХ ИНТЕНСИВНОГО ЗЕМЛЕПОЛЬЗОВАНИЯ

Е.А. Леонтьевская, Т.Г. Добровольская, А.А. Снег, П.Н. Балабко МГУ им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия

Clear differences in taxonomical structure of bacterial complexes were

determined in the phylosphere of vegetables and weeds. Diversity of bacteria on the surface of weeds is significantly higher. Among bacteria, isolated from the phylosphere of weeds, there were discovered bacteria – antagonists to phytopathogenic bacteria of two genera. Taxonomical composition of investigated bacterial complex in cultivated soils differs from virgin soils: there are Pseudomonas, Erwinia and a high percentage of cellulose degrading bacteria in cultivated soils. Representatives of genera Pantoea and Erwinia dominate on root crops of healthy and rotten carrot. Ploughing of vegetables into the soil results in the accumulation of these enterobacteria, which also include phytopathogenic forms. Enterobacteria are present as minor components or disappear in a year after ploughing of carrot and cabbage into the soil and after gathering in the new harvest, it indicates the sanitary role of soil.

Целью настоящей работы было определение таксономической

структуры бактериальных сообществ в пойменных ландшафтах долины р. Оки, включая анализ эпифитных комплексов овощных культур и сорных растений, бактериальных сообществ почв под посевами овощных культур и естественными лугами. Объектом исследований послужили аллювиальные мелиорированные почвы интенсивных агроэкосистем прирусловой и центральной части поймы р. Оки. Рассматриваемые участки расположены в Озерском и Каширском районах Московской области. Почвы поймы используются для выращивания овощных культур более 60 лет. В настоящее время в почвенном покрове поймы сформировались агросветло-гумусовые (дерновые) и агротемногумусовые (луговые) почвы. Выращива-ние овощей ведется по интенсивной технологии, предусматривающей систематическое внесение высоких доз комплексных минеральных удобрений «Кемира» (4,5-5 ц/га). Органические удобрения не применяются, используются пестициды. Образцы почв и растений отбирали в октябре 2006 и 2007 гг. Анализировали пахотные горизонты почв под посевами моркови и капусты (0-23 см) в центральной части поймы, гумусовый горизонт почвы под разнотравно-злаковым лугом (5-25 см) в прирусловой


115

части поймы, листья и корнеплоды овощей, надземные части сорных растений. В качестве предварительной десорбции микроорганизмов исполь-зовали прибор Вортекс (MultiReax, Heidolph, Germany), на котором почвенные и растительные суспензии обрабатывали в течение 2 мин. Посев проводили из разных разведений на глюкозо-пептонно-дрожжевую среду в пятикратной повторности.

Численность бактерий во всех исследованных аллювиальных почвах довольно высокая. Она составляет 17-24 млн. КОЕ/г и практически не зависит от типа землепользования, т.е. и в целинной почве, и в почвах под разными овощными культурами количество бактерий определяется цифрами одного порядка. Анализ состава бактериальных сообществ в филлосфере разных овощных культур, позволил сделать вывод о том, что структура бактериальных сообществ на листьях культурных растений монодоминантная. Следует сказать, что говоря о доминировании мы имеем ввиду комплексы аэробных и факультативно анаэробных бактерий, учитываемых на ГПД среде. Доминантами могут быть бактерии, попадаю-щие на листья из почвы (артробактер и бациллы), с водой (акваспириллы), либо ассоциированные с растительными остатками целлюлозоразрушаю-щие бактерии, выделямые в качестве минорных комонентов. Так, в филлосфере лука доминтантами были бактерии рода Aquaspirillum. На листьях моркови, капусты и картофеля доминировали бактерии рода Arthrobacter. На листьях свеклы были обнаружены 3 доминанта – акваспириллы, бациллы и артробактер. В качестве субдоминантов выделя-лись типичные именно для сельскохозяйственных растений бактерии рода Pseudomonas. Общее количество таксонов очень низкое, оно колебалось от 2 до 4. Анализ полученных результатов позволяет заключить, что состав бактериальных сообществ культурных растений определяется не видом растения, а погодными условиями. Во влажные сезоны преобладают типичные гидробионты спириллы, в сухие – устойчивые к высушиванию почвенные бактерии – бациллы и артробактер.

Поскольку в последние годы появились работы, в которых среди бактериальных сообществ сорных растений были обнаружены антагонисты фитопатогенных бактерий, мы отобрали сорные растения, росшие по краю поля в виде полос. Было установлено, что для филлопланы сорных растений характерна выровненная структура бактериальных сообществ, в отличие от монодоминантной структуры культурных растений. Разнооб-разие бактерий оказалось намного выше в филлоплане сорных растений по


116

сравнению с культурными: количество таксонов бактерий колебалось от 5 до 8. Максимальное разнообразие было обнаружено на листьях щирицы – бактерии были представлены следующими родами: Aquaspirillum, Rhodococcus, Pseudomonas, Micrococcus, Cytophaga, Arthrobacter, Methylobacterium, Erwinia (рис. 1). В состав сообществ сорных растений входили бактерии, характерные как для луговых, так и сельскохозяйственных растений. Мы создали коллекцию бактерий, выделенных из филлосферы сорняков (30 штаммов). Проверили их на антагонизм по отношению к двум видам фитопатогенных бактерий: Pseudomonas syringae и Rathayibacter tritici. Было установлено, что представители родов Aquaspirillum, Comamonas и Arthrobacter обладают антагонистической активностью по отношению к фитопатогенной бактерии Rathayibacter tritici, а бактерии рода Micrococcus – антагонист фитопатоген-ной бактерии Pseudomonas syringae. Таким образом, таксономический состав бактерий на сорных растениях представляется ценным показателем, позволяющим судить о перемещении разных бактерий (как полезных, так и вредных) между компонентами агроценоза.

Относительное обилие бактерий в %

Рис. 1. Структура бактериальных сообществ на листьях сорных растений:

а) щирица; б) сурепка; в) чернобыльник

а б

в


117

Следующей нашей задачей было сравнить таксономическую структуру бактериальных комплексов целинной и окультуренных почв. Было установлено, что в целинных почвах доминирует артробактер, бациллы и пигментные коринеподобные бактерии. В почвах под овощными культурами в спектр доминантов входят как типичные для целинных почв артробактер и бациллы, так и те, что характерны только для окультуренных почв: псевдомонады и миксобактерии, в качестве минорных компонентов выделялись эрвинии. Поскольку на рассматриваемых полях периодически нарушался режим землепользования (производилась запашка урожая), представлялось необходимым проанализировать структуру бактериальных сообществ на поверхности запахиваемых овощей. На корнеплодах моркови и кочанах капусты спектр доминантов отличался от филлосферы этих растений. Доминировали факультативно-анаэробные бактерии семейства Enterobacteriaceae. На корнеплодах здоровой моркови и листьях капусты доминировал бактерии рода Pantoea. На корнеплодах гнилой моркови преобладали представители рода Erwinia, вызывающие мягкую гниль овощей. При запашке моркови и капусты представители этих бактерий были обнаружены в почве. Кроме того, 60 % от всех бактериальных таксонов составили бактерии рода Pseudomonas, среди которых имеется много фитопатогенных форм. Исследования, проведенные через год после запашки овощей и получения нового урожая, показали, что произошла перестройка в таксономической структуре почвенных бактериальных сообществ – резко сократилась доля энтеробактерий и псевдомонад, которые могли представлять опасность для нового урожая, при этом увеличилась доля целлюлозоразрушающих бактерий – миксобактерий и цитофаг. Их появление связано, по-видимому, с внесением в почву растительных остатков в виде запаханных овощей, являющихся источником углерода для этих форм бактерий. Описанные изменения в таксономической структуре бактериальных сообществ почв агроценозов свидетельствуют о санитарной роли почв, заключающейся в очищении ее от фитопатогенов и многочисленных растительных остатков, поступивших в почву в виде запаханных овощей. Эту работу выполняют микробные сообщества почв, поддерживающие гомеостаз экосистемы в целом, и данного агроценоза в частности.


118

ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ПОЧВ В УСЛОВИЯХ ФЛЮВИАЛЬНОГО РЕЛЬЕФА (НА ПРИМЕРЕ ДНИЩА ДОЛИНЫ

НИЖНЕГО ТЕЧЕНИЯ Р. СЕЛЕМДЖА) А.В. Мартынов

Институт геологии и природопользования ДВО РАН, г. Благовещенск, Россия

The influence of the peculiarities of the formation of fluvial relief on the soil formation within the low alluvial-land of the Selemdzha River has been considered. Soils types are determined, their morphological structure is characterised, regularities of their spatial location depending on the mesorelief and hydrodynamic factors of the Selemdzha River are revealed.

Характерная черта почв поймы, чрезмерная изменчивость в пространстве определяемая неоднородностью внешних условий. Их совокупное воздействие задает определенный механизм и направленность почвообразования и, следовательно – все многообразие элементарных почвенных разностей той или иной территории.

Среди внешних условий именно рельеф – главный фактор в почвообразовании. Особенно отчетливо это проявляется на начальных стадиях формирования почв в условиях пойменного рельефа [4]. Ниже приводятся результаты изучения особенностей формирования почв в пределах поймы р. Селемджа (притока р. Зея). В качестве примера выбран участок её днища долины, расположенный в 103 км от устья.

В основу почвенных исследований положен сравнительно-геоморфологический метод, заключающийся в выявлении закономерностей между строением, составом и свойствами почв с факторами почвообразо-вания [1]. В соответствии с выбранным методом выполнено инструменталь-ное нивелирование поверхности поймы. Вдоль профиля на каждом элементе мезорельефа поймы заложены почвенные разрезы, проведено их морфологическое описание, на основании принятой классификации и диагностики почв России выделены почвенные типы [2].

Согласно морфологической классификации пойм, развитие поймы р. Селемджа на данной территории, осуществляется по параллельно-гривис-тому типу [3]. Для него характерно чередование, параллельных руслу, грив и межгривных понижений. К тыловым частям пойменных массивов приурочены притеррасные понижения в виде ложбин шириной 5-10 м, в которых развиваются болота и небольшие старичные озера.


119

Левобережный и правобережные пойменные массивы морфологи-чески схожи между собой. Их ширина 200-300 м, рельеф полого-гривистый со слабо выраженной центральной поймой. Днища межгривных понижений располагаются на отметке 1-3 м выше уреза воды в р. Селемджа, а поверхность грив на высоте 2-4 м. Уровень притеррасных понижений, на левобережном пойменном массиве составляют 1-1,5 м над урезом воды, на правобережном массиве совпадает с урезом воды.

На основании проделанной работы в структуре почвенного покрова поймы р. Селемджа были выделены пять почвенных типов.

Аллювиальная слоистая типичная почва занимает ограниченное пространство на склоне берегового вала левобережного пойменного массива и занимает всю площадь прирусловой и центральной поймы правобережного пойменного массива. Сама почва легкого механического состава с профилем мощностью 60-80 см. Почва морфологически однородна, без четкого разделения на горизонты. Можно выделить только гумусовый горизонт мощностью до 10 см серого или бурого цвета.

Аллювиальная серогумусовая типичная почва распространена по всей прирусловой и центральной пойме левобережного массива, а также у подножия борта долины и на склонах притеррасного понижения правобережного пойменного массива. Почва характеризуется профилем мощностью 70-90 см, легкого гранулометрического состава. В нижних горизонтах отмечены сизоватые пятна, что говорит о незначительном проявлении процесса оглеения. Гумусовый горизонт мощностью 15-20 см серого цвета, выделяется промежуточный горизонт AY-C.

Аллювиальная серогумусовая глеевая типичная почва ограниченно распространена на склонах притеррасного понижения левобережного пойменного массива. В профиле мощностью 70-80 см выделяются гумусовый горизонт до 20 см и подстилающий глеевый горизонт до 15 см. По всему профилю, вплоть до верхних горизонтов, активно развиты процессы оглеения выражающиеся в наличии сизых и ржавых пятен занимающих от 30 до 70 % площади окраски в горизонтах.

Аллювиальная перегнойно-глеевая иловато-перегнойно-глеевая почва локально распространена вдоль берега старичного озера расположенного в притеррасном понижении правобережного пойменного массива. Верхняя часть профиля почвы (10-15 см) представляет собой серую с сизыми и ржавыми затеками перегнойную массу. Ниже, до глубины 80-90 см она подстилается суглинистой толщей с включением линз песчаного материала.


120

Аллювиальная торфяно-глеевая типичная почва расположена в притеррасных понижениях обоих пойменных массивов и у подножия борта долины левобережного пойменного массива. Как правило, для этих почв характерен небольшой, до 10см, торфяной горизонт, подстилаемый мощ-ным, до 60 см, слоем оглеенного материала суглинистого или глинистого состава. Исключение составляет почва у подножия борта долины левого берега, где интенсивные склоновые процессы в совокупности с повышен-ной фитомассой растительного покрова способствовали формированию гумусового горизонта мощностью до 30 см поверх торфяного.

Таким образом, на левобережном пойменном массиве от прирус-ловой поймы к террасе осуществляется смена почвенных типов по схеме: аллювиальная слоистая почва – аллювиальная серогумусная почва – аллювиальная серогумусовая глеевая почва – аллювиальная торфяно-глеевая почва. В этом же направлении, постепенно возрастает грануломет-рический состав почв, повышается степень их гумусированности, улучшается структурность профиля. Правобережный пойменный массив характеризуется резкой дифференциацией почвенного покрова поймы заключающейся в развитии аллювиальной слоистой почвы, с легким механическим составом, по всей пойме вплоть до притеррасного понижения. Другие почвенные типы развиты только в притеррасном понижении и у подножия борта долины.

Выявленная ассиметрия в структуре почвенного покрова право – и левобережья, скорее всего, обусловлена своеобразием формирования поймы. В силу различного пространственного положения левого и правого пойменных массивов по отношению к руслу они отличаются динамикой воздействия поводковых вод на почвенный покров. В силу сравнительно высоких скоростей вдоль правого берега в период паводка осуществляется вымывание гумусовых и илистых частиц с поверхности почвенного покрова центральной и прирусловой поймы и отложение грубозернистого материала. Этот процесс приводит к постоянному обновлению почвенного покрова центральной и прирусловой поймы. Накопления илистой фракции осуществляется только в притеррасном понижении. В пределах левобереж-ного пойменного массива водный поток характеризуется сравнительно низкими скоростями, что предотвращает поверхность поймы от размыва, а речной аллювий откладывается по пойме равномерно, от прирусловой к тыловой части поймы.


121

Литература 1. Ганжара Н.Ф. Почвоведение. – М.: Агроконсалт, 2001. – 392 с. 2. Шишов Л.Л., Тонконогих В.Д., Лебедева И.И., Герасимова М.И.

Классификация и диагностика почв России. – Смоленск: Ойкумена, 2004. – 342 с.

3. Маккавеев Н.И., Чалов Р.С. Русловые процессы. – М.: Изд-во МГУ, 1986. – 264 с.

4. Чернов А.В. Речные поймы – их происхождение, развитие и оптималь-ное использование. // Соросовский образовательный журнал. 1999, №12. – С. 47-54.

НАЧАЛЬНАЯ ИСТОРИЯ АНТРОПОГЕННОЙ ТРАНСФОРМАЦИИ

ЛАНДШАФТОВ БАССЕЙНОВ МАЛЫХ РЕК ЛЕСНОЙ ЗОНЫ РУССКОЙ РАВНИНЫ

В.А. Низовцев МГУ имени М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия

Природная обстановка всегда оказывала существенное воздействие

на все стороны жизни общества, прежде всего на его хозяйственную деятельность. Особую роль в заселении и хозяйственном освоении территории во все времена играли водные артерии. Постепенно, начиная от долин крупных рек, населением осваивались бассейны их основных притоков, а затем и малых рек. Улучшение природной обстановки сопровождалось ростом численности населения и повышением его благосостояния, неблагоприятные изменения приводили к оттоку населе-ния на другие территории, а если это было невозможно – к коренной перестройке экономики и образа жизни. Особенно ярко это проявлялось на ранних этапах развития общества, когда зависимость человека от природы была максимальной. Однако уже в конце каменного века наблюдается и обратный процесс – антропогенное воздействие на окружающую среду, который по мере приближения к современности ощущается все сильнее.

Разнообразие природных условий и обширный набор ландшафтных комплексов разных иерархических уровней, характерных для лесной зоны Русской равнины, обеспечивало прекрасную ресурсную базу для поселен-


122

цев во все времена. Поэтому в разные исторические периоды территория подвергалась разнообразным видам хозяйственного воздействия: аграр-ному, лесохозяйственному, промышленному (добыча различных полезных ископаемых), водохозяйственному, рекреационному, транспортному и др.

Исходя из литературных данных и собственных полевых исследо-ваний, последовательность и закономерности хозяйственного освоения бассейнов малых рек можно представить следующим образом. Территория лесной зоны Русской равнины был заселена людьми в верхнем палеолите, т.е. не менее 20000 лет назад. На всем его протяжении постоянного населения в регионе не было. Первобытные охотники вели кочевой образ жизни и занимались охотой преимущественно загонного типа на крупных животных Человек, в то время, как бы полностью «вписывался» в окружающую среду. В течение длительного времени формировалась эколо-гически сбалансированная система «человек-природа». Нарушение этой системы, например, уничтожение какого-либо вида животных, служившего их основной пищей, или угодий, где эти животные паслись, грозило существованию и самого человека.

В предбореальное времени (около 10 тыс. л.н.) с приходом ранне-мезолитических племен происходит становление охотничье-собиратель-ских природно-хозяйственных систем (ПХС). У них происходит специали-зация охоты на разных животных в разное время года. На смену мигрирующей загонной охоте пришла бродячая охота на одиночных животных и птиц, рыбная ловля. В среднем и позднем мезолите основными объектами охоты становятся лесные животные, которых особенно много появляется во второй половине бореального периода, так как наряду с хвойными широко распространяются смешанные широколиственные леса (дубравы и липняки с густым подлеском из орешника). Особую роль в хозяйстве начинает играть рыболовство. Стоянки располагались на мысах озерных островов, на краевых участках первых и вторых надпойменных террас, на останцах в пойме и, реже, на дюнообразных всхолмлениях.

В мезолите по сравнению с палеолитом пища людей стала значительно более разнообразной, но миграции людей продолжались и были связаны уже не столько с миграциями животных, на которых они охотились, сколько с невозможностью прокормиться на одной территории в течение года. С изобретением лука и стрел за сравнительно короткий промежуток времени происходит смена традиций в ведении хозяйства.


123

Наиболее древние поселения связаны, главным образом, с берегами озер, хотя и располагались вблизи выхода рек из озер или впадения мелких речек в более крупные. В позднем и, особенно, в финальном мезолите заметно тяготение поселений к реке и ее старицам. Видимо, это может свидетельствовать о возрастании роли рыболовства или изменении его способов. Полностью формируется охотничье-рыболовческо-собиратель-ская система хозяйствования. Однако, антропогенное влияние на окружаю-щую природную среду остается по-прежнему минимальным, ограничивает-ся локальными районами поселений. Равновесная система «человек-природа» сохраняется.

Распространение неолита в регионе датируются с 7000 до 4000 л.н. Хозяйство неолитических племен также сохраняло присваивающий, охотничье-рыболовческий характер. Приуроченность поселений к малым рекам, а не к озерам или большим рекам, может быть объяснена повышенной ролью рыболовства в хозяйстве этого времени, о чем говорят многочисленные археологические находки (костяные крючки, гарпуны, остроги, специальные наконечники стрел) и значительное увеличение костей рыб в остеологическом материале. Вероятно, возрастание роли рыболовства в этот период связано и со значительным падением уровня вод в гидрологической сети. Совершенствование орудий труда, переход к оседлому образу жизни, появление керамической посуды и, наконец, возможность добычи с помощью усовершенствованных форм охоты и рыболовства избыточного продукта – все это указывает на более высокую форму организации хозяйства лесного неолита по сравнению с мезолити-ческой эпохой. Миграционные подвижки населения происходили вследст-вие колебания уровня вод, что, в свою очередь, вызывало необходимость освоения других типов ландшафтов.

Умение приспособить свое хозяйство к специфике природных ландшафтов – одна из наиболее ярких черт первобытных племен. Комплексный уклад хозяйства этих поселенцев был экологически сбалансирован, так как интенсивность эксплуатации природных ресурсов распределялась между несколькими источниками получения пищи. По-видимому, в это время была найдена оптимальная форма хозяйственной адаптации первобытных поселений к условиям среды. Незначительное воздействие человека на природу было обусловлено как особенностями ведения присваивающего хозяйства, так и малой численностью


124

первопоселенцев. Антропогенное воздействие на природу ограничивалось только подвижными биотическими компонентами: животными и раститель-ностью и носило обратимый характер. Размеры воздействия ограничива-лись размерами поселений или охотничьих территорий, которые редко выходили за пределы речных долин. В среднем жители одного поселения ежедневно использовали территорию, не превышавшую 100 км2, а площадь охотничьих угодий редко выходила за пределы 300 км2.

Общая особенность мезолита-неолита – это колебания высоты расположения памятников вслед за изменениями береговых линий при трансгрессиях и регрессиях системы палеоозер, постепенное переселение с озер на малые реки и протоки. Это объясняется спадом вод в гидрологической сети и повышенной ролью рыболовства в неолите. Поселения, существующие в течение нескольких эпох, расположены, как правило, не просто у берега реки или озера, а в местах впадения других рек, ручьев, т.е. пунктах наибольшей концентрации рыбы, с хорошим обзором местности, с наличием водной преграды от хищников. Поэтому и памят-ники мезолита и неолита расположены, в основном, плотными группами. Исследуемые поселения были четко вписаны в ландшафтные условия, необходимые для жизнедеятельности поселенцев.

Резкая аридизация климата 3200-4100 л.н. (среднесуббореальная фаза потепления) приводит к очередному падению уровня вод в гидрографической сети и к доступности освоения пойменных комплексов. В бассейне малых рек расселяются племена фатьяновской культуры (бронзовый век), знающие производящее хозяйство, достигшие высокого совершенства в обработке камня и знакомые с металлом. Ведущей отраслью хозяйства становится специфическое лесное скотоводство с разведением, сначала, свиней, а затем мелкого и крупного рогатого скота; охота и рыболовство носило подчиненный характер. Пастбища были локализованы преимущественно в поймах малых рек, и приозерных низменностях, имеющих, как правило, больше открытых мест – луговых прогалин и полян. Длительные выпасы скота на одном месте приводили к полному уничтожению растительности. Вынужденные постоянные переходы фатьяновцев на новые места в поисках пастбищ приводили к вовлечению в хозяйственный оборот все новых и новых участков.

Продолжающаяся интенсификация их хозяйственной жизни имеет следствием и усиление антропогенного пресса на окружающую природу;


125

увеличиваются площади и глубина воздействия. С производящим хозяйст-вом связана смена одних компонентов природных территориальных комплексов (ПТК) другими. Именно с экстенсивным хозяйствованием фатьяновских племен можно связать и начало обезлесивания пойм малых рек и озер. В морфологической структуре ландшафтов, в пойменных урочищах и местностях появляются первые устойчивые элементы антропогенного происхождения – пойменные луга. Надо отметить, что местные племена переняли у фатьяновцев прогрессивные формы ведения хозяйства, поэтому и после ухода фатьяновских племен из региона, сложившаяся природно-хозяйственная система с пойменным скотовод-ством (агрогеосистемы пастбищного типа с пойменными лугами и редколесьями) просуществовала длительное время.

В конце суббореального климатического периода (на рубеже IX-VIII до н.э.) в регионе распространились племена железного века. Уже в раннем железном веке поселенческая структура была устойчивой и сохранялась около 1,5 тысячи лет. Она имела ярко выраженный линейный характер, поселения располагались цепочкой по долинным зандрам и надпойменным террасам долин как крупных, так мелких рек лесной зоны. Городища и селища располагаются, как правило, на участках речных долин, обладаю-щих очень сложной ландшафтной структурой, состоящие из большого количества разнообразных, а порой и контрастных, по природным свойствам ПТК. Это позволяло вести поселенцам «гибкое» комплексное хозяйство.

Главным видом ведения хозяйства становится земледелие с выращиванием яровых зерновых культур: пшеницы, ячменя и проса. Видимо, у поселенцев одновременно существовало несколько форм земле-делия: подсечно-огневое мотыжное, переложное с краткосрочными перелогами и пашенное с двусменным севооборотом (яровые – пар) и с применением упряжных пахотных орудий (рало с полозом). В скотоводстве ведущее место занимало разведение свиней и лошадей, удельный вес костей крупного рогатого скота в составе остеологических коллекций этого времени несколько уменьшился. Интенсивно использовались речные и озерные рыбные ресурсы. Большое значение в структуре хозяйства имела мясная охота (только в конце периода резко возрастает роль пушной).

Все виды сельскохозяйственных угодий: поля, леса, выгоны и т.д. были расположены в пределах речных долин и долинных зандров. С этого


126

времени воздействие человека на природу становится постоянным на значительных площадях и захватывает разнообразные виды ПТК. Можно говорить о сложившихся трех основных видах ПХС: 1) небольшие по площади селитебные (селища и городища) с прилегающими постоянными миниатюрными пахотными агрогеосистемами – расположены на мысах и стрелках между берегами рек и впадающими в них оврагами и балками; 2) пастбищные агрогеосистемы, занимающие пойменные и долинно-балочные ПТК. И, наконец, 3) самые обширные по площади своеобразные ПХС с ведением подсечно-огневого земледелия. С подсечным земледелием появился и новый вид нарушений ландшафтов, связанный с огневой обработкой. С этого времени массивы вторичных лесов стали постоянным элементом ландшафтов лесной зоны. Несмотря на густоту поселений железного века в ряде районов региона и интенсивную хозяйственную деятельность, экологическое равновесие еще не было подорвано: поселения многие сотни лет существовали, охотничьи ресурсы не истощались.

Длительное и постоянное антропогенное воздействие на ландшафты бассейнов малых рек лесной зоны уже на ранних этапах освоения привели к глубоким изменениям не только рельефа, растительности, почв, но и к коренной перестройке их морфологической структуры, к появлению в их составе новых антропогенно-производных ландшафтных комплексов. Характер взаимоотношений человека и ландшафта определяется как характером производственной деятельности, так и природными особенностями ландшафта. Во все исторические периоды наблюдается четкая детерминированность поселенческой структуры и систем природопользования от конкретных ландшафтных условий, определяемых, в свою очередь, морфологической структурой ландшафта. Природные свойства ландшафтов во многом предопределили пути заселения и хозяйственного освоения Центральной России. Критерии выбора территории для освоения зависели от численности населения, способов ведения хозяйства, особенностей культуры и быта поселенцев. В сходных ландшафтных условиях поселенцы вели однотипное хозяйство, при ведении которого формировались однотипные природно-хозяйственные системы. Процесс становления ПХС носил поступательный, но в тоже время пульсирующий характер.

Работа выполнена по проекту РФФИ № 08-05-00923.


127

ПОЧВЫ РЕЧНЫХ ДОЛИН ГОРОДСКОЙ ТЕРРИТОРИИ (НА ПРИМЕРЕ РЕЧНОЙ СЕТИ Г. МОСКВЫ)

Т.В. Прокофьева, О.А. Варава МГУ имени М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия

One of the world’s largest cities with a well-developed river network is

Moscow. The 80 % of these streches of water are regulating. About 470 of them are in canalized in sewers, enclosed to lodgments or have been filled up. Three sites on the right bank of the Moscow River were pedological examined for the presented study. The soil cover of the Moscow River valley comprises native soils as well as human-modified urban soils. The main ways and steps of the valley soil anthropogenic evolution have been disclosed.

The upper parts of formerly periodically flooded alluvial soils are becoming dryer because of two reasons. First, the surface of these soils was elevated with landfill material and exceeded the level of flooding therefore and second because of water regulation measures. However, the deeper parts of these soils remain under water logging. Hence, the processes of gleysation and iron segregation and others are take place here. Thus, pedogenesis has remained synlithogenic (the simultaneity of sedimentation and soil development), but the accumulation of natural alluvial material is substituted by the accumulation of urbo-pedo-sediments.

Реки играют существенную роль в возникновении и развитии

городских поселений. Большая часть как крупных, так и мелких населенных пунктов в мире, независимо от природной зоны, сосредоточены по берегам рек. Современная Москва, возникла в долине р. Москвы, и долгое время развивалась в одном геоморфологическом районе. В настоящее время идет активный рост города, быстрое увеличение численности населения вызывает необходимость включения в городскую территорию земель природоохранных зон, резервных территорий, долин-ных и пойменных ландшафтов. До 80-х годов большинство рек в пределах крупных городов предназначалось для заключения в трубы с целью максимального использования городской территории. В настоящее время с поверхности исчезли более трети Московских речек (Насимович, 1997).

Долина Москвы-реки также перенесла существенные преобразова-ния. Мощность техногенных отложений в долине достигает 12,5 м. Для оптимизации условий существования городской среды созданы четыре водохранилища – зарегулированность стока составляет около 80 %. В


128

настоящее время понятие «пойма» для р. Москвы утратило свое исходное значение, так как русло реки ограничено набережными, сама же пойма частично затоплена, а на большей части – подсыпана (Лихачева, Насимо-вич, Александровский, 1997).

Исследования проводились в долине реки Москвы (участки поймы и низких террас) в районах Братеево на Юго-Востоке при выходе реки из города, Крылатское, на Северо-западе и в центре города. А так же в долинах малых рек – притоков р. Москвы (Сетуни, Городни, Чертановки, Чермянки и Раменки). Участок в центре города приурочен к пойме Москвы-реки, уровень которой приподнят на 2-3 м за счет накопившегося культурного слоя (Болотная площадь, Краснопресненская и Савиновская набережные).

В процессе антропогенного преобразования в почвах пойм меняется характер осадконакопления; продолжается постоянный привнос минераль-ного материла в верхние горизонты, но состав его меняется с аллювиаль-ного на техногенный, кроме того, многие процессы обладают большей динамичностью, чем в городских почвах водораздельных пространств. В результате исследования определены основные направления и этапы антропогенной трансформации пойменных почв при усилении антропо-генной нагрузки (рис.1).

Рис. 1. Трансформация пойменных почв в городской среде


129

Очевидно, что для исходно высокоплодородных почв поймы в пределах лесной зоны наиболее значимой и продолжительной является стадия их использования для сельскохозяйственных нужд. Так, в профилях многих почв нами диагностированы различные по мощности и гумусиро-ванности пахотные горизонты.

Важным этапом является включение территории долины в состав города. Здесь возможно несколько направлений трансформации почв. На затапливаемых участках поймы продолжают формироваться аллювиальные почвы. При этом наступление городской среды на территорию поймы обозначает начало периода совместного протекания аллювиального и антропогенного почвообразования и осадконакопления, формируются урбоаллювиальные почвы. В дальнейшем же в случае прекращения затопления почвы трансформируются в «посталлювиальные» почвы (с сохранением профиля) либо урбаноземы (городские почвы с профилем, состоящим из специфических новообразованных горизонтов), в зависимос-ти от использования участка. Зарегулированность стока, спрямление русла и поднятие поверхности за счет подсыпок грунта, ведут к прекращению поемности и аллювиальности и почвы вступают в новую стадию начала автоморфного функционирования. Процесс «обсыхания» профиля начина-ется в верхних горизонтах и постепенно проникает глубже в профиль. Однако не только в почвах пойм, но даже в почвах 1-2 террас нижняя часть профиля постоянно находится под влиянием грунтовых вод. Дальнейшее антропогенное преобразование профиля накладывается на существующий гидрологический режим почвы. В нижних горизонтах исследованных почв на микро уровне заметны признаки оглеения в виде отмытости материала, преобладании компактной тонкодисперсной массы и присутствия большого количества новообразованных соединений железа (оксиды / гидроксиды, фосфаты). Кроме того, встречающиеся и в верхних горизонтах признаки перекристаллизации карбонатов проявляются уже в форме сплошной карбонатной пропитки (характерной для подтопляемых горизонтов).

Часто обширные территории долины и в основном поймы в целях повышения абсолютных отметок высот подвергаются подсыпке грунтом. Профиль почв погребается под значительной мощностью техногенных отложений – формируются техно-почвы и техноземы. Но даже на этих территориях, где процессы почвообразования были прерваны, в нижней части профиля часто выделяются горизонты с признаками оглеения.


130

Дальнейшее использование территорий под застройку, либо обустройство набережной приводит к формированию в верхней части профиля урбиковых горизонтов на открытых площадках, а также запечатыванию почв под асфальтом и фундаментами. Территории, где подсыпка произведена, не была, могут долгое время характеризоваться близким к природному почвенным покровом. Во многих местах пойменные массивы до сих пор заняты небольшими огородами, тогда, как на остальных территориях городская застройка почти вплотную подошла к руслу реки. Кроме того, это могут быть парки и зоны отдыха. При этом для регулярных парков характерны «посталлювиальные» почвы и техноземы, тогда как на территориях «дикого» отдыха и пустырях – это, в основном, урбаноземы различной мощности.

В результате антропогенного воздействия формируются и новые свойства почв: это нейтральные или щелочные значения рН (7-9), повышен-ное содержание легкорастворимых фосфатов (в среднем до 40 мг/100г) и органического вещества (2-6 %), большое количество техногенных включе-ний, которые обуславливают появление свободных карбонатов, не харак-терных для природных почв в зоне южной тайги. Отрицательные или низкие значения Eh хорошо диагностируют процесс современного подтопления. В пределах городской черты существенное влияние свойства и функционирование почв оказывает антропогенное загрязнение. Вне зависимости от антропогенного фактора, имеет место определенный смыв и накопление загрязняющих веществ (Mn, Ni, Co, Zn, в меньшей степени Cr, Cu и Pb), в пределах долинного комплекса на более низкие геоморфо-логические отметки. Однако этот процесс зависит от местных особенностей строения долины и удаленности источников загрязнения Накопление загрязнителей происходит как в верхнем слое, так и в нижних горизонтах пойменных почв. Если в городских автоморфных почвах со слабо щелочной реакцией среды загрязнение связано только с поступлением вещества на поверхность и часто практически не подвижно (в условиях щелочной реакции, тяжелого гранулометрического состава), то в поймах возможен приток с грунтовыми водами. Концентрации многих элементов (Мn, Cr, Ni, Cu, Zn) в той или иной степени увеличиваются в нижних частях профилей исследуемых подтопляемых почв и часто превышают ПДК.

Таким образом, почвенный покров изучаемых участков долины Москвы реки представлен как естественными почвами, так и в разной


131

степени антропогенно преобразованными, имеющими черты специфичес-ких городских почв.

В результате регуляции речного стока, поймы городских рек большей частью вышли из аллювиального седиментогенеза и поемного затопления, однако можно утверждать почвообразование в поймах и низких террасах зарегулированных рек продолжает быть полугидроморфным, т.к. влияние грунтовых вод на поймы и низкие террасы речных долин продолжается.

Аллювиальный педоседиментогенез в городских условиях заменя-ется антропогенным. Это замещение происходит не строго последователь-но, а постепенно с длительным периодом параллельного протекания урбо- и аллювиальных педоседиментационных процессов, диагностируемых как по образованию новых антропогенных горизонтов, так и микроморфоло-гически. При этом гидроморфизму подвергаются не только аллювиальные осадки и почвы на них, но и культурные слои и урбаноземы речных долин.


1. Лихачева Э.А. Ландшафтно-геоморфологические районы Москвы. // В кн. «Москва: геология и город» ред. В.И. Осипов, О.П. Медведев. – М.: АО «Московские учебники и Картолитография», 1997. – С. 12-21.

2. Насимович Ю.А. Гидрографическая сеть Москвы. // В кн. «Москва: геология и город» ред. В.И. Осипов, О.П. Медведев. – М.: АО «Московские учебники и Картолитография», 1997. – С. 27-34.

ПРОДУКТИВНОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР В УСЛОВИЯХ

КОМПЛЕКСНОГО ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА ВЛАДИМИРСКОГО ОПОЛЬЯ В.М. Рычев, М.А. Мазиров


The complex soil cover of the Vladimir Opolye region is characterized by significant differences between the regimes of functioning of different soils comprising soil complexes. These differences in functioning are accompanied by pronounced differences in ploductivity of agricultural crops, which was analysed using data for 20 years row. The greatest lateral variability in productivity is typical for potatoes (50 % of mean value) and the least – for winter rye (6 %).


132

Для комплексного покрова Владимирского ополья характерны весьма значительные расхождения в режимах функционирования составляяющих покров почвенных разностей (Архангельская и др., 2007, 2008). Эти расхождения в первую очередь касаются температурного и гидрологического режимов сопряженных участков. Почвы со вторым гумусовым горизонтом, развитые в пределах микропалеопонижений, отличаются более низкой температурой по сравнению с остаточно-карбонатными почвами микропалеоповышений в течение вегетационного периода и меньшей глубиной промерзания – в зимний период. Весной вертикальный сток талых вод идет преимущественно через участки со вторыми гумусовыми горизонтами, обеспечивая их временное переувлажнение. Аналогичная ситуация возникает и после сильных дождей в летний период: почвы со вторым гумусовым горизонтом собирают влагу в соответствии с внутрипочвенным рельефом нижней границы гумусиро-ванной толщи. Расхождения в температурном и гидрологическом режимах почв ополья позволяют говорить о существовании выраженных различий в агроэкологических условиях произрастания сельскохозяйственных культур в пределах отдельных почвенных контуров.

В соответствии с концепцией адаптивно-ландшафтного земледелия (Кирюшин, 1993), расхождения в агроэкологических параметрах отдельных элементарных ареалов ландшафта могут сопровождаться значительными расхождениями в их продуктивности, а следовательно, должны учитывать-ся при разработке модели адаптивно-ландшафтной системы земледелия применительно к хозяйствам Владимирской области (Мазиров, Волощук, 1997). Соответственно была поставлена задача – получение численных оценок для вариабельности продуктивности отдельных культур по различным элементарным ареалам ландшафта Владимирского ополья.

В рамках проведенных исследований были проанализированы данные по урожайности ряда культур за 20 лет (использовались книги истории полей Владимирского НИИСХ за 1977-1997 гг.); анализ проводил-ся в сопряжении с метеоданными по агрометеопосту «Суздаль» и данными о влагообеспеченности метрового слоя почвы в течение вегетационного периода. Значительная разница в урожайности по годам по исследованным культурам была обусловлена колебанием погодных условий и неодинаковым плодородием производственных участков, которые были использованы под посев этих культур в разные годы. В качестве примера


133

можно привести показатель урожайности озимой ржи, которая является наименее прихотливой культурой из исследованных, и менее других требовательна к плодородию почвы. Именно в силу высоких адаптивных возможностей она чаще всего размещалась на участках с самым низким плодородием, в том числе с дерново-подзолистыми почвами, где не возделывались другие зерновые культуры, кроме ржи и овса. Варьирование урожайности по годам составляет для озимой ржи от 18,1 до 40,4 ц/га, в то время как для озимой пшеницы находится в пределах 10-54 ц/га.

В таблице 1 приведены данные по урожайности некоторых исследо-ванных культур для 1982-1989 гг. Видно, что различные культуры различным образом реагируют на текущие погодные условия. Так, 1982 г. был оптимальным для ячменя и овса, но для пшеницы и ржи показатели урожайности за этот год являются средними. И наоборот: в 1989 г. наблюдается минимальная урожайность ячменя и озимой ржи, а для остальных культур урожайность находится на среднем уровне.

Таблица 1. Урожайность некоторых сельскохозяйственных культур, ц/га

Год Ячмень Яровая пшеница

Озимая пшеница

Озимая рожь

Овес

1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989

45,4 39,9 38,2 39,2 37,6 43,8 30,8 26,3

37,3 29,7 26,9 34,0 35,1 58,0 30,2 38,4

37,1 42,6 30,3 42,3 43,8 42,7 34,7 40,0

34,1 28,7 26,9 30,7 40,4 36,4 32,0 26,9

48,0 42,1 32,0 39,8 40,0 36,7 31,5 33,6

Оценку продуктивности земель проводили в соответствии с задачами формирования адаптивно-ландшафтных систем земледелия, основываясь на опытных и производственных данных урожайности культур в сочетании с показателями иных краткосрочных и стационарных исследований. Методика расчета продуктивности различных элементарных ареалов ландшафта базировалась на непосредственных данных прямых наблюде-ний. Эти данные были скорректированы на многолетние показатели


134

продуктивности всего исследованного массива (в данном случае производ-ственные показатели Владимирского НИИСХ). При использовании данных из книг истории полей урожайность по производственным участкам переводили к усредненным многолетним данным. Долевое участие на производственных участках элементарных ареалов ландшафта получали из оцифрованного картографического материала в среде «Atlas GIS», либо пу-тем планиметрической обработки вручную ландшафтной карты хозяйства.

Эти данные послужили основой для оценки продуктивности отдельных элементарных ареалов ландшафта. По элементарным ареалам ландшафта, относящимся к зональной группе земель, были получены следующие оценки продуктивности и ее вариабельности: для озимой ржи 31-33 ц/га, для озимой пшеницы 30-34 ц/га, для яровой пшеницы 33-36 ц/га, для ячменя 35-38 ц/га, для овса 23-27 ц/га, для вики 18-20 ц/га, для гречихи 9-10 ц/га, для многолетних трав I года 240-280 ц/га, II года – 200-230 ц/га, III года – 160-184 ц/га, для однолетних трав 130-150 ц/га, для картофеля 120-200 ц/га, для кукурузы 270-360 ц/га. Наибольшие показатели разброса продуктивности по различным элементарным ареалам ландшафта характерны для картофеля (50 % от средней величины) и кукурузы (29 % от среднего); показатели для овса и трав колеблются в пределах 14-15 % от среднего; для озимой пшеницы разброс составляет 12 %, для вики и гречихи – по 10 %, для яровой пшеницы – 9 %, ячменя – 8 %. Наименьшая вариабельность продуктивности по элементарным ареалам ландшафта характерна для озимой ржи – 6 % от среднего показателя.

В целом можно констатировать существование значительной вариа-бельности продуктивности по элементарным почвенным ареалам, а также в зависимости от положения опытного участка в мезорельефе. Для эродиро-ванных склонов характерно снижение продуктивности на 20-40 %; среди почвенных разностей наиболее высокая продуктивность в целом характер-на для почв со вторым гумусовым горизонтом. Полученные результаты говорят о необходимости учитывать почвенные и ландшафтные показатели при крупномасштабной оценке продуктивности сельскохозяйственных культур в условиях выраженной комплексности почвенного покрова.

Литература 1. Архангельская Т.А., Бутылкина М.А., Мазиров М.А., Прохоров М.В.

Свойства и функционирование пахотных почв палеокриогенного ком-плекса Владимирского ополья.//Почвоведение, 2007, № 3. – С. 261-271.


135

2. Архангельская Т.А., Прохоров М.В., Мазиров М.А. Годовая динамика температуры пахотных почв палеокриогенных комплексов Владимир-ского ополья. // Криосфера Земли. Т. XII, 2008, № 3. – С. 80-86.

3. Кирюшин В.И. Концепция адаптивно-ландшафтного земледелия. Пущино, 1993. – 64 с.

4. Мазиров М.А., Волощук А.Т. О проекте оптимальной модели адап-тивно-ландшафтной системы земледелия и перспективах ее внедрения в сельхозформирования области. // Владимирский земледелец, 1997, №1 (19). – С. 7-14.

ОВРАЖНО-БАЛОЧНЫЕ СИСТЕМЫ КАК ОБЪЕКТЫ АНАЛИЗА

ГЕОХИМИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ БАССЕЙНА СРЕДНЕЙ ПРОТВЫ О.А. Самонова, Е.Н. Асеева

МГУ им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия

Granulometric and geochemical analysis of surface soil horizons in a gully («Volchii») and a small flat-bottom valley (balka «Senokosnaya») has been carried out to study spatial geochemical structure of the systems . The objects of the study are located in the central part of the Protva river basin within the borders of the Satino field station where Faculty of Geography, MSU has been carrying a multidisciplinary research for many years. The relationship between soil granulometry and Ti, Zr, Mn, Co, Zn, Cu, Pb, Cr, V, Ni, Sn content has been found. A group of silt fractions, which has a significant positive correlation with the most of the metals except of Sr, is considered to have the maximum influence on metal content and distribution. Soils of «Senokosnaya» are richer in Ti, Mn, V, Zn, Zr, than those of «Vochii» which is probably the result of a higher (by a factor of 1,5) amount of coarse silt fraction in its topsoil horizons. When considering other metals the difference between 2 systems is not significant. The patterns of spatial distribution of various granulomentric fractions and the metals prove that «Volchii» can be considered as a transfer system and «Senokosnaya» as an accumulation system.

Овражно-балочная сеть, включающая малые эрозионные формы,

является элементом целостной системы более высокого порядка ─ речного бассейна. Геохимическая характеристика таких форм служит составной частью анализа геохимической структуры речного бассейна и является неотъемлемой частью комплексных физико-географических и экологичес-


136

ких исследований территорий различного уровня. Объектами исследования явились две малые эрозионные формы, отличающиеся по своему морфологическому облику и имеющие различный возраст.

Овраг (Волчий) и балка (Сенокосная) сформировались на лево-бережье р. Протвы и прорезают толщу четвертичных отложений. По положению в долине, морфологии и истории развития они относятся к двум разным группам. Овраг Волчий (молодой овраг, начало формирования относится ко второй половине голоцена) имеет простую ромбовидную форму в плане, длина оврага не превышает 200 м, глубина в средней части достигает 8 м. Склоны прямые, крутизной от 20° до 50°. Бровки оврага четкие, поперечный профиль V–образный, в приустьевой части – U-образный. Длина Сенокосной балки (древняя форма, по-видимому, позднечетвертичного возраста) достигает 400 м, а глубина в средней части – 12-13 м, имеются 2 отвершка длиной до 100 м, поперечный профиль – ящикообразный. Верхние пологие (3°-5°) части склонов с плавными, часто невыраженными бровками – реликты древних форм. Крутые (20°-40°) с четкими бровками склоны, опирающиеся на днище, сформировались в процессе углубления современной эрозионной формы. Для Сенокосной балки характерна современная активизация линейной эрозии. В обоих объектах хорошо выражены конусы выноса, наложенные на высокую пойму.

В крест простирания оврага, балки и ее отвершков были заложены профили, расстояние между которыми в среднем составляет 100 м; на каждом из них отобраны пробы на следующих элементах системы: а) окружающая территория, в 2-3 м от бровки оврага или балки; б) средняя часть склона; в) тальвег; г) конус выноса. По тальвегу оврага и балки пробы собраны между профилями; расстояние между точками отбора в данном случае составляло 35-40 м. Отбор проб выполнен из почвенного слоя 0-10 см. В каждой из проб определено значение рН KCL, содержание органичес-кого углерода по Тюрину, Mn, Cu, Ni, Co, V, Cr, Zn, Pb, Ti, Zr – приближенно-количественным спектральным методом в лаборатории БГГЭ г. Бронницы. Гранулометрический анализ выполнен пирофосфатным методом в химической лаборатории Института географии РАН (г. Москва). Выборки для статистической обработки были сформированы в соответст-вии с принадлежностью к элементам системы.

Связь химического и гранулометрического состава почв двух систем оценивалась с помощью коэффициента корреляции Спирмена. На его осно-


137

ве также выявлено наличие или отсутствие пространственных линейных трендов в изменении химических и гранулометрических показателей по длине тальвегов.

Гранулометрический состав гумусового горизонта почв (табл. 1) на территориях, окружающих овраг и балку очень близок – отличия проявляются в содержании мелкого песка и крупной пыли – на 5 %. Пространственное распределение мелкого песка имеет общие черты, а поведение всех остальных фракций отличается в данных объектах. В овраге «Волчий», молодой форме, контрастность дифференциации (отношение максимального содержания фракции к его минимальному содержанию в отдельной эрозионной форме) содержания фракций по элементам рельефа составляет 2-3 (раза), но характер этого изменения определяется размером частиц; наиболее равномерное распределение характерно для илистой фракции. В Сенокосной балке аналогичные показатели имеют более низкие значения (рис. 1).

Таблица 1. Среднее содержание* гранулометрических фракций в поверхностных

горизонтах почв прибровочных частей оврага и балки, в % Размер гранулометрических фракций, мм

1,0-0,25 0,25-0,05 0,05-0,01 0,01-0,005 0,005-0,001 <0,001 ∑>0,01 ∑<0,01 Овраг Волчий, n=8

5,73 11,76 51,15 9,62 10,44 11,31 68,63 31,37 Сенокосная балка n=12

5,99 5,19 56,75 11,22 9,53 11,32 67,93 32,07 * - среднее арифметическое; n – число проб.

Для пылеватых и илистой фракций тальвег оврага Волчий является транзитным ландшафтом, а тальвег Сенокосной балки − аккумулятивным (рис. 1). Однако интенсивность этого процесса во втором случае очень слабая. С помощью коэффициента Спирмена доказано наличие линейных пространственных трендов аккумуляции среднего песка (слабо-мелкого песка), рассеяния крупной и средней пыли (слабо-мелкой пыли) вдоль тальвега: от верховьев к конусу выноса в овраге и балке.

Пространственное распределение гранулометрических фракций позволяет охарактеризовать овраг Волчий как транзитную систему, а Сенокосную балку – как слабо аккумулятивную.


138

Содержание металлов в гумусовых горизонтах почв, развитых на территории, окружающей 2-е эрозионные формы (табл. 2) отличаются слабо.

Таблица 2 Содержание металлов* в поверхностном горизонте почв

прибровочных частей оврага и балки, мг/кг Элементы

Sr Ba Ti Mn Cr V Ni Co Cu Zn Pb Sn Zr Овраг Волчий, n=8

40 200 4000 700 50 50 30 10 20 80 30 3 400 Сенокосная балка, n=12

40 300 4000 600 50 60 30 10 20 80 20 3 300 *В таблице приведены медианные значения изучаемых признаков, так как выборочные наблюдения имеют малый объем.

В почвах Сенокосной балки (балка в целом, без окружающей территории) содержание Ti, Mn, V, Zn, Zr, выше, чем в почвах оврага Волчий; различия по другим элементам не достоверны. Вероятно, это связано с более высоким содержанием крупно пылеватой фракции в поверхностном горизонте почв Сенокосной балки (почти в 1,5 раза).

В овраге Волчий содержание всех проанализированных элементов, кроме Cu, Ni, снижается в ряду: склоны>тальвег>конус выноса. Данная эрозионная форма является транзитной для большинства рассматриваемых металлов (рис. 2).

Контрастность распределения металлов в Сенокосной балке заметно ниже, чем в овраге. Распределение Mn, Co, Cu, Ni характеризуется снижением содержания в ряду: окружающая территория > склоны > тальвег > конус выноса. У Ti и Zr наблюдаются одинаковые концентрации на окружающей территории и конусе выноса, на склонах и в тальвеге они слабо уменьшаются. Для Zn и Cr характерно слабое накопление в тальвеге, а для V ─ на конусе выноса. Содержание Sn не дифференцировано по элементам рельефа, а Pb ─ между окружающей территорией, склонами и тальвегом, на конусе выноса отмечается его минимальное содержание. Сравнение графиков распределения содержаний гранулометрических фрак-ций и металлов (рис. 1, 2) показывает отсутствие идентичности; степень транзитности для основной группы металлов низкая.


139


140

Линейный тренд распределения элементов по тальвегу оврага Волчий проявляется в снижении содержания Ba, Ti, Cr, V, (менее явно Mn, Sb, Zr), в Сенокосной балке такое поведение выявлено у Ni, Cu, Sb (Pb). Сравнение данных трендов с аналогичными для гранулометрических фракций подтверждает связь большинства металлов с пылеватыми и илистой фракциями.

ДЕГРАДАЦИЯ ОЗЕР В УСЛОВИЯХ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ Г.Р. Сафина, А.А. Куржанова

Казанский государственный университет, г. Казань, Россия An urban environment causes a significant impact on ecological systems of

lakes: from insignificant strengthening of the rates of their natural development up to the whole change of ecological systems. Within the city Kazan and Kazan’ vicinities a sizes and role of these impacts are defined by the status of territory on which lakes are located.

Город Казань характеризуется достаточно развитой сетью водных

объектов: Куйбышевское водохранилище, река Казанка с притоками, система озер Кабан, Лебяжье, Глубокое и др. Рост города способствует тому, что расположенные в городской черте водоемы и водотоки приобретают все более важное архитектурно-планировочное, рекреацион-ное и эстетическое значение. Благодаря комфортному микроклимату и привлекательной эстетике городские набережные являются наиболее престижным районом расселения, любимым местом прогулок и отдыха горожан. Многоплановое, интенсивное использование водоемов в городе, безусловно, изменяет естественный ход развития озера.

Для определения роли антропогенной нагрузки на развитие озер были отобраны водоемы, расположенные в городской черте (система озер Лебяжье) и Зеленодольском районе Республики Татарстан (Раифское, Линево и Белое).

Следует отметить, что исследуемые озера располагаются в пределах особо охраняемых природных территорий (ООПТ) разного уровня: озеро Лебяжье – имеет статус лесопарка («Лесопарка «Лебяжье»), а озера


141

Раифское, Линево и Белое располагаются на территории Волжско-Камского государственного природного биосферного заповедника (ВКГПБЗ).

Комплекс озер Лебяжье – уникальный природный объект, который является одним из излюбленных мест отдыха жителей города Казани, расположено в западной части г. Казани, в лесопарковой зоне, к югу от автотрассы Казань – Нижний Новгород – Москва.

Озеро представляет собой систему озер, которые довольно отчетливо делятся на 3-4 самостоятельных, но соединяющихся между собой узкими протоками. С запада на северо-восток выделяются: Сухое, Светлое (часто рассматриваются вместе), Большое Лебяжье и Малое Лебяжье. Площадь озер системы Лебяжье составляет 73,29 га.

Озеро находится в пределах среднечетвертичной песчаной третьей надпойменной террасы реки Волги. Северо-западные и западный берега озер системы Лебяжье пологие, на разном расстоянии от береговой линии имеется большое количество небольших самостоятельных воронок и котловин глубиной до 2-2,5 м. С юга к котловинам озер Сухое и Большое Лебяжье примыкают крупные, четко выраженные дюны, поднимающиеся над урезом озера на 10-16 м. Котловина озер Лебяжье имеет сложную лопастную изогнутую в плане форму, обращенную выпуклостью к юго-востоку. Лопастная форма в плане, расположение среди дюн, наличие небольшой по площади воронки позволяет определить это озеро как дефляционно-карстовое [1].

Высоты рельефа вокруг озера колеблются от 85 м (на вершинах дюн) до 75 м в междюнных понижениях. Водосбор озер Лебяжье резко асиммет-ричен. С юга и юго-востока водораздел находится на расстоянии 100-250 м от озера, совпадая на значительном протяжении с железной дорогой Юдино – Дербышки. Современная водосборная площадь составляет всего 12,1 км2. Практически вся площадь водосбора заселена.

С начала 90 годов прошлого века уровень воды в озерах начал катастрофически понижаться. Значительные площади дна, покрытые илис-тыми донными отложениями, обогащенные органикой оказались на поверх-ности, распространяя неприятный запах, резко ухудшая эстетические качества озер.

Существует несколько предположений по поводу обмеления озера: уменьшение площади водосборной поверхности (до создания западной промышленной зоны г. Казани – Казаньоргсинтез, ТЭЦ-3, завода силикат-


142

ных стеновых материалов и др. водосбор доходил до с. Новониколаевка, с. Осиново и достигал площади 30,0 км2; после создания промзоны и автотрассы значительная часть водосборной поверхности оказалась отсе-ченной). Другие объяснения: фильтрация воды из озера в Юдинский карьер [1], отсутствием подземной подпитки вследствие заиления озера [2].

За последние 10-15 лет изучением и сохранением природного комплекса озер Лебяжье занимались различные научные и производ-ственные организации. Их деятельность была направлена на восстанов-ление водности озерных систем, и как следствие его морфометрических характеристик (площади, глубины и др.), поскольку система озер интенсивно мелела. Кроме того, был реализован проект гидроизоляции дна (углубление дна котловины на пару метров, покрытие его 30-санти-метровым слоем глины, создав своеобразный гидрозамок, который должен был предотвратить инфильтрацию).

Предпринятые меры не принесли ощутимых результатов: уровень воды в озере и площадь зеркала водной поверхности продолжали уменьшаться. Кроме того, проект создания гидрозамка, к сожалению, нарушил естественную геоэкологическую систему [3].

Проблему сохранения системы озер Лебяжье невозможно решить без четкого ландшафтного планирования, которое представляет собой программу использования и охрану ландшафтов территории; является составной частью эколого-хозяйственного устройства территории.

Администраций города Казани предпринимаются попытки реализа-ции данного направления сохранения озер. В частности, разработчики нового Генерального плана города Казани предлагают следующие меропри-ятия против обмеления пересыхания озер – укрепление и озеленение склонов, налаживание системы водосбора и водоснабжения озер [4].

Водоснабжение озер предполагается осуществить реализацией проекта Администрацией г. Казани и Кировского района совместно с научно-производственным предприятием «Казаньгеология» по использова-нию вод артезианских скважин, пробуренных в 1994 году возле озера Малого Лебяжьего. С лета 2006 года вода из одной скважины начала поступать в озеро. Ежедневно в озеро Малое Лебяжье получает 1896 м воды. В результате в течение месяца уровень воды повысился примерно на 45 см. Дальнейшее повышение уровня прекратилось т.к. вода дошла до перешейка, отделяющего Большое Лебяжье озеро от Сухого, и начала


143

перетекать в Сухое озера. Таким образом, разобщенные к началу проекта озера стали превращаться в систему, так как это было изначально.

Вода, поступающая из артезианской скважины, безусловно, изменяет качество воды озера Лебяжьего. Минерализация воды озере в 1994 г., т.е. до проведения указанных ранее работ, составляла 328 мг/л, что соответст-вовало средней минерализации вод водоемов Среднего Поволжья. Подзем-ные воды из скважины, поступающие в озеро в настоящее время, имеют более высокую минерализацию равную 1100 мг/л. В результате минерали-зация воды в озере Большое Лебяжье возросла в 1,8 раза. Изменение ка-чества озерной воды, безусловно, приведет к изменению экосистемы озера.

Дальнейшее сохранение системы озер Лебяжье невозможно без реализации ландшафтного планирования и организации мониторинга за природно-атропогенными процессами, как в процессе заполнения озера, так и по его завершению, как в акватории самих озер, так и в пределах водосборной площади. Это позволит проследить эффективность предпринятых мер, проводить их корректировку. Изучение антропогенной нагрузки на природный комплекс озер позволит наиболее эффективно использовать прилегающую территорию для рекреационных целей [5].

Озера, расположенные в пределах Волжско-Камского государствен-ного природного биосферного заповедника (ВКГПБЗ) и в его буферных зонах, имеют карстово-суффозионное происхождение, соединены реками Сумка, Сер-Булак в единую гидрологическую сеть. Наблюдения за морфо-метрическими показателями озер имеют достаточно продолжительный период (Раифское – 1920, 1990 и 2005 гг., Линево – 1970, 1995, 2005 гг., Белого – 1995, 2005 гг.). Изменения гидрохимического режима анализиру-ются с середины 80-х годов.

Анализ данных показал, что исследуемые озера, несмотря на то, расположены в заповеднике, испытывают антропогенное влияние, но развиваются совсем по-другому сценарию. У всех озер происходит сокращение объема озерных котловин (у Раифского – на 30 %, у Линево – на 18 %, у Белого – на 15 %).

Основной причиной сокращения размеров котловин водоемов является заиление, обусловленное антропогенной деятельностью на поверх-ности водосборов озер. Для озер Белое и Раифское характерно минеральное заиление, вызванное интенсивной бассейновой эрозией в верхнем течение Сумки. Причинами столь высоких темпов эрозии являются: вырубка лесов,


144

распашка территории, которые способствуют тому, что легкие по механи-ческому составу отложения легко размываются и сносятся в водоемы. Наиболее интенсивно заиляется озеро Белое, которое расположено в верхнем течении реки Сумки, в результате чего данный водоем получает основную массу стока взвешенных наносов и загрязняющих веществ.

В Раифское озеро поступает значительная часть стока взвешенных, как от реки Сумки, так и от временного водотока Сопы. Темпы заиления достаточно высокие, но в настоящее время несколько снизились, что, возможно, связано с кризисом сельскохозяйственного производства.

Озера Линево характеризуется самыми малыми темпами заиления, так как основная площадь бассейна реки Сер-Булак залесена. Следует отметить, что заиление данного озера несколько иного типа: органическое. Основной причиной органического заиления, очевидно, являются аварий-ные сбросы с территории Казанской птицефабрики, расположенной в пределах водосборной площади, что и приводит к заболачиванию водоема.

Сокращение морфометрических показателей, безусловно, сказыва-ется на и изменении качества воды. Наиболее загрязненным по показателю индексу загрязнения воды (ИЗВ) является оз. Линево, данная ситуация объясняется выше указанной экологической катастрофой. Для исследуемых водоемов характерно то, что в 80-е годы качество вод соответствовало наиболее загрязненным, затем в 90-е наблюдается спад показателя ИЗВ и небольшое возрастание в настоящее время.

В целом, в пределах Волжско-Камского государственного природного биосферного заповедника (ВКГПБЗ) в результате антропогенной деятельности в пределах водосборных площадей происходит некоторое усиление естественных процессов заиления и заболачивания, которые обусловливают изменение качества воды.

Таким образом, можно констатировать, что городская агломерация вызывает значительную антропогенную нагрузку на развитие рассматри-ваемых озер: от некоторого усиления темпов естественного развития до полного изменения экологической системы. Размеры и роль этой нагрузки в Приказанском регионе определяются статусом территории, на которой расположены водоемы.

Литература 1. Бутаков ГЛ., Зорин Н.В. Озеро Лебяжье. // Татарстан. – 1996, № 3. –

С. 15-20.


145

2. Тайсин А.С. Антропогенная активизация эрозии и динамика озер Приказанского района: Дисс. в виде науч. докл. канд. географ. наук. – Казань, 1996. – 26 с.

3. Инжеваткин С.Ю., Соколов В.Н., Куржанова А.А., Сафина Г.Р. Совре-менное состояние системы озер Лебяжье и меры по его улучшению. // Эколого-гидрологические проблемы изучения и использования водных ресурсов. Сборник трудов. Казань, 2006. – С. 371-372.

4. Генеральный план города Казань. // www.Kazan.org.ru.

МОНИТОРИНГ ДИНАМИКИ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА АЛЛЮВИАЛЬНЫХ РАВНИН

Н.В. Стасюк, Г.В. Добровольский, Е.П. Быкова МГУ им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия

Главной особенностью почвенного покрова аллювиальных равнин

является его динамичность, то есть временные изменения состава и пространственной организации, особенно при антропогенном воздействии. На юге России на аллювиальных равнинах расположены крупные массивы орошаемых и пастбищных земель, деградационно изменяющихся и требующих регулярного или периодического контроля состояния, поэтому почвенный мониторинг здесь неотложная проблема.

Длительное время у нас в стране почвенный мониторинг заменяли наземные крупномасштабные почвенные съемки. Периодически составляв-шиеся почвенные карты позволяли отслеживать изменения экологического состояния почвенного покрова и сельскохозяйственных земель. Но с конца ХХ века почвенные карты не составляются в связи с большой стоимостью и трудоемкостью проведения крупномасштабных съемок. Поэтому контроль антропогенных изменений почвенного покрова в настоящее время необходимо вести с самым широким использованием дистанционных методов, чему будет способствовать вводимая в России национальная система ГЛОНАСС.

На необходимость внедрения почвенного мониторинга в стране еще в 80-ые годов ХХ века указывали многие ученые (Г.В. Добровольский, Ф.И. Козловский, В.Л. Андроников, Е.И. Панкова, Т.В. Королюк и другие). Тем

http://www.Kazan.org.ru


146

не менее, в стране он поэтапно не разработан и до настоящего времени нет ни одной действующей региональной системы слежения.

Различают три уровня почвенного и земельного мониторинга – государственный (учетные земельные данные и мелкомасштабные почвен-ные, почвенно-тематические карты и карты почвенно-географического районирования в границах России), региональный (учетные земельные данные, мелкомасштабные и среднемасштабные почвенные, почвенно-тематические карты и карты почвенно-экологического районирования в границах Федеральных округов и административных областей). И только локальным долговременным почвенным мониторингом разрабатываются принципы дальнейшего слежения и критерии оценки изменений для государственного и регионального мониторинга. Он проводился в таксонах почвенно-экологического районирования и эталонных землепользованиях. Поэтому первые два уровня мониторинга носят преимущественно инвентаризационный и обзорный характер.

Мониторинг засоленных почв в России на государственном уровне фактически реализован с выходом коллективной монографии «Засоленные почвы России» (2006г), которая является крупным научным обобщением результатов изучения засоленных почв страны, полученных за последние 50 лет ХХ века, их свойств, интенсивности и химизма засоления, географии и, наконец, современной оценки занимаемых площадей. Составлена новая авторская карта засоления почв России в Мб 1:2 500 000 с учетом поч-венно-мелиоративной карты страны и региональных среднемасштабных карт административных областей.

Долговременный локальный мониторинг, изучение пространственно-временной динамики засоления почв, изменений во времени, их деградации, ожидаемый прогноз состояния и оперативный контроль реализован в дельте Терека (Южный Федеральный округ) на основе длительных картографических исследований, также проведенных во второй половине ХХ века. Его этапы могут быть экстраполированы не только на другие районы Дагестана, но и всего юга России (Стасюк, 2005).

Природные условия республики Дагестан контрастны. На общей площади немногим более 5 млн.га происходит смена крупных горных массивов обширными гидроморфными и полупустынными равнинами, различающимися климатическими условиями, геоморфологией, литологи-ей, гидрогеологией и гидрографией, растительностью и почвенным


147

покровом. Дагестан – район древнего орошения и древнего скотоводства, масштабы которых в настоящее время выросли во много раз. Площади современного орошения составляет почти 500 тыс. га, а поголовье скота превышает 3 млн. годов. Почвенный покров Дагестана изучается давно (Докучаев, Захаров, Костычев, Панков, Аболин, Зонн, Солдатов, Залибеков, Добровольский, Федоров, Стасюк, Можарова, Молчанов, Керимханов, Саидов и другие). По последним картографическим данным с исполь-зованием дистанционных материалов его состав формируют 30 типов почв. Наиболее доминирующие из них горно-луговые высокогорных лугов (20%) и аллювиальные гидроморфные почвы низменных равнин (21%). Горные бурые лесные и горные дерново-карбонатные почвы занимают площадь 7,4%. Горные черноземы, горные каштановые и горные коричневые занимают площадь 15,4% территории. На равнинной части Дагестана распространены также каштановые, светло-каштановые, лугово-каштано-вые почвы. Суммарная площадь занимаемая ими составляет 14,9%. В равнинном Дагестане нередки солонцы и солончаки(6%). Значительные площади здесь занимают пески (13,5%) (Молчанов и др. 1987)

Сложной является пространственная организация почвенного покрова. Это комплексы, моногенные ареалы, пятнистости, образующие вариации в дельте Терека и Терско-Сулакской низменности, вариации и сочетания – в Терско-Кумской низменности и Приморской террасирован-ной равнине и сложная структура вертикальной поясности из 5 типов и II рядов – в горной части. Почвенный покров Дагестана, учитывая его разнообразие, претерпевает в зависимости от ландшафтно-геоморфоло-гических условий и антропогенного воздействия засоление, опустынивание, эрозию и деструкцию. В ХХ веке площади деградированных земель в нем с учетом горной территории в среднем удвоились (Стасюк, 2008).

Локальный долговременный почвенный мониторинг – многоэтапная информационная система, предполагающая в первую очередь анализ причин вызвавших деградационные изменения почвенного покрова. Затем анализ скорости изменений состава и структуры почвенного покрова, то есть его динамичности, так как ею определяется необходимый временной интервал последующего контроля состояния. Главные его этапы – всесторонний анализ изменений свойств почв и особенно тех, которые вызывают деградацию почвенного покрова, в том числе динамику состава и пространственной организации. Поэтому необходима оценка современного


148

состояния почвенного покрова, количественное матричное описание временной динамики деградации и ее ожидаемых изменений, разработка оперативной диагностики деградации по дистанционным материалам. В целом, как видно, такой системой исследований обеспечивается прост-ранственный и временной контроль динамики деградации почвенных ресурсов. Подробно задачи и этапы почвенного и земельного мониторинга в Дагестане изложены нами ранее (Стасюк, 2008). В данной работе остановимся на результатах основных этапов долговременного и оператив-ного мониторинга: оценке вековых изменений факторов природной среды, оценке изменений состава земельного фонда, динамике состава и простран-ственной организации почвенного покрова, критериях ее оценки и коли-чественном описании, почвенно-экологическом районировании и принци-пах размещения ключевых участков слежения, картах динамики почвен-ного покрова и оперативном дистанционном мониторинге.

Вековые изменения факторов природной среды в Дагестане обусловлены как глобальными причинами (потепление климата, колебания уровня Каспийского моря, сейсмичность территории), так и антропоген-ными (изменение гидрографической сети, структуры землепользования, динамики уровня грунтовых вод, объема речного стока и его распреде-ления, состава растительного покрова, микроклиматических показателей, микрорельефа территории, дорожной сети, подвижности песков). Как результат их суммарного воздействия – развитие деградации, которая проявляется различными видами и интенсивностью в отдельных литолого-геоморфологических районах и изменением состава и структуры почвенного покрова. В ХХ веке состояние природных экосистем можно определить тремя периодами: естественным, интенсивным антропогенным и современным устоявшимся антропогенным. В первой половине прошлого века природные ресурсы всех ландшафтно-геоморфологических районов Дагестана находились в естественном состоянии на фоне регрессирующего Каспийского моря и сравнительно постоянных климатических условий. Антропогенное освоение природной среды, начиная со второй половины прошлого века, шло на фоне начавшегося глобального потепления климата и падения уровня Каспийского моря, которое сменилось в 1978 году его повышением.

В Дагестане только за 40 последних лет прошлого века значительно выросли площади отчуждаемых земель, что связано с ростом городских и


149

сельских поселений, особенно в равнинной части, сооружением протяжен-ных нефте- и газопроводов, оросительных и дренажных каналов. Кроме того, с введением отгонного животноводства увеличилась протяженность скотопрогонов, а также многокилометровых поселковых и полевых дорог. Особенно отрицательным фактором является то, что это связано с отчужде-нием естественных и агроэкосистем.

Данные двухэтапных наземных крупномасштабных почвенных съемок на основе аэрофотоснимков показали, что в орошаемых гидромор-фных ландшафтах Дагестана произошло изменение структуры почвенного покрова со сменой на подавляющей части территории гомогенных ареалов почв на комплексные, рост показателей комплексности почвенного покрова, его засоления, сложности, контрасности, деградации, суммарный рост площадей солончаков.

Наибольшая деградация (засоление) почвенного покрова за последние 20 лет ХХ века произошла на участка с резкой искусственной трансформацией болотистых плавней в богарные пастбища: смена гомоген-ной структурной организации на комплексную, снижение сложности, рост контрастности, засоления. На хорошо дренируемых староорошаемых землях изменения почвенного покрова невелики. И, наоборот, при ороше-нии с рисосеянием за тот же период имела место проградационная перестройка не только состава и структуры почвенного покрова, но и характера контурности (форм, ориентации, размеров, площади ареалов), снижение сложности, рост комбинаций засоления и полная их рассолительная трансформация. В автоморфных ландшафтах (Терско-Кумская низменность) в связи с высокими пастбищными перегрузками произошла на значительных площадях деструкция почвенного покрова, проявившаяся ростом участия в его составе голых, пухлых, бугристых солончаков, техногенных ареалов – показателей опустынивания (Стасюк и др., 2006). В предгорных и горных районах Дагестана усилилась водная эрозия – местами с локальным частичным или полным разрушением почвенного покрова, ростом площадей осыпей, оползней, галечникового аллювия.

Из-за разнообразия литолого-геоморфологических, геохронологичес-ких, почвенных условий и видов деградации почв контроль динамики деградации почвенного покрова целесообразно вести в таксонах почвенно-экологического районирования. В Дагестане почвенно-экологическое


150

районирование проведено на ландшафтных принципах с учетом типизации структур почвенного покрова, вида и интенсивности его деградации. В равнинной части выделены два ландшафта – приморский и аллювиальный (два района) с единым для каждого комплексом геохимических и литолого-геоморфологических условий почвообразования. В пределах районов – разновозрастные подрайоны с ведущими процессами почвообразования. Таким образом, пространственные ареалы классов структур почвенного покрова – это районы, типов структур почвенного покрова – подрайоны в равнинной части, классов и рядов – в горной. Всего на территории Республики выделено 33 подрайона. Интенсивность засоления почвенного покрова в них характеризуется слабой, средней, сильной; опустынивания – очаговым, нарастающим, площадным. В горной части – слабой, средней и сильной эрозионной нарушенностью.

Важнейшим этапом почвенного мониторинга является оценка деградационной динамики почвенного покрова. И насколько полно учтены пространственные изменения динамичных признаков почв, тем точнее будет в будущем их оперативный и локальный контроль. Поэтому сравнительная обработка разновременных почвенных и почвенно-темати-ческих карт и создание базы картографических и аналитических данных ведется также по всем таксонам районирования – районах, подрайонах, тестовых землепользованиях. Определяются временные изменения площадных параметров типов почв, видов контурности, состава почвенных комбинаций, категорий деградации, почвенных комбинаций деградации, запасов солей в метровой толще комбинаций, временных изменений поконтурных и площадных запасов солей в метровой толще ключевых участках земель. Для определения тенденции засоления почвенного покрова проводится матричное описание динамики состава комбинаций деградации на ключевых участках, что является интегральным показателем динамики процесса. Составляются разновременные карты структуры почвенного покрова. Рассчитываются также прогнозные матрицы динамики комбинаций деградации на ключевых участках, составляются прогнозные почвенные карты и прогнозные карты структуры почвенного покрова. Для верификации прогнозных карт проводится эталонирование сопряженных связей интенсивности деградации почв с составом фитоценозов и признаками аэрофотоизображения. Нормируются диагностические и


151

дистанционные признаки деградации почв и состояния сельскохозяйст-венных угодий.

Основными критериями оценки изменений почвенного покрова являются изменения его структурных показателей – динамичности, сложности, контрастности, засоленности, засоления, комплексности, общей деградации, а также их устойчивости, темпов деградации и расчет необходимого временного интервала предстоящего контроля. Этим этапом устанавливаются наиболее показательные критерии динамики, которые в будущем составляют основу регионального и локального оперативного почвенного мониторинга (Стасюк, 2005).

Важнейшим этапом почвенного мониторинга является также размещение ключевых участков слежения. Ключевые участки долговремен-ного наблюдения впервые были отведены в 60-ые годы в дельте Терека крупном орошаемом районе Дагестана. Они учитывают все типы сельско-хозяйственного использования земель, территориально характеризуют все таксоны ее почвенно-экологического районирования, имеют площадь 10-25 тыс. га каждый и адекватно отражают состав почвенного покрова подрайонов. Исходные характеристики ключевых участков, в которых была проведена двухэтапная крупномасштабная почвенная съемка на аэрофотоснимках, были показаны нами ранее (Стасюк, 2005). Те же основные требования к ключевым участкам слежения сохраняются и в других таксонах почвенно-экологического районирования Дагестана. Это типичные участки для состава почвенного покрова подрайона, с репрезен-тативной площадью, определяемой площадью подрайона и сельскохозяйст-венным использованием земель. Ключевые участки должны также характеризовать происходящие изменения в почвенном покрове подрайона при использовании земель, как в орошаемом земледелии, так и отгонном животноводстве. На такие участки земель должна регулярно поступать аэрокосмическая информация, чтобы вовремя контролировать происходя-щие изменения.

В дельте Терека необходимы шесть ключевых участков, шесть в другом орошаемом районе – Терско-Сулакской низменности, учитывая наличие в ней трех почвенно-экологических районов и три ключевых участка – на Приморской террасированной равнине с двумя почвенно-экологическими районами. Если в гидроморфных ландшафтах (дельта Терека, Терско-Сулакская низменность, Приморская террасированная


152

равнина) основу почвенного покрова составляют засоленные гидроморф-ные почвы, то в Терско-Кумской низменности – засоленные гидроморфные и полупустынные дефлируемые почвы. Поэтому, учитывая типизацию структур почвенного покрова и почвенно-экологическое районирование, в Терско-Кумской низменности объектами постоянного слежения должен быть почвенный покров тринадцати ключевых участков. В горной части Дагестана – шесть ключевых участков, охватывающих все разнообразие доминантных почв, растительных формаций и сельскохозяйственного использования земель. В итоге наличие аэрокосмоснимков необходимо для 13 ключевых участков в гидроморфных районах Дагестана, для 13 – в Терско-Кумской низменности, для 7 – в предгорном Дагестане.

В отличие от разновременных карт (почвенных, почвенно-тематических, структуры почвенного покрова), карты динамики почвенного покрова – это карты другого типа и содержания. Они являются результатом сравнительного анализа разновременных почвенно-тематических и почвенных карт и поэтому отражают динамику интенсивности деграда-ционных процессов, вызывающих динамику изменения структуры почвен-ного покрова с показом временного интервала необходимого контроля. С использованием компьютерных технологий сравнительный анализ поконтурного содержания разновременных карт проводится достаточно быстро, так как принципы и критерии оценки для Дагестана разработаны. Установленными многолетними данными в Дагестане контроль состояния почвенного покрова необходимо проводить через 6 лет, через 3-5 лет и через 1 год в зависимости от подрайона, антропогенного воздействия и происходящей динамики почвенного покрова. Еще раз подчеркиваем, что контроль всех деградационных нарушений, происходящих в почвенном покрове отслеживается по аэрофото- и космоснимкам, так как все предшествующие разновременные крупномасштабные почвенные и почвенно-тематические карты с 50-ых годов ХХ века в Дагестане составлялись только на основе аэрофотоматериалов. Карты динамики почвенного покрова через установленный временной интервал составляют-ся отдельно для гидроморфных, автоморфных и горных районов, при этом изменения фиксируются в каждом исходном почвенном контуре. Карты динамики должны быть простыми в использовании, поэтому применяются общепризнанная индексировка и поконтурные дробные обозначения: в числителе – показатели в данный момент времени, в знаменателе –


153

исходные данные предыдущего периода исследований. К примеру, при составлении карт динамики засоления почв поконтурно отражается тип почвы, комбинация деградации, гранулометрический состав, химизм и интенсивность засоления. Кроме карт динамики засоления, опустынивания, деструкции, эродированности, дефляции почв эталонных землеполь-зований, почвенно-экологических подрайонов и районов необходимо составление также карт динамики почвенного покрова с показом изменений его состава, пространственной организации и количественных показателей структуры – индекса сложности, индекса контрастности, показателя деградации, показателя динамичности, показателя темпов деградации, показателей всех видов деградации и временного интервала контроля слежения.

Оперативный аэрокосмический мониторинг является завершающим этапом долговременного почвенного мониторинга, так как только его реализацией устанавливаются диагностические показатели для оценки и контроля динамики идущих деградационных нарушений почв и почвенного покрова. Но впоследствии дистанционный мониторинг становится постоянно действующим. Требования к диагностическим дешифровочным признакам – объективность и интегральность отражения локальных и пространственных деградационных изменений почвенного покрова, хорошая индикация на аэрофото- и космоснимках, возможность с их помощью быстрой количественной оценки масштабов и интенсивности протекающих процессов Оперативный аэрокосмический мониторинг – это оценка динамики площадей максимально деградированных почв в каждом таксоне районирования на основе дистанционных материалов. В современных аллювиальных ландшафтах показатель общей и пространст-венной деградации почвенного покрова определяется масштабами участия в нем солончаков – типичных, луговых, древнегидроморфных. Увеличение их площадей на разновременных аэрофотоснимках свидетельствует об ухудшении экологического состояния почвенного покрова. При слабой деградации – солончаков в составе почвенного покрова отмечается 25-30%, при средней – до 50% и сильной – более 50%. Однако, временным показателем интенсивности идущего засоления почвенного покрова являются темпы засоления – скорость увеличения относительных площадей солончаков за год. Они низкие, если составляют менее 0,2% в год, средние – до 0,5% в год и высокие – до 1% в год. Темпы засоления почвенного


154

покрова устанавливаются легко на основе сравнительного анализа разновременных аэрофото- и космоснимков, на которых солончаки четко и хорошо дешифрируются (Федоров, Стасюк, 1976,1977).

Опустыниванием в основном охвачен почвенный покров Терско-Кумской низменности и древних участков дельты Терека. Диагности-ческими показателями являются наличие в почвенном покрове участков с полной потерей биологической продуктивности – голых, пухлых, бугристых солончаков, очагов развеваемых песков и техногенных ареалов. Они также хорошо дешифрируются на аэрокосмических материалах. Выделяются три степени нарушения почвенного покрова в результате опустынивания. Опустынивание очаговое (слабое) характеризуется нали-чием 10-12% площадей ареалов, нарастающее опустынивание (среднее) – 20-25% и площадное (сильное) – ареалы опустынивания суммарно занимают более 45% площади (прикумские пески и центральная часть Терско-Кумской низменности). На рассматриваемой территории имеются также участки, где очаги опустынивания занимают более 80% площади. Темпы опустынивания почвенного покрова – главный диагностический показатель интенсивности деструктивного процесса: слабые (низкие) равны 0,05-0,1% в год, средние – 0,2-0,3% в год и сильные – более 0,4% в год. Последний показатель рассчитан на основе имеющихся данных изменения площадей опустыненных земель в Терско-Кумской низменности за 38 лет – 13,7% – в 1962 году и 27,9% – в 2000 году. Первый показатель установлен по данным динамики опустынивания земель древних участков дельты Терека (увеличение на 5% их площади за 70 лет, что составляет скорость роста – 0,1% в год в XX веке).

Водная эрозия – интенсивный деструктивный процесс в почвенном покрове горного Дагестана. Горными непочвенными образованиями по данным середины 80-ых годов XX века было занято 7,2% площади горной части. Это оползни, аллювиальные валунно-галечниковые отложения, выходы горных пород и осыпей, ледники, снежники. По современным данным дешифрирования космических снимков вдвое выросли в горах площади оползней, а впервые установленные площади сильноэродиро-ванных земель, почти полностью лишенных почвенного покрова, составили 23,2%.

Масштабы опустынивания и сильной эрозии почв в Дагестане близки, несмотря на различие геоморфологических и климатических


155

показателей, что свидетельствует об интенсивно текущих деструктивных процессах в почвенном покрове всего Дагестана.

Диагностическими показателями темпов эрозионных нарушений почвенного покрова горных ландшафтов мы считаем при оперативном мониторинге показатель ежегодного изменения площадей непочвенных образований и площадей сильноэродированных земель. При проведении оперативного аэрокосмического мониторинга необходимо контролировать также масштабы катастрофических разливов рек, площади затопления почв, которые стали частыми в конце нынешнего и начале XXI века в Дагестане, а также подтопления и затопления земель водами Каспийского моря в связи с его трансгрессией.

Дистанционный мониторинг в настоящее время единственная возможность контроля экологического состояния почвенных и земельных ресурсов и управления их состоянием, так как быстро устанавливается необходимость корректировки. Кроме того, это одновременная оценка и диагностика деградационных изменений почвенных ресурсов на больших площадях в отличие от ограниченных в площадном отношения трудоемких и требующих больших финансовых затрат почвенных съёмок, результаты которых поступают в хозяйства несколько лет спустя после проведенных исследований. В аридных районах эти результаты часто успевают устаревать до использования в связи с динамичностью здесь почвенного покрова. При действующем аэрокосмическом мониторинге сопряженные типы природных ресурсов (почвенные, растительные и земельные) находятся под постоянным или периодическим контролем как того требует временной интервал наблюдений, установленный наземными двухэтапными почвенными съемками на аэрофотоснимках.

Литература 1. Атлас Республики Дагестан. – М.: Изд-во ГУТК, 1999. 2. Молчанов Э.Н., Можарова Н.В., Стасюк Н.В. и др. Почвенная карта

Дагестанской АССР, мб 1:300 000. Изд-во ГУГК СССР, 1987. 3. Молчанов Э.Н., Можарова Н.В., Стасюк Н.В. и др. Пояснительный

текст к картам Дагестанской АССР. Изд-во ГУГК СССР, 1987. – 27 с. 4. Засоленные почвы России. – М.: Изд-во ИКЦ «Академкнига», 2006. –

854 с.


156

5. Залибеков З.Г. Опыт экологического анализа почвенного покрова Дагестана. – Махачкала: ДНЦ РАН, 1995. – 139 с.

6. Стасюк Н.В., Быкова Е.П., Буйволов Ю.А. Засоление почв и состав фитоценозов в дельте Терека. // Аридные экосистемы, 1999, № 10. – С. 48-51.

7. Стасюк Н.В. Почвенный покров дельты Терека: современное состояние, временные изменения и прогноз. Антореф. дисс. докт. биол. н. М.: Изд-во МГУ, 2001. – 50 с.

8. Стасюк Н.В., Добровольский Г.В., Залибеков З.Г., Саидов А.К., Добрынин Д.В. Оценка деградации и опустынивания почвенного покрова северного равнинного Дагестана // Экология, 2004, № 3. – С. 172-178.

9. Стасюк Н.В., Добровольский Г.В., Рущенко В.К., Залибеков З.Г. Методологические аспекты почвенного мониторинга равнинного Дагестана. // Почвоведение, 2006, № 9. – С. 1130-1143.

10. Стасюк Н.В Динамика почвенного покрова дельты Терека. – Махачкала: ДНЦ РАН, 2005. – 193 с.

11. Федоров К.Н., Стасюк Н.В. Применение аэрофотоматериалов для оценки состояния с/х угодий Северного Дагестана МГУ – сельскому хозяйству. – М: МГУ, 1976. – С. 31-34.

12. Федоров К.Н, Стасюк Н.В. Аэрофотодешифрирование с/х угодий Северного Дагестана. Проблемы сельскохозяйственной науки в МГУ, 1975. – С. 29-32

АГРОЛАНДШАФТЫ ПОРЕЧИЙ И УСЛОВИЯ ИХ ФОРМИРОВАНИЯ В

ЛЕСНОЙ ЗОНЕ ВОСТОЧНО-ЕВРОПЕЙСКОЙ РАВНИНЫ О.Н. Трапезникова

Институт геоэкологии РАН им. Е.М. Сергеева, г. Москва, Россия

Само слово «поречье» говорит о том, что объектом данного исследования являются агрогеосистемы, сформировавшиеся в приречных условиях. Приречное расположение населенных пунктов вообще характер-ный признак человеческого расселения по всему свету. Еще великий русский географ и историк Лев Ильич Мечников (1838-1888) обратил внимание на тот факт, что многие древнейшие цивилизации возникли и


157

развивались в долинах крупных рек [1]. При первичном освоении труднопроходимой таежной зоны Восточно-Европейской равнины (ВЕР) реки также были единственными транспортными артериями. Однако первичное освоение региона по рекам вовсе не означает, что приречные территории являлись также единственным объектом аграрного освоения. Как показывают данные археологии [2], к моменту перехода на производя-щее сельское хозяйство таежная зона была уже достаточно заселена и освоена, и население не было жестко привязано к речной сети.

Интенсивное сельскохозяйственное освоение лесной, нечерноземной зоны ВЕР происходило во второй половине первого тысячелетия н.э. на фоне климатического потепления, позволившего угро-финским (на востоке) и славянским (в центре и на западе) племенам продвинуть далеко на север зону пашенного земледелия. В свою очередь переселение этих племен на север явилось следствием волн миграций воинственных кочевников по всей евроазиатской степной зоне. В результате, несмотря на то, что природные условия Нечерноземья гораздо менее благоприятны для земледелия, чем в расположенных южнее лесостепной и степной зонах, в средние века большинство населения проживало именно здесь, и основным занятием было сельское хозяйство. При этом в течение всего средневековья вся лесная зона Европы отличалась удивительной однородностью земледелия, монотонностью и однообразием хозяйствования [3]. Как подчеркивается в [4, с. 372], «по состоянию земледелия Северо-Западная (и, вероятно, Северо-Восточная) Россия XV в. не отличалась сколько-нибудь существен-но от других, расположенных в нечерноземной полосе Восточной и Центральной Европы, стран. То же господство трехполья в сочетании с огневым земледелием (играющим второстепенную роль и сохранившимся не повсеместно). Схожий набор культур. Схожие орудия труда. Наконец, та же неустойчивость и скачкообразность урожаев и тот же их уровень. Средние урожаи основных хлебов еще в конце XV в. были во Франции на уровне сам-4,3. А в Германии, Скандинавии, Чехии, Польше и Литве они составляли в XVI в. сам-4,2 – сам-4,1» [5].

Такая однородность сельского хозяйства на огромной территории с разнообразными природными условиями достигалась благодаря выбороч-ному использованию угодий, наиболее благоприятных для культивиро-вания сельскохозяйственных культур в условиях жестких природных ограничений. Это привело к формированию различных исторических типов агроландшафтов в разных регионах, и теснейшим образом связанной с


158

ними поселенческой сети. Интересно, что самые древние и наиболее устойчивые исторические типы агроландшафтов лесной зоны ВЕР имеют собственные названия: «ополье», «поречье», «поозерье», «сушь» и др. В то же время каждый из этих типов агроландшафтов имеет свой ареал распространения.

Основные природные факторы и ограничители сельскохозяйст-венного освоения Нечерноземной зоны – это климат и геолого-геомор-фологические условия. Соответственно, в пределах Нечерноземья ВЕР можно выявить два основных природных тренда: климатический и геоло-гический. Климатический тренд заключается в том, что суровость климата растет с юго-запада на северо-восток. Геологический тренд связан с возрастом ландшафтов, а, следовательно, с уровнем их развития, включая дренированность долин, плодородие почв и т.п. Возраст ландшафтов увеличивается с северо-запада на юго-восток в соответствии со временем освобождения территории от оледенения. В Нечерноземной зоне ВЕР можно выделить 5 зон пространственной организации агрогеосистем, которые имеют также и исторические корни:

1) Южная теплая зона древних ландшафтов (ополье-полесский пояс). 2) Западная умеренная зона молодых ландшафтов – самая молодая в

природном, геологическом отношении. 3) Северо-Западная холодная зона молодых ландшафтов, расположенная

в схожих геологических условиях, что и предыдущая, но с более суровым климатом

4) Восточная холодная зона древних ландшафтов – территория с суровым климатом и древними преимущественно перигляциальными ландшафтами.

5) Центральная зона носит переходный характер между вышеназван-ными. Каждая из этих зон отличается уникальным сочетанием природных

условий. Границы зон достаточно условны и связаны с распространением тех или иных переходных вариантов природных условий. Границы холодных и умеренных зон проведены по границе холодного и умеренного климата [6]. Граница молодых и древних ландшафтов проведена по границе распространения самого молодого валдайского оледенения. Южная зона представляет собой хорошо изученный в географии перигляциальный ополье-полесский пояс. Идея выделения этих зон заключается в том, что для каждой из них характерен свой набор исторически сложившихся типов


159

агроландшафтов. Рассмотрим выделенные нами зоны для анализа условий возможности возникновения поречий как особого типа агрогеосистем.

В пределах южной теплой зоны древних ландшафтов (ополье-полесского пояса) не наблюдается развитие поречий как особого вида агрогеосистем. Здесь преобладают агрогеосистемы ополий. Совместно с полесьями ополья образуют «ополье-полесский структурно-морфологи-ческий ландшафтный пояс» (по Ф.Н. Милькову), протянувшийся вдоль южной границы московского оледенения. Современный облик ополий определяется длительным, многовековым периодом их развития как агрогеосистем. Ополья сформировались на вторичных моренных и дочет-вертичных равнинах, для них характерен возвышенный рельеф и лессовидные покровные суглинки в качестве материнской почвообразу-ющей породы. Фактически ополья являются наиболее продуктивными и устойчивыми агрогеосистемами лесной зоны, своего рода эталоном агроландшафта в регионе. Напротив, полесья с их бедными песчаными почвами и сильной заболоченностью, представляющие собой пониженные флювиогляциальные равнины, в которые вложены долины основных рек рассматриваемой зоны, как правило, минимально используются в сельском хозяйстве, за исключением сенокосных пойменных лугов.

Западная умеренная зона молодых ландшафтов – самая молодая в природном, геологическом отношении. Здесь дольше всего длилось оледе-нение, и ландшафты все еще находятся в стадии становления. Поэтому основным природных фактором, определяющим пространственную органи-зацию агрогеосистем, является дренированность территорий. Долины рек здесь, как правило, не разработаны и плохо дренированы, поэтому мало используются в сельском хозяйстве.

Северо-Западная холодная зона молодых ландшафтов, расположен-ная к северу от предыдущей, характеризуется крайне сложными природны-ми условиями с точки зрения сельского хозяйства, так как здесь сочетаются неблагоприятные климатические и геолого-геоморфологические факторы. Фактически, ни один из зональных ландшафтов региона не пригоден для сельскохозяйственного использования. Оно ведется лишь в пределах некоторых азональных ландшафтов. Это приозерья, например, Онежское, и азональные агрогеосистемы, такие как Каргопольская сушь, приуроченная к дочетвертичному относительно возвышенному карстовому плато, где благодаря маломощности четвертичных отложений развиты хорошо дренированные аномально плодородные дерново-карбонатные почвы.


160

Напротив, северо-восточная холодная зона древних ландшафтов, хотя и отличается суровым климатом, воздействие которого проявляется в крайней выборочности угодий, пригодных для сельскохозяйственного использования, однако именно здесь сформировались многовековые хоро-шо развитые обширные агрогеосистемы, такие как, например, Обвинское и Иньвенское поречья в западном Прикамье. Дело в том, что древние перигляциальные ландшафты отличаются хорошей проработанностью речных долин и материнскими породами с благоприятными для сельского хозяйства физико-химическими свойствами: покровными пылеватыми суглинками и элювием дочетвертичных отложений, часто карбонатным. В то же время, короткий вегетационный период зоны делает возможным устойчивое земледелие только в долинах с их теплым микроклиматом. Кроме того, широкое расположение пашни на склонах долин также способствует ее скорейшему созреванию в условиях повсеместного распространения тяжелых глинистых и суглинистых почв. Поэтому, если в пределах южного ополье-полесского пояса на таких древних и хорошо дренированных ландшафтах ополья сформировались на междуречьях, то к северо-востоку от него в значительно более сложных климатических условиях на пределе возможностей развития продуктивного сельского хозяйства, возникла область поречий – территория, где сельское хозяйство развивается только в относительно более теплых долинах рек, тогда как на водоразделах господствуют леса.

Существенной особенностью агрогеосистем поречий является их внутренняя «мелкоядерная» структура, сохранявшаяся, по крайней мере, до периода коллективизации в середине ХХ века и таким образом носящая реликтовый характер [7]. Как в XII в., так и в XVII-XIX в.в. преимущест-венно небольшие (1-3 двора) населенные пункты располагались по долинам рек. Вокруг них в радиусе нескольких километров находились кормовые угодья и поля. Благодаря жестким природным ограничениям и особеннос-тям социального развития агроландшафты поречий сохранили свою пространственную структуру, которую можно считать реликтовой, так как она зародилась в период их освоения в IX-XV веках.

Литература 1. Мечников Л.И. Цивилизация и великие исторические реки. – М.:

Пангея, 1995. – 461с.


161

2. Седов В.В. Избранное. Славяне. Древнерусская народность. – М., 2005. – 670 с.

3. Дулов, Географическая среда и история России, конец XV – середина XIX в. – М.: Наука, 1983. – 255с.

4. Аграрная история Северо-Запада России. XVI век. – Л., 1978. – 402 с. 5. Slicher van Bath. В. Н., Yield ratios, 810—1820. Afdeling Agrarische

Geschiedenis. A. A. Y. Bijdragen 10, Wageningen, 1963, 16p. 6. Агроприродное и сельскохозяйственное районирование Нечернозем-

ной зоны европейской части РСФСР. – М.: Изд-во МГУ, 1987. – 270 с. 7. Трапезникова О.Н. Природные и социально-исторические особенности

сельского хозяйства и землепользования в таёжной зоне (исторический пример Прикамья) // Север: проблемы периферийных территорий. – Сыктывкар: Изд-во Коми научного центра УрО РАН, 2007. – С.190-215.

Работа выполнена при поддержке РФФИ, грант 08-05-00755-а.

ПОЧВЕННЫЙ ПОКРОВ БАССЕЙНОВ РЕК КИРЖАЧ И СУДОГДА

ВЛАДИМИРСКОЙ ОБЛАСТИ 1 Т.А. Трифонова, 1 Е.П. Быкова, 1 Н.В. Орешникова, 2 Н.П. Матекина

1 МГУ им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия 2 Институт экологического почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова,


The soil cover of the rivers Sudogda and Kirzhach were studied in 2007-2008 Carrying out of the detailed morphological description and selection of soil samples of the basic types of soils of pools of the rivers Kirzhach and Sudogda. Physical and chemical properties of soils were defined. Features of a soil cover of pools of the rivers of Vladimir region are revealed. Samples of a vegetative cover from trial platforms for definition of biological efficiency of elevated phytoweight are selected.

Целью настоящей работы явилось изучение малоисследованного

почвенного покрова ряда бассейнов малых рек Владимирской области и выявление особенностей почвообразования на примере почвенного покрова бассейнов рек Киржач и Судогда. Полевые работы выполнялись летом 2007-2008 годов.


162

Речные бассейны представляют собой естественно-исторические территории, объединяемые общей водосборной сетью оврагов и речных долин. Они формируются в процессе развития водосборной речной сети, образующейся на поверхности суши. Важнейшее значение при этом имеют процессы выветривания горных пород, водной эрозии и руслообразования, переноса и переотложения твердого стока. Все процессы на территории речных бассейнов взаимосвязаны, что придает им значение территориаль-ных геосистем и делает необходимым проводить морфологические и топологические исследования, интерпретировать развитие бассейна во взаимосвязи с различными природными условиями: климатом, геологичес-ким строением, растительностью, почвенным покровом и т.п.

В задачи исследований входило: – Проведение детального морфологического описания и отбор почвен-

ных образцов основных типов почв бассейнов рек Киржач и Судогда. – Определение физико-химических свойств почв (содержания гумуса,

полуторных оксидов железа, гранулометрический состав, и др.). – На основании анализа полученных данных выявление особенностей

почвенного покрова бассейнов рек Владимирской области. – Отбор образцов растительного покрова с пробных площадок для

определения биологической продуктивности надземной фитомассы. При разработке плана исследовательских работ, мы опирались на то,

что водосборные бассейны отличаются собственным специфическим рельефом, формы которого имеют существенное значение для характерис-тики потенциальных запасов влаги, величины стока, перемещения твердого материала, а это в конечном итоге влияет на формирование почвенно-растительного покрова. Фасетка склона водораздельного бассейна обычно ограничена линией водораздела (сверху и по бокам), а в основании – шовной линией поймы. Склоновые фасетки совпадают по смыслу с почвенными катенами. Под почвенной катеной понимается (по Джону Мильну) высотная группировка почв, объединенная в залегании условиями рельефа и геохимическим сопряжением, которая повторяется в тех же соотношениях друг с другом всякий раз, как только такие условия имеют место. Поэтому при выборе схем полевых работ нами было принято, что водосборные бассейны рек Киржач и Судогда представлены катенами с разным высотным взаиморасположением, определяемым глубиной расчле-нения рельеф.


163

Нами были рассмотрены водораздельные пространства с небольши-ми уклонами, с довольно глубоко залегающими грунтовыми водами, с зональными почвами, формирующимися на фоне промывного типа водного режима. На водоразделах формируется поверхностный и подземный отток вод на нижерасположенные позиции, склоны, на которые поступают поверхностные и подземные воды с более высоких элементов рельефа, а также имеется значительный отток этих вод на соседние понижения, первые надпойменные террасы с небольшими уклонами, со значительным притоком поверхностных и подземных вод, преимущественно с переувла-жненными почвами, которые имеют в своем водном питании восходящие токи влаги, а также с неглубоким залеганием грунтовых вода и поймы.

На каждом из перечисленных элементов рельефа были заложены почвенные разрезы. Из каждого горизонта изученных почв были отобраны образцы, в которых впоследствии были определены:

1) pH H2O, рН KCl (потенциометрическим методом); 2) содержание гумуса в % (по методу Тюрина в модификации Никитина); 3) сумма обменных оснований, мг-экв./100 г.п. (по Каппену-Гильковицу); 4) гидролитическая кислотность, мг-экв./100 г.п.; 5) степень насыщенности основаниями, %; 6) P2O5 (по Кирсанову); 7) K2O (по Кирсанову); 8) гранулометрический состав почв (методом пипетки Качинского с

пробоподготовкой пирофосфатным методом); 9) определение СО2 карбонатов, в почвах, водный рН которых находится

в щелочной области; 10) изучение надземной фитомассы (по укосам с укосных площадок 1х1м

в районе взятия образцов почв): – определение состава надземной фитомассы; – определение биологической продуктивности надземной фитомас-

сы; – определение зольности надземной фитомассы; Проведенные исследования почв бассейнов рек Киржач и Судогда

Владимирской области привели к следующим выводам: Бассейны Киржача и Судогды имеют различное геологическое

строение – почвенный покров бассейна р. Киржач формируется на аллювиальных и озерных отложениях второй надпойменной террасы,


164

аллювиально-флювиогляциальных отложениях третьей надпойменной террасы, болотных отложениях и основной морене, а почвы Судогодского бассейна в основном сформировались на аллювиальных отложениях четвертой надпойменной террасы и отложениях периода отступания ледника и ледниковых отложениях основной морены.

1. К особенностям морфологического строения аллювиальных почв прирусловой и центральной частей поймы реки Киржач и Судогды (с относительными отметками высот от 120-140 м) относятся маломощный гумусовый горизонт (менее 25 см.), зернисто-порошистая и зернисто-комковатая структура (в гумусовых горизонтах), слабая оглеенность профиля снизу. Почвы в пойме реки Киржач в основном слабокислые (рНводн. = 5,6-6,8; рНKCl = 4,8-6,0). Наиболее высокогумусной почвой (17 %) оказалась аллювиальная луговая насыщенная (разрез 5.07.07, в центральной пойме), наименее гумусированной (4,4 %) – аллювиальная луговая кислая (разрез 2.07.07, в прирусловой пойме). Содержание подвижного фосфора – среднее, калием аллювиальные почвы реки Киржач обеспечены высоко. Аллювиальные почвы обладают высоким потенциальным плодородием.

2. Отличительной чертой дерново-слабоподзолистой супесчаной почвы на аллювиальных отложениях водораздела р. Киржач с высотными отметками 140-160 м под сосновым лесом является несколько повышаю-щееся содержание углерода в горизонте В (15-38) до 1,3 %, что по всей ви-димости может быть обусловлено остаточной поемностью. По данным Г.В. Добровольского («Схема классификации пойменных почв лесной зоны»), среди пойменных почв лесной зоны выделяются почвы высоких пойм, вышедшие из режима регулярной поемности, но несущие в своем профиле остаточные черты, что и прослеживается на наш взгляд в данном случае.

3. Характерной особенностью дерново-слабоподзолистых почв водо-раздела реки Киржач сформированных под смешанным лесом с высотными отметками 180-210 м над уровнем моря являются незначительные признаки дифференциации профиля по элювиально-иллювиальному типу, что может являться следствием легкого гранулометрического состава почвообразу-ющих пород и опесчаненностью самого профиля почв. Почвы со слабо дифференцированным или недифференцированным профилем трудны в диагностике и классификации, мы относим их к дерново-слабоподзолис-тым.

4. Отличительной чертой морфологического строения дерново-слабоподзолистых почв бассейна реки Судогды под луговой раститель-


165

ностью является наличие в почвенном профиле остаточных признаков гидроморфозма, что обусловлено остаточной поемностью.

5. Почвенный покров водораздельных участков с высотными отметками 150-180 м над уровнем моря под сосновым лесом представлен также дерново-слабоподзолистыми со слабо выраженной дифференциацией профиля. Почвы с похожим строением профиля опесчаненные с поверх-ности под сосновыми борами рядом авторов относятся к дерново-боровым (Хабаров, 1977).

6. Результаты биологической продуктивности, рассчитанные для дерново-луговой, лугово-болотной и дерново-подзолистой почв бассейна рек Киржач и Судогда с использованием метода укосных площадок, свидетельствуют о достаточно высоких запасах наземной фитомассы исследованных участков.

7. Очевидна необходимость дальнейших исследований автоморфных почв водоразделов Владимирской области для более полной характерис-тики фоновых зональных почв.

Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант 07-05-00473).


166

СЕКЦИЯ 3. ОЦЕНКА РИСКОВ НЕГАТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ И ЗДОРОВЬЕ НАСЕЛЕНИЯ

НАКОПЛЕНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В УРОЖАЕ ЛУГОВОЙ

РАСТИТЕЛЬНОСТИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УРОВНЯХ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВЫ Е.Ю. Алхутова, Т.А. Трифонова

Владимирский государственный университет, г. Владимир, Россия Проблема поступления тяжелых металлов (ТМ) в растения имеет

несколько практических аспектов. Во-первых, растения являются промежу-точным резервуаром, через который металлы переходят из почвы в организмы человека и животных, в связи с чем необходима разработка методов защиты пищевых цепей от проникновения поллютантов в опасных концентрациях. Вторым аспектом является выяснение возможности исполь-зования растений для очистки загрязненных почв. Одним из способов удаления ТМ из загрязненный почвы является ее рекультивация с помощью растений – фитоэкстракция – которая относительно недавно пользовалась большой популярностью в мире, но ввиду невысокой эффективности не получила широкого применения на практике. Однако изучение особеннос-тей аккумуляции и выноса ТМ растениями остается актуальным и в настоящее время.

Целью данной работы явилось исследование особенностей аккуму-ляции цинка, меди, никеля, желез и кадмия растениями лугового фитоце-ноза и оценка фитомелиорирующих свойств растений при различных уровнях загрязнения почвы.

Объектом исследования явилась система «дерново-подзолистая почва – луговая растительность». Исследования проводились на суходоль-ном луге. Летом 2006 г. на луге были заложены четыре участка прямоуголь-ной формы площадью 27,5 м2 каждый, расстояние между участками составляло 5-8 м. Осенью 2006 г. на участки были внесены ТМ в составе промышленного отхода – гальваношлама (ГШ), обогащенного цинком и железом, на долю которых приходится 79,70 % от общей массы ТМ, обнаруженных в шламе. Содержание никеля, меди и кадмия в шламе


167

составляет 0,58, 1,13 и 0,16 % соответственно. Дозы ГШ на участках №1, №2, №3, №4 составляли 0,0; 2,3; 3,5; 4,7 кг/м2 соответственно.

Почва участков дерново-подзолистая супесчаная временно избыточ-но увлажненная, сформированная на двучленных ледниковых отложениях. Отбор и анализ проб почвы проводили в период с 2006 по 2008 гг. Определение валового содержания ТМ проводили рентгеноспектральным флуоресцентным методом на приборе «Spectroscan-МАКС».

Количественный и видовой состав фитоценоза изучали в период с 2006 по 2007 гг., исследования выполнялись во второй половине вегета-ционного сезона. Учет урожая проводили укосным методом, для чего на каждом из участков закладывали по 6 укосных площадок площадью по 2 м2; травостой скашивали на высоте 3-5 см. Определение содержания ТМ в воздушно-сухой фитомассе луговых растений проводили рентгеноспект-ральным флуоресцентным методом на приборе «Spectroscan-МАКС». Предварительно точную навеску обугливали на плитке и дожигали в муфельной печи при температуре 450-500 °С.

Результаты экспериментов обрабатывались с помощью пакета прог-рамм «Excel» и «Statistica».

Внесение гальваношлама на опытные участки в дозах, соответст-вующих схеме опыта, привело к существенному накоплению ТМ в почве (табл. 1).

Таблица 1.

Загрязнение гумусового горизонта почвы в 2007 – 2008 гг., мг/кг № уч.

Zn Cu Ni Fe Cd Zс 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2

1 27,5 27,1 19,2 18,6 11,6 11,6 11986,1 11661,5 0,5 0,5 10,091 9,823

2 597,2 196,2 144,3 47,9 76,3 29,7 12250,2 11706,6 17,6 4,9 188,720 56,392

3 898,9 340,8 204,8 71,3 122,3 50,0 12509,0 11808,8 26,2 8,3 281,293 95,082

4 1371,4 596,0 256,5 94,6 184,1 108,3 12630,4 11938,0 33,3 12,8 377,086 153,327

1 – 2007 г., 2 – 2008 г.

К 2008 г. наблюдалось значительное снижение концентрации ТМ в гумусовом горизонте почвы участков (для цинка, меди, никеля и кадмия такое снижение относительно 2007 г. в среднем по загрязненным участкам составило 62 %); при этом не было отмечено высокого накопления


168

перечисленных элементов в нижележащих горизонтах А2, А2В и верхнем слое горизонта В. Изучаемая дерново-подзолистая почва – это система высокой степени проточности, следовательно, перечисленные металлы, которые не могли прочно закрепиться в обедненном органикой и физической глиной почвенном веществе, вымывались из гумусового горизонта на глубину более 60 см, а в паводковый период мигрировали в грунтовые воды.

На исследуемых участках было зарегистрировано 29 видов высших растений из 14 семейств. Доминирующее положение занимал Cirsium arvense, его доля составляла от 21,39 до 23,86 % общей фитомассы сообщества. К числу содоминантов относились Tragopogon pratensis (14,60-16,91 %) и Dactylis glomerata (15,60-17,57 %). При небольшой доле участия в общей численности видов довольно значительной фитомассой обладали Rumex confertus и Artemisia vulgarus (5,02-7,11 % и 7,97-11,40 % соответ-ственно).

Исследуемые в опыте растения по-разному аккумулировали ТМ в своих тканях, при этом уровень загрязнения оказывал существенное влияние на накопление поллютантов. Для расположения ТМ в последова-тельность, характеризующую их значимость для растений, мы использо-вали коэффициент биологического поглощения. Значения КБП, рассчитан-ные для ТМ на контрольном варианте опыта (Zс =10,091), соответствовали рядам биологического накопления, предложенным А.И. Перельманом: Zn > Cu > Cd > Ni > Fe (табл. 2).

Таблица 2.

Коэффициенты биологического поглощения ТМ фитомассой растительного сообщества при различных уровнях загрязнения почвы

Zс КБП (в пересчете на 5%-ную зольность)

Cu Ni Fe Zn Cd 10,091 6,290 0,422 0,392 9,094 1,014 188,72 1,467 1,133 0,624 0,912 0,864

281,293 1,261 1,027 0,725 0,945 0,843 377,086 1,054 0,780 0,751 0,745 0,747

При повышении уровня загрязнения почвы ряды биологического

накопления изменялись: при Zс=188,720 и Zс=281,293 металлы располага-


169

лись в последовательности Cu > Ni > Zn > Cd > Fe, а при Zс=377,086 – в последовательности Cu > Ni > Zn ≈ Cd ≈ Fe. Возникшая у растений избирательность в отношении меди и никеля на обогащенных этими металлами участках №2, №3 и №4 объясняется, по-видимому, тем, что в течение определенного времени растения не получали достаточного количества перечисленных микроэлементов из почвы контрольного опыта.

Для характеристики видовых особенностей растений к накоплению ТМ был использован медианно-процентильный метод, который позволил выявить группы растений повышенной, средней и пониженной аккумуля-ции металлов.

На рис. 1 представлены группы растений по отношению к накоп-лению меди. Медь является истинным биоэлементом, участвующим в разнообразных метаболических реакциях у растений [1]. Однако, несмотря на общую толерантность растительных видов к меди, этот элемент все же рассматривается как сильно токсичный. ПДК Cu для растений определена на уровне 15,0-20,0 мг/кг сухого вещества [2]. При этом нормальным содер-жанием Cu для трав считают интервал концентраций от 5,0 до 30,0 мг/кг [3,4].

На участках №1, №2, №3 и №4 среднее абсолютное содержание Cu в растениях составляло 6,036, 10,590, 12,911 и 14,161 мг/кг соответственно.

К группе растений повышенного накопления Cu были отнесены Cirsium arvense, Trifolium pratense, Capsella bursa-pastoris, Artemisia vulgarus и Rumex confertus. Перечисленные растения активно аккумули-ровали Cu, как из незагрязненной почвы, так и из почвы участков с высоким уровнем содержания элемента. Незначительное превышение ПДК меди в растениях наблюдалось только при уровнях загрязнения почвы Zс=281,293 и Zс=377,086. Так, на участке №4 превышение ПДК было отмечено для видов Cirsium arvense, Trifolium pratense, Capsella bursa-pastoris и Rumex confertus (содержание меди в данных растениях составляло 24,794, 20,165, 23,097 и 24,001 мг/кг сухой массы соответственно).

Пониженным накоплением меди на всех исследуемых участках характеризовались виды Tragopogon pratensis, Linaria vulgarus, Erigeron canadensis, Cerastium holosteoides и Pilosella onegensis. Среднее содержание меди в фитомассе данных растений на участках №1, №2, №3 и №4 составляло 3,913, 5,764, 6,716 и 7,031 мг/кг сухой массы соответственно.


170

0,000

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

30,000

10,091 188,72 281,293 377,086

Zc

Содержание

Cu в растениях,

мг/кг

Рис. 1. Содержание меди в растениях лугового фитоценоза при различных уровнях загрязнения

1 – Cirsium arvense, 2 – Trifolium pratense, 3 – Rumex confertus, 4 – Capsella bursa-pastoris, 5 – Artemisia vulgarus, 6 – Echinochloa crusgalli, 7 – Echinochloa crusgalli ,

8 – Tussilago farfarai , 9 – Gnaphalium ulignosum, 10 – Phleum pratense, 11 – Conovolvulus arvensis, 12 – Stellaria media, 13 – Dactylis glomerata,

14 – Erigeron canadensis, 15 – Tragopogon pratensis, 16 – Cerastium holosteoides Группы растений повышенной, средней и пониженной аккумуляции

никеля представлены на рис. 2. Несмотря на недостаточную изученность функций никеля, этот металл по своему физиологическому значению в настоящее время классифицирован как необходимый для высших растений микроэлемент. ПДК Ni для растений установлена в интервале концентра-ции от 20,0 до 30,0 мг/кг сухого вещества [2]. Нормальными концентраци-ями для трав по данным разных авторов считается содержание Ni от 0,0 до 9,0 мг/кг сухого вещества [3, 4, 5].

К видам, аккумулирующим никель в повышенных количествах, можно отнести Polygonum persicaria, Tussilago farfara, Artemisia vulgarus и Gnaphalium ulignosum. Данные растения начинали аккумулировать Ni в количествах, выше среднего, начиная с уровня загрязнения почвы Zс=188,720. На почве, незагрязненной гальваношламом, никель хорошо накапливали Cirsium arvense, Conovolvulus arvensis, Vicia cracca, Epilobium


171

rubescens, Trifolium pratense, Phleum pratense, Rumex confertus и Dactylis glomerata. Однако при увеличении уровня загрязнения почвы перечислен-ные растения по способности аккумулировать никель переходили в группы среднего и пониженного накопления.

0,000

2,000

4,000

6,000

8,000

10,000

12,000

14,000

16,000

18,000

20,000

10,091 188,72 281,293 377,086

Zc

Содержание

Ni в

растениях,

мг/кг

Рис. 2. Содержание никеля в растениях лугового фитоценоза

при различных уровнях загрязнения 1– Gnaphalium ulignosum, 2 – Artemisia vulgarus, 3 – Tussilago farfarai , 4 – Cirsium

arvense, 5 – Polygonum persicaria, 6 – Capsella bursa-pastoris, 7 – Echinochloa crusgalli , 8 – Rumex confertus, 9 – Dactylis glomerata, 10 – Chenopodium rubrum, 11 – Echinochloa crusgalli, 12 – Epilobium rubescens, 13 – Erigeron canadensis,

14 – Cerastium holosteoides, 15 – Tragopogon pratensis, 16 – Vicia cracca Следует отметить, что ни на одном из участков ни одно из

исследуемых растений не накапливало никель в количестве, превышающем ПДК этого элемента. Максимальное содержание Ni было выявлено на участке №4 у Artemisia vulgarus и Gnaphalium ulignosum и составляло 15,027 и 17,241 мг/кг сухой массы соответственно.

Пониженным накоплением никеля на всех исследуемых участках характеризовались виды Tragopogon pratensis, Erigeron canadensis и Cerastium holosteoides. Среднее содержание никеля в фитомассе данных растений на участках №1, №2, №3 и №4 составляло 0,068, 1,962, 3,591 и 3,684 мг/кг сухой массы соответственно.


172

Как известно, вынос элементов из почвы тем выше, чем больше урожай растений и концентрация в них элемента. Несмотря на то, что с увеличением уровня загрязнения почвы в растениях лугового сообщества отмечался рост концентраций ТМ, вынос металлов из почвы уменьшался (рис. 3). Это связано с существенным снижением фитомассы растений по мере возрастания уровня загрязнения почвы.

Рис. 3. Вынос тяжелых металлов с урожаем луговой растительности при различных уровнях загрязнения почвы в 2007 г.

Опытом установлено, что количество ТМ, выносимое из гумусового горизонта почвы с урожаем лугового фитоценоза, весьма незначительно по сравнению с тем их количеством, которое вымывается с внутрипочвенным стоком. На долю растений приходится от 0,003 до 13,097 % от общего выноса элементов из гумусового горизонта.

Сопоставив полученные данные об уровнях накопления ТМ растениями с данными об урожайности этих растений при различных уровнях загрязнения, нами были выявлены виды, которые можно исполь-зовать в качестве фитомелиорантов при очистке загрязненных почв на последних этапах рекультивации, когда содержание ТМ в почве уже не столь велико. Большинство выявленных видов обладает развитой фитомас-сой, а ее снижение относительно других представителей лугового сооб-щества минимально (при Zс =188,720 составляет менее 18 %) (табл. 3).

Как следует из табл. 3, для более эффективного извлечения ТМ из почвы целесообразно использовать не один, а несколько видов растений, обладающих развитой фитомассой и аккумулирующих различные тяжелые металлы.


173

Таблица 3. Растения, рекомендуемые для фитоэкстракции ТМ из загрязненных почв*

Виды растений

ТМ, аккумулируемые в повышенных количествах

Изменение фитомассы

относительно 2006 г.

Доля расте- ний в урожае сообщества (2007 г.), %

Вынос ТМ с

урожаем, г/га

Cirsium arvense Cu, Zn, Cd Уменьшение на 15,32%

29,00 142,870

Capsella bursa-pastoris

Cu, Zn, Cd Увеличение на 18,35%

0,29 1,670

Artemisia vulgarus Ni, Cd Уменьшение на 16,00%

13,01 60,340

Rumex confertus Cu, Fe, Zn, Cd Уменьшение на 18,10%

6,43 40,870

*Поскольку фитоэкстракция эффективна только при низких уровнях загрязнения почвы, в таблице приведены характеристики растений, произрастающих на участке с минимальной дозой ГШ в почве (Zc=188,720).

Выводы. 1. Относительная величина содержания ТМ, рассчитанная как отношение

концентрации металла в золе растений к его концентрации в почве, и характеризующаяся коэффициентом биологического накопления, отражала физиологическую значимость ТМ для растений: при внесе-нии гальваношлама в исходную почву, содержавшую недостаточные количества микроэлементов, растения начинали избирательно поглощать медь и никель.

2. В исследуемом фитоценозе выявлены группы растений повышенной и пониженной аккумуляции ТМ. К группе растений, слабо накапливаю-щих ТМ независимо от уровня загрязнения, относятся Tragopogon pratensis, Erigeron canadensis и Cerastium holosteoides. Среди видов, накапливающих на загрязненных участках сразу несколько ТМ в повышенных количествах, выявлена группа растений, у которых при этом не наблюдалось значительного снижения фитомассы: Cirsium arvense, Capsella bursa-pastoris, Artemisia vulgarus и Rumex confertus. Большинство перечисленных видов обладают развитой фитомассой, а способность аккумулировать тяжелые металлы в повышенных коли-


174

чествах делает возможным использовать данные растения в качестве фитомелиорантов при очистке загрязненных почв на последних этапах рекультивации.

3. Установлено, что для более эффективного извлечения ТМ из почвы целесообразно использовать сразу несколько видов растений, облада-ющих развитой фитомассой и аккумулирующих разные тяжелые металлы.

Литература 1. Битюцкий Н.П. Необходимые микроэлементы растений. – С-Пб.: Изд-

во ДЕАН, 2005. – 256 с. 2. Saurbeck D. Welche Schwermetallgehalte in Pflanzen dürfen nicht

überschritten werden, um Wachstumsbeeinträchtigungen zu vermeiden? // Landwirtschaftliche Forschung: Kongressband. 1982. S.-H. 16. S.59-72.

3. Cottenie A., Dhaese A., Camerlynck R. Plant Quality response to the uptake of polluting elements // Qual. Plantarum. 1976. Vol.26. №3. P.293-319.

4. Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях. – М.: Мир, 1989. – 439 с.

5. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва – растение. – Л.: Агро-промиздат, 1991. – 268 с.

Работа выполнена при поддержке АВЦВ (РНПВШ 2.2.3.3/670).

ИЗУЧЕНИЕ СОСТОЯНИЯ МАЛЫХ РЕК ВЛАДИМИРСКОЙ ОБЛАСТИ

БИОИНДИКАЦИОННЫМ МЕТОДОМ П.А. Астахов, Г.Д. Минаева

Управление Роприроднадзора по Владимирской области, г. Владимир, Россия

Для проведения оценки состояния водоемов изучение их возможно

по нескольким направлениям: это изучение гидрологии реки, гидрохимии воды в водоеме, изучение биоценотической составляющей водотока и т.д.

Наиболее затратными являются методы гидрохимических исследова-ний, требующие для проведения значительных материальных и техничес-ких ресурсов. При этом результаты такого мониторинга точечны и не дают


175

оценки всего среза водоема, так как в основном отбираются пробы поверхностного водостока (до 50 см), а наиболее уязвимыми в любом водоеме являются бентосные (придонные) организмы.

В последнеее время расширяются исследования водоемов по индикаторным организмам, чаще всего индикаторными организмами выби-раются представители зоопланктона (рачки-дафнии), пробы ставятся в ста-ционарных помещениях, т.е. требуют обработки в камеральных условиях.

Камеральные условия необходимы и для исследования состояния водоемов по бентосным организмам.

Во все выше перечисленные исследования нельзя вовлечь широкие слои населения, в том числе студентов и школьников, так как данные методы требуют аккредитации лабораторий, сертификации методов и постоянной поверки оборудования. Для проведения анализов необходимы высокопрофессиональные кадры.

Наиболее простым методом на наш взгляд, не требующим вышеперечисленных условий является возможность оценки состояния водоемов биоиндикационным методом, где индикатором является орга-низм, который обитает только в чистых водах, достаточно крупный для определения и на стадии анкетирования возможно привлечение широких слоев населения.

Управлением Росприроднадзора по Владимирской области совмест-но с ФГУ «Национальный парк «Мещера» была предложена к разработке программа по изучению мест обитания вида костных рыб, занесенного в Красную книгу Российской Федерации, – это подкаменщика обыкновен-ного.

Подкаменщик обыкновенный (Cottus qobio L.) относится к классу – Косные рыбы, отряду – Скорпенообразные.

Экология вида. Мелкая рыба, достигающая длины 12 см. Населяет быстротекущие реки и ручьи с чистой водой и галечниково-

песчаным грунтом. Живет также в чистых озерах. Держится поодиночке, прячась под камнями, корягами и в вымоинах берегов.

Обычно встречается на перекатах на небольшой глубине. Более активен всумерки. Плохо переносит загрязнения, является своеобразным индикатором чистоты воды.


176

Продолжительность жизни не более 5-6 лет. Достигает половой зрелости на 3-4 году жизни при длине 4-5 см. Размножается весной, сразу после пика весеннего половодья, нерестовый период на территории Владимирской области – в конце апреля – мае. Самец строит гнездо, выкапывая ямку под камнем или корягой. Икринки откладываются на нижнюю поверхность камня или другого предмета. Икринки в кладке – 2,0-2,5 мм в диаметре, желтоватого цвета, число их в кладке до 300 штук. Самец остается в гнезде, аэрируя кладку движениями грудных плавников и отгоняя других рыб. При температуре воды около 10 °С развитие икры продолжается 4 недели, при 15,5 °С – 2 недели.

Подкаменщик – хищник: питается мелкими донными беспозвоноч-ными, икрой других рыб и т.д.

Численность вида. Численность в бассейне р. Волги повсеместно невысокая, сокращает-

ся в связи с загрязнением речных бассейнов. По данным Красной книги Владимирской области подкаменщик

отмечен только в среднем течении р. Нерль на территории Суздальского района, в среднем течении р. Клязьма на территории Камешковского района, и в черте г. Владимира. По устным сообщениям рыболовов-любителей подкаменщик встречается в большинстве небольших речек Владимирской области.

В 2008 г. ГУ НП «Мещера» проведены исследования по ихтиофауне водоемов, протекающих по территории национального парка, с привлечением специалистов-ихтиологов ООО «Владэкоцентра». В ходе проведенных работ не был обнаружен подкаменщик в рр. Бужа и Поль. Но по заявлению местных рыбаков, ранее они встречали подкаменщика в речках на территории НП «Мещера».

Разработка программы изучения. Как показывает ихтиологическая практика, изучение подкаменщика

требует специальных, а не общераспространенных методик, так как данный вид ведет одиночный образ жизни в придонных слоях водоемов. Более активен он в сумерках. Это – малоподвижный хищник, подстерегающий добычу.

Специальных исследований по изучению распространения подкаменщика на территории Владимирской области не проводилось, поэтому данные по нему не полны и обрывочны.


177

По данным Красной книги Владимирской области необходимыми мерами охраны данного вида являются:

1) тщательное изучение распространения подкаменщика обыкновенного; 2) проведение мониторинга в пределах системы особо охраняемых

природных территорий; 3) предотвращение загрязнения водоемов.

Охрана водных биологических ресурсов, занесенных в Красную книгу Российской Федерации, возложена на Федеральную службу по надзору в сфере природопользования постановлением Правительства Российской Федерации от 30.07.2004 г. № 400 (в редакции постановления Правительства Российской Федерации от 29.05.2008 г. № 404).

В соответствии со ст. 6 Федерального закона от 24.04.1995 г. № 52-ФЗ «О животном мире», Российская Федерация передала органам государственной власти субъектов Российской Федерации осуществление полномочий в области охраны и использования объектов животного мира, а также водных биологических ресурсов, обитающих на территории области (за исключением территорий ООПТ федерального значения), которые относятся к федеральной собственности, а именно:

– государственного учета численности объектов животного мира, государственного мониторинга и государственного кадастра объектов животного мира;

– осуществления охраны, использования и воспроизводства объектов животного мира и среды их обитания, в том числе охраны видов животного и растительного мира, занесенных в Красную книгу РФ;

– осуществления государственного контроля и надзора за соблюдением законодательства в области охраны, использования и воспроизводства объектов животного мира и среды их обитания на территории области. Постановлением Губернатора Владимирской области от 31 января

2008 г. № 65 органом, выполняющим переданные полномочия, является Государственная инспекция по охране, контролю и регулированию использования объектов животного мира и среды их обитания администрации Владимирской области.

Постановлением Губернатора Владимирской области от 1 февраля 2006 г. № 63 (в редакции Постановления Губернатора Владимирской облас-ти от 15.01.2009 № 30) органом, выполняющим полномочия по ведению Красной книги Владимирской области и охране водных объектов, является


178

Департамент природопользования и охраны окружающей среды админист-рации Владимирской области.

Поэтому для проведения работ по изучению, проведению монито-ринга, охране вида, занесенного в Красную книгу Российской Федерации и Владимирской области, задействованы как федеральные органы исполни-тельной власти, так государственные органы исполнительной власти субъекта Российской Федерации, специалисты-ихтиологи природоохран-ных организаций, активисты природоохранного общественного движения, рыболовы-любители.

Работы по изучению мест обитания подкаменщика разделены на несколько этапов, требующих привлечения различного уровня специалис-тов и общественности.

В 2009 году разработан «Комплекс мероприятий по изучению мест обитания объекта животного мира, занесенного в Красную книгу Россий-ской Федерации и отнесенного к водным биологическим ресурсам, подкаменщика обыкновенного». Программа (первый этап) согласована с Владимирским областным отделом Московско-Окского территориального управления Госкомрыболовства, Департаментом природопользования и охраны окружающей среды администрации Владимирской области, Гос-охотинспекцией.

В 1 этап входит следующее: 1. Сроки проведения: май-сентябрь 2009 г. 2. Участники: ГУ НП «Мещера», Управление Росприроднадзора по

Владимирской области, Владимирский областной отдел Московско-Окского территориального управления Госкомрыболовства, Департа-мент природопользования и охраны окружающей среды администра-ции Владимирской области, Госохотинспекция, администрации Меленковского и Гусь-Хрустального районов.

3. Место проведения: Левобережье бассейна р. Пра (р. Поль, р. Бужа, р. Колпь, р. Унжа и их притоки), а именно: территория Гусь-Хрусталь-ного и Меленковского районов, национального парка «Мещера».

4. Источники финансирования: за счет собственных средств. 5. Стадии проведения:

– разработка анкеты-опросника для рыболовов-любителей и работни-ков организаций, работающих на водоемах Владимирской области


179

(ГУ НП «Мещера», Управление Росприроднадзора по Владимирской области) апрель 2009 г.;

– раздача и сбор заполненных анкет (ГУ НП «Мещера», представители в районах Владимирского областного отдела Московско-Окского территориального управления Госкомрыболовства, Госохотинспек-ции, администрации районов) апрель – сентябрь 2009 г.;

– разработка Методики обнаружения и изучения мест обитания подкаменщика (ГУ НП «Мещера») апрель – май 2009 г.;

– проведение обследования водоемов (ГУ НП «Мещера», Управление Росприроднадзора по Владимирской области, представители в районах Владимирского областного отдела Московско-Окского территориального управления Госкомрыболовства, Госохотинспек-ции, администрации районов) июнь – август 2009 г.;

– подведение итогов работы и разработка плана на сезон 2010 г. (ГУ НП «Мещера», Управление Росприроднадзора по Владимирской области, Владимирский областной отдел Московско-Окского терри-ториального управления Госкомрыболовства, Департамент природо-пользования и охраны окружающей среды администрации Владимир-ской области, Госохотинспекция) октябрь 2009 г.;

– разработка адаптированной Методики обнаружения и изучения мест обитания подкаменщика для экспедиций с участием школьников и студентов (ГУ НП «Мещера», Департамент природопользования и охраны окружающей среды администрации Владимирской области) октябрь – ноябрь 2009 г.;

– разработка плана на сезон 2010 г. (ГУ НП «Мещера», Управление Росприроднадзора по Владимирской области, Владимирский област-ной отдел Московско-Окского территориального управления Госком-рыболовства, Департамент природопользования и охраны окружаю-щей среды администрации Владимирской области, Госохотинспек-ция) октябрь – декабрь 2009 г.;

– подготовка обращения в Федеральную службу по надзору в сфере природопользования для получения разрешения на добывание объекта животного мира, занесенного в Красную книгу Российской Федерации, подкаменщика обыкновенного для изучения его морфо-логических и физиологических особенностей (ГУ НП «Мещера»,


180

Управление Росприроднадзора по Владимирской области) декабрь 2009 г. В основу обследования положен бассейновый принцип, для изучения

взят участок левобережной поймы р. Пры – это юг Владимирской области (Меленковский и Гусь-Хрустальный районы), северная часть Рязанской области.

Практические работы. Анкеты уже розданы рыболовам-любителям в Меленковском и Гусь-

Хрустальнм районах, есть первые результаты. В июле будут проведены первые полевые исследования с участием

специалистов-ихтиологов. После получения результатов полевых работ, научными сотрудника-

ми ФГУ НП «Мещера» будет разработана методика полевых исследований для студентов и школьников.

Надеемся на сотрудничество с Владимирским государственным университетом!

ОРГАНИЗАЦИЯ ОБРАЩЕНИЯ С ОТХОДАМИ НА ПРЕДПРИЯТИИ

Е.Б. Березовская Владимирский государственный университет, г. Владимир, Россия

Практически каждое промышленное предприятие рано или поздно

сталкивается с проблемой организации системы экологически безопасного обращения с отходами производства и потребления. Причем к этому его подталкивают как необходимость исполнения требований действующего законодательства в области обращения с отходами, так и потребности сокращения экономических издержек при обращении с отходами. В первую очередь предприятие ориентируется на исполнение требований, предусмот-ренных законодательством в области обращения с отходами:

– организацию и ведение первичного учета отходов на предприятии; – установление свойств отходов и их классов опасности для окружаю-

щей природной среды; – паспортизацию опасных отходов; – профессиональную подготовку лиц, допущенных к обращению с

опасными отходами;


181

– получение всех необходимых разрешительных документов на обращение с отходами (лицензии на обращение с опасными отходами, лимитов на размещение отходов и т.п.);

– представление ежегодной статистической отчетности об управлении отходами;

– организацию текущего производственного контроля образования отходов и обращения ними. Разрабатываемый предприятием «Проект нормативов образования

отходов и лимитов на их размещение» содержит следующую информацию: – сведения о технологиях, в процессе которых образуются отходы; – расчет количества каждого из видов образованных отходов на

основании нормативов образования или фактических данных; – паспорта отходов в соответствии с Федеральным классификационным

каталогом (в Калужской области не требуются); – расчет (или данные лабораторных анализов) для установления класса

опасности отходов, отсутствующих в Федеральном классификацион-ном каталоге; обоснование класса опасности этих отходов;

– информацию по движению каждого из видов отходов с приложением подтверждающих документов (на вывоз, на передачу, на прием и др.);

– обоснование норм накопления отходов на территории предприятия, периодичности вывоза, информация о местах временного накопления;

– сведения о применяемых на предприятии технологиях переработки и вторичного использования отходов;

– сведения о мероприятиях, направленных на снижение образования отходов;

– инвентаризацию объектов размещения отходов; – сведения о мониторинге объектов размещения отходов; – сведения о противоаварийных мероприятиях на объектах размещения

отходов; – предложения по установлению лимитов отходов, предполагаемых к

размещению. Предприятие должно получить утвержденные лимиты на размещение

каждого из видов отходов, а также «Подтверждение на размещение отходов», которое выдается вместе с лимитами, а далее – ежегодно в течение 5 лет (до срока разработки нового Проекта).


182

Помимо этого предприятие ежегодно сдает отчет о фактическом образовании и движении отходов (с приложением официальных документов, подтверждающих движение отходов) для получения подтвер-ждения лимитов отходов, а также сведения о фактическом накоплении отходов на предприятии в виде форм статистической отчетности (на бумажных и электронных носителях). Следует отметить, что отчет о фактическом образовании и движении отходов сдается ежегодно не позднее числа и месяца утверждения лимитов на размещение отходов, а данные по статистической отчетности – ежегодно в конце календарного года. Учитывая, что сведения, которые требуется подавать предприятию в каждом из этих отчетов, идентичны по составу, а сбор сведений, подтверждающих официальных документов и оформление этих отчетов достаточно трудоемки, представляется целесообразным совместить предо-ставление этой отчетности во времени.


БИОИНДИКАЦИЯ САПРОБНОСТИ ВОДОЕМОВ Н.П. Булухто, А.А. Короткова

Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого, г. Тула, Россия

The Protozoa of four running and four stagnant water bodies have been studied.

The species diversity, dominant groups and species indicators of water saprobity have been determined. The indices of water saprobity were calculated based on the relative abundance of indicator species. It was concluded that the waters of two rivers belong to α-mesosaprobial level of organic pollution. The other water bodies are characterized by β-mesosaprobial level, caused by active destructive processes in water ecosystems.

В настоящее время биоиндикация представляет собой достаточно

распространенный метод экологического мониторинга, используемый, в частности, для оценки сапробности водоемов. Сапробность характеризует интенсивность органического распада, происходящего в водной экосисте-ме. Все системы сапробности учитывают фактически только нетоксичные органические загрязнения, которые влияют на организмы в первую очередь через изменение кислородного режима. Производимая в этом случае оценка


183

основывается на соотношении видового обилия гидробионтов, являющихся индикаторами уровней сапробности. В качестве биоиндикаторов могут быть использованы простейшие.

Тульская область расположена на Среднерусской возвышенности. Почти 80 % территории области относится к бассейну реки Оки, правым притоком которой является р. Упа. Длина ее 345 км. В свою очередь ее притоками являются реки Воронка, Тулица, Песочная, Ясенка. Стоячие водоемы представлены водохранилищами, в частности на р. Шат, и прудами. В области 652 пруда с суммарной площадью водного зеркала 3,6 тыс. га. Пруды в основном устраиваются в верховьях оврагов, балок и на водоразделах. Примером могут служить пруды вблизи железнодорожной станции «Козлова Засека», на территории музея-усадьбы «Ясная Поляна», в пригороде и в Центральном парке г.Тулы. Все перечисленные пруды по известной классификации являются наливными на ручьях.

Изучение видового состава простейших-гидробионтов р. Упы, ее притоков, а также названных стоячих водоемов проводилось по стандарт-ным методикам (Хаусман, 1988) с 1993 по 2008 гг. (Булухто, Короткова, 1996, 1998). Для оценки уровней сапробности использовался расчет индекса сапробности (Макрушин, 1974).

В составе фауны гидробионтов р. Упы выявлено 179 видов простей-ших, относящихся к инфузориям (165 видов, 92,2 %) и жгутиковым (14 видов, 7,8 %). Видов-индикаторов сапробности насчитывается 15 (8,4 %), среди которых преобладают β-мезосапробионты (46,7 %). Рассчитанный на основании оценки относительного численного обилия индикаторных видов индекс сапробности составил в среднем 2,5. На основании этого можно заключить, что уровень органического загрязнения воды р. Упы может быть охарактеризован как β-мезосапробный.

Одним из крупных притоков р. Упы является р. Воронка. В ее экосистеме найдено 35 видов простейших, причем все они являются сапробионтами. Среди них 24 вида (68,6 %) инфузорий, 6 видов (17,1 %) саркодовых и 5 видов (14,3 %) жгутиковых. Наибольшее количество видов (36,1 %) относиться к группе β-мезосапробионтов, однако присутствуют и α-мезосапробионты (8,7 %), и олигосапробионты (6,8 %). Среднее значение индекса сапробности составляет 2,23, что соответствует β-мезосапробному уровню загрязнения.


184

Для р. Тулица выявлено 59 видов простейших-гидробионтов, подавляющее большинство (58 видов, 98,3 %) которых относятся к инфузориям. 17 видов (28,8 %) являются индикаторами сапробности. Преобладание α-мезосапробных простейших (51,0 %) и рассчитанное значение индекса сапробности (2,67) позволяют утверждать, что уровень органического загрязнения вод данной реки α-мезосапробный.

В экосистеме р. Песочной выявлено 103 вида простейших, относящихся к инфузориям (94 вида, 91,3 % видового обилия) и жгутико-вым (9 видов, 8,74 %). К индикаторам сапробности воды относятся 27 видов простейших. Преобладают β-мезосапробионты. Рассчитанный нами индекс сапробности составляет 2,35. Это значение свидетельствует о β-мезосапробном уровне загрязнения.

Река Ясенка протекает вблизи музея-усадьбы «Ясная Поляна» и испытывает сильный антропогенный прессинг. В ее экосистеме выявлено 17 видов простейших, 13 (76,5 %) из которых инфузории и 4 (23,5 %) жгутиковые. Биоиндикаторами органического загрязнения являются 12 видов (70,6 %). Причем 1 вид принадлежит олигосапробному уровню, 2 вида – полисапробному, 3 вида – β-мезосапробному и 6 видов α-мезосапробному. Расчет индекса сапробности дал значение этого параметра 2,9, что соответствует α-мезосапробному уровню органического загрязне-ния.

В Шатском водохранилище обнаружено 54 вида простейших, доминантами среди которых являются инфузории. На их долю приходится 85,2 % видового обилия (46 видов). Индикаторы представлены 45 видами (83,3 % видового обилия) инфузорий, жгутиковых и саркодовых, среди которых превалируют представители α-мезосапробной группы (46,7 %). Индекс сапробности в среднем за год составил 2,89, что соответствует α-мезосапробному уровню органического загрязнения. Уровень сапробности неравномерен в данном водоеме. В районе очистных сооружений одного из химических предприятий индекс сапробности составляет 3,5, что свидетельствует о полисапробном уровне органического загрязнения.

В экосистеме пруда около железнодорожной станции «Козлова Засека» выявлено 46 видов простейших. По обыкновению доминируют инфузории (41 вид, 89,1 % общего видового обилия). Индикаторами уровня сапробности являются 22 вида (47,8 %) – 19 видов инфузорий и 3 вида жгутиковых. Преобладают β-мезосапробы (47,8 % видов). В среднем по


185

сезону индекс сапробности составляет 2,23, указывая на β-мезосапробный уровень органического загрязнения.

Анализ протистофауны пруда музея-усадьбы «Ясная Поляна» позво-лил выявить 35 видов простейших, 85,7 % среди которых составляют инфузории. Биоиндикаторы представлены 16 видами (45,7 %). Преоблада-ют β-мезосапробионты (9 видов, 56,3 %). α-мезосапробионты представлены 5 видами (31,3%), олигосапробионты 1 видом (6,3 %). Расчет индекса са-пробности дал значение этого параметра 2,4, что соответствует β-мезосапробному уровню органического загрязнения.

Экосистема расположенного в пригороде г. Тулы пруда характери-зуется значительным биоразнообразием простейших. За период исследова-ния обнаружено 92 вида этой группы, среди которых 84 вида (91,0 %) инфузорий, 7 видов (7,6 %) жгутиковых, 1 вид (1,1 %) саркодовых. Из них 11 видов являются индикаторными. Превалируют β-мезосапробы (52,0 %). Индекс сапробности в среднем составил 2,15, что указывает на β-мезосапробный уровень органического загрязнения.

В Центральном парке г. Тулы имеется система трех прудов, связан-ных между собой протоками. За период исследования в этих экосистемах выявлено 30 видов простейших. Основную массу составляют инфузории (27 видов, 90,0 %). Остальные 3 вида (10,0 %) относятся к саркодовым. Из отловленных простейших 17 видов (56,7 %) являются индикаторами всех четырех известных уровней сапробности. Преобладают β-мезосапробионты (41,2 %). Индекс сапробности воды прудов Центрального парка составляет 2,33, что соответствует β-мезосапробному уровню.

Химический анализ воды полностью подтвердил выводы относитель-но уровней сапробности, полученные методом биоиндикации с использова-нием простейших.

Подавляющее большинство изученных водных экосистем характери-зуются β-мезосапробным уровнем органического загрязнения, и только для рек Тулица и Ясенка выявлен α-мезосапробный уровень. В целом все водоемы характеризуются высоким биоразнообразием простейших, однако численность особей невысока. Доминирование инфузорий согласуется с общим большим видовым разнообразием и распространением этой группы. Этот фактор, кроме того, обеспечивает достаточно активное протекание процессов самоочищения при β-мезосапробном уровне, так как инфузории играют главную роль в процессах деструкции.


186

Литература 1. Булухто Н.П., Короткова А.А. Фауна простейших стоячего водоема. –

Фауна Центрального Нечерноземья и формирование экологической культуры: Материалы 1-й региональной конференции. – Липецк, 1996. – С. 18-20.

2. Булухто Н.П., Короткова А.А. Оценка сапробности малых рек с помо-щью простейших. – Материалы научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава ТГПУ им. Л.Н.Толстого. – Тула, 1998. – С. 47-48.

3. Макрушин А.В. Биологический анализ качества вод. – Л.: ЗИН, 1974. – 60 с.

4. Хаусман К. Протозоология: Пер. с нем. – М.: Мир, 1988. – 336 с.

РОСТОСТИМУЛИРУЮЩАЯ АКТИВНОСТЬ ТЕТРАНИЛА НА ОВОЩНЫХ КУЛЬТУРАХ

1 Г.Г. Галустьян, 2 А.А. Умаров, 2 А.А. Кодяков, 2 Ф.Х. Кушаева 1 Владимирский государственный университет, г. Владимир, Россия

2 Институт химии растительных веществ АН РУз, г. Ташкент, Узбекистан

В Институте химии растительных веществ АН РУз синтезирован и

разрешен к применению регулятор роста растений тетранил [1]. Нами [2, 3] установлено, что по гормональному статусу тетранил обладает кинетино-подобными свойствами. В опытах на хлопчатнике было показано, что тетранил стимулирует рост корней и отрезков стеблей, повышает эластич-ность оболочки, способствует выходу семян из состояния покоя и их скорому прорастанию и т.д. [4].

До настоящего времени ростостимулирующие свойства тетранила на овощных культурах не были изучены, поэтому в статье представлена простая и достоверная оценка первичной биологической активности тетранила на томатах, огурцах, капусте и моркови.

Ростостимулирующая активность тетранила в лабораторных услови-ях исследована методом замочки семян в водных растворах его различной концентрации: 0,1, 1,0, 10,0 и 100 мг тетранила в 1 л воды. Контрольные


187

семена замачивали в дистиллированной воде. В работе использовали семена томатов сорта Восход, огурцов – сорта Узбекистан-740, капусты – сорта Ташкент и моркови – сорта Мирзаи желтый. Через 12 ч после замачивания семена раскладывали на увлажненную фильтровальную бумагу в чашках Петри по 20 шт. в 4-кратной повторности и помещали в биологический термостат для проращивания при температуре 26-27 °С без освещения. Всхожесть учитывали на третьи сутки. О скорости роста проростков исследуемых овощных культур судили по изменению длины корней и стеблей. Для этого на 5-ый, 7-ой и 10-ый дни развития измеряли длину стеблей и корней. Средние величины всхожести семян, длины стеблей и корней проростков выражали в процентах от средней величины того же показателя по контрольному варианту.

Результаты исследований показали, что всхожесть семян овощных культур, замоченных в различных растворах тетранила, зависит от концентрации препарата (рис. 1). Наиболее высокие показатели всхожести на всех культурах получены при замочке семян в растворах, содержащих 1,0 и 10,0 мг тетранила в 1 л воды. Концентрации препарата 0,1 и 100 мг/л меньше влияли на всхожесть семян овощных культур. Например, при замочке семян моркови в растворе 100,0 мг тетранила в 1 литре воды всхожесть оставалась на уровне контроля. Таким образом, с повышением концентрации тетранила до 10,0 мг/л увеличивалась стимулирующая актив-ность препарата, при дальнейшем увеличении концентрации препарата до 100,0 мг/л стимулирующая активность несколько снижалась. Действие тетранила на всхожесть семян различных культур оказалось неодинаковым. Так, наиболее чувствительными к действию препарата по всхожести оказа-лись семена капусты. Семена огурцов отличались 100%-ной всхожестью, что не позволило нам выявить стимулирующую активность тетранила на этой культуре.

Обработка семян томата, огурцов, моркови и капусты тетранилом в разной степени стимулировала рост корешков и стеблей проростков. Стимуляция роста проростков наблюдалась в основном при использовании тетранила в концентрациях 1,0 и 10,0 мг/л.


188

Рис. 1. Влияние тетранила на всхожесть семян овощных культур а – томат; б – капуста; в – морковь; 1 – контроль; 2 – тетранил

В таблице 1 представлены результаты эксперимента по учету длины

стеблей и корешков проростков овощных культур. В опытах на томатах тетранил при всех исследованных концентрациях стимулировал рост корешков и стеблей проростков. На огурцах высокая стимуляция роста корешков наблюдалась лишь при обработке препаратом в концентрации 10 мг/л (30,9 % от контроля). Другие концентрации менее стимулировали рост корешков огурцов. В опытах на капусте тетранил в концентрации 1,0 мг/л особенно эффективно стимулировал рост стеблей (39,0 % от контроля). Прирост корешков капусты при обработке семян тетранилом в той же концентрации составлял 22 % от контроля.

На моркови тетранил в концентрациях 1,0 и 10,0 мг/л стимулировал рост корешков соответственно на 35,2 и 30,6 %, тогда как на рост стеблей моркови оказывал слабое действие.

Следует отметить, что при изучении роста проростков исследуемых овощных культур, как и в опытах по исследованию всхожести семян, с увеличением концентрации тетранила до 10,0 мг/л наблюдалась стимуля-ция роста проростков, однако, при дальнейшем повышении концентрации препарата до 100,0 мг/л стимулирующая активность его несколько снижа-лась.

В динамике развития по дням (на 5-,7- и 10-ый дни развития) на томатах и огурцах стимулирующая активность тетранила возрастала, а на моркови и капусте стимуляция роста проростков отмечалась на 5-ый и 7-ой дни развития; на 10-ый день происходило некоторое ее снижение, в некоторых случаях даже до контрольного уровня (например, в опытах на корешках капусты).


189

Таблица 1. Влияние тетранила на рост проростков овощных культур

Вариант

Концент- рация, мг/л

Длина корешка, % Длина стебля, % 5-ый день

7-ой день

10-ый день

5-ый день

7-ой день

10-ый день

Томаты Контроль Н20 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 Тетранил 0,1 110,0 115,0 120,0 104,0 120,1 125,2 1,0 117,5 125,5 130,0 120,3 128,3 132,4 10,0 125,9 131,4 137,8 130,0 138,5 141,5 100,0 112,4 117,6 123,5 124,3 130,2 134,0

Огурцы Контроль Н20 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 Тетранил 0,1 98,8 104,2 109,2 120,0 125,1 129,2 1,0 96,9 103,5 107,3 117,0 121,5 125,0 10,0 110,8 117,8 130,9 147,4 145,2 156,2 100,0 100,0 102,1 108,3 135,3 139,1 143,4

Капуста Контроль Н20 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 Тетранил 0,1 125,8 117,4 105,8 108,5 107,6 106,7 1,0 128,9 125,5 122,6 115,8 121,2 139,6 10,0 132,8 122,3 108,2 118,5 119,2 127,2 100,0 135,6 105,6 98,7 112,7 134,5 101,5

Морковь Контроль Н20 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 Тетранил 0,1 128,8 120,0 108,7 105,5 112,8 102,0 1,0 106,5 112,4 135,2 103,5 125,5 118,2 10,0 145,0 132,4 130,6 103,1 105,2 110,5 100,0 108,5 106,1 105,0 98,2 106,7 100,8

Таким образом, замочка семян в тетраниле в концентрациях 1,0 и

10,0 мг/л способствует ускорению прорастания семян, стимулирует рост проростков томатов, огурцов, капусты и моркови, но повышение концент-рация тетранила до 100 мл/л снижает всхожесть семян и рост проростков этих культур.


190

Литература 1. А.С. 529878 (СССР) Стимулятор роста хлопчатника. (А.А. Умаров.,

Ч.Ш. Кадыров, А.А. Кодяков, Г.Г. Галустьян). Бюлл. изобр. 1978. 2. Умаров А.А., Кариев А.У., Кушаева Ф.Х. Узб.биол.журн., 1990, № 1. –

С. 22-24. 3. Пестициды. – Ташкент: «Фан».1987. – 190 с. 4. Умаров А.А., Кариев А.У., Галустьян Г.Г. Хлопководство. 1986, № 11.

– 37 с.

ОЦЕНКА МИГРАЦИИ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВАХ 1 Д.Ю. Груздков, 2 Л.А. Ширкин, 2 Т.А. Трифонова

1 МГУ им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия 2 Владимирский государственный университет, г. Владимир, Россия

Многочисленные исследования тяжёлых металлов (ТМ) в ландшаф-

тах и почвах направлены преимущественно на изучение их физико-химической и биогенной миграции в естественных условия. Однако сведения о миграции металлов из отходов в почвы, о факторах и механиз-мах мобилизации, рассеивания, концентрации токсикантов в условиях часто реализуемых локальных (импактных) полиметалльных загрязнений недостаточны и противоречивы. Анализ проводимых исследований показывает, что одной из главных проблем является изучение кинетики и динамики техногенной миграции и трансформации ТМ в системе «промышленные отходы – почва», которая вызывает локальное загрязнение почв и характеризуется спецификой, отличной от естественной физико-химической миграции элементов в почвах и требующей дополнительного изучения. При изучении миграции тяжёлых металлов в системе «промыш-ленные отходы – почва» перспективным является комплексное использо-вание экспериментальных методов исследования как на отдельных почвен-ных образцах, моделях в лабораторных условиях, так и в полевых условиях.

Цель исследования – анализ кинетики и динамики миграции тяжёлых металлов в почвах в условиях загрязнения гальваношламом. Поставленная цель определила следующие задачи:

– экспериментальное изучение особенностей миграции ТМ из гальвано-шламов сложного полиметалльного состава на моделях почвенного


191

профиля в лабораторных условиях; – исследование миграции ТМ из гальваношламов сложного поли-

металльного состава в почвах (in situ) за длительный период в условиях искусственных полигонов. Объектами воздействия (загрязнения) и исследования явились серые

лесные среднесуглинистые почвы Владимирского Ополья. Опыты проводи-лись в лабораторных условиях и в полевых – на искусственном полигоне. Полигон заложен на неиспользуемой в хозяйственной деятельности территории. Поэтому начальное содержание тяжёлых металлов в почве принято за фоновое. Опыты проводились с гальваношламом в режиме естественного увлажнения; в течение 2007-2009 гг. отслеживалось содержа-ния ТМ в почвенном профиле.

В лабораторных условиях исследовалась динамика миграции ТМ в колонках, имитирующих почвенный профиль, на поверхность которого был помещен гальваношлам, ежедневно промываемый дистиллированной водой. В течение 15 дней ежедневно на каждом участке почвенной колонки проводились замеры электропроводности. Динамика миграции ТМ в систе-ме «раствор ТМ – почва» исследовалась посредством замеров электро-проводности – сравнением электрокинетических кривых R0/R = f (x, t) на загрязнённых (R) и незагрязнённых (R0) моделях почвенного профиля, т.е. по характеристике изменения содержания ионных форм металлов в равновесном почвенном растворе по глубине (x) и по времени (t). Совместный анализ диаграмм электропроводности, полученных на загряз-нённых и чистых (контрольных) моделях позволил вычислить абсолютные значения скоростей миграции ионных форм металлов (vм) и фильтрации почвенного раствора (vф). Отношение vм/vф характеризует аккумулирую-щую способность твёрдой почвенной фазы по отношению к ТМ. Таким образом, чем ниже значение vм/vф, тем больше равновесие между фазами по ТМ смещается в сторону твёрдой почвенной фазы и тем ниже миграционная способность металлов в почвенном горизонте.

Данные замеров электропроводности указывают на то, что миграция растворимых форм ТМ протекает интенсивно, дна трубки загрязнённый фильтационный поток достигает на 3-и - 4-е сутки. Формирующийся поток ТМ характеризуется динамичностью и непостоянством параметров загряз-нения, приводя к резкой дифференциации металлов по профилю почвенной колонки (рис. 1). Для находящихся в почвенном растворе тяжелых


192

металлов характерна временная аккумуляция ионной формы в горизонте ЕВ, это говорит о том, что в процессе увеличения дозы загрязнителя меняется способность почвы аккумулировать его в различных горизонтах. Соотношение скоростей миграции и фильтрации меняется в зависимости от горизонтов (табл. 1), при этом наивысшие уровни загрязнения почвенного раствора наблюдаются в горизонте характеризующимся максимальным значением соотношения скоростей миграции и фильтрации (vм/vф), то есть в области с низкой аккумулирующей способностью твёрдой почвенной фазы по отношению к ТМ.

Рис. 1. Диаграмма распределения подвижных форм ТМ в профиле серой лесной почвы (А – ЕВ – В) загрязнённого

гальваношламом

Таблица 1. Средние скорости миграции и

фильтрации в горизонтах почвенного профиля при загрязнении его

гальваношламом

Гори- зонт

Средняя скорость мигра-ции Vм, см/сут.

Средняя скорость фильтра-ции Vф, см/сут.

Vм/Vф, %

А 0,55 0,80 69 ЕВ 1,65 1,90 87 В 0,20 0,50 40

Выщелачивание ТМ из гальваношлама происходит неравномерно по времени, а также зависит от самого металла. Как в условиях лабораторного эксперимента, так и полевого, выявлено, что концентрация ряда металлов в гальваношламе не уменьшается, а увеличивается со временем за счет полиметалльного выщелачивания. Эффект концентрирования металлов в шламе учитывался по маркерным элементам – элементам, которые практически не участвуют в миграции (например, Mn):

( ) ( )( )tC

Ctm

tm

i

i

i

i 0

00

1 ⋅−=∆

ωω


193

где ( )tmi∆ и ( )tiω – количество металла, перешедшее из отходов в

почву, и массовая доля металла к моменту времени t; im0 и i0ω – исходное количество и массовая доля металла в шламе в начальный момент времени

(t = 0); ( )tC – массовая доля маркерного элемента к моменту времени t; 0C – массовая доля маркерного элемента в начальный момент времени (t = 0). Согласно расчетам по абсолютному количеству тяжёлых металлов, выщелачиваемых из шлама, элементы располагаются в следующем порядке: Zn > Cu > Ni > Pb. Эти элементы являются ведущими, так как на их долю в суммарном потоке тяжёлых металлов в условиях эксперимента приходится около 70 %.

На полигоне для всех основных элементов-загрязнителей наблюда-ется выраженная вертикальная миграция при преобладающем нисходящем потоке слабокислых почвенных растворов, усиливающих интенсивность их выщелачивания. На рис. 2 в логарифмической шкале показано содержание ряда ТМ по горизонтам в течение полевого эксперимента.

Изменение концентрации ТМ во времени по почвенному профилю полигона происходит неравномерно. На начальных стадиях эксперимента происходит незначительное увеличение ТМ в поверхностном горизонте. При втором отборе проб, было выявлено уменьшение валового содержания Pb, Zn, Cu, Cr, As в гумусовом горизонте и возрастание в нижележащих горизонтах. Полученный эффект видимо связан с поглощением ТМ биотой из поверхностного горизонта (поскольку степень загрязнения не превысила критических значений, ТМ поступившие в почву из гальваношлама выступили в качестве микроэлементов, увеличив тем самым активность биоты) и с их вымыванием нисходящими потоками кислых и слабокислых почвенных растворов. При следующем измерении, распределение ТМ показало значительные пики для Zn, Cr, Cu, Ni, т.е. для тех металлов, которые вносят наибольший вклад в поток из гальваношлама по абсолют-ному количеству. При этом в нижележащих горизонтах значительного колебания валового содержания ТМ не наблюдается.

Таким образом, данные о распределении ТМ по почвенным профилям полигонов показывают, что наибольшую опасность представ-ляют Zn, Cr, Cu, Ni – элементы в больших количествах содержащиеся в гальваношламе.


194

Cu

Cr

Ni

Zn

Рис. 2. Распределение ТМ по почвенному профилю полигона

в различный момент времени

Полевые исследования подтвердили результаты лабораторных опытов об импульсном характере перераспределения ТМ в почвенном профиле. Согласно расчётам, уровень полиметалльного загрязнения почв динамичен, а поток ТМ не ограничивается верхним горизонтом почвы, тем самым, создавая реальную угрозу загрязнения грунтовых вод.



195

ЭКОТОКСИКОЛОГИЯ ПОЧВ И АГРОКУЛЬТУР ТЕХНОГЕННОЙ ЗОНЫ

АЛАВЕРДСКОГО ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ЗАВОДА 1 О.А. Джугарян, 2 С.А. Унанян

1 Экоцентр Национальной Академии Наук РА, Армения, г. Ереван, Армения 2 Научный центр почвоведения, агрохимии и мелиорации

им. Г.П. Петросяна, МСХ, г. Ереван, Армения

Accumulation of toxic substances in soils and vegetation depends on concentrations of toxic gases in atmosphere, lifetime and other natural and climatic factors. Accumulation of heavy metals in the fruits and vegetables grown on Armenia’s anthropogenic territories exceeds the permissible concentrations by many times and does not meet hygienic standards, thus jeopardizing the human and domestic animal health.

Ecotoxicological assessment of the man-made zones contributes to gathering of comparable data on the yield characteristics and the negative consequences of soil, fruit and vegetable contamination which enable to predict the crop quality, map the urban pollution zones and elaborate the strategy for decreasing toxic pollution in agricultural ecosystems of Armenia.

Проблему охраны среды обитания человека, почвы, агрокультур необходимо рассматривать как проблему научно-обоснованного нормиро-вания и контроля выбросов и сбросов токсических химических элементов в окружающую среду.

Оптимальным и допустимым в современных условиях качеством среды следует признать такое состояние, которое не вызывает ощутимых нарушений в функционировании организмов, экосистем, биогеохимических циклов земли и следовательно, обеспечивает устойчивость и оптимальное существование и развитие биоты и биосферы в целом.

Техногенное загрязнение на горных территориях идет быстрее, чем на равнине. На интенсификацию процесса действуют горный ландшафт, котлованность рельефа, большая повторяемость приземных и приподнятых инверсий, частные штили, расположенность промышленных предприятий по направлению розы ветров, что способствует сносу дымовых выбросов, создавая очаги загазованности в приземном слое.

Методика исследований. Наши исследования направлены на изуче-ние влияния токсических химических выбросов (ТМ и серы) на почвы и агрокультуры вокруг Алавердского горно-металлургического завода. Опы-


196

ты проводились в течение более 30 лет методом полевых и камеральных работ, вегетационными опытами и лабораторными агрохимическими анализами почв и агрокультур. Стационарные опытные участки были расположены по направлению розы ветров (от завода). Уровень загряз-нения почв ТМ определяли на атомно-абсорбционном фотометре марки «Сатурн». Категории загрязнения в зависимости от суммарного показателя концентрации (СПК) ТМ для почв определялись по методике ИМГРЭ (1987), для плодоовощных культур – по методу О.А. Джугарян (1990). Содержание серы в плодоовощных культурах определялось спектрофото-метрическим методом по Мочаловой (1975). Из ТМ определялись Pb, Zn, Cu, Fe, Ni, Mn, Cd в почвах, листьях и плодах агрокультур.

Результаты и обсуждение. С целью составления экотоксиколо-гической характеристики региона, организации мониторинга и разработки мероприятий по уменьшению загрязнения техногенной среды нами изуча-лось накопление тяжелых металлов в почвах и плодоовощных культурах. Местность резко расчленена и окаймлена горными массивами: с запада – Меджан-Лалва и Сомхетский хребты, с юго-востока – Базумский хребет, который многочисленными ветвями расходится по всей территории. Равнинная территория незначительна по площади (Санаинское, Одзунское и Акорийское плато).

АГМЗ специализирован на производстве катодной и вайербарсовой меди, серной кислоты и медного купороса. Основное загрязнение в окружающую среду привносится со сточными водами, шлаками и пылевыб-росами, содержащими большие количества ТМ, которые в десятки раз превышают ПДК.

Известно, что ареал распространения ТМ и их накопление в компонентах агросистем зависит в основном от преобладающего направле-ния и скорости ветра, пересеченности рельефа, от объемов и длительности промышленных выбросов, покрытия территории техногенеза агрокульту-рами и отдаленности от источника загрязнения. В северо-восточном направлении накопление токсикантов несколько больше, чем в южном, что связано с рельефом местности – север и северо-восток расположен на Акорийском плато, обеспечивающем некоторую равнинность рельефа, что способствует более дальнему выбросу техногенных выбросов. В южном направлении рельеф сильно пересечен крутыми склонами, препятствую-щими распространению выбросов, что приводит к образованию много-численных очагов загрязнения.


197

В почвах доля подвижных форм ТМ в процентном отношении от валового их содержания возрастает по мере удаления от источника эмиссии. Из приведенных на рис. 1 экспериментальных средних данных за последние 20 лет видно, что увеличение процентного содержания подвижных форм ТМ (от валового) по мере приближения к источнику загрязнения связано с растворимостью ТМ: чем ближе к источнику эмиссии, тем больше кислотность среды (SO2) и выше растворимость металлов и, наоборот. Почвы до 2-х км сильно загрязнены и СПК колеблется в пределах 130,0-77,8 (север) и 103,0-66,1 (юг). Содержание Cu, Zn, Pb, Fe в среднем в 40-20 раз, Ni, Cd и Mn в среднем в 5-2 раза больше, чем в контроле. На расстоянии 3-5 км СПК ТМ колеблется в пределах 55,5-52,0 (северо-восток) и 52,5-50,9 (юг), т.е. снизился в 2-3 раза. Содержание Cu, Zn, Pb, Fe в среднем в 15-10 раз, а Ni, Cd и Mn в среднем в 2 раза больше, чем в контроле и в среднем в 3 раза меньше, чем в зоне очень сильного зягрязнения (до 2-х км от источника эмиссии). На расстоянии 5 км наблюдается некоторое превышение СПК ТМ по сравнению с показателями 3 и 4 км. Это объясняется приземлением факела, что создает некоторую насыщенность газо-пылевыбросов в атмосферу и соответственно повыше-ние концентрации токсикантов в почве. На расстоянии 7-10 км величина СПК совпадает со значением для почв со средним и слабым содержанием концентрации ТМ (33,5-24,9 – север, 33,6-27,3 – юг). Превышение содержания металлов по сравнению с контролем резко падает. Содержание Ni, Cd, Mn превышает контроль всего в пределах 1,1-1,7 раз. Допол-нительный приток загрязняющих веществ с поливными водами из р. Дебет вызвал рост СПК до значений для валовых форм 66,4, подвижных – 43,7.

Особенно большие концентрации наблюдаются у Cu и Pb. Превыше-ние по Cu составляет 32,3-11,9, по Pb – 16-15,4 раза.

Агрокультуры. Токсичные металлы из атмосферы кумулируются в основном в верхних горизонтах почв (20 см) и с глубиной их содержание уменьшается. Вследствие незначительной миграции металлов по профилю почвы, овощные культуры, с поверхностной корневой системой накапли-вают из таких почв больше металлов, чем плодовые деревья с глубоко расположенными корневыми системами. Осаждающиеся из воздуха на листья и плоды соединения металлов частично проникают внутрь тканей, частично остаются в виде поверхностного отложения, что зависит от анатомо-морфологического строения листа и вида плодовых культур.


198

Рис. 1. Суммарный показатель концентрации (СНМС) и отношение валового

содержания ТМ в коричневой лесной остепненной почве г. Алаверди (0-20 см) и контрольного участка (Ci).

- - - подвижная форма — валовая форма S – юг, (Одзун) N-W – северо-запад от Алаверди


199

Овощи. Накопление ТМ в овощных культурах (картофель, свекла столовая, фасоль стручковая, перец болгарский) ассоциируется с накопле-нием ТМ в почвах. Чем ближе к источнику эмиссии, тем больше ТМ в листьях, ботве и плодах овощей. Больше всего металлов в овощных культу-рах накапливается на расстоянии до 4-х км; на 5-8 км содержание ТМ снижается, а на удалении 17 км – приближается к контролю. На участках, которые поливаются водами р. Дебет (куда сбрасываются сточные воды завода, содержащие токсические металлы), содержание ТМ приближается к показателям зоны до 4 км, т.е. сильного зягрязнения. По СПК ТМ овощные культуры располагаются в убывающем порядке следующим образом:

свекла фасоль картофель перец ботва 59,9-17,0 > лист 43,4-6,2 > ботва 28,5-10,3 > лист 27,0-7,8

корнеплоды 31,6-11,6 стручок 37,6-10,1 клубни 21,7-7,7 плод 23,5-2,0 Плодовые. По сравнению с овощными, накапливают в плодах и

листьях несколько меньше металлов. Показатели накопления химических токсикантов в ассимиляционных органах значительно выше, чем в плодах. Прослеживается положительная корреляционная связь между степенью загрязненности почвы, атмосферного воздуха и аккумуляцией металлов в плодовых культурах.

В накоплении металлов в плодовых культурах большое значение имеет биологическая особенность вида: разные плодовые культуры проявляют специфичность к содержанию металлов в листьях и плодах. В связи с резким расчленением рельефа имеет место очаговое техногенное загрязнение, поэтому изучение кумуляции ТМ в плодовых культурах проводилось не только на стационарных опытных участках (по розе ветров), но и на участках очагового загрязнения: АГМЗ – 0 км; г. Алаверди – 1,5 км от АГМЗ; Санаин – 2,5 км; Акори – 4 км; Одзун – 8 км; Шнох – 25 км, Чочкан – 30 км, Баграташен – 35 км, контроль: Ноемберян – 48 км. Плодовые плантации Алаверди, Санаина, Акори, Одзуна, Ноемберяна находятся в богарных условиях возделывания; Шноха, Чочкана, Баграта-шена поливаются водами реки Дебет, загрязненной стоками АГМЗ (как уже отмечалось выше), содержащей (в воде и взвесях) большое количество токсических элементов.

Из плодовых культур изучались – яблоня, груша, айва, персик. Исходя из видового состава плодовые культуры по СПК ТМ располагаются в ряд:


200

51,9персик >

9,45яблоня >

7,45айва >

45,0груша

Данные СПК строго соответствуют количеству токсикантов в почве и атмосферном воздухе зоны техногенеза горно-металлургического завода и проявляют прямую пропорциональную зависимость: чем больше загрязнителей, тем больше СПК, что может с успехом применяться в агромониторинге для наблюдения за состоянием накопления металлов в сельскохозяйственных культурах зон техногенеза.

Сернистый ангидрид является одним из токсичных газовыбросов АГМЗ. Повреждения агрокультур, вызванные серой проявляются в виде некрозов, хлорозов или изменения цвета органов агрокультур, в форме снижения урожайности, ухудшения качества товарной продукции, наруше-ния роста и развития или в виде скопления токсических соединений в плодах, корнеплодах и, что особенно опасно – в зеленых листовых овощах.

Исходя из многолетних фенонаблюдений, биохимических и химичес-ких анализов, инвентаризации всех плодовых культур, произрастающих вокруг АГМЗ, по устойчивости плодовые культуры можно разделить на сильноустойчивые – айва, яблоня, слива, ежевика; среднеустойчивые – шелковица, абрикос, кизил; неустойчивые – виноград, инжир, персик.

По серупоглотительной способности плодовые культуры располага-ются в ряд: айва (1,18) > яблоня (0,97) > шелковица (0,93) > персик (0,90) > виноград (0,89) > слива (0,89) > инжир (0,79) > груша (0,69) > кизил (0,63) > ежевика (0,60) > контроль (0,09).

Таким образом, можно сделать следующие выводы: 1. Почвы зоны техногенеза загрязнены ТМ, максимальное накопле-

ние валовой и подвижной форм которых наблюдается на территории АГМЗ и на удалении до 2-х км. В пределах 3-5 км концентрация металлов несколько ниже, а на расстоянии 5 км содержание ТМ опять увеличивается, что связано с раскрытием факела; на расстоянии 7-10 км содержание металлов резко снижается и приближается к контрольным показателям.

2. Накопление ТМ (Cu, Zn, Pb, Cd, Ni, Fe, Mn) и техногенной серы в плодоовощных культурах во много раз превышает предельно-допустимые нормы, не соответствует гигиеническим нормативам, предъявляемым к пищевым продуктам, и представляет опасность для здоровья людей и животных.


201

Литература 1. Baker D., Chesnin l. Chemical monitoring of soil for environmental anality

and animal and human health. – Advances in Agronomy, 1975, v. 27, p. 306-360.

2. Важенин И.Г. О разработке ПДК химических веществ в почве // Бюл. почвен. ин-та. – 1983, вып. ХХХV, Москва.

3. Джугарян О.А. Разработка системы экологической оценки и биомони-торинга техногенного загрязнения экосистем промышленных районов Армении. Автореферат докт. диссертации. – М.: ИЭМЭЖ, 1990. – 42 с.

4. Dueck T.A. et al. Heavy metal immission and genetic constitution of plant populations the vicinity af two metal emission sources // Angew. Bot. – 1984, v. 58, № 1, p. 47-53.

5. Ильин В.Б. О нормировании содержания тяжелых металлов в расте-ниях. // Химия в сельском хозяйстве, 1987, № 8. – С. 63-65.

6. Методические рекомендации по геохимической оценке источников загрязнения окружающей среды. – М.: ИМГРЭ, 1987. – 86 с.

7. Криволуцкий Д.А., Федоров Е.А. Принципы экологического нормиро-вания. // Влияние промышленных предприятий на окружающую среду. – Пущино, 1984. – С. 104-106.

8. Сает Ю.Е. Геохимическая оценка нагрузки на окружающую среду. // Геохимия ландшафтов и география почв. – М.: Изд. МГУ, 1982.

АКТУАЛЬНОСТЬ И ПРОБЛЕМЫ ОЦЕНКИ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ

ГОРОДСКИХ ПОЧВ ПО МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИМ ПОКАЗАТЕЛЯМ А.Г. Журавлева, О.Н. Сахно


Microbiological methods of assessment of state of soils are an important direction for applied ecological research, which have a good perspective and must be included in the programme of soil-ecological monitoring of urban areas. Microbio-logical indicators are applied for integral assessment of ecological state, since the use of living organisms can provide necessary on-line data on the influence of a complex of unfavorable factors.


202

Последствия антропогенного воздействия на почвенные экосистемы изучены намного меньше, чем антропогенные воздействия в водных и воздушных экосистемах. Почва, в отличие от других компонентов природной среды, не только геохимически аккумулирует компоненты загрязнений, но и выступает как природный буфер, контролирующий перенос химических элементов и соединений в атмосферу, гидросферу и живое вещество. Разработка методов оценки антропогенного воздействия на почву приобретает большое значение, поскольку гигиене почвы не уделяется достаточно внимания, хотя значение почвы как одного из компонентов биосферы очевидно [4].

Роль биологических методов в оценке экологического состояния почвенного покрова в перспективе достаточно велика. Исследование элементного состава почв не может дать необходимой информации о влиянии неблагоприятных факторов, связанных с хозяйственной деятель-ностью человека, на почвы и произрастающую на них растительность. Только использование живых организмов (растений и микроорганизмов), а также показателей их активности, может дать необходимые оперативные данные о воздействии комплекса неблагоприятных факторов, включая токсичные элементы, содержащиеся в почве, изменения водного, теплово-го, питательного и других режимов, имеющих место в антропогенно-преобразованных почвах [1].

Различные типы антропогенного воздействия на почву, изменяя условия существования почвенных микроорганизмов, могут нарушать нор-мальное протекание в почвах процессов микробной трансформации, а следовательно, и процессов круговорота веществ в биосфере. Подобные нарушения, являющиеся одним из основных негативных последствий антропогенного воздействия на почвенную биоту, могут отрицательно влиять на человека, изменяя экологические условия его обитания, процессы производства пищи и промышленной продукции. Кроме того, изменение микробной трансформации, развитие первоначально нетипичных микро-организмов может приводить к появлению новых загрязнений в биосфере и заболеваний у людей [3].

Состояние микроорганизмов в нарушенных городских почвах может служить показателем их экологического состояния. Микроорганизмы способны к относительно быстрой адаптации, и до тех пор, пока загрязнен-ная почва будет оставаться почвой, ее микробиота будет перерабатывать и


203

трансформировать соединения загрязняющих веществ, приближая состоя-ние почв к естественному [5].

Однако существуют определенные трудности использования микро-биологических показателей, так как микроорганизмы резко реагируют на различные изменения в среде – возникает необычайная динамичность микробиологических показателей. Поэтому использование микроорганиз-мов и показателей их активности хотя и может дать необходимые оперативные данные о воздействии комплекса неблагоприятных факторов, однако изменение динамики почвенных процессов не вполне предсказуемо, что затрудняет применение микробиологических показателей для интег-ральной оценки экологического состояния.

Почвы характеризуются не только составом и численностью микроорганизмов, но и их суммарной активностью. Противоположно направленные и многократно повторяющиеся процессы миграции биоген-ных элементов с участием микроорганизмов, осуществляются в почве непрерывно, образуя единый цикл, сбалансированность которого, свиде-тельствует о создании в почве оптимальных условий для сохранения экологического равновесия и существования всех живых организмов. Отсюда вытекает возможность использования микроорганизмов кратко-временного или долговременного прогноза экологического состояния почв. Однако широкая вариабельность результатов этих исследований усложняет возможность обнаружения закономерной взаимосвязи. В связи с этим отсутствуют достоверные данные о соотношении показателей биологичес-кой активности и воздействии различных экологических факторов [2].

Микробиологические методы оценки состояния почв являются важным направлением прикладных экологических исследований, которые имеют хорошую перспективу и обязательно должно включаться в прог-рамму почвенно-экологического мониторинга городских районов. Апробация микробиологических показателей биологической и биохимичес-кой активности в полевых условиях должна проводиться на почвах с высоким уровнем техногенной нагрузки.


1. Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование./ под. Ред. О.П. Мелеховой и Е.И. Егоровой. – М.: Изд. Центр «Академия», 2007. – 288 с.


204

2. Звягинцев Д.Г. Биология почв / Д.Г. Звягинцев [и др.]. – М.: Изд-во МГУ, 2005.

3. Мотузова Г.В., Безуглова О.С. Экологический мониторинг почв. – М.: Гаудеамус, 2007. – 237 с.

4. Почва. Город. Экология. / Под ред. Г.В. Добровольского. – М., 1997. – 320 с.

5. Рубенчик Л.И. Микроорганизмы – биологические индикаторы. – Киев.: Изд-во «Наукова Думка», 1972. – 165 с.

Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 09-05-99002). САНИТАРНО-ХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДЛЯ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ

ПОЧВ В РАЙОНАХ ЖИЛОЙ ЗАСТРОЙКИ А.Г. Журавлева, О.Н. Сахно


Conducted research showed, that the soils of residential construction area in the city of Vladimir are characterized by low level of contamination by the organic substances and content of heavy metals does not exceed maximum permissible amount, in terms of Zc these soils fall into category of permissible pollution. Sanitary-chemical criteria allow undertake assessment of ecological state of soils of residential construction area and can be used to determine comfort degree of the urban environment.

Мегаполисы, крупнейшие города, городские агломерации и урбани-

зированные районы – это территории, глубоко измененные антропогенной деятельностью. Выбросы крупных городов изменяют окружающие природ-ные территории. Инженерно-геологические изменения недр, загрязнение почв, воздуха, водных объектов проявляется на расстоянии в 50 раз большем, чем радиус агломерации.

Чем выше уровень научно-технического прогресса, тем сильнее нагрузка на окружающую среду. Во многих странах площадь урбанизи-рованных земель превышает 10 % общей территории. Так, в США она составляет 10,8 %, в Германии – 13,5 %; в Голландии 15,9 %. Использо-вание земель под различные сооружения существенно влияет на биосфер-ные процессы. С урбанизированных территорий поступает в 1,5 раза


205

больше органических веществ, в 2 раза больше соединений азота, в 250 раз больше диоксида серы и в 410 раз больше окиси углерода, чем в сельско-хозяйственных районах.

Отсутствие загрязнений связано с важнейшим для жителей показате-лем качества городской среды – ее комфортностью. Комфортность городской среды – это субъективное чувство и объективное состояние полного здоровья при данных условиях окружающей человека городской среды, включая ее природные и социально-экономические показатели. В нее в качестве компонента входит комфортность городских ландшафтов – свойство этих ландшафтов вызывать субъективное чувство и объективное состояние благоприятной среды, обеспечивающей комплекс здоровья человека, в том числе комфортность визуальной, звуковой и других сред, способствующих поддержанию здоровья.

Комфортная городская среда создает у жителей чувство полно-ценного здоровья и удовлетворения потребностей, но она не означает полное расслабление, покой, полную («стерильную») чистоту и отсутствие каких-либо воздействий. Полное отсутствие шумов так же неприятно, как и шумовое загрязнение, тогда как ряд звуков природы очень благоприятен для человека. Стерильно чистый воздух без приятных природных запахов так же неприятен, как и загрязненный. Самая приятная питьевая вода – это чистая природная вода, содержащая ряд минеральных добавок.

С точки зрения экологически комфортной городской среды не-которые компоненты ландшафта этой среды имеют определяющее для здоровья жителей значение, требуют постоянного контроля и поддержания высокого качества. К ним относятся атмосферный воздух в городе и внутри зданий, все виды воды и почвенно-растительный слой, а также оптимальное распределение массы сбрасываемых веществ. Очень важен для городской среды контроль загрязнения почвенно-растительного слоя.

Городские почвы отличаются от естественных по химизму и водно-физическим свойствам. Они переуплотнены, почвенные горизонты переме-шаны и обогащены строительным мусором, бытовыми отходами, из-за чего имеют более высокую щелочность, чем природные их аналоги.

Почвенный покров крупных городов отличается также и высокой контрастностью, неоднородностью из-за сложной истории развития города, перемешанностью погребенных разновозрастных исторических почв и культурных слоев. Естественный почвенный покров на большей части городских территорий уничтожен. Он сохранился лишь островками в


206

городских лесопарках. При этом явной становится опасность уничтожения первичных и возможность формирования нетипичных условий под воздействием высоких уровней загрязнения.

Почва – важнейший компонент любого биогеоценоза, отличающийся участием в экологическом цикле с помощью сложных физико-химических процессов, обусловленных деятельностью почвенных организмов и рас-тений. Попадающие в почву загрязнения подвергаются особенно интенсив-ному метаболизму, тем более что процессы перемешивания примесей затруднены. В почве всегда присутствует большое количество мертвой органики – субстрата для микроорганизмов, в числе которых много болезнетворных. С микроорганизмами связаны процессы минерализации и гумификации органики. К комплексным санитарно-химическим критериям относится санитарное число – это отношение азота гумуса к общему азоту. Общий азот – это сумма азота гумуса и азота загрязнений. Почва считается чистой, если санитарное число приближается к 1 (табл. 1).

Таблица 1. Характеристика почв зоны жилой застройки

по показателю «санитарное число» Место отбора

почвенного образца Санитарное

число Характеристика почвы

ул. Баумана 0,80 загрязненная ул. Юбилейная, д. 54 1,00 чистая Октябрьский проспект, д.21 0,95 слабозагрязненная ул. Василисина, д.4а 0,90 слабозагрязненная ул. Балакирева, двор шк.№2 0,98 слабозагрязненная

Проведенные исследования показали, что почвы зоны жилой застройки г. Владимира характеризуются низким уровнем загрязнения органическими веществами (табл. 1), однако, для санитарно-гигиенической оценки почвы важно также знать загрязнение ее тяжелыми металлами. Оценка уровня химического загрязнения почв как индикаторов неблаго-приятного воздействия на здоровье населения проводится по показателям, разработанным при сопряженных геохимических и геогигиенических ис-следованиях окружающей среды городов. Такими показателями являются: коэффициент концентрации химического вещества (Кс), который опреде-ляется отнесением его реального содержания в почве (С) к фоновому (Сф):


207

Кс = С/Сф; и суммарный показатель загрязнения (Zc). Суммарный показатель загрязнения равен сумме коэффициентов концентраций химических элементов и выражен следующей формулой:

n Zc = Σ Кс;

j=1 где n - число суммируемых элементов. Оценка опасности загрязнения почв по показателю Zc, отражающему

дифференциацию загрязнения почв городов тяжелыми металлами, прово-дится по оценочной шкале, приведенной в табл. 2. Градации оценочной шкалы разработаны на основе изучения показателей состояния здоровья населения, проживающего на территориях с различным уровнем загряз-нения почв.

Таблица 2.

Оценочная шкала опасности загрязнения почв по показателю Zc

Zс Уровень

загрязнения почв

Категория загрязнения

почв

Изменение показателей здоровья населения в очагах поражения

<8 8-16

минимальный низкий

допустимая Наиболее низкий уровень заболева-емости детей и минимальная частота встречаемости функциональных отклонений

16-32 средний умеренно опасная

Увеличение общей заболеваемости

32-128 высокий опасная Увеличение общей заболеваемости, числа часто болеющих детей, детей с хроническими заболеваниями, на-рушение функционального состоя-ния сердечно-сосудистой системы

>128 очень высокий чрезвычайно опасная

Увеличение заболеваемости детского населения, нарушение репродуктив-ной функции женщин (увеличение токсикоза беременности, числа преждевременных родов, мертво-рождаемости, гипотрофии новорожденных).


208

Таблица 3. Содержание тяжелых металлов в почвах г. Владимира

в зоне жилой застройки Место отбора

почвенного образца Содержание тяжелых

металлов Zc

Категория загрязнения почв

ул. Баумана 0,19 18,43 59,27 25,32 10,61 допустимая ул. Юбилейная, д.54 0,34 19,46 40,98 6,25 6,72 допустимая Октябрьский проспект, д. 21

0,52 11,37 39,3 11,64 5,63 допустимая

ул. Василисина, д.4а 0,75 13,16 48,3 46,75 13,6 допустимая ул. Балакирева, двор шк. №2

0,84 10,07 86,4 18,46 9,65 допустимая

Результаты наших исследований свидетельствуют, что в почвах зоны жилой застройки г. Владимира содержание тяжелых металлов не превышает ПДК и по показателю Zc они попадают в категорию допустимого загрязнения.

На основании проведенных нами исследований можно сделать вывод, что санитарно-химические критерии позволяют проводить оценку экологического состояния почв зоны жилой застройки и могут быть использованы для определения степени «комфортности» городской среды.


1. Левин С.В., Гузев В.С., Асеева Н.В. и др. Тяжелые металлы как фактор антропогенного воздействия на почвенную микробиоту./ Микроорга-низмы и охрана почв. – М.: Изд-во МГУ, 1989. – С. 5-46.

2. Мишустин Е.Н. Санитарная микробиология почвы. – М.: Агропром-издат, 1979. – 415 с.

3. МУ 2.1.7.730-99. Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест.

4. Свирскенс А. Микробиологические и биохимические показатели при оценке антропогенного воздействия на почвы. // Почвоведение, 2003, №2. – С. 202-210.

5. Скворцова И.Н., Строганова М.Н., Агаркова М.Г. Изменение состава микробных сообществ как один из показателей при экологическом


209

мониторинге. / Всесоюзная конференция «Экологические проблемы охраны живой природы». – М.: Изд-во Моск. ун-та, 1990. – 84 с.

6. Охрана почв от техногенных загрязнений. / Редкол.: Шишов Л.Л. и др. – М.: Почв. ин-т, 1989. – 53 с.

Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 08-05-99011).

ДИАГНОСТИКА УСТОЙЧИВОСТИ И САМООЧИЩЕНИЯ ПОЧВ АЗС ПО МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИМ КРИТЕРИЯМ

А.Г. Журавлева, О.Н. Сахно, Т.А. Трифонова Владимирский государственный университет, г. Владимир, Россия

Research on soil samples, taken at various points in the city of Vladimir in the

territories of the gas filling stations, gives evidence of high contamination by organic substances, particularly by oil processing products. Excess of organic compounds in the soils of the gas filling stations leads to a slowdown in the process of nitrification. Nitrification activity reflects the dynamics of soils processes and in combination with a sanitary unit allows quickly determine the changes of ecological state of soils, and also can be used to diagnose stability and natural purification of soils of gas filling stations.

В настоящее время городские почвы испытывают воздействие самых

разнообразных антропогенных факторов. Закономерности изменения структуры и функционирования комплексов почвенных организмов различаются в зависимости от характера антропогенного воздействия и экологических условий экосистемы, в которых оно произошло. Для конкретной территории чаще наблюдается не один, определенный тип загрязнения, а смешанные воздействия. Нефть и нефтепродукты являются наиболее масштабными загрязнителями окружающей среды, основным источником таких загрязнителей являются городские АЗС.

Микроорганизмы почвы выполняют важнейшие функции в экосистеме. Каждая почва характеризуется определенной обогащенностью микроорганизмами, которая может снижаться при разных видах воздействия на нее. При контроле микробиологического состояния почв проводится выявление реакции отдельных групп почвенных микроор-ганизмов на то или иное воздействие на разных уровнях их организации: особь, популяция, сообщество.


210

Состояние микроорганизмов в почвах АЗС может служить индика-тором степени их устойчивости к загрязнениям. Так как микроорганизмы способны к относительно быстрой адаптации, то до тех пор, пока загрязненная почва будет оставаться почвой, ее микробиота будет перерабатывать и трансформировать соединения загрязняющих веществ, приближая состояние почв к естественному. В разных почвах эффект деградации микробиологических процессов различен, т.к. для каждой почвы существует своя система защиты, которая относится к процессам самоочищения почвы. Самоочищение почвы – это способность почвы минерализовать органические вещества, превращая их в безвредные в санитарном отношении органические и минеральные формы, которые способны усваиваться растительностью.

Нитрификация является одним из наиболее распространенных почвенных процессов. При этом очевидно, что процесс идет наиболее интенсивно, когда в почве имеется избыток азотистых соединений и может создаваться их запас, когда реакция среды близка к нейтральной, когда имеется достаточная аэрация. Эти же условия благоприятны для роста большинства растений и поэтому интенсивность нитрификации, вне зависимости от того в какой форме азот используется для ассимиляции, указывает на благоприятное состояние почвы. Состояние этих микроорга-низмов в нарушенных почвах может служить индикатором степени устойчивости почв к загрязнениям.

Исследования проводились на почвенных образцах, отобранных в различных точках г. Владимира на территориях АЗС. Глубина отбора составила 0-10 см.

С целью изучения процесса нитрификации использовали метод обрастания почвенных комочков на среде Виноградского. Загрязненность почв АЗС органическими веществами, в частности отходами продуктов переработки углеводородов нефти и газа, оценивалась по комплексному показателю «санитарное число», представляющему собой отношение коли-честв почвенного белкового и органического азота (табл. 1):

Полученные данные представленные в табл. 1 свидетельствуют о высоком загрязнении почв АЗС органическими веществами, в частности продуктами переработки нефти. В загрязненных почвах часто нарушаются процессы минерализации органических соединений, что приводит к


211

нарушению процессов реминерализации (денитрификации) и самоочи-щения почв, что может привести к полной деградации почв.

Таблица 1. Характеристика почв АЗС по показателю «санитарное число»

№ почв. образца

Место отбора почвенного образца

Санитарное число

Характеристика почвы

1 АЗС на ул. Красносельская 0,9 слабозагрязненная 2 АЗС на ул. Лакина 0,7 сильнозагрязненная 3 АЗС на ул. Почаевская 0,7 сильнозагрязненная 4 АЗС на ул. В. Дуброва 0,7 сильнозагрязненная 5 АЗС на ул. Северная 0,7 сильнозагрязненная 6 АЗС на ул. Н. Дуброва 0,8 загрязненная 7 АЗС у рынка «Факел» 0,7 сильнозагрязненная 8 АЗС на ул. Растопчина 0.72 сильнозагрязненная 9 АЗС «Тепличный» 0,9 слабозагрязненная

Избыток органических соединений в почвах АЗС приводит к замед-лению или полному подавлению процесса нитрификации (табл. 2). Так в почвы «крупных» АЗС образцов №№ 3, 4, 5, 7 при высоком уровне загрязнения органическими веществами проявляли низкий уровень интенсивности процесса нитрификации.

Таблица 2. Интенсивность процесса нитрификации

№ почв. образца

Место отбора почвенного образца

Количество колоний

Процент обрастания

1 АЗС на ул. Красносельская 16 32 2 АЗС на ул. Лакина 4 8 3 АЗС на ул. Почаевская 0 0 4 АЗС на ул. В. Дуброва 0 0 5 АЗС на ул. Северная 0 0 6 АЗС на ул. Н. Дуброва 8 16 7 АЗС у рынка «Факел» 3 6 8 АЗС на ул. Растопчина 25 50 9 АЗС «Тепличный» 7 14


212

Нитрифицирующие бактерии завершают цикл превращения в почве органических соединений, окисляя аммиак до нитритов и нитратов. Поэтому интенсивность и скорость процесса нитрификации четко указы-вает на степень органического загрязнения, скорости и окончания распада органики в почве. Процесс нитрификации в загрязненных почвах АЗС является показателем их санитарного состояния и степени самоочищения.

Бурно выраженные процессы нитрификации свидетельствуют о завершении переработки продуктов распада органических соединений и активно идущем процессе самоочищения (образцы № 1, 8)

Проведенные нами исследования позволяют сделать вывод, что активность нитрификации отражает динамику почвенных процессов и в совокупности с санитарным числом позволяет оперативно устанавливать изменения экологического состояния почв, а также может быть использо-вана для диагностики устойчивости и самоочищения почв АЗС.

Литература 1. Бабьева И.П. Практическое руководство по биологии почв. – М.: Изд-

во Моск. ун-та, 1989. – 336 с. 2. Звягинцев Д.Г. Биологическая активность почв и шкалы для оценки

некоторых ее показателей. // Почвоведение, 1978, №6. – С. 10-14. 3. Почва. Город. Экология. /Под ред. Г.В. Добровольского. – М., 1997. –

320 с. 4. Свирскенс А. Микробиологические и биохимические показатели при

оценке антропогенного воздействия на почвы. // Почвоведение, 2003, №2. – С. 202-210.


ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА И МОНИТОРИНГ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ

ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ Г. СПИТАК Л.А. Карапетян

Центр эколого-ноосферных исследований НАН РА, г. Ереван, Армения

The sources of environmental pollution with heavy metals are quite precisely defined while treating soil samples through geochemical methods. Ecological and hygienic studies for the city of Spitak indicated soil pollution with Pb, Cu, Zn. The identified man-made pollution sources that cover some 90 % of the city’s area are


213

attributed to the category of weak pollution. Pb, Cu, Zn concentrations are manifold excessive vs. sanitary and hygienic standards and thus threaten the public health.

Наиболее сильно техногенное воздействие на природную среду и население проявляется в городах. Любой вид техногенеза связан с поступ-лением в окружающую среду разнообразных отходов, меняющих ее физико-химические характеристики.

Среди различных токсикантов тяжелые металлы (ТМ) занимают особое место. Соединения последних ухудшают рекреационные возмож-ности биоты, снижают ее продуктивность [1].

В отличие от других компонентов окружающей среды, почва является мощным аккумулятором и депонентом ТМ и обладает очень слабой самоочищающей способностью [3].

Загрязнение почв ТМ сопровождается повышением концентрации этих элементов в растениях. Важное значение в миграции ТМ в почве имеют их подвижные формы, что в основном связано с функциониро-ванием биогеохимических циклов в экосистеме. При этом высокие концентрации металлов легко проникают в растения и нарушают нормаль-ное течение физиологических процессов, что отрицательно отражается на их состоянии [5].

Ухудшение состояния городской среды г. Спитака, на фоне послед-ствий землетрясения, энергетического кризиса, длительной экономической блокады, способствовало увеличению показателей заболеваемости город-ского населения, что вызывает острую необходимость в проведении комплексных научных исследований по оценке экотоксикологического состояния окружающей среды и разработке системы биомониторинга загрязнения почв городской территории.

Цель исследований заключалась в составлении характеристики загрязнения почв городской среды г. Спитака. Основное внимание было направлено на изучение следующих вопросов:

− поступление и накопление ТМ (Pb, Cu, Zn) в почвах и растениях городских территорий;

− разработка мониторинга загрязнения почв городской среды; − составление карты-схемы загрязнения почв г. Спитака.

Исследования проводились с 2003 г. по 2008 г.


214

Методика исследований. Пространственное распространение техно-генных выбросов определялось посредством геохимической оценки загряз-нения почв ТМ путем сравнения фактического материала с данными фоновых участков почв. ТМ определялись атомно-абсорбционным фотометром марки «Сатурн». Площадки для отбора проб почв были заложены на территории города:

1) в окрестности сахарного завода (0,5 км от сахарного завода); 2) около школы № 4 (1 км от сахарного завода); 3) в центре города (1,5 км от сахарного завода); 4) кладбище (3 км от сахарного завода); 5) контроль (20 км от сахарного завода).

Результаты и обсуждение. По предварительным данным наших исследований выявлено загрязнение почв городской среды свинцом, медью и цинком. Из данных таблицы 1 видно, что содержание свинца, меди и цинка в почве городской среды значительно выше контроля.

Таблица 1.

Содержание валовых и подвижных форм ТМ в почвах г. Спитака и его окрестностей в 2003 г. и в 2008 г., мг/кг

№ Место взятия проб г. Спитак (0-20 см)

Годы Pb Cu Zn

вал. подв. вал. подв. вал. подв.

1 Сахарный завод (0,5 км от сахар. завода)

2003 367,1 51,2 476,7 72,5 266,1 31,4 2008 359,7 49,7 463,1 68,7 258,3 28,9

2 Школа № 4 (1 км от сахар. завода)

2003 176,4 21,2 316,0 51,3 114,0 18,3 2008 169,9 20,0 314,1 48,6 112,0 16,9

3 Центр города (1,5 км от сахар. завода)

2003 202,0 26,3 124,5 15,1 121,0 16,1 2008 206,3 31,5 122,0 13,9 119,1 15,0

4 Кладбище (3 км от сахар. завода)

2003 230,3 43,3 183,1 35,1 132,2 19,1 2008 236,6 47,8 176,4 32,2 129,1 18,9

5 Контроль (20 км от города)

2003 27,1 5,5 58,1 5,9 72,1 5,1 2008 28,3 4,9 61,3 6,4 70,3 4,8

Так, в 2003 г. количество свинца в окрестности сахарного завода

составляло 367,1 (вал.) и 51,2 (подв.), меди – 476,7 и 72,5, цинка – 266,1 и 31,4 мг/кг сухого вещества; у школы № 4 соответственно – свинца – 176,4 и


215

050

100150200250300350400

1 2 3 4 5

вал. подв.

050

100150200250300350400

1 2 3 4 5

вал. подв.

21,2, меди – 316,0 и 51,3, цинка – 114,0 и 18,3; в центре города – свинца – 202,0 и 26,3, меди – 124,5 и 15,1, цинка – 121,0 и 16,1; в окрестности кладбища – свинца – 230,3 и 43,3, меди – 183,1 и 35,1, цинка – 132,2 и 19,1; в контроле – свинца – 27,1 и 5,5, меди – 58,1 и 5,9, цинка – 72,1 и 5,1 мг/кг.

В 2008 г. количество свинца в окрестности сахарного завода составляло 359,7 (вал.) и 49,7 (подв.), меди – 463,1 и 68,7, цинка – 258,3 и 28,9 мг/кг сухого вещества; у школы № 4 соответственно - свинца - 169,9 и 20,0, меди – 314,1 и 48,6, цинка – 112,0 и 16,9; в центре города – свинца – 206,3 и 31,5, меди – 122,0 и 13,9, цинка – 119,1 и 15,0; в окрестности кладбища – свинца – 236,6 и 47,8, меди – 176,4 и 32,2, цинка – 129,1 и 18,9; в контроле – свинца – 28,3 и 4,9, меди – 61,3 и 6,4, цинка – 70,3 и 4,8 мг/кг.

Данные аналитического материала показывают, что больше всего свинца накапливается в почве территорий, близлежащих к сахарному заводу. У школы № 4 загрязнение свинцом (вал.) уменьшается почти вдвое. В центре города и в окрестности кладбища наблюдается постепенное повы-шение загрязнения Pb, что объясняется близостью к автотрассе (рис. 1).

а) б) Рис. 1. Содержание валовых и подвижных форм Pb в почвах г. Спитака, мг/кг: а) в 2003 г. и б) в 2008 г.; 1 – в окрестности сахарного завода (0,5 км от сахар. завода), 2 – около школы № 4 (1 км от сахар. завода), 3 – в центре города (1,5 км

от сахар. завода), 4 – в окрестности кладбища (3 км от сахар. завода), 5 – контроль (20 км от города).

Содержание меди в почвах, близлежащих к сахарному заводу, доволь-

но высокое и постепенно снижается по мере приближения к школе № 4 и к центру города, а затем немного повышается в окрестности кладбища (рис. 2).

мг/кг мг/кг


216

0

100

200

300

400

500

1 2 3 4 5

вал. подв.

0

100

200

300

400

500

1 2 3 4 5

вал. подв.

0

50

100

150

200

250

300

1 2 3 4 5

вал. подв.

0

50

100

150

200

250

300

1 2 3 4 5

вал. подв.

а) б)

Рис. 2. Содержание валовых и подвижных форм Cu в почвах г. Спитака, мг/кг: а) в 2003 г. и б) в 2008 г.; 1 – в окрестности сахарного завода (0,5 км от сахар. завода), 2 – около школы № 4 (1 км от сахар. завода), 3 – в центре города (1,5 км


Содержание валовых и подвижных форм цинка высокое также в рай-

оне сахарного завода, около школы № 4 и в центре города, а в окрестности кладбища снижается (рис. 3) .

Геохимическая оценка загрязнения почв ТМ г. Спитака. Для составле-ния комплексной геохимической характеристики загрязнения тяжелыми металлами городской среды г. Спитака нами была использована методика, разработанная в ИМГРЭ (г. Москва, 1982 г.).

а) б) Рис. 3. Содержание валовых и подвижных форм Zn в почвах г. Спитака, мг/кг: а) в 2003 г. и б) в 2008 г.; 1 – в окрестности сахарного завода (0,5 км от сахар. завода), 2 – около школы № 4 (1 км от сахар. завода), 3 – в центре города (1,5 км


мг/кг мг/кг

мг/кг мг/кг


217

Для каждого очага устанавливали количественный уровень загряз-нения и перечень химических элементов, участвующих в загрязнении. Была составлена компьютерная версия базы данных для десяти токсических элементов.

При составлении геохимических показателей была использована база данных, что надежно повысило информационное качество показателей и дала возможность рекомендовать данную методику при составлении характеристик загрязнения ТМ почв и растений окружающей среды.

Коэффициент концентрации (Кс) рассчитывался по формуле отно-

шения содержания элементов в исследуемом объекте (Сi) – СфСiКс =

, что характеризует степень аномальности распределения элементов в городской среде.

За фоновое значение было принято содержание химического элемента в аналогичном объеме на незагрязненных площадях.

Совокупное воздействие целого комплекса химических элементов оценивалось по величине суммарного показателя концентрации (СПК), который рассчитывается как сумма превышений накапливающихся элементов над фоновым уровнем

сККСПК 1=

, где К1 – сумма коэффициента концентраций аномальных химических

элементов; Кс – фон. В табл. 2 и на рис. 4 приведены данные коэффициента концентрации

для трех химических элементов – Pb, Cu, Zn и суммарный показатель концентрации (СПК) загрязнения почв г. Спитака.

Из экспериментальных данных видно, что по СПК максимально загрязнены почвы вокруг сахарного завода (0,5 км, где в прошлом выбрасывались отходы сахарного завода и лимонной кислоты), который составляет 25,45 мг/кг (2003 г.) и 23,93 мг/кг (2008 г.), а в остальных точках (1; 1,5; 3 км) колеблется в пределах 10,97-13,53 мг/кг. С годами наблюда-ется снижение количества СПК в районе сахарного завода, что объясняется смывом тяжелых металлов в нижние горизонты почвы. Повышение СПК наблюдается и вдоль дороги, что связано с интенсивностью движения автотранспорта.


218

Таблица 2. Коэффициент концентрации и СПК загрязнения тяжелыми

металлами почв г. Спитака в 2003 г. и в 2008 г.

№ Место взятия пробы Pb Cu Zn СПК

1 2003 г.

Сахарный завод (СЗ) 0,5 км от СЗ 13,55 8,21 3,69 25,45 Школа № 4 1 км от СЗ 6,51 5,44 1,58 13,53 Центр города 1,5 км от СЗ 7,45 2,14 1,68 11,27 Кладбище 3 км от СЗ 8,50 3,15 1,83 13,48

2 2008 г.

Сахарный завод (СЗ) 0,5 км от СЗ 12,71 7,55 3,67 23,93 Школа № 4 1 км от СЗ 6,0 5,12 1,59 12,71 Центр города 1,5 км от СЗ 7,29 1,99 1,69 10,97 Кладбище 3 км от СЗ 8,36 2,88 1,84 13,08

0

5

10

15

20

25

30

1 2 3 4

2003 г. 2008 г.

Рис. 4. Коэффициент концентрации и СПК загрязнения тяжелыми металлами почв г. Спитака в 2003 г. и 2008 г.:

1 – в окрестности сахарного завода (0,5 км от сахар. завода), 2 – около школы №4 (1 км от сахар. завода), 3 – в центре города (1,5 км от сахар. завода),

4 – в окрестности кладбища (3 км от сахар. завода). Таким образом:

1) Вариабельность накопления свинца, меди и цинка в почвах зависит в основном от техногенных факторов – депонированного содержания выбросов сахарного завода и других предприятий и интенсивности движения автотранспорта на улицах города.

2) По суммарному показателю концетрации (СПК) загрязнения токсичес-кими химическими элементами (Pb, Cu, Zn) почвы города относятся к категории сильного и среднего загрязнения, что во много раз превышает эколого-гигиенические нормы городской среды.


219

3) Данные биоиндикации загрязнения почв и банка данных накопления ТМ в городской среде были положены в основу экотоксикологической оценки и мониторинга загрязнения почв.


1. Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. – М.: Агропромиздат, 1987. – 180 с.

2. Амирджанян Ж.А. Запасы микроэлементов в горных черноземах Арм. ССР и эффективность применения микроудобрений. // Тр. НИИ почво-вед. и агрохим. МСХ Арм. ССР. – Ереван, 1980, Вып. 15. – С. 116-121.

3. Возбудцкая А.Е. Химия почвы. – М.: Высш. шк., 1968. – С. 365-389. 4. Джугарян О.А. Экотоксикология техногенного загрязнения: Моногра-

фия. – Смоленск, 2000. – 280 с. 5. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва – растения. – Новоси-

бирск, 1991. 6. Ковда В.А. Биохимия почвенного покрова. – М.: Наука, 1985. – 263 с. 7. Национальный доклад «О состоянии окружающей среды Армении в

2002 году». – Ереван, 2003. – 135 с. 8. Особенности распределения тяжелых металлов на территории

Армении. – Ереван, 2004. – 156 с. 9. Унанян С.А. Загрязнение почв и растительного покрова тяжелыми

металлами (Cu, Pb, Mо) вокруг Алавердского горно-металлургического комбината. // Дис. … канд. с.-х. наук. – Ереван, 1987. – 183 с.

10. Экотоксикологическая оценка риска загрязнения окружающей среды Кавказа. // Материалы международного научного семинара. – Ереван, 2002. – 183 с.


220

МОНИТОРИНГ ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ ПО МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИМ ПОКАЗАТЕЛЯМ

И.Ю. Киреева Национальный университет биоресурсов и природопользования Украины,

г. Киев, Украина

Diagnosis of the condition of ecosystems and the rationale for selecting the most informative biological criteria, objectively reflecting the quality of the aquatic environment, are the most pressing issues in the regulation of human-induced pressures. The main tool for determining the ecological status of water bodies – biomonitoring (the system of biological assessments), which includes various elements including bioindication, based on examining the status and changes in aggregate organisms at the point of observation at a particular water body. Principles bioindication using micro-organisms are based largely on data: the composition, number and functional activity of the microbial population. In order to assess the sanitary condition of water used by a lot of microbiological indicators, which can be divided into three groups: 1) Key; 2) Integrated; 3) Specific physiological groups of microorganisms as indicators of various kinds of pollution.

On the basis of microbiological indicating a modern system for evaluating the quality of water is an integral part of the characteristics of the health of water bodies and its ability to clean itself. They adjusted norms selected and defined area of application of Environmental Strategy.

Проблема охраны водоемов от истощения и загрязнений – одна из

самых актуальных, т.к. в современных условиях гидросфера получает двойной антропогенный удар: непосредственный (загрязнение океанов, морей, рек, озер и других категорий водоемов, и водотоков) в результате сброса сточных вод, включающих и токсические вещества, аварий неф-тяных танкеров, ацидификации, природной сапробизации, и опосредован-ный – через стоки с водосборов, подземных и грунтовых вод. Зарегулиро-вание рек, нерациональное водопользование также нарушают водный баланс, параметры водной среды, что приводит к изменению ее трофичес-ких факторов, сокращению нерестовых площадей, смене нерестового субстрата для рыб и т.п. При этом нарушается равновесие водных экосистем, меняется качества воды и категория водоемов, снижается численность и видовое разнообразие гидробионтов. Антропогенный пресс на водные экосистемы проявляется прежде всего в их первичном


221

загрязнении (извне), но именно вторичное загрязнение- процесс накопления и преобразования различных веществ внутри водоемов при непосредствен-ном участии всех гидробионтов, изменяет качество воды, ее органолепти-ческие свойства (вкус, цвет, запах), нарушает круговорот веществ, отражаясь на санитарном состоянии водоема и процессах его самоочище-ния. Экологическое состояние водного объекта будет зависит от баланса между самоочищением и вторичным загрязнением [4]. Новое качество водной среды меняет понятие т.н. «чистой воды», необходимой водопотре-бителям, предъявляющих к воде разные требования, главные из которых – вода должна быть пригодной для использования человеком и для жизни «полезных» гидробионтов, так как именно водные биоценозы делают воду пригодной или непригодной для хозяйственного и рекреационного использования [2, 8, 14]. Неконтролируемые изменения физико-химических показателей воды могут привести к серьезным изменениям и экологичес-кому риску на всех уровнях организации живого – организменном, надорганизменном, популяционном и экосистемном [9]. Водоохранные мероприятия, связанные с улучшением экологического состояния любой категории водоемов (питьевого, рыбохозяйственного, рекреационного, транспортного, узко промышленного назначений) проводят по разным направлениям, но обязательно с учетом решение вопроса безопасности воды для здоровья человека, которая базируется на 2 ключевых проблемах: качество воды и качество рыбы. Критериями оценки качества воды и рыбы являются органолептические, токсикологические и микробиологические показатели. Диагностика состояния экосистем и обоснование выбора наиболее информативных биологических критериев, объективно отражаю-щих качество водной среды, являются наиболее актуальными вопросами при нормировании антропогенных нагрузок, так как соответствующие реакции гидробионтов всех уровней организации на внешнее воздействие имеют более существенное значение, чем гидрохимические показатели, особенно при индикации долгосрочных последствий антропогенной транс-формации водных экосистем. В настоящее время основным инструментом для определения экологического состояния водных объектов является система биологических оценок – биомониторинг, включающий различные элементы, одним из которых является биоиндикация – изучение состояния и изменения совокупности организмов в точке наблюдения на определен-ном водном объекте. Существует Система глобального мониторинга,


222

которая базируется на 3 группах показателей: основных; необязательных и имеющих глобальное значение [18]. Живые организмы входят в группу глобальных (первые в этом списке – колиформные бактерии). Независимо от выбора объекта наблюдений, характеризующего изменение качества водной среды, биоиндикация позволяет выходить на прогноз возможных последствий для здоровья рыбы, и в конечном итоге, на человека. Для определения пригодности водоема для целей водопользования применяют разные подходы (бассейновый, экосистемный, организменный) и методы (химические, бактериологические и биологические). Микроорганизмы еще с прошлого века используются как основные объекты, характеризующие санитарное состояние водоемов, качество воды и процессы самоочищения, поскольку являются одними из наиболее информативных компонентов экосистемы, способными быстро реагировать на малейшие изменения в экологических условиях. В иерархии живых существ они имеют самый короткий жизненный цикл, отличаются высокой чувствительностью, регистрируют кратковременные или даже случайные загрязнения, отражая изменение сезонных ситуаций в водоеме, и потому занимают особое место среди индикаторных [6]. По изменению микробных сообществ можно судить о степени антропогенной действия и природе загрязняющих веществ [1, 9]. Микроорганизмы – основной фактор биологического самоочищения эвтрофных водоемов. Это свойство положено в основу новой ветви учения о микроорганизмах – микробиологии очистки воды [18].

Принципы биоиндикациии с использованием микроорганизмов базируются в основном на данных о составе, количестве и функциональные активности микробного населения. Бактериологический метод позволяет изучать микроорганизмы только качественным или же качественно и количественно одновременно. При этом, традиционный количественный анализ обычно широко применяется для классификации водоемов по сте-пени загрязненности их бактериями, в т.ч. и патогенными, а качественный – по показателям фекального загрязнения (бактерии группы кишечной палочки). Вода для питьевого назначения нормируется по бактериологичес-ким показателям, согласно ОСТУ, также как и вода для рыбохозяйственных водоемов.

Анализ литературных данных показал, что для оценки санитарного состояния вод используют много микробиологических показателей, которые условно можно разделить на три группы:


223

1. Основные: а) Общая численность тотального батериопланктона (ОЧБ) – показа-тель общего содержания микроорганизмов в воде и показатель бактериального (вторичного) загрязнения водоемов. Обязателен для всех экологических классификаций качества воды любого типа водоемов (реки, озера, водохранилища, каналы пруды, и т.п.), так как характеризует пригодность воды для разных категорий водопользо-вателей. Для информации используются как внутригодовые, так и межгодовые колебания численности бактерий. Преимущество микробиологической индикации степени трофности естественных водоемов (рек, озер) состоит в стабильности этого показателя в тече-ние года, т.к. по сезонам содержание бактерий не изменяется резко, как это происходит с водорослями или беспозвоночными. ОЧБ – интегрирующая величина, характеризующая тип водоема, степень трофности, скорость эвтрофикации и хорошо реагирующая (гибелью и снижением деструкции) на токсическое действие синтетических ПАВ [15,17].

б) Морфологический состав бактериопланктона (количество кокков, палочек, спор и их соотношение, размеры). Споровые микроорганиз-мы – показатель характера органического вещества: при наличии трудноразлагаемых соединений, число спор может превышать 1000 кл/мл. Преобладание кокков – показатель чистоты воды и отсутствия загрязнения водоема [10];

в) Число гетеротрофных бактерий (сапрофитов), растущих на МПА (и количество олигокарбильных бактерий (МПА:10) – показатели количества утилизации больших концентрации азотсодержащих веществ и легкодоступного органического вещества в водоеме;

г) Число бактерий группы кишечных палочек (БГКП) – обязательный показатель фекального загрязнения для подсчета коли-титра и коли-индекса воды водоемов питьевого, рыбохозяйственного и рекреа-ционного назначений;

д) Степень напряженности кислородного режима (бактериальное дыхание, БПК) – показатель прогонозирования предзаморных ситуа-ций в водоемах [3]. Бактериальное БПК (фильтрованная вода) харак-теризует количество кислорода, потраченного на дыхание бактерий – показатель степени участия бактерий в процессах разложения


224

органических веществ. При эвтрофикации интенсивность бактери-альной деструкции снижается;

е) Агрегированность бактериопланктона (%) – количество микро-организмов, находящихся в ассоциациях (от 20 до 80 %) – показатель интенсивности бактериальной минерализации органического вещест-ва, так как она у агрегированных бактерии намного выше, чем у одиночных;

ж) Первичная продукция и деструкция – показатели процессов формирования и разложения органического вещества в водоеме. При интенсивной антропогенной нагрузке нарушается баланс между этими показателями в сторону увеличения процессов деструкции, что свидетельствует о накоплении органического вещества в водоеме, нарушении процессов самоочищения и возможной смене категории водопользования.

2. Интегрированные: а) Бактериальная деструкция – показатель количества разложенного микроорганизмами органического вещества и регенерированных биогенных элементов в водоеме [7];

б) Индекс чистоты воды (К) – показатель санитарного состояния водоемов [11];

в) Индекс трофности (I) – показатель степени эвтрофикации водоема и процессов самоочищения [5];

г) Коэффициент минерализации (КМ) – показатель активности отдель-ных этапов круговорота азота – аммонификации и нитрификации [9];

д) Отношение величины полного БПК к бихроматной окисляемости – характеристика качественного состава органического вещества в водоемах (озерах) [12];

е) Р/В-коэффициент удельной активности бактерий – показатель бактериальной трансформации первичной продукции, образованной за счет фотосинтеза, определяющий естественную категорию водое-мов в условиях антропогенной загрузки.

3. Отдельные физиологические группы микроорганизмов – как индикаторы различного рода загрязнений (РНК-фаги, вирусы, актино-мицеты, нефтеокисляющие и фенолусваивающие бактерии и т.д.) [18]. Ценность данных, получаемых в результате микробной индикации

качества воды состоит в том, что начинающиеся изменения в видовом


225

составе и численности организмов водного биоценоза, служат сигналом надвигающегося неблагополучия в состоянии водоема еще до того, как концентрации отдельных химических соединений достигли или превысили уровни ПДК, а общие показатели качества воды соответствуют требова-ниям [16]. Таким образом, микробиологические показатели, является неотъемлемой составной частью характеристики санитарного состояния водоемов и его способности к самоочищению, дающие возможность принять профилактические меры по охране водоемов. На их основе созданы современные системы оценки качества воды, по ним корректиру-ются нормативы, выбираются зоны применения и определяется природо-охранная стратегия.

Литература 1. Александрова Л.П., Каныгина А.В. Методики определения токсичес-

кого влияния промышленных сточных вод и их отдельных компонен-тов на микроорганизмы, ведущие биохимическую очистку. – В кн. Методики биологическеских исследований по водной токсикологии. – М.: Наука, 1971. – С. 64-69.

2. Антипчук А.Ф. Микробиология рыбоводных прудов. – М.: Легкая и пищ. пром-ть, 1983. – 145 с.

3. Антипчук А.Ф., Кірєєва І.Ю. Водна мікробіологія. – Київ: Кондор, 2005. – 256 с.

4. Винберг Г.Г. Сравнительное исследование первичной продукции планктона радиоуглеродным и кислородным методами. – Докл.АН ССР, т.130, №2,1960. – С. 446-449.

5. Гавришова Н.А. Распространение гетеротрофных и олигокарбофиль-ных бактерий в водоемах и водотоках Украины. // Структура и функционирование сообществ водных микроорганизмов. – Новоси-бирск: Сиб. отд. АН СССР, 1986. – С. 211-215.

6. Драчев С.М. Борьба с загрязнением рек, озер, водохранилищ промыш-ленно-бытовыми стоками. – М. – Л.: Изд. АН СССР, 1964. – 274 с.

7. Иерусалимский М.Д. Основы физиологии.– М.:АН СССР, 1963. – 241с. 8. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. – Л.:

Гидрометеоиздат, 1979. – 148 с. 9. Киреева И.Ю. Морфологические и структурные показатели бактерио-

планктона как биоиндикаторы. // Биондикация в мониторинге пресно-


226

водных экосистем: Сб. мат. Межд. конф.12-14 окт. 2006 г. – СПб.: ЛЕМА, 2006. – С. 91-194.

10. Кондратьева Л.М. Экологический риск загрязнения водных экосистем. – Владивосток: Дальнаука, 2005. – С. 107-129.

11. Кузнецов С.И. Роль микроорганизмов в круговороте веществ в озерах. – М.Л.: Изд. АН СССР, 1952. – 300 с.

12. Марголина Г.Л. Интенсивность распада органического вещества в водохранилищах Волги и Дона летом 1965 г. – В кн.: Микрофлора, фитопланктон и высшая водная растительность внутренних водоемов. – Л.: Наука, 1967. – С. 45-53.

13. Романенко В.И. Микробиологические процессы в водохранилищах различных типов: Автореф. дисс. кан. биол. Наук. – М., 1964. – 19с.

14. Романенко В.И., Кузнецов С.И. Экология микроорганизмов пресных водоемов. – Л.: Наука, 1974. – 189 с.

15. Синельников В.Е.. Механизм самоочищения водоемов. – М.: Строй-издат, 1980. – 111 с.

16. Строганов Н.С., Филенко О.Ф., Лебедева Г.Д. и др. Основные принципы биотестирования сточных вод и оценка качества природных водоемов // Теоретические вопросы биотестирования. Волгоград: Волгоградское кн. изд-во, 1983. – С. 21-38.

17. Шандала М.Г., Григорьева Л.В. Санитарная микробиология эвтро-фных водоемов. – Киев: Здоров’е, 1985. – 91 с.

АНАЛИЗ КЛИМАТИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ ТЕРРИТОРИИ РОССИИ ЗА

1999-2007 ГГ. С ПРИМЕНЕНИЕМ СОВРЕМЕННЫХ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ А.Н. Краснощёков, Т.А. Трифонова, Е.Ю. Кулагина


Климатические условия страны определяют жизнь, деятельность и отдых человека, выступают в роли ресурсов. Они существенны не только для сельского хозяйства, всецело зависящего от погодных условий и климата вообще, но и для других областей хозяйственной деятельности человека. Климат оказывает самое непосредственное влияние на расселение, условия жизни и здоровье населения. Последний аспект имеет


227

наиболее важное значение, так как резкие изменения метеорологических факторов влияют на физиологические процессы в организме человека, вызывая развитие патологических состояний и обострение хронических заболеваний. Поэтому наблюдение и изучение, правильный учет и интер-претация климатических особенностей территории, особенно такой боль-шой как Россия, имеет очень важное научное и практическое значение.

За всю историю существования метеорологических наблюдений было накоплено много сведений, которые нам дают более полную картину изменения климатических параметров.

В настоящей работе были использованы данные с 1999 по 2007 года с 96 метеостанций России. Показания регистрировались ежедневно через каждые три часа. База данных представляет собой текстовые документы, состоящие из огромного количества значений метеоданных. После преобра-зования данных в MicroSoft Excel, они импортированы в программу Arc View GIS, где проведен поиск случайных данных, после чего они были обобщены и вычислены такие климатические параметры, как температура, температура максимальная, минимальная, ночная, дневная, скорость ветра, его направление, влажность, давление, осадки, высота снежного покрова, облачность и ее высота за каждый месяц, за каждый сезон, а также среднегодовые по каждому из рассматриваемых городов. Далее все данные были сведены в таблицы.

При создании картографической базы данных был создан слой месторасположения пунктов наблюдения, всего 96 метеостанции. Затем были преобразованы и импортированы атрибутивные данные и сохранены в формате DBF III. В результате были получены слои с климатическими данными (температура, скорость ветра, атмосферное давление и т.д.), которые были спроецированы в мировую геодезическую систему коор-динат WGS-84. Далее с помощью ГИС ArcGIS эти слои были преобразова-ны. Таким образом, созданы карты по разным климатическим параметрам.

Сначала были разработаны карты на основе среднегодовых значений. По картам (рис. 1) видно, что среднегодовая температура на большей части России изменяется от +10 до –15°С. Минимальные среднегодовые темпе-ратуры характерны для северных районов Сибири и Дальнего Востока (здесь температуры могут опускаться до –40°С). Это связано с влиянием арктических воздушных масс, которые образуются над поверхностью Северного Ледовитого океана и его морей. На юге Дальнего Востока


228

температура несколько выше из-за отепляющего воздействия Тихого океана и воздушных масс, образующихся на территории Китая. При вторжении в Европейскую часть России арктический воздух постепенно нагревается, здесь средние температуры изменяются от +5 до –5°С.

Рис. 1. Карта температуры воздуха на территории России (1999-2007гг.)

Неравномерность характерна и для распределения осадков. Это

зависти от циркуляции воздушных масс, рельефа и температуры. Наименьшее количество осадков приходится на межгорные котловины, а больше всего – на территории Русской равнины, которые приносятся западными ветрами с Атлантического океана. При продвижении на восток, с удалением от Атлантики, годовая сумма осадков уменьшается. На Дальнем Востоке количество осадков несколько увеличивается. Это связано с проникновением сюда влажных воздушных масс Тихого океана. Для севера Европейской части России характерны высокие показатели влажности воздуха (75-80 %), низкие значения влажности наблюдаются в Центральной Сибири (60-65 %). Этот район является областью самого низкого атмосферного давления (< 700 мм рт. ст.). Ярко выраженные облас-


229

ти высокого давления – это Урал и Дальний Восток, а над центральными районами Европейской части России находится область нормального давления (740-750 мм рт. ст.), которое повышается до 770 мм рт. ст. на севере (Кольский п-ов) и в районе Уральских гор. Воздушные массы, переваливающие через горы, меняют свои свойства и атмосферное давле-ние понижается.

На большей части России облачность составляет 6-7 баллов. При этом по мере увеличения высоты облачности устанавливается малооблач-ная погода. Наибольшая высота облачности характерна для гор Южной Сибири. В этом же регионе наблюдается самая низкая скорость ветра. Скорость ветра немного повышается на территориях равнин, а самым сильным ветрам подвержены северные территории, которые испытывают влияние Северного Ледовитого океана.

Были созданы карты за отдельные месяцы на примере января 2007 года. Средняя температура января (рис. 2) 2007 года на территории России составляла –8 °С (это был самый теплый январь за исследуемые годы).

Рис. 2. Карта средней температуры воздуха на территории России

(январь 2007г.)


230

Минимальные температуры были зафиксированы в центральной части Восточной Сибири (–40 °С), а самые высокие температуры характер-ны для Черноморского побережья и Прикаспия. Влажность воздуха также изменяется с запада на восток уменьшаясь с 80 % на Русской равнине до 60-65 % на востоке Сибири. Распределение облачности и ее высоты подчи-нено общим закономерностям: уменьшение облачности с запада на восток и увеличение ее высоты в этом же направлении. Средняя скорость ветра января 2007 года была несколько выше, чем в предыдущие годы, а атмос-ферное давление на некоторых территориях наоборот было немного ниже.

Таким образом, в данной работе были разработаны климатические карты России. На основе имевшихся данных можно создать 1377 карт за различные месяцы, года и сезоны, которые могут быть использованы в дальнейших исследованиях.

Работа выполнена при поддержке АВЦВ (РНПВШ 2.1.3/2401).

БИОТЕСТИРОВАНИЕ – ОЦЕНКА ТОКСИЧНОСТИ ВОДЫ И ОТХОДОВ Е.В. Крылова, Л.П. Авдонина, А.В. Ислевская

Филиал «ЦЛАТИ» по Владимирской области, г. Владимир, Россия

Пристальное внимание в настоящее время уделяется приемам токсикологического биотестирования, то есть использования в контроли-руемых условиях биологических объектов в качестве средства выявления суммарной токсичности водной среды.

Биотестирование с применением гидробионтов может быть исполь-зовано для оценки токсичности загрязняемых природных вод, контроля токсичности сточных вод, ускоренной оценки токсичности экстрактов, смывов и сред с санитарно-гигиеническими целями, для проведения химического анализа в лабораторных целях, оценки токсичности отходов.

В качестве объектов для биотестирования применяются разнообраз-ные организмы – бактерии, водоросли, высшие растения, пиявки, дафнии, моллюски, рыбы и др. Каждый из этих объектов заслуживает внимания и имеет свои преимущества, но ни один из организмов не мог бы служить универсальным объектом, самым чувствительным ко всем веществам и применимым для разных целей в равной степени. В связи с этим для


231

гарантированного выявления присутствия в пробе токсического агента неизвестного химического состава должен использоваться набор объектов, представляющих различные группы водного сообщества.

Биотестирование – метод оценки токсичности вод. Токсичность – это степень проявления ядовитого действия разнооб-

разных соединений и их смесей, которые повреждают, ингибируют, стрессируют, вызывают генетические изменения или убивают организмы в воде, почве и воздухе. Токсичность – один из важнейших факторов, определяющих качество воды, достаточно информативный, существенно дополняющий представление о степени опасности или безопасности воды при ее использовании, являющийся необходимой составной частью комплексной системы контроля при стандартном анализе воды.

За критерий токсичности принимается достоверное количественное значение тест-параметра, на основании которого делается вывод о токсичности сточной воды или вещества. Среди тест-параметров наиболее часто используются смертность, выживаемость, плодовитость, подавление ферментативной активности тест-организмов.

Биотестирование позволяет оценить биологическую полноценность исследуемой воды, ее пригодность для жизни гидробионтов, обеспечива-ющих процессы самоочищения в водоеме и биологическое окисление при очистке сточных вод.

В результате процедуры лабораторного биотестирования устанавли-вается острая токсичность исследуемой воды в экспериментах различной продолжительности. Острый опыт – краткосрочная процедура биотестиро-вания, определяющая острую токсичность исследуемой воды по 50%-ной выживаемости (смертности) тест-объектов. Острая токсичность выражена в том случае, если интенсивность воздействующего агента велика настолько, что компенсаторная и адаптационная реакции организма не успевают проявиться и он гибнет.

Результаты биотестирования на токсичность оперативно сигнализи-руют об опасном воздействии химического загрязнения на жизнедеятель-ность водных организмов, причем не по отдельным компонентам, а по их смесям, часто неизвестной природы и не выявляемых другими методами анализа токсических веществ.


232

Биотестирование – метод оценки токсичности отходов. Основное загрязнение земли производится отходами. Отход – это не

конкретное вещество с известной химической формулой. Это набор различных веществ. Содержание веществ в отходе для большинства случаев не постоянно. Можно говорить лишь о среднем содержании того или иного вещества в отходе. Отходы делят на классы опасности для окружающей природной среды. Таких классов пять: 1-й – чрезвычайно опасные, 2-й – высокоопасные, 3-й – умеренно опасные, 4-й – малоопасные, 5-й – практически неопасные. Есть и пять опасных свойств отходов: токсичность, взрывоопасность, пожароопасность, содержание возбудителей опасных заболеваний, высокая реакционная способность.

Определение класса опасности отхода проводят двумя способами: расчетным и экспериментальным. Экспериментальный метод основан на биотестировании, т.е. определении степени воздействия на тест-объекты. Биотестирование представляет собой методический прием, основанный на оценке действия фактора среды, в том числе и токсического, на организм, его отдельную функцию или систему организмов.

Владимирским филиалом ЦЛАТИ проводится биотестирование водной вытяжки из отходов на двух тест-объектах: Daphnia magna Straus и водорослях Scenedesmus quadricauda. Если по результатам биотестирования на двух тест-объектах получают разные классы опасности отхода, то из полученных результатов выбирают более «жесткий». Для проведения биотестирования необходимо оснащения аппаратурой, оборудованием и тест-объектами согласно требованиям используемых методик биотестиро-вания. Для приготовления водных вытяжек из отходов используется орбитальный мульти-шейкер, для выращивания культур дафний – климато-стат, обеспечивающий регулируемый режим освещенности и поддержание температуры на заданном уровне, для выращивания культуры водорослей необходим люминостат с должным освещением и поддержанием температуры воздуха 20-22 °С.

Методика определения токсичности отходов по изменению численности клеток водорослей основана на регистрации снижения темпа роста (снижение численности) клеток водорослей под воздействием токсических веществ, присутствующих в тестируемой водной вытяжке из отходов (опыт) по сравнению с контрольной культурой в пробах, не содержащих токсических веществ (контроль). Критерием острой токсич-ности является снижение численности клеток водорослей на 50% и более


233

по сравнению с контролем в течение 96-часовой экспозиции. В экспери-ментах острого токсического действия устанавливают: 1) ингибирующую концентрацию отдельных веществ (ИК50-96) или ингибирующую кратность разбавления (ИКР50-96) водных вытяжек, содержащих смеси веществ, вызывающих снижение численности клеток водорослей на 50% и более по сравнению с контролем за 96 часов экспозиции; 2) безвредную (не вызыва-ющую эффекта острой токсичности) концентрацию (БК20-96) отдельных веществ и безвредную кратность разбавления (БКР20-96) водных вытяжек, содержащих смеси веществ, вызывающих снижение численности клеток водорослей более чем на 20% по сравнению с контролем за 96 часов экспозиции.

В качестве тест-объекта используют лабораторную культуру зеленых протококковых водорослей Scenedesmus quadricauda. Данный вид относит-ся к ценобиальным организмам, у которых размножение происходит путем образования нутрии материнской клетки 2-х, 4-х, реже 8- и 16-клеточных ценобиев (смыкание одноклеточных водорослей в колонию). Клетки удлиненно-овальные, с закругленными концами, одноядерные, оболочка гладкая. Вид широко распространен в разнообразных биотопах, главным образом в планктоне пресных водоемов.

Для определения численности клеток водорослей используют камеру Горяева.

Методика определения токсичности водных вытяжек из отходов по смертности тест-объекта Daphnia magna Straus основана на определении смертности дафний при воздействии токсических веществ, присутствую-щих в исследуемой водной среде, по сравнению с контрольной культурой в пробах, не содержащих токсических веществ (контроль). Острое токсичес-кое действие исследуемой водной вытяжке из отходов определяется по их смертности (летальности) за определенный период экспозиции. Критерием острой токсичности служит гибель 50 % и более дафний за 48 часов в исследуемой пробе при условии, что в контрольном эксперименте все рачки сохраняют свою жизнеспособность. В экспериментах по определе-нию острого токсического действия устанавливают: 1) среднюю летальную концентрацию отдельных веществ (кратность разбавления водной вытяж-ки), вызывающую гибель 50 % и более тест-организмов (ЛК50-48, ЛКР50-48); 2) безвредную кратность разбавления водных вытяжек, вызывающую гибель не более 10 % тест-объектов за 48-часовую экспозицию (БКР10-48).


234

В качестве тест-объекта используется Daphnia magna Straus, которая относится к низшим ракообразным, отряду ветвистоусых. Дафнии обитают в планктоне стоячих и слабопроточных пресноводных водоемов. Тело овальной формы, заключено в прозрачный панцирь. Дафнии размножаются без оплодотворения – партеногенетически (рождаются только самки), при изменении условий существования появляются самцы.

Для определения острого токсического действия проводится биотестирование исходной исследуемой водной вытяжки и нескольких их разбавлений.

Аналитическим отделом Владимирского филиала «ЦЛАТИ» метода-ми биотестирования определяется класс опасности отходов производства и потребления большинства предприятий Владимирской области. Так было проанализировано на наличие токсичности в 2006 г. – 220 проб, в 2007 г. – 1400 проб, в 2008 – 2100 проб.

Например, были проанализированы твердые бытовые отходы предприятий области.

Проблема твердых бытовых отходов – одна из самых актуальных экологических проблем. В настоящее время производство отходов во всем мире возрастает. Сокращению, размещению, хранению и захоронению, переработки твердых и опасных отходов уделяется повышенное внимание. Поэтому, очень важно определить класс опасности таких отходов. По данным Владимирского филиала «ЦЛАТИ» твердые бытовые отходы относятся к 4 класса опасности. Был определен класс опасности ещё ряда важных и самых распространенных видов отходов, таких как: отходы деревообработки (опилки, стружка обрезь, зола), отходы гальванических производств, отходы, содержащие нефтепродукты (автомобильные фильтры, промасленные отходы автозаправочных станций), отходы текстильных производств, отходы цветных металлов, отходы производства и переработки пластмасс, отходы медицинских учреждений. Не у всех отходов класс опасности соответствует Федеральному классификацион-ному каталогу отходов. По данным анализов был определен состав отходов и проведена паспортизация.

Методы с использованием водорослей и дафний являются чувствии-тельными и относительно простыми в проведении испытаний. Результаты биотестирования оперативно сигнализируют об опасном воздействии химического загрязнителя часто неизвестной породы и не выявляемого другими методами анализа


235

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАБИЛЬНОСТИ РАЗВИТИЯ БЕРЕЗЫ ПОВИСЛОЙ С УЧЕТОМ ГЕНОТИПИЧЕСКОЙ И ФЕНОТИПИЧЕСКОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ

А.И. Кучкова, А.А. Федотова, Н.Е. Бурдакова Владимирский государственный гуманитарный университет,

г. Владимир, Россия

We have compared populations in various conditions of environment. The factor of asymmetry for population of the birch growing along a highway was equal 0,06 (3балла). The factor of asymmetry for population of the birch growing in a valley of the river of Klyazma was equal 0,05 (1 балл). Samples with antisymmetric signs left from the further processing. The directed antisymmetry was defined by means of function the t-test. We have obtained the following specified data: 0,03 (1 point) – for a valley of the river of Klyazma, 0,057 (2 points) – for a highway Vladimir – Murom. The asymmetry indicator was equal in Sobinsky area 0,03. At moderate anthropogenous loading Vladimir the asymmetry indicator is equal in a city 0,5 (1 point). The received results can be applied to drawing up of databases of geographical information systems of the Vladimir area.

В настоящее время в связи с глубокими изменениями среды

обитания человека возникла проблема экологической патологии как следствия воздействия физических, химических и биологических факторов. Большая часть неблагоприятных факторов имеют антропогенное происхож-дение. Наиболее опасны вещества промышленного происхождения, в том числе органические и минеральные химические соединения различных классов. Благополучие и здоровье нынешнего и будущего поколений является главной целью, на обеспечение которой должна быть направлена вся деятельность человечества.

Поэтому очень важно проводить оценку качества среды. Одним из удобных способов оценки интенсивности антропогенного воздействия является метод оценки качества среды по показателям нарушения стабиль-ности развития организмов. Наиболее широко применяется морфогенети-ческий подход, основанный на оценке внутрииндивидуальной изменчи-вости морфологических структур, в частности, степени выраженности флуктуирующей асимметрии (ФА) (Захаров, 2003).

В нашем случае мы оценивали качество среды по древесным породам. Древесные растения в городских ландшафтах выполняют важней-шие средообразующие и средозащитные функции, связанные с выделением


236

кислорода и фитонцидов, ионизацией воздуха, формированием своеобраз-ного микроклимата. Однако насаждения, произрастающие на урбанизиро-ванных территориях, испытывают на себе постоянное отрицательное влияние техногенного загрязнения. Поэтому с каждым годом все большее значение приобретает проблема изучения жизнедеятельности древесных растений в городских условиях.

Мы провели работу по изучению березы повислой. Целью нашей работы было определение стабильности развития у березы повислой. Сравнивались растения, произрастающие в различных по загрязненности условиях среды. За загрязненную территорию принималось пространство вдоль крупных шоссе, например, Владимир-Муром, территория в пределах городской черты (город Владимир). В качестве контроля использовались места, удаленные от техногенных загрязнений не менее чем на 2-3 км.

По данным статистики в 2000г. Владимир вошёл в сотню самых загрязнённых городов России. Например, вещества, превышающие гигие-нические нормативы в зоне влияния автомагистралей были превышены в 60-98-и процентах случаев (данные за 2006 год). Одновременно санитарно-медицинское состояние также оставляет ожидать лучшего. Наиболее загрязненными городами (содержание тяжелых металлов в почве) являются г. Кольчугино, г. Ковров. Проблема важна не только для Владимирской, но и других областей, имеющих сходное и более тревожное экологическое состояние. Метод, использованный в нашей работе, позволяет выявить уровень загрязненности практически любой территории.

Проект рекомендован впервые. На протяжении 2-х десятков лет аналогичные работы проводились в масштабах Московской и Калужской областей или вблизи сильных источников антропогенного загрязнения. Новым является также использование усовершенствования – применения более строгого статистического анализа для обработки полученных данных. Практическая значимость проекта очевидна: ранняя диагностика отклонения от нормы, дешевизна, доступность, возможность привлечь для мониторинга широкие слои населения. Предлагаемые методические реко-мендации утверждены распоряжением Государственной службы охраны окружающей природной среды (Россэкология) МПР РФ от 16.10.2003 г. №460-р.

Стабильность развития в целом определяется генотипом, но зависит и от воздействия комплекса факторов со стороны среды. Таким образом,


237

под действием экологических факторов у растений проявляется явление асимметрии.

Мы производили выборки с растений, находящихся в сходных экологических условиях по уровню освещенности, влажности и т.д.

На первом этапе работы мы сравнивали растения, произрастающие в различных по загрязненности условиях среды. Первая группа растений находилась вдоль автотрассы Владимир-Муром с интенсивным потоком машин. Вторая группа растений находилась в менее загрязненной территории в пойме реки Клязьмы. Возраст деревьев от 15 до 25 лет. Листья собирались в количестве 100-150 штук. Выборка листьев произво-дилась с 10 близко растущих деревьев по 10-15 листьев с каждого. Листья брались из нижней части кроны, на уровне поднятой руки, с максималь-ного количества доступных веток. Использовались листья только с укороченных побегов. Листья брались примерно одного, среднего для данного вида, размера. Поврежденные листья использовались в исследо-вании, если не были затронуты участки, с которых сниматься значения промеров.

С одного листа были сняты показатели по пяти параметрам с левой и правой стороны листа:

1. Ширина половинки листа; 2. Длина второй жилки второго порядка от основания листа; 3. Расстояние между основаниями первой и второй жилок второго

порядка: 4. Расстояние между концами этих жилок; 5. Угол между главной жилкой и второй от основания жилкой второго

порядка. При помощи ряда промежуточных

формул мы вычислили коэффициент асим-метрии. Для данного показателя разрабо-тана пятибалльная шкала отклонения от нормы, в которой 1 балл – условная нор-ма, 2 балла – слабо загрязненная террито-рия, 3 балла – умеренно-загрязненная, 4 балла – сильно загрязненная, 5 баллов – критическое состояние.

Балл Значение показателя асимметричности

1 До 0,055 2 0,55 – 0,060 3 0,060 – 0,070 4 0,065 – 0,070 5 Более 0,07


238

Коэффициент асимметрии для популяции березы, произраставшей вдоль автотрассы был равен 0,06, что соответствует 3 баллам по пятибалльной шкале отклонения от нормы. Коэффициент асимметрии для популяции березы, произраставшей в пойме реки Клязьмы был равен 0,05, что соответствует 1 баллу по пятибалльной шкале отклонения от нормы.

Можно сделать вывод что территория в пойме реки является услов-ной нормой, территория близ автотрассы – умеренно-загрязненной. Далее мы произвели статистическую обработку данных. Как известно, существует три вида билатеральной асимметрии:

1) Антисимметрия. Это резкое преобладание одной стороны тела над другой.

2) Пульсирующая, или флуктуирующая асимметрия. Когда присутствует отклонение в обе стороны одновременно.

3) Направленная асимметрия. Когда правая сторона не равна левой. Статистическую обработку данных мы проводили в программе Excel. Среди видов билатеральной асимметрии только один вид – флуктуи-

рующая асимметрия указывает на стабильность развития организма. Поэтому нам было необходимо удалить выборки, мешающие точному определению стабильности развития. Чтобы исключить признаки с антисимметричным видом билатеральной асимметрии мы провели их описательную статистику (для каждого признака каждого дерева). Напри-мер, имеется 10 деревьев, 5 признаков, 10 листьев с каждого дерева. Следовательно, строится 10 таблиц, каждая пара признаков проверяется при помощи ЭКСЦЕССА на наличие антисимметрии. Выборки, свидетель-ствовавшие о наличие антисимметрии, удалялись из дальнейшей обработ-ки. К ним относятся выборки (R-L) с эксцессом вне интервала (–1,4; 1,3).

Оставшиеся данные использовались для нахождения направленной антисимметрии, которая находится при помощи функции ТТЕСТ. При помощи этой функции отвергается гипотеза о равенстве правого и левого признаков. Если гипотеза о равенстве отвергается (р < 0,05), то такие выборки исключаются из дальнейшей обработки, как содержащие направленную асимметрию. В результате по оставшимся данным мы определили пульсирующую асимметрию, которая и указывает на стабильность развития.


239

Были получены следующие данные: 0,03 (1 балл) – показатель стабильности развития популяции берез, произрастающих в пойме реки Клязьмы в относительно чистой среде. 0,057 (2 балла) – показатель стабильности развития популяции берез у автотрассы Владимир-Муром с высоким уровнем транспортного потока.

На втором этапе проводилось обследование бассейнов реки Клязьмы (приток Оки). Мы исследовали популяцию березы, произрастающую в Собинском районе в деревне Кадыево. Мы пришли к выводу, что данная территория является условной нормой, так как показатель асимметричности был равен 0,03, что соответствует 1 баллу по пятибалльной шкале отклоне-ния от нормы.

Также мы исследовали популяцию березы в городе Владимире при умеренной антропогенной нагрузке. Показатель асимметричности равен 0,05, что соответствует также 1 баллу по пятибалльной шкале отклонения от нормы.

Полученные результаты говорят о необходимости дальнейшего изучения коэффициента ФА в зависимости от напряженности экологичес-кой обстановки.

1) Планируется нанесение на карту области значений коэффициента асимметрии и коэффициента стабильности развития.

2) Планируется провести дисперсионный анализ влияния на коэффи-циент стабильности развития таких факторов как: уровень загрязнен-ности среды, географического расположения (бассейн реки Клязьмы, реки Оки).

3) Планируется провести дисперсионный анализ сравнения двух видов асимметрии: общей (коэффициент асимметричности) и флуктуирую-щей (коэффициент стабильности развития).

4) Полученные результаты могут быть применены для составления баз данных географических информационных систем (ГИС) Владимир-ской области.


240

К ВОПРОСУ О ПРИЧИНАХ ВОЗГОРАНИЙ НА УВЛАЖНЕННЫХ

ТЕРРИТОРИЯХ ЗАПАДНОЙ МЕЩЕРЫ (ШАТУРСКИЙ РАЙОН) Т.С. Лукьянова, Т.В. Ганина, Е.В. Шмелев Московский государственный областной университет, г. Москва, Россия

Если взглянуть на районы торфяных разработок в Московской

области с птичьего полета, то четко будет видна прямоугольная мозаика, представленная отработанными уже и отрабатываемыми сейчас «делянка-ми», отделенными друг от друга насыпными дорогами – дамбами. Не останавливаясь на серьезных экологических проблемах, возникающих при торфоразработках, кратко следует выделить динамику негативных процес-сов, которые там происходят. Примером для таких наблюдений можно рассмотреть Мещеру – одно из красивейших мест в Московской области.

В результате анализа разномасштабных, разновременных материалов аэрокосмических съемок (АКС) на эту территорию, можно видеть устано-вившуюся деградацию природного ландшафта, интенсивное наращивание «промышленной мозаики». Следствием такой деградации является изменение баланса грунтовых вод в местах непосредственной добычи и искусственного осушения делянок. При этом четко изменяется и биологическая составляющая экосистемы. Вышесказанное наиболее ярко видно практически на всех разновременных материалах.

Имея по ним несколько разновременных «срезов» можно рассчитать скорость деструкции природной среды. Болота и заболоченные районы являются чутким, ранимым механизмом природного ландшафта. Поэтому можно рассчитать, что будет здесь через 5-20 лет. Если посмотреть на статистику пожаров (самовозгораний) в пределах рассматриваемых «деля-нок», то она, видимо, будет расти пропорционально увеличению количест-ва самих «делянок». Что дальше?

В результате изменения гидрогеологических условий на обширных территориях торфоразработок начнется (уже началась) интенсивная дегра-дация ландшафтов всего Мещерского Края. Вероятно, Мещера останется тогда только в замечательных произведениях К.Г. Паустовского. Даже реки Поля, Цна Пра, и особенно их притоки, еще 30 лет тому назад полно-водные, в настоящее время, в значительной степени обмелели, потеряли свой водный потенциал и превратились в заброшенные сточные канавы. О


241

них, как о речках даже местные жители не часто помнят, и относят их к антропогенным канавам.

Кроме аэрокосмического мониторинга в районах торфоразработок следует проводить широкий комплекс наземного мониторинга. Такой мониторинг необходим в наиболее бедствующих в экологическом плане районах, к которым и относится Шатурский район. Предметом мониторин-га должны быть изменения уровня и состава грунтовых вод, изменения структуры и состава почвенного слоя, геохимическое и биохимическое загрязнение, поведение покрова поверхности на отработанных участках торфоразработок и т.д.

А почему бы соответствующим учебным заведениям Москвы и Московской области не организовать ежегодные практики, регулярные экспедиции для студентов в такие районы? Их силами проводить наземный мониторинг окружающей среды; разобраться с причинами негативных процессов, сопровождающих добычу торфа. Это помогло бы расширить кругозор студентов, принесло бы ощутимую пользу в восстановлении здорового климата в районе и привило бы студентам эстетический подход к родному ландшафту.

В целом все это смогло бы если не решить актуальнейшие геоэколо-гические проблемы, то, во всяком случае, предотвратить многие экологи-ческие катастрофы в районе, сохранить часть природного ландшафта, а иногда и преобразить отработанные «бросовые» земли в территории, благо-приятные для использования их в народном хозяйстве, места отдыха людей.

ФАКТОРЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ И ОЦЕНКА РИСКА ЗДОРОВЬЯ

НАСЕЛЕНИЯ СЕЛЬСКИХ ТЕРРИТОРИЙ ОРЕНБУРГСКОЙ ОБЛАСТИ И.В. Осипова

УРАН Институт степи УрО РАН, г. Оренбург, Россия

Издавна река для людей имела важное жизненное, экономическое, общественное значение. С развитием науки и техники это значение усили-лось, но вместе с этим усилилось и пагубное влияние человека на водную среду. И по мере увеличения мощностей промышленных предприятий в городах и районах Оренбургской области, острее начала проявляться


242

проблема обеспечение населения питьевой водой нормативного качества и в достаточном количестве.

Особенно неблагоприятная обстановка сложилась в сельских насе-ленных пунктах, где практически отсутствуют ливневые канализации с очистными сооружениями. В результате талые и ливневые воды, собирая по рельефу местности продукты жизнедеятельности животных, нефтепро-укы и отходы их переработки, фенолы, синтетические удобрения, соли тяжелых металлов, по степени опасности, относящиеся ко 2-4 классу, попадают в водоемы и почву, загрязняя их. Причем в сельских населенных пунктах доля подземных вод в хозяйственно-питьевом водоснабжении составляет 88,7 %. Доля поверхностных вод по области не высока – 9,8 %. Таким образом во всех селах области, за исключением Светлинского, Ясенкого, Новоорского и Оренбургского районов, хозяйственно-питьевое водонабжение практически полностью осуществляется за счет подземных вод.

Значительным фактором ухудшающим экологическую обстановку области является сброс бытовых и производственных сточных вод пред-рияий в поверхностные водные объекты. Из 39 городов и райцентров области лишь 16 имеют сооружения по очистке сточных вод. Наглядными картинами загрязнения могут служить с. Асекеево, где р. Кисла загрязня-ется отходами из выгребов райцентра; г. Абдулино, где р. Терис загрязня-ется недостаточно очищенными стоками молокозавода; г. Медно-орск, где в р. Бляву попадают недостаточно очищенные промстоки ООО «Мед-ногорский медно-серный комбинат» и т.д.

Наиболее характерными санитарно-химическими показателями неудовлетворительного качества питьевой воды, подаваемой непосред-ственно потребителям, также как и в водоисточниках, являются: повышен-ная жесткость, минерализация, содержание железа, марганца, хлоридов, сульфатов, нитратов и азота аммонийного.

В 15 территориях области среднегодовой показатель общей жест-кости питьевой воды превысил ПДК (от 12 до 20 мг-экв./л).

При гигиенической очистке питьевой воды учитывается влияние её солевого состава на организм человека. Установлено, что минеральный сос-тав питьевой воды в ряде случаев может явиться для населения этиоло-гическим фактором массовых заболеваний неинфекционной природы.


243

Длительное использование воды с повышенной минерализацией может оказать негативное влияние на водно-солевой баланс, функциональ-ную деятельность пищеварительной и выделительной систем, нарушение обменных и других физиологических процессов.

Одним из существующих критериев качества питьевой воды является её жесткость, которая отражает суммарное содержание в воде кальция и магния. Жесткая вода мало пригодна для хозяйственно-бытовых нужд. Так при варке мяса, овощей и бобовых образуются комплексные нерастворимые соединения, которые характеризуются меньшей усвоя-емостью, что снижает биологическую ценность пищевого рациона. Так же известно, что употребление жесткой воды в сочетании с кальцием, содержащимся в пищевых продуктах, может способствовать развитию мочекаменной болезни. В структуре первичной заболеваемости населения Оренбургской области за 2007 год болезни мочеполовой системы занимают третье место (7 %), уступая лишь болезням органов дыхания (40 %), трав-мам и отравлениям (12 %).

Оценка риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих питьевую воду, позволяет установить вероятность развития и степень выраженности неблагоприятных для здоровья эффектов в результате реального загрязнения окружающей среды.

Оценка риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих питьевую воду, выявила 12 территорий области, где уровень суммарного риска развития неканцерогенных (токсических) эффек-тов превысил допустимое значение (HQ > 1). На данных территориях уровень суммарного неканцерогенного риска расценивается согласно классификации проблемной комиссии по оценке риска, как средний (HQ = 5-1) – допустим для производственных условий. При воздействии на все население необходимы динамический контроль и углубленное изучение источников и возможных последствий неблагоприятных воздействий.

Наибольший вклад в суммарный неканцерогенный риск при поступ-лении с водой на данных территориях вносят мышьяк (HQ = 0,2-0,9) и нитраты (HQ = 0,3-0,9). «Органами – мишенями» токсического воздействия этих химических веществ являются:

– для мышьяка – кожа, центральная нервная система, желудочно-кишеч-ный тракт, сердечно-сосудистая, иммунная, гормональная системы;


244

– для нитратов – кровь (образование метгемоглобина) и сердечно-сосу-дистая система. Учитывая однонаправленность их действия на органы и системы,

можно предположить развитие неблагоприятных эффектов со стороны сердечно-сосудистой системы.

Индивидуальный канцерогенный риск для здоровья населения от химического загрязнения питьевой воды, отражающий вероятность развития злокачественных новообразований на протяжении всей жизни, превысил приемлемый уровень (IR > 1х10-4) на 23 территориях Оренбург-ской области. Данный уровень канцерогенного риска (1х10-6 < IR < 1х10-4) оценивается как «приемлемый для профессиональных групп и неприемлем для населения в целом», требует разработки и проведения плановых оздоровительных мероприятий. Планирование мероприятий по снижению рисков в этом случае должно основываться на результатах более углубленной оценки различных аспектов существующих проблем и установлении степени их приоритетности по отношению к другим гигиеническим, экологическим, социальным и экономическим проблемам на данных территориях. На 18 территориях области уровень индивидуаль-ного канцерогенного риска соответствует предельно допустимому значению (1х10-6 < IR < 1х10-4). В целом по области, наибольший вклад в индивидуальный канцерогенный риск при поступлении с питьевой водой вносят мышьяк (1,4 х10-4) и хром (1,1 х 10-4), которые относятся к 1 группе канцерогенов по классификации МАИР.

Заболеваемость злокачественными новообразованиями является одним из критериев оценки качества среды обитания и может использо-ваться как основной аргумент экологического неблагополучия, в том числе и водной среды. Ситуация по онкологической заболеваемости населения Оренбургской области остаётся напряженной: на протяжении последних пяти лет этот показатель неуклонно растёт. В 2007 году превышение среднеобластного показателя онкологической заболеваемости населения (360,6 на 100000 населения) наблюдается в 17 территориях области, из них лидируют города Медногорск, Оренбург, Пономаревский, Новосергиев-ский, Соль-Илецкий и Саракташский районы.

Таким образом, анализ состояния здоровья населения Оренбургской области свидетельствует об общей закономерности роста заболеваемости органов, выполняющих основную барьерную функцию, по отношению к


245

повреждающим факторам внешней среды. А это требует разработки и проведения плановых оздоровительных мероприятий, оптимизации сани-тарного надзора за водоснабжением с учетом результатов социально – гигиенического мониторинга, оптимизации лабораторно – инструмен-тального контроля за качеством питьевой воды, поступающей потребителю. Другим направлением улучшения водоснабжения и поддержания качества подземных вод является квалифицированная эксплуатация месторождений и водозаборов. В ряде случаев требуется сооружение станций по очистке подаваемой в разводящие сети воды (города Бузулук, Новотроицк).

Литература 1. Воляник М.И., Боев В.М. Антропогенное загрязнение окружающей

среды и состояние здоровья населения восточного Оренбуржья. – Оренбург, Екатеринбург: УрО РАН, 1995.

2. Гаев А.Я., Бухарин О.В. рекомендации по оптимизации системы Конт-роля природной среды // Проблемы экологии Урала. – Оренбург, 1992.

3. Государственный доклад о состоянии и об охране окружающей среды оренбургской области в 2007 г. – Оренбург: ИПК «Гаспромпечать» ООО «Оренбурггазпромсервис», 2007.

4. Охрана окружающей среды Оренбургской области. Под ред. д.м.н. Куксанова В.Ф. – Оренбург: ОГУ, 2006.

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ОТХОДАМИ ПРЕДПРИЯТИЯ ЖИЛИЩНО-КОММУНАЛЬНОГО ХОЗЯЙСТВА

А.В. Пышкина, М.Е. Ильина Владимирский государственный университет, г. Владимир, Россия

Одной из проблем любого промышленного предприятия является

образование большого «ассортимента» твердых отходов. Большое число взаимосвязанных задач обращения с отходами и их высокая сложность требуют системного подхода в вопросах управления отходами.

Основа концепции управления отходами состоит в том, что отходы состоят из различных компонентов, которые, в идеале не должны смеши-ваться между собой, а утилизироваться и перерабатываться отдельно друг от друга наиболее экономичными и экологически приемлемыми способами.


246

Система предполагает, что в дополнение к традиционным способам неотъемлемой частью утилизации отходов должны стать мероприятия по сокращению количества отходов, вторичная переработка отходов и компос-тирование. При этом предполагается, что способствовать эффективному решению проблемы отходов может комбинация нескольких взаимодопо-лняющих программ и мероприятий, а не одна технология, пусть даже самая современная.

Процедура внедрения СУО представляет собой ряд действий, включающих 4 основных этапа (рис. 1) [1].

Рис. 1. Процедура внедрения системы управления отходами

на промышленном предприятии [1] Первый этап разработки системы управления отходами (СУОС)

предполагает уточнение морфологического состава образующихся отходов, мест их образования и временного размещения, существующих на пред-приятии методов их переработки и анализ сложившейся СУО.

Морфологический состав образующихся отходов можно провести в ходе проведения экологического аудита. Он, в данном случае, включает в себя:


247

1) анализ входных и выходных потоков (т.е. определение мест непосред-ственного образования отходов, их количества мест и места времен-ного размещения);

2) покомпонентный анализ (по физическому состоянию); 3) химический анализ.

Существующее положение в системе управления отходами обычно оценивают по трем основным направлениям (финансовому, организацион-ному и социальному) развития рассматриваемого региона.

На втором этапе разрабатывают схему документооборота, опреде-ляют степень централизации для системы в целом и для каждого ее звена, совершенствуют схему организации работ. Затем определяют функции каждого звена, задействованного в системе управления отходами, ее место и взаимоподчиненность. Разрабатывают регламент обмена данными между подразделениями организации.

Третий этап включает технические аспекты создания системы управления отходами. Это анализ и сравнение технологий переработки отходов по экономическим и экологическим критериям, по результатам которых выбирают наиболее подходящие для каждого конкретного случая технические решения.

По результатам второго и третьего этапов разработки схемы составляют примерную смету расходов и план мероприятий по реализации системы управления отходами.

Четвертый этап – собственно внедрение СУО на предприятии. Рассмотрим процедуру разработки СУО на примере предприятия

жилищно-коммунального хозяйства. Первый этап Особенностью предприятий этой отрасли является то, что на выходе

они получают не готовый продукт, а комплекс услуг. Предприятия ЖКХ занимаются водоснабжением, эксплуатацией и обслуживанием инженерных сетей и сооружений, вывозом ТБО и промышленных отходов с подотчет-ных территорий и эксплуатацией мест размещения (складирования) отходов. Некоторые предприятия обезвоживают и брикетируют иловые осадки, компостируют эти осадки совместно с льняной кострой, торфом и опилками и используют ил в качестве удобрений. На свалках отходы пересыпаются либо песком, либо инертными отходами стекольных


248

производств (песок, стеклобой, отходы абразивов, стеклоткани). Для уменьшения пожароопасности принимается шлам станции нейтрализации, осадок пескоуловителей. Поэтому основным отходом производства этих предприятий являются не столько собственные отходы, сколько бытовые и промышленные отходы обслуживаемых абонентов (ТБО и ПО).

Для анализа было выбрано МУП ЖКХ г. Костерево. В состав его входят три производственные площадки:

− площадка № 1 – производственная база; − площадка № 2 – очистные сооружения биологической очистки сточ-

ных вод г. Костерево; − площадка № 3 – очистные сооружения биологической очистки сточ-

ных вод д. Пекша. В состав производственной базы (площадка № 1) входят: админист-

ративное здание, механическая мастерская, гараж, столярная мастерская, складские помещения и слесарная мастерская.

На предприятии образуются отходы 22 наименований. Анализ образования собственных производственных отходов приведен в табл. 1.

Морфологический состав ТБО для г. Кострево можно представить следующим образом (рис. 2).

Второй этап предполагает описание документооборота и техничес-кого регламента системы управления отходами. На настоящий момент схема движения потоков отходов в г. Костерево выглядит следующим образом (рис. 3):

Рис. 2. Морфологический состав ТБО г. Костерево


249

Таблица 1 Отходы производства МУП ЖКХ г. Костерево и места их образования

Наименование отходов Производство 1. Ртутные лампы, люминесцентные ртутьсодержащие трубки отработанные и брак

Административно-производ-ственные помещения

2. Кислота аккумуляторная серная отработанная Гараж 3. Масла отработанные автомобильные Гараж, механическая

мастерская 4. Аккумуляторы свинцовые отработанные не разобранные со слитым электролитом

Гараж

5. Обтирочный материал, загрязненный маслом (содержание масел 15 % и более). (Ветошь промасленная)

Гараж, механическая мастерская

6. Прочие отходы нефтепродуктов, продуктов переработки нефти, угля, газа, горных сланцев. (Материал фильтровальный с остатками токсичных веществ)

Гараж

7. Покрышки отработанные. (Автопокрышки) Гараж 8. Отходы абразивных материалов в виде пыли и порошка. (Отходы наждачной обработки металлов)


9. Отходы (осадки) при механической и биологи-ческой очистке сточных вод. (Отходы грубые с решеток)

Решетки ОСБО

10. Отходы (осадки) при механической и биологической очистке сточных вод. (Осадок пескоуловителей)

Песколовки ОСБО

11. Отходы (осадки) при механической и биологи-ческой очистке сточных вод. (Осадок иловый ОС)

Оборудование ОСБО

12. Лом черных металлов не сортированный Гараж, механическая мастерская

13. Стружка черных металлов незагрязненная Механическая и слесарная мастерские

14. Остатки и огарки сварочных стальных электродов

Гараж, механическая мастерская сварочный пост

15. Абразивные круги отработанные, лом отработанных абразивных кругов


16. Опилки натуральной чистой древесины Столярная мастерская 17. Стружка натуральной чистой древесины Столярная мастерская 18. Отходы древесные из натуральной чистой древесины

Столярная мастерская

19. Прочие коммунальные отходы. (Смет уличный) Территория предприятия, дороги, тротуары

20. Прочие коммунальные отходы от предприятия От МУП ЖКХ г. Костерево 21. Другие отходы минерального происхождения, а также отходы рафинирования продуктов. (Смет производственный)

От уборки производственных помещений

22. Отходы сучьев и ветвей от лесоразработок От обрезки деревьев и кустарников


250

Рис. 3. Существующая схема потоков отходов в г. Костерево

Третий этап Из схемы (рис. 3) наглядно видно несовершенство существующей

системы – здесь нет выделения утильных фракций, которые можно использовать повторно или для получения новых материалов. В настоящее время существует множество методов выделения ценных компонентов. Нами были проанализированы схемы мусоросортировочных комплексов разных производственных предприятий и, на основании этого анализа, был выбран небольшой мусоросортировочный комплекс, производительностью 10 тыс. т ТБО в год (рис. 4).

Рис. 4. Схема мусоросортировочного комплекса


251

После внедрения данной установки схема потоков отходов будет выглядеть следующим образом (рис. 5):

Рис. 5. Схема потоков отходов после внедрения МСС

Таким образом, путем анализа исходной ситуации в области

обращения с отходами на МУП ЖКХ были определены информационные потоки для системы управления отходами. В итоге разработаны предло-жения по снижению количества образующихся отходов «у источника», т.е. происходит уменьшение отходов вывозимых на полигон, а также выделе-ния утилизированных фракций предлагаемых к реализации в качестве вторичных ресурсов.



252

ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДОЕМОВ

Г. ВЛАДИМИРА МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ 1 Н.Ю. Саид, 2 О.Н. Сахно

1 Халебский государственный университет, Сирия 2 Владимирский государственный университет, г. Владимир, Россия

The research of water from various sources of Vladimir city has been carried out

on presence of bacteria of group of an intestinal stick. Seasonal dynamics of number of the given bacteria in superficial reservoirs has been investigated.

Качество питьевой воды зависит от ряда факторов, основными из

которых являются: – состояние источников водоснабжения; – состояние централизованных систем подготовки питьевой воды; – санитарно-техническое состояние водопроводных сетей; – уровень лабораторного контроля за качеством питьевой воды на всех

этапах её подготовки и подачи населению. Известно, что качество воды, доходящей до потребителя, часто

изменяется по сравнению с исходной, поэтому мониторинг состояния водоемов в городах представляется необходимым и актуальным.

Город Владимир – крупнейший в области потребитель воды. В городе имеется централизованная система водоснабжения и канализации. Источником питьевого и технического водоснабжения является р. Нерль (воду Нерлинского водозабора потребляют 61,5 % населения), а также комплекс скважин подземного водозабора, расположенный вблизи г. Судогда. Из р. Клязьма производится забор воды питьевого назначения для ряда поселков, территориально соединяющихся с промышленным центром. Кроме того, население активно использует воду родников.

Ежегодно в р. Клязьму и р. Содышку сбрасываются миллионы кубометров сточных вод и тысячи тонн загрязняющих веществ. Среди отраслей основными загрязнителями вод Клязьмы и ее притоков являются жилищно-коммунальное хозяйство, электроэнергетика и машиностроение. Сточные воды, содержащие значительное количество микроорганизмов и органических веществ и не успевающие самоочищаться, представляют серьезную экологическую проблему. Уровень заболевания населения


253

кишечными инфекциями в значительной степени зависит от качества питьевой воды [1].

Коли-индекс определяли методом мембранных фильтров [2]. Колонии учитывали как общие колиформные бактерии при отрицательном оксидазном тесте, ферментации лактозы при температуре 37 °С с образова-нием кислоты и газа [3]. Среди этих колоний учитывали термотолерантные колиформные бактерии при отрицательном оксидазном тесте и фермента-ции лактозы при температуре 44 °С с образованием кислоты и газа.

В результате проведенных исследований было выявлено, что пробы воды из различных источников сильно отличаются по степени бактериаль-ной обсемененности. Наиболее загрязненной бактериями является вода из реки Клязьма, где бактерии группы кишечной палочки (БГКП) обнаружи-вались в больших количествах (от 1300 до 5000 в литре). Умеренное загрязнение воды (от 140 до 930 бактерии в литре) было отмечено в пробах воды из р. Нерль и р. Содышка. Изучение сезонной динамики численности БГКП в поверхностных водоемах г. Владимира показало, что наибольшее количество бактерий в воде обнаруживалось в сентябре-ноябре.

Вода из системы централизованного водоснабжения в основном соответствовала санитарным нормам, так как содержание БГКП составляло от 0 до 2,99 в литре. Однако регистрировались и существенные отклонения от требований СанПиН по бактериологическим показателям. Статистичес-кий анализ многолетних данных показал, что максимальные средне-месячные значения коли-индекса приходятся на апрель, май, июль, август и сентябрь. Доля эпидемиологически опасной водопроводной воды в г. Владимире оценивается величиной 10 %.

Исследования воды из 11 родников г. Владимира также показали большие отличия их по степени бактериальной обсемененности. Колебания численности бактерий кишечной группы в исследуемый период составили от 0 до 7400 бактерий в литре. При сравнении показателей бактериальной загрязненности по сезонам следует отметить, что наибольшее количество бактерий в исследуемых пробах наблюдалось весной и осенью.

Таким, образом, проблема с водоснабжением в г. Владимире остается актуальной, и в основном это касается уровня биологического загрязнения реки Нерль и состояния труб разводящей системы.


254

Литература 1. Безденежных И.С. Эпидемиология. – М.: Медицина, 1981. – 320 с. 2. Питьевая вода. Контроль качества: санитарные правила и нормы. – М.:

Госкомсанэпиднадзор России, 1996. – 111 с. 3. Практикум по микробиологии. Под. ред. проф. А.И. Нетрусова. – М.:

Академия, 2005. – 608 с.


ПРИРОДНО-АНТРОПОГЕННЫЕ УСЛОВИЯ КАК ЭЛЕМЕНТ КОМФОРТНОСТИ

ПРОЖИВАНИЯ НАСЕЛЕНИЯ НА ТЕРРИТОРИИ РЕГИОНА 1 И.Е. Салякин, 2 Larissa Yagolnitzer, 1 А.Н. Краснощёков

1 Владимирский государственный университет, г. Владимир, Россия 2 Exelon Corporation, Philadelphia, USA

Комфортность проживания населения в регионе зависит прежде всего от природно-антропогенных, социальных, экологических и медико-демографических условий. Природно-антропогенные условия оказывают значительное влияние на комфортность в целом и характеризуют территорию проживания с точки зрения рекреационного и эстетического состояния. Изменение природно-антропогенных условий носит весьма длительный временной характер, поэтому как элемент комфортности природно-антропогенные факторы являются стабильными. Для их оценки должны выделяться наиболее значимые природные показатели для каждого конкретного объекта исследования. В данную группу предлагается вклю-чать показатели, характеризующие пространственную близость к объектам, влияющим на рекреационное состояние территории, а также климатические показатели региона. Данный показатель количественно выражает способ-ность территории обеспечивать населению психофизический комфорт для отдыха и оздоровления в пространственно-территориальном делении.

Для оценки природно-антропогенных условий на локальном уровне (в пределах области, края, региона, района) предлагается выделить следую-щие показатели, характеризующие климатические показатели региона и пространственную близость к объектам, влияющим на рекреационное состояние территории:


255

− комфортность климата (по комплексному показателю – индекса патогенности погоды);

− приближенность к лесным массивам; − приближенность к рекам; − приближенность к озерам; − приближенность памятникам природы; − приближенность заказникам, заповедникам и национальным паркам; − приближенность сухостоям (сухой лес); − приближенность к болотам; − приближенность к торфяникам; − приближенность к городам; − приближенность к поселкам, селам, деревням; − приближенность к автомагистралям, шоссе; − приближенность к проселочным и грунтовым дорогам; − приближенность к нефте- газопроводам и ЛЭП.

Комфортность климата предлагается оценивать по индексу патоген-ности погоды. Оценка погоды посредством определения клинических индексов является, по существу, оценкой степени патогенности той или иной конкретной метеорологической ситуации по отношению к человеку, поэтому эти индексы можно назвать также индексами патогенности. В качестве параметров патогенности погоды предлагается использовать межсуточные изменчивости и отклонения основных метеорологических элементов от их средних или оптимальных значений, являющихся обыч-ными для человека и не вызывающих у них отрицательных реакций [1].

Индекс погоды, или общий индекс патогенности, слагается из част-ных индексов патогенности, каждый из которых пропорционален квадрату параметра патогенности, отражающему динамику погоды суток по изменению температур воздуха, влажности, скорости ветра, облачности, межсуточного изменения атмосферного давления, температуры и т.д.

Оптимальные значения параметров патогенности, при которых возникает минимум метеопатических реакций: температура 18 °С, относи-тельная влажность 50 %, скорость ветра 0 м/с, облачность 0 баллов, измен-чивость давления 0 мбар/сут., изменчивость температуры 0 °С/сут.

Индекс патогенности, отражающий метеорологические условия, рассчитывается по формуле: I = it + ih + iv + in + i∆t + i∆p , где it – индекс патогенности температуры воздуха; ih – индекс патоген-ности влажности; iv – индекс патогенности ветра; in – индекс патогенности


256

облачности; i∆t – индекс патогенности изменения температуры воздуха; i∆p – индекс патогенности изменения атмосферного давления [1].

Приближенность объектов, влияющих на рекреационное состояние территории, предлагается зонировать на исследуемой территории и по степени удаленности определять балл «приближенности». Данный балл будет определяться в соответствии с буферными зонами объектов. Количество буферных зон выбирается в зависимости от градации шкалы по которой планируется производить оценку показателей. Так, например, если оценка производится по пятибалльной шкале, то и количество буферных зон должно быть пять. Шаг буферных зон определяется экспертно.

Таким образом, предлагаемая система оценки природно-антропо-генных условий наиболее полно характеризует их роль в оценке комфорт-ности проживания населения на территории региона. С применением предлагаемой методики создана в геоинформационных системах ArcView и ArcGIS карта комфортности проживания населения по природно-антропогенным условиям на территории Владимирской области (рис. 1).

Рис. 1. Карта комфортности проживания населения по природно-антропогенным условиям на территории Владимирской области


257

Анализ карты показывает, что наиболее комфортные территории (с максимальным баллом), с точки зрения природно-антропогенных условий, выявлены в следующих районах: Александровский, Кольчугинский, Петушинский, Ковровский, Вязниковский, Гороховецкий, а также около г. Владимира. В основном все благоприятные участки расположены не в самих городах, а на прилегающих территориях, и около крупных водоемов и рек.

Результаты исследования могут быть применены для оценки комфортности проживания населения в регионе с целью наиболее адекват-ного и оптимального выбора решений органами государственной власти (муниципалитетами) для укрепления здоровья населения и увеличения активной продолжительности жизни, а также могут быть использованы при организации медико-экологического и социально-гигиенического монито-рингов.

Литература 1. Бокша В.Г., Богуцкий Б.В. Медицинская климатология и климато-

терапия. Киев: Здоровье, 1980. – 264 с. 2. Трифонова Т.А., Селиванова Н.В., Краснощёков А.Н., Сахно О.Н.

Региональное медико-экологическое зонирование. – Владимир: ООО «ВладимирПолиграф». 2007. – 80 с.


ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА И ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ

ВЗВЕШЕННЫХ ВЕЩЕСТВ НА ЗДОРОВЬЕ НАСЕЛЕНИЯ 1 Саммар Аль-Равашдех, 2 Т.А. Трифонова, 2 Н.В. Селиванова

1 Департамент здравоохранения, Королевство Иордания 2 Владимирский государственный университет, Россия

В данной работе оценивается прогноз заболеваемости органов

дыхания жителей промышленного мегаполиса Королевства Иордании от негативного влияния близрасположенного горнообогатительного карьера и полигона твердых бытовых отходов.


258

Население города – 2,5 млн. человек. Расчет ведется по полигону Габави (общей площадью 810 га). Ежедневно полигон принимает до 2500 т отходов. Средняя температура атмосферного воздуха 37 °С.

Алгоритм расчета загрязнения атмосферного воздуха и оценки воздействия взвешенных веществ на здоровье населения представлен ниже.

1) Определение общего количества твердых частиц, попадающих в атмосферу в результате формирования отвалов и полигона, сдувания частиц с их пылящей поверхности.

2) Расчет загрязнения атмосферы выбросами отвалов и полигона. 3) Расчет критерия оценки воздействия взвешенных частиц на здоровье

населения. 1. Определение общего количества твердых веществ. Выбросы твердых частиц в атмосферу с отвалов полигона опреде-

ляются как сумма выбросов при формировании полигона и отвалов и при сдувании частиц с их пылящей поверхности.

Количество твердых частиц Мф0, выделяющихся при формировании

полигонов, определяется по формуле: Мф

0 = К0 К1 q0уд П(1 - η 1)10 -6, т/год (1)

Мф!0 = 3600

)1( 11 η−ч

оудо ПqКК

, г/с (2) где К0 – коэффициент, учитывающий влажность материала, принима-

ется равным 1,2, так как влажность материала составляет 3,0-5,0 %); К1 – коэффициент, учитывающий скорость ветра (при скорости ветра 5-7 м/с К1 = 1,4); q0

уд – удельное выделение твердых частиц с 1 м3 отвалов и полигона, при подаче отходов, г/м3, принимается равным сумме 5,6 и 10,0 (при работе бульдозера и разгрузке автосамосвала соответственно); П – количество отходов, подаваемое на полигон, м3/год; η 1 – эффективность применяемых средств пылеподавления, дол. ед., определяется эксперимен-тально либо принимается по справочным данным (принимается равным 0, так как пылеподавление на данном полигоне не применяется).

2500 т/день * 250 раб. дней П = 2,5 т/м3 = 25 * 104 м3/год

Мф0 = 1,2 * 1,4 * 15,6 * 25 * 104 м3/год * 1* 10 -6 = 6,552 т/год

где Пч – максимальное количество отходов, поступающих на полигон, м3/ч.


259

часммтч

деньтПч /5,62/5,2*16

/2500 33 ==

сгчасмМ ф /455,03600

/5,62*6,15*4,1*2,1 3

0! ==

2. Количество твердых частиц, сдуваемых с поверхности полигона, определяется по формуле:

Мс0 = 86,4 · К0 · К1 · К2 · S0 · (365 – Тс) · (1- η 1) · 10 -8, т/год (3)

где К2 – коэффициент, учитывающий эффективность сдувания твердых частиц (принимается равным 1 для действующих полигонов); S0 – площадь пылящей поверхности полигона, м2; W0 – удельная сдуваемость твердых частиц с пылящей поверхности полигона, принимается равной 0,1 * 10 -6 кг/м2 с; γ – коэффициент измельчения массы отвалов и отходов, принимается равным 0,1; Тс – количество дней в году с устойчивым снеж-ным покровом.

Мс0 = 86,4 · 1,2 · 1,4 · 1 · 810 · 104 м2 (365 – 15) · 10 -8 = 4115, 06 т/год

или в г/с: Мс!

0 = 1,2 · 1,4 · 1 · 810 · 104 м2 · 10 -5 = 136,08 г/с Таким образом, выброс твердых частиц с отвалов и полигона

составит: М0 = 6,552 т/год + 4115,06 т/год = 4121, 6 т/год

М0 = 0,455 г/с + 136,08 г/с = 136,5 г/с 3. Расчет загрязнения атмосферы выбросами полигона. Максимальное значение приземной концентрации вредного

воздействия См (мг/м3) при выбросе пылевой смеси с отвалов и полигона достигается при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоя-нии хм (м) от источника и определяется по формуле:

KH

nFMAмc ⋅

⋅⋅⋅⋅=

3/4η , (4)

где А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы; М (г/с) – масса вредного вещества, выбрасываемого в атмос-феру в единицу времени; F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе; n – коэффи-циент, учитывающий условия выхода пылевой смеси с пылящей поверхности полигона; Н (м) – высота источника выброса над уровнем

земли (для наземных источников при расчетах принимается Н = 2 м); η – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности, в


260

случае ровной или слабопересеченной местности с перепадом высот, не

превышающим 50 м на 1 км, η = 1, а коэффициент К рассчитывается по формуле:

101 1,71

8 VwVDK

⋅⋅=

⋅= , (5)

где D – диаметр источника (принимается исходя из площади 810 · 104 м2); w0 – средняя скорость выхода пылевой смеси с пылящей поверхности полигона (принимается равной 5 м/с); V1 – расход пылевой смеси, определяемый по формуле:

0

2

1 4wDV ⋅

⋅=

π , (6)

тогда: V1 = 4049 · 104 м3/с

00001,0/1040498

321234 =

⋅⋅=

смК

Значение коэффициента А, соответствующее неблагоприятным мете-

орологическим условиям, при которых концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе максимальна, принимается равным 250 – для районов Средней Азии южнее 40° с.ш.

В расчете принимаются сочетания М, реально имеющие место в течение года при установленных (обычных) условиях эксплуатации полигона, при которых достигается максимальное значение См.

Значение безразмерного коэффициента F принимается для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэрозолей (пыли, золы и др., скорость упорядоченного оседания которых практически равна 0) – 1;

Коэффициент n определяется в зависимости от vм по формулам: а) n =1 при vм ≥ 2; (7)

б) 13,313,22532,0 +⋅−⋅= мvмvn при 0,5 ≤ vм < 2; (8)

в) n = 4,4vм при vм < 0,5 (9) где

HDo

мv ω3,1= ; (10)

Тогда:


261

1043923212*53,1 ==ν м

Так как νм больше 2, принимаем n = 1

3

34 /139,000001,0

2

111/5,136250 ммгсгсм =⋅⋅⋅⋅⋅

=

4. Расчет критерия оценки воздействия взвешенных частиц. Согласно действующей методике оценки риска здоровью населения

от взвешенных частиц принято учитывать частицы размером меньше 10 мкм ( ∆РМ10). Взвешенные вещества могут вызвать одышку приступы бронхиальной астмы, кашель, риниты, респираторные заболевания разной тяжести. Ниже приведен пример расчета возможного воздействия взвешенных веществ с госпитализацией по поводу астмы и по поводу всех респираторных заболеваний.

Госпитализация по поводу астмы определяется по формуле: ( )[ ]рореуслучаев РМ 110

0 −−=∆ ∆−β

, (11) где у0 – ежедневный уровень госпитализации на 1 человека анализи-

руемой популяции (рор) = 4,52 Е-6; β – коэффициент = 0,0027; ∆РМ10 – изменение уровня суточной концентрации РМ10 равна 0,075; рор – числен-

ность лиц моложе 65 лет; βσ – стандартная ошибка коэффициента β = 0,000948.

( )[ ] 3,17114000001718,252,4 075,0*0027,0 =−−=∆ − челслучаев Госпитализация по поводу всех респираторных заболеваний оцени-

вается по той же формуле, где у0 – ежедневный уровень госпитализации на

1 человека анализируемой популяции (рор) = 1,187 Е-4; β – коэффициент РМ10 = 0,00172; ∆РМ10 – изменение уровня суточной концентрации РМ10

равна 0,075; рор – численность лиц в возрасте 65 лет и старше; βσ –

стандартная ошибка коэффициента β = 0,000930. ( )[ ] 55,835500001718,2187,1 075,0*00172,0 =−−=∆ − челслучаев

Выводы. Проведенные расчеты показали, что:

1) В процессе эксплуатации карьера и полигона в атмосферу поступает ежегодно до 4121,6 т, что свидетельствует о достаточно высокой пылящей их способности полигона.


262

2) Максимальное значение приземной концентрации вредного воздейст-вия при выбросе пылевой смеси составило 0,139 мг/м3 .

3) Расчет критерия оценки воздействия взвешенных частиц на здоровье населения показал относительно высокий процент заболеваний верхних дыхательных путей, приступов астмы и госпитализации по поводу всех респираторных заболеваний. Таким образом, по результатам проведенного расчета видно, что

карьер и полигон Габави, обслуживающий близлежащий промышленный центр, отрицательно влияет на здоровье населения (в частности на систему органов дыхания.


АНАЛИЗ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ПРОДУКТА (НА ПРИМЕРЕ КЕРАМИЧЕСКОГО КИРПИЧА)

Г.В. Сенникова, М.Е. Ильина Владимирский государственный университет, г. Владимир, Россия

Жизненный цикл – это этапы жизни продукта, процесса или

упаковки, начинающиеся с добычи сырья, продолжающиеся в переработке, производстве материалов, производстве продуктов и использовании, и завершающиеся любым вариантом управления отходами. Общий вид жизненного цикла продукта представлен на рис. 1.

В общем случае промышленная продукция проходит определенные стадии: предпроизводственный этап (1); производственная деятельность(2), доставка продукта до потребителя (3), собственно этап потребления (4), выброс или возврат в эксплуатацию (5) и утилизация продукта (6) (рис. 2):

Объектом исследования является один из основных строительных материалов – керамический кирпич.

В России экологическая оценка строительных материалов в основ-ном проводится по показателям санитарно-гигиенической, радиационной и пожарной безопасности, т.е. оценивается безопасность материала для человека, для среды его обитания «здесь и сейчас». Однако в настоящее время в соответствии с концепцией «устойчивого развития» подход должен быть иным.


263

Рис. 1. Жизненный цикл продукта: общий вид [1]

Добычасырья

Подготовкаматериалов

Производствокомплектующих

Сборкамодулей

Переработкаматериалов

Сборкапродукта Упаковка Перевозка

1 2 3

456

ИспользованиепокупателемРемонт

ВыбросУтилизация









Сборкапродукта



Сборкапродукта Упаковка ПеревозкаУпаковка Перевозка

11 22 33

445566





Рис. 2. Схема жизненного цикла продукта (общий вид) [2, 3]

При экологической оценке ЖЦ строительных материалов учитывает-

ся влияние не только самого материала, но и процессов, сопровождающих его по жизненному циклу – от добычи сырья для его изготовления, до уничтожения, захоронения или, что более предпочтительно, повторного его использования для изготовления новых материалов. Это позволяет «замкнуть» жизненный цикл материала и решить экологические задачи – сократить количество отходов и обеспечить ресурсосбережение. Экологи-ческая безопасность материалов рассматривается и оценивается не по


264

принципу «здесь и сейчас», а «везде и всегда». При этом оцениваются не только прямые (явные) негативные воздействия, такие как эмиссия вредных веществ, образование отходов и т.п., но и косвенные эффекты (дефицит сырья, влияние на здоровье человека, ухудшение качества окружающей среды, нагрузки при перевозке материалов и т.д.) [4].

Метод оценки жизненного цикла включает в себя [2, 5]: − проведение инвентаризации соответствующих входных и выходных

потоков продукционной системы; − оценивание потенциальных воздействий на окружающую среду,

связанных с этими потоками; − интерпретацию результатов инвентаризационного анализа и этапов

оценки воздействий в зависимости от цели исследования. Основными категориями воздействий на окружающую среду являют-

ся использование ресурсов, здоровье человека и экологические последст-вия.

Для проведения инвентаризационного анализа входных и выходных потоков была составлена общая схема жизненного цикла керамического кирпича (рис.3).

Рис. 3. Схема жизненного цикла кирпича керамического


265

Для выделения потоков целесообразно рассматривать жизненный цикл поэтапно (рис. 4-7).

Рис. 4. Этап 1. Предпроизводственный

Производственный процесс изготовления кирпича в данной работе

подробно не рассматривался, поэтому его описание выглядит несколько не полно (рис.5).

Далее для каждого этапа жизненного цикла оценивались экологичес-кие аспекты. Всего существует 14 категорий экологических аспектов: сырьевые материалы, вспомогательные материалы, производимая продук-ция, топливо, электричество, вода, выбросы в атмосферный воздух, сточные воды, отходы, запахи, шум, вибрация, риски и сбои в работе предприятия. Все полученные данные сводятся в таблицу (табл. 1).

Подобный анализ позволяет выявить возможные воздействия на окружающую среду на всех этапах жизненного цикла, определить наиболее существенные риски на каждом этапе жизненного цикла керамического кирпича и предусмотреть экологические мероприятий по снижению нега-тивных нагрузок на окружающую среду на всех этапах жизненного цикла.


266

Рис. 5. Этап 2. Производственный

Рис. 6. Этап 3. Упаковка и транспортировка


267

Рис. 7. Этапы 4-6 жизненного цикла керамического кирпича

Таблица 1

Сводные сведения по экологическим эффектам и воздействиям на одной из стадий жизненного цикла керамического кирпича

Этап жизненного

цикла керамичес-

кого кирпича

Экологические эффекты

Экологические аспекты

Стратегические экологические мероприятия по

снижению нагрузок на окружающую среду

Строитель-ство и эксплуата-ция зданий

Потребление энергии. Загрязнение атмосфе-ры. Загрязнение во-ды. Опасное шумовое воздействие. Образо-вание строительных отходов. Изменение ландшафта. Измене-ние напряженного состояния пластов. Нарушение природ-ных экологических систем. Влияние на здоровье людей. Загрязнение окружа-ющей среды.

Кирпич, цемент, вода. Другие строительные материалы. Электро-энергия. Выбросы в атмосферу (цементная пыль). Шум, вибра-ция. Сброс в сточные воды. Твердые отходы (ТБО). Запахи (краска, лак и др.). Возможность рисковых ситуаций (поломка или крушение подъемного крана, обвал стен, потолков и т.п.).

Использование качест-венных материалов. Отказ от использова-ния материалов с органическими раство-рителями и др. вред-ных для человека материалов. Контроль за состоянием матери-ала. Обеспечение шумозащитными экранами мест разме-щения строительного оборудования (при строительстве вблизи жилых домов


268

Литература 1. Пашков Е.В. Международные стандарты ИСО 14000. – М.: Изд-во

Госстандарта РФ, 1997. – 480 с. 2. Трифонова Т.А., Селиванова Н.В., Ильина М.Е. Экологический

менеджмент. / Учеб. Пособие. – М.: Академический Проект: Фонд «Мир», 2003. – 320 с.

3. Гридэл Т.Е. Алленби Б.Р. Промышленная экология: Учеб. пособие для ВУЗов / Пер. с англ. под ред. проф. Э.В. Гирусова. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2004. – 527 с.

4. Князева В.П.; Микульский В.Г.; Сканави Н.А. Экологический подход к оценке строительных материалов из отходов промышленности. // Ж. Строительные материалы, 2003, №10.

5. ГОСТ Р ИСО 14041-2000. Управление окружающей средой. Оценка жизненного цикла. Определение цели, области исследования и инвентаризационный анализ. – М.: Госстандарт, 2000.


РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕНОСТЕКЛА КАК ОДИН ИЗ ВИДОВ

ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ СТЕКОЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА Е.М. Серебряков


Проблема переработки стеклобоя в настоящее время стала одной из наиболее остростоящих и для этого есть причины:

– во-первых, на производство стеклянной продукции требуются огром-ные энергозатраты;

– во-вторых, стеклобой является одним из наиболее сложноутили-зируемых отходов (наряду со сталью он может разрушаться десятки лет) и наносит значительный экологический ущерб. Учитывая весомую долю стеклобоя в общем объеме ТБО – по

некоторым оценкам, она достигает 20 % (по данным МГУП «Промотходы» только в Москве скапливается до 160000 т стеклобоя в год), возникает


269

необходимость разработки технологий по использованию стекольных отходов.

Приоритетным направлением применения стеклобоя (ввиду содержа-ния в нем кремнезема, щелочных оксидов, Al2O3 и CaO) является получение вяжущих автоклавного и безавтоклавного твердения. Наиболее перспектив-ным направлением в данной области является производство пеностекла – высокопористого неорганического теплоизоляционного материала, получа-емого спеканием тонкоизмельченного стекла и газо-образователя. Сырьем для его производства может служить как стеклобой, так стекломасса, сваренная из кварцевого песка, известняка, соды и сульфата натрия. При этом использование стеклобоя, из-за его низкой стоимости на российском рынке, ведет к значительному удешевлению производства. Благодаря тому, что пеностекло практически на 100 % состоит из стекла, оно имеет широкий температурный диапазон применения, является негорючим, стойким к агрессивным средам и не дает усадки. Поэтому и область его применения достаточно широка: от промышленного и гражданского строительства до атомной промышлен-ности. Мировым лидером по производству пеностекла является корпорация Pittsburg Corning (США). Так же пеностекло производится в Китае (Lanzhou Pengfei Heat Preservation Co., Ltd.), Белоруссии (ОАО «Гомельстекло»), а с недавнего времени и в России (ЗАО «Пеноситал», ООО «Экспресс-Стройиндустрия», Penostek).

Созданием вяжущих, на основе стеклобоя занимаются в МГСУ. Уже удалось получить несколько новых строительных материалов на основе этого вяжущего с высокими физико-механическими и эксплуатационными свойствами:

– мелкозернистый бетон (доля стеклобоя в составе материала достигает 95 %) – изготавливается посредством минерализации пены порошком стеклобоя;

– щелочеземельное вяжущее с применением щелочных затворителей (доля стеклобоя от 6,5 % до 45 %) – шлакостекольное вяжущее вещество безавтоклавного твердения. Данные материалы, также как и пеностекло, имеют повышенные

защитные, антикоррозийные и другие свойства, область их применения – промышленное и гражданское строительство, химическая, атомная,


270

пищевая промышленность и т.д. Сейчас в МГСУ создаются технологии производства данных материалов.

Исследования по получению новых материалов из стеклотходов проведены и в МГУИЭ. Совместно с АО «Эковтормит» они разработали технологию и оборудование для получения микроизделий (микроптарики, микросферы, бисерные шарики), декоративно-облицовочных материалов (фасадные, интерьерные и тротуарные плитки), покрывных высоко-наполненных композиций (стеклочерепица, лакокрасочные материалы, антикоррозионные мастики) и цементных растворов на основе стеклобоя. В частности, предложен антикоррозионный состав, в котором в качестве наполнителя битумной основы используются микроизделия из стеклобоя, предназначенный для обработки и восстановления покрытий днища и колесных арок кузова легковых автомобилей, а также для защиты химического и нефтегазового оборудования. За счет стеклянных наполнителей увеличивается гидрофобность и адгезионная способность, возрастает ударная прочность и термостойкость покрытия, повышается проникающая способность наносимого состава.

Видим, что плюсов у материалов, изготовленных на основе стекло-отходов, много, проведенные испытания также показали, что материалы на основе стеклобоя не уступают, а в ряде случаев и превосходят, по технологическим и функциональным свойствам аналогичные традицион-ные материалы. Да и рентабельность производства данных материалов весьма высока. Возникает вопрос: почему так мало производств, применяю-щих данные технологии? Ответ очевиден – для организации производства материалов на основе стеклобоя необходимы существенные капиталовло-жения в специализированное оборудование. К тому же, имеются проблемы с сырьем – несмотря на большие запасы и низкую стоимость стеклобоя в России, предприятий занимающихся его сбором и реализацией – единицы, соответственно, могут потребоваться дополнительные затраты на организацию собственного сбора стеклоотходов.

Выходом в сложившейся ситуации может стать поддержка государства – организация экофондов для инвестирования подобных проектов и снижение налогов для предприятий, внедряющих новые технологии по переработке стеклоотходов.



271

СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ

КУЛЬТУРАХ ОКРЕСТНОСТЕЙ АВТОМАГИСТРАЛЕЙ ЕРЕВАН – АРМАВИР В АРМЕНИИ

1 С.А. Унанян, 1 Н.М. Манукян, 1 А.С. Унанян, 2 М.С. Маркосян 1 Научный центр почвоведения, агрохимии и мелиорации

им. Г.Петросяна МСХ РА, г. Ереван, Армения 2 Государственный Аграрный университет Армении, г. Ереван, Армения

Pollution of crops by heavy metals in surroundings of the main road Yerevan-

Armavir in the Ararat valley in Republic of Armenia is studied. It is determined that along whole road as well as in the surroundings of it (at the distances 100, 500 and 1000 m) different crops (tomato, grape, winter wheat, alfalfa) are rather hardly polluted. The sources of pollution are auto transport, intensive use of agrochemistry and not rational use of agricultural machinery.

Одним из важнейших сельскохозяйственных регионов республики

Армения является Араратская равнина, где основная часть территории по своим природным условиям однотипна и представляет равнину на абсолютных отметках 800-1000 м, окаймленную с трех сторон горными склонами. Почвы орошаемые лугово-бурые, в основном мощные, с небольшим содержанием органических веществ и карбонатов, зачастую с выраженной структурой [4].

Армавирский марз, где проходит автомагистраль Ереван-Армавир, находится в северо-западной части равнины. Эта часть равнины считается зоной виноградарства, плодоводства, овощеводства. Здесь также развито молочное скотоводство, птицеводство и эфиромасличное производство. На этой территории находится Армянская АЭС. Несмотря на значимость территории в сельскохозяйственном производстве республики, изучение содержания тяжелых металлов (ТМ) в сельскохозяйственных культурах здесь не проводилось, следовательно, поставленная нами задача является актуальной.

По распространенности и масштабам воздействия на биологические объекты среди загрязняющих веществ особое место занимают ТМ. В принципе, многие из них необходимы живым организмам, однако в результате интенсивного атмосферного рассеивания в биосфере и значительной концентрации в почве они становятся токсичными для биоты.


272

Опасность, вызываемая загрязнением ТМ, усугубляется еще и их медлен-ным выведением из почвы [3]. ТМ, в том числе медь, свинец, кадмий, цинк, кобальт, считаются основными загрязнителями главным образом потому, что их техногенное накопление в окружающей среде идет особенно высокими темпами, а сами они обладают большим сродством с физиологи-чески важными органическим соединениям и способны подавлять наиболее значимые процессы метаболизма, тормозят рост и развитие организмов. В сельскохозяйственном производстве это приводит к снижению продуктив-ности и ухудшению качества продукции [5]. Избыточное количество ТМ в растениях приводит к повышению заболеваемости этих последних, сниже-нию урожайности и питательной ценности, увеличению токсичности про-дукции, развитию у людей и животных различных тяжелых заболеваний.

Цель настоящей работы – изучить содержание ТМ в сельскохозяйст-венных культурах, выращиваемых в окрестностях автомагистрали Ереван-Армавир. Исследования проводились в 2008-2009 гг. Растительные образцы люцерны (листья + стебли), озимой пшеницы (зерно), виноградной лозы (листья), томатов (плоды), брались на разном отдалении от стартовой точки (Научный центр почвоведения, агрохимии и мелиорации им. Г. Петросяна в г. Ереване) – 5, 10, 20 и 40 км, и на различном расстоянии от дорожного полотна – 100, 500 и 1000 м. Контрольная площадка (контроль) была выбрана в 20 км от г. Армавир вдоль трассы. Содержание ТМ определялось методом атомно-абсорбционной спектроскопии на анализаторе AAS-1 [2].

Установлено, что содержание ТМ в растительных образцах изучае-мых культур по всей протяженности дороги и на разных расстояниях от нее высокое и варьирует в широких пределах. Так, на расстоянии 100 м от дорожного полотна содержание меди в люцерне составляет от 25,6 до 34,6 мг/кг, свинца – 4,5-7,0 мг/кг, цинка – 46,7-56,7 мг/кг, кадмия – 1,2-1,8 мг/кг, кобальта – 1,6-1,8 мг/кг, что превышает показатели контроля в 1,79-2,42; 4,59-7,14; 1,52-1,84; 4,0-6,43; 2,81-3,16 раза соответственно. В зерне озимой пшеницы количество меди по сравнению с контролем выше в 1,52-1,81 раза, свинца – в 3,55-4,52 раза, цинка в 1,21-1,31 раза, кадмия – в 3,36-4, 45 раза, кобальта – в 1,50-1,96 раза. В листьях виноградной лозы и плодах томата превышение составляет, соответственно, по меди в 4,02-4,29 и в 1,33-1,65, по свинцу – в 2,14-3,22 и 3,0-3,57 раза, по цинку – в 1,46-1,62 и 1,71-2,30 раза, по кадмию – в 3,92-4,46 и 3,08-4,44 раза и по кобальту – в 1,20-1,33 и 1,13-1,40 раза.


273

Содержание меди, цинка, кадмия и кобальта в образцах изучаемых культур на всем протяжении дороги обнаруживает слабую зависимость от расстояния от дорожного полотна. Так, например, на отметке 5 км количество меди в образцах люцерны на расстоянии 100 м от полотна составляет 25,6 мг/кг, на расстояниях 500 и 1000 м – 26,9 и 24,2 мг/кг. Для цинка, эти цифры составляют, соответственно, 53,0, 58,6 и 50,4 мг/кг, для кадмия – 1,9, 2,1 и 2,0 мг/кг, и для кобальта – 1,6, 1,8 и 1,7 мг/кг. Аналогичная картина характерна для других культур. Что касается содержания свинца, то его количество во всех изучаемых культурах меняется в зависимости от удаленности от дорожного полотна. Так, наличие свинца в плодах томата на отметке 100 м составляло 0,99 мг/кг, а на отметках 500 и 1000 м на 0,33 мг/кг и 0,55 мг/кг меньше соответственно. Снижение количества свинца в зависимости от отдаленности от дорожного полотна характерно для других изучаемых культур, и подобное явление, несомненно, связано с воздействием автотранспорта, а общее высокое содержание ТМ в исследуемых культурах на всей территории, по нашему мнению, зависит от долгосрочного применения минеральных удобрений и средств защиты растений (пестициды).

При равных экологических условиях, выращиваемые культуры реагируют на токсиканты различным образом. Так, максимальное накопле-ние меди зафиксировано в листьях виноградной лозы. Его количество превышает показатели контроля в 3,70-4,39 раза, тогда как в листьях люцерны превышение составило 1,79-2,42 раза, в зерне озимой пшеницы –1,26-1,69 раза, в плодах томата –1,37-1,73 раза. Наибольшее количество свинца накоплено в люцерне – в 4,39-7,14 раза выше контроля, в томате превышение составило 4,30-4,35 раза, в листьях виноградной лозы – 3,42-5,0 раза, в зерне озимой пшеницы – 1,58-1,97 раза. Высокое содержание цинка характерно для листьев виноградной лозы – в 1,98-2,24 раза выше контроля. Наиболее высокое содержание кадмия отмечено в сене люцерны – в 3,89-6,78 раза выше контроля, в листьях виноградной лозы содержание кадмия превышало показатели контроля в 4,1- 4,45 раза, в плодах томата – в 3,83-4,75 раза и в зерне озимой пшеницы – в 3,36-4,45 раза. Кобальт в наибольшей степени накапливается в сене люцерны – в 2,80-3,15 раза выше контроля, для томата превышение составляет 1,12-2,39 раза, для виноград-ной лозы – 1,0-1,3 раза, и для озимой пшеницы – 1,5-1,96 раза.


274

По накоплению ТМ изученные культуры располагаются в следую-щие ряды:

По меди – листья виноградной лозы => сено люцерны => зерно озимой пшеницы => плоды томата.

По свинцу – сено люцерны => плоды томата => листья виноградной лозы => зерно озимой пшеницы.

По цинку – листья виноградной лозы => сено люцерны => плоды томата => зерно озимой пшеницы.

По кадмию – сено люцерны => листья виноградной лозы => плоды томата => зерно озимой пшеницы.

По кобальту – сено люцерны => плоды томата => листья виноградной лозы => зерно озимой пшеницы.

Таким образом, проведенные исследования дают возможность сде-лать предварительные выводы: 1) Выращиваемые сельскохозяйственные культуры по всей протяжен-

ности магистрали и ее окрестностям подвержены загрязнению ТМ. 2) Накопление ТМ в продуктах по сравнению с контролем превышено в

среднем в 2,5 – 3,5 раза. 3) Источником загрязнения изучаемых территорий является интенсивное

применение химических удобрений, агрохимикатов, выбросы автотран-спорта и нерациональное применение сельскохозяйственных машин.

4) Накопление ТМ в наземных частях сельскохозяйственных культур зависит от биологических особенностей растений.

Литература 1. Черников В.А., Чекерес А.Н. Агроэкология. – М.: «Колос», 2000. 2. Иванов Д.Н., Лернер Л.А. Атомно-абсорбционный метод определения

микроэлементов в почвах и растениях. В кн. «Методы определения микроэлементов в почвах растениях и водах». – М.: «Колос». 1974. – С. 242-253.

3. Ковда В.А. Микроэлементы в биосфере и плодородие почв. В кн. «Биохимия почвенного покрова». – М.: «Наука», 1985. – С. 207-234.

4. Мелконян М.С. Система ведения сельского хозяйства Армянской ССР (на 1981-1985 гг.), Министерство селького хозяйства Арм. ССР. Ере-ван: «Айастан», 1980. – 698 с.

5. Школьник М.Я. Физиологическая роль отдельных микроэлементов. В кн. «Микроэлементы в жизни растений».–Л.:«Наука»,1976.–С.185-202.


275

МИГРАЦИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВАХ ОКРЕСТНОСТЕЙ

ЗАНГЕЗУРСКОГО МЕДНО-МОЛИБДЕНОВОГО ЗАВОДА С.А. Унанян, А.С. Унанян Научный центр почвоведения, агрохимии и мелиорации им. Г.П. Петросяна,

МСХ, г. Ереван, Армения

While studying heavy metals migration in the soils within the area of Zangezur copper-molybdenum plant, it has been revealed that, in the polluted soils, spreading of heavy metals depends on the rate of soil cover pollution. The bulk of heavy metals accumulates in the upper layers of soil cover which is stipulated by agrochemical and physical-chemical indexes.

Migration of heavy metals within the technogenic zone is risky as it may cause pollution of surface and ground waters of the egion.

Вопросы изучения вертикальной миграции тяжелых металлов

находятся в поле зрения многих исследователей. При этом в большей части работ констатируется, что гумусовый горизонт является мощным геохими-ческим барьером и накопителем ТМ и, что наиболее загрязненным является 0-5 см слой (Важенин И.Г., Лычкина Т.И., 1980; Джугарян О.А., 2000). Однако в работах Е.М. Никифоровой, А.С. Смирновой и др. отмечается, что несмотря на значительные накопления ТМ в гумусовом горизонте, они могут мигрировать по профилю почвы и аккумулироваться в иллюви-альном горизонте.

Известно также, что миграция тяжелых металлов в почвах обуслов-лена рядом факторов – кислотно-основными и окислительно-восстано-вительными условиями, гранулометрическим составом, количеством органического вещества (Ковда В.А., 1985; Черных Н.А., Сидоренко С.Н., 2003). Также отмечается, что миграция тяжелых металлов в загрязненных и незагрязненных почвах имеет свои специфические особенности. В загряз-ненных почвах это обусловлено поступлением ТМ в почву с растительным опадом, в составе прочных комплексных соединений, мобильные формы которых в дальнейшем мигрируют по почвенному профилю. Растворимые органические соединения, находящиеся в лесной подстилке, содействуют увеличению подвижных форм ТМ в почве.

В промышленных районах ТМ попадают в основном в виде труднорастворимых соединений (окислы, карбонаты, сульфиды, метали-


276

ческая пыль и т.д.), судьба которых в почве в дальнейшем находится в зависимости от общего химического состава выбросов. Так, при преобла-дании кислых атмосферных выпадений происходит снижение рН почвы и увеличение выщелачивания некоторых тяжелых металлов.

Таким образом, изучение поведения ТМ в загрязненных почвах представляет большой научно-практический интерес, так как позволяет прогнозировать возможность загрязнения подземных вод и разработать научно-обоснованные мероприятия по реабилитации загрязненных почв, повышению урожайности сельскохозяйственных культур и получению экологически безопасной продукции.

Объектом исследований являлась миграция тяжелых металлов в почвах окрестностей Зангезурского медно-молибденового завода. С целью изучения миграции тяжелых металлов (Cu, Pb, Mо, Zn, Cо) по почвенному профилю разных генетических типов почв (коричневые лесные, корич-невые лесные остепненные) в естественных условиях на различных расстояниях от источника загрязнения (2,5; 5; 10 км) на целинных участках закладывались почвенные разрезы. После морфологического описания почвенного профиля готовился монолит размером 30 х 30 см. Почвенные образцы брались до глубины 60 см, до глубины 30 см – послойно от каждого 5 сантиметрового слоя, а с глубины 30 см и более – от каждого 10 сантиметрового слоя. Содержание валовых форм ТМ определяли нейтрон-но-активационным методом, подвижные – в вытяжке с 1н HCl (1:10) на атомно-абсорбционной установке AAS-1 [3].

Исследованиями установлено, что в условиях техногенеза миграция тяжелых металлов зависит от многих факторов, основным из которых является степень загрязненности почвенного покрова. Так, вблизи источни-ка загрязнения (2,5 км) по северо-западному направлению содержание валовой и подвижной меди по почвенному профилю колеблется в пределах от 483,0 до 64,2 и 71,6-6,5 мг/кг, свинца – 371,0-28,1 и 58,3-4,3, молибдена – 16,2-2,0 и 3,6-0,31, цинка – 328,0-76,0 и 24,3-4,2, кобальта – 56,3-20,3 и 7,6-3,2 мг/кг (табл. 1). Миграция ТМ наблюдается на глубине: для валовой меди – 30-40 см, свинца – 20-25, молибдена – 40-50, цинка – 25-30, кобальта – 20-25 см, для подвижных форм соответственно 40-50; 30-40; 50-60; 40-50; 30-40 см.


277

Таблица 1. Миграция тяжелых металлов в почвах техногенных зон

Зангезурского медно-молибденового комбината Почва,

место, № разреза и отдален-ность от источника загрязнения

Глуб

ина,

см

Содержание ТМ, мг/кг Cu Pb Mо Zn Cо

вало

вой

подв

ижно

й

вало

вой

подв

ижно

й

вало

вой

подв

ижно

й

вало

вой

подв

ижно

й

вало

вой

подв

ижно

й

Коричневая лесная, 2, 2,5 км от г. Капан,

северо-запад

0-5 483,0 71,6 371,0 58,3 16,2 3,6 325,0 24,3 56,3 7,6 5-10 316,0 65,3 154,6 24,5 7,9 2,8 241,0 12,0 32,8 5,3 10-15 136,4 54,1 113,1 26,0 9,5 1,5 131,0 10,5 36,2 4,9 15-20 75,6 18,3 65,8 24,1 4,9 1,3 98,7 13,9 18,5 3,7 20-25 76,3 14,6 74,6 12,1 3,8 1,2 86,0 12,4 24,4 3,4 25-30 82,4 9,0 28,6 10,0 2,9 0,64 84,4 8,1 18,3 3,6 30-40 69,0 7,9 27,0 8,8 2,7 0,52 85,0 7,2 19,5 3,9 40-50 64,0 8,2 28,1 7,3 2,2 0,65 75,0 4,3 20,0 3,3 50-60 64,2 6,5 28,1 3,9 2,0 0,81 76,0 4,2 20,3 3,2

Коричневая лесная остеп-

ненная, 3, 2,5-3 км от г. Капан, северо-восток

0-5 364,0 64,2 326,0 32,5 14,0 2,9 342,0 36,3 49,4 8,1 5-10 325,0 53,4 291,0 21,3 12,5 2,8 302,4 34,5 36,3 6,2 10-15 396,0 26,3 223,0 19,4 9,0 2,4 241,0 26,2 29,0 4,2 15-20 214,0 20,0 96,4 8,2 6,5 2,0 203,4 31,5 21,4 7,1 20-25 196,6 20,0 81,1 8,9 4,3 1,3 91,6 22,6 19,2 4,3 25-30 113,5 13,2 44,2 4,8 2,9 1,1 111,4 9,2 24,6 4,6 30-40 75,4 9,4 36,4 5,1 2,6 0,48 82,1 4,2 25,0 2,9 40-50 69,8 4,9 31,3 4,9 2,8 0,56 75,0 4,6 23,6 3,0 50-60 73,6 5,8 35,6 4,6 2,4 0,56 85,0 4,8 23,7 3,2

Коричневая лесная, 4,

10-12 км от г. Капан, северо-восток

0-5 92,5 10,4 45,8 4,7 3,9 1,1 84,5 6,3 27,4 4,2 5-10 67,8 9,2 26,2 5,4 2,7 1,0 76,0 4,3 23,0 3,9 10-15 75,3 6,5 26,0 4,2 2,6 0,81 75,0 3,9 20,7 3,6 15-20 75,0 6,0 28,5 3,9 2,8 0,64 76,0 3,5 18,3 2,9 20-25 60,0 5,7 23,4 3,4 2,3 0,65 79,4 3,7 20,1 3,4 25-30 52,8 6,4 21,0 3,3 2,6 0,60 79,0 3,8 20,4 3,4 30-40 52,0 5,3 21,1 4,0 2,4 0,56 76,2 3,8 22,3 3,0 40-50 52,4 5,3 25,1 2,9 2,4 0,62 76,4 4,2 20,0 3,0 50-60 56,9 6,4 24,0 3,4 2,6 0,60 82,6 2,0 20,0 2,8


278

На слабозагрязненных почвах (10-12 км, северо-восток от завода) содержание валовой и подвижной меди варьирует от 92,5 до 56,9 и 10,4-6,4 мг/кг, свинца – 45,8-24,0 и 7,7-3,4, молибдена – 3,9-2,6 и 1,1-0,6, цинка – 84,5-82,6 и 6,3-4,0, кобальта – 27,4-20,0 и 4,2-2,8 мг/кг. Миграция ТМ наблюдается на глубине: меди – 10-15 и 25-30 см, свинца – 5-10 и 20-25, молибдена – 15-20 и 25-30, цинка – 5-10 и 10-15, кобальта – 0-5 и 10-15 см, что по сравнению с сильнозагрязненными почвами меньше: для валовой меди – на 20-25 см, свинца – на 15, молибдена – на 25-30, цинка и кобальта – на 20 см, для подвижных форм соответственно на 20-25; 10-25; 35-40; 35-40; 20-25 см.

Следует отметить, что миграция тяжелых металлов по почвенному профилю при относительно идентичных эколого-токсикологических усло-виях (загрязненности) во многом зависит от типа почв. Так, например, в коричневых лесных почвах основная масса валовой меди (483,8 мг/кг) накапливается до 5-10 см слоя, а ее дальнейшая миграция зафиксирована до глубины 25-30 см, свинца (371,0 мг/кг) – до 10-15 и 25-30 см, молибдена (16,2-9,5 мг/кг) – до 10-15 и 30-40 см, цинка (325-241 мг/кг) – до 5-10 и 25-30 см, кобальта (66,3 мг/кг) – до 5 см и 10-15 см, а подвижной меди (71,6-54,1 мг/кг) соответственно до 10-15 и 40-50 см, свинца (58,3-12,1) – до 10-15 и 30-40, молибдена (3,6-2,8 мг/кг) – до 5-10 и 40-50 см, цинка (24,3- 19,0 мг/кг) – до 5-10 и 30-40 см, кобальта (7,6-4,9 мг/кг) – до 10-15 см и 25-30 см.

В коричневых лесных остепненных почвах максимальное накопле-ние валовой меди (364,0-196,6 мг/кг) зафиксировано на глубине 15-20 см, а ее миграция наблюдается до глубины 25-30 см, свинца (306,0-223,0 мг/кг) – до 10-15 и 25-30 см, молибдена (14,0-9,0) – до 10-15 и 30-40 см, цинка (342-203,4) – до 20-25 и 40-50 см, кобальта (49,4-36,3 мг/кг) – до 15-20 и 30-40 см, а подвижной меди (64,2-13,2 мг/кг) – до 20-25 и 30-40 см, свинца (32,5-19,4 мг/кг) – до 10-15 и 20-25 см, молибдена (2,9-2,0 мг/кг) – до 15-20 и 40-50 см, цинка (36,3-22,6 мг/кг) – до 20-25 и 40-50 см, кобальта (8,1-6,0 мг/кг) – до 10-15 и 30-40 см.

Накопление и распределение форм тяжелых металлов в различных количествах и в разных слоях изучаемых почв, по нашему мнению, связано с агрохимическими и физико-химическими показателями.

Известно, что коричневые лесные остепненные почвы характери-зуются следующими агрохимическими показателями: содержание гумуса колеблется в пределах 5,6-5,9 %; по механическому составу они средне- и


279

тяжелосуглинистые; емкость поглощенных оснований составляет 41-45 м.-экв. на 100 г почвы; содержание валового азота составляет 0,23-0,24, фосфора – 0,21-0,28, калия – 1,8-2,0 %. Эти почвы имеют нейтральную или слабощелочную реакцию среды (рН 7,0-7,8).

Коричневые лесные почвы характеризуются высоким содержанием гумуса в верхнем горизонте, которое колеблется в пределах 10,0-13,2, легко- и среднесуглинистым механическим составом, средней величиной суммы поглощенных оснований (Ca+2 + Mg+2) 33,4- 35,6 м.-экв. на 100 г почвы, слабощелочной реакцией среды – рН 8,2-8,4 (Эдилян Р.А. и др., 1976).

Таким образом, на основании наших исследований можно сделать следующие выводы:

1. В загрязненных почвах окрестностей Зангезурского медно-молиб-денового завода распределение и миграция тяжелых металлов зависит от степени загрязненности почвенного покрова;

2. Основная масса тяжелых металлов накапливается в верхних слоях почвы, что обусловлено агрохимическими и физико-химическими показате-лями почвы (механический состав, содержание гумуса, реакция среды (рН), сумма поглощенных оснований);

3. Миграция ТМ по почвенному профилю в изучаемых почвах представляет для данной территории большую опасность загрязнения наземных и подземных вод и педосферы в целом.


1. Важенин И.Г., Лычкина Т.И. Модельные опыты по изучению мигра-ции тяжелых металлов в почве. Бюл. почв. ин-та им. В.В. Докучаева, 1980, вып. 24. – С. 38-41.

2. Джугарян О.А. Экотоксикология техногенного загрязнения. – Смо-ленск: Ойкумена, 2000. – 280 с.

3. Иванов Д.Н., Лернер Л.А. Атомно-абсорбционный метод определения микроэлементов в почвах и растениях. В кн.: Методы определения микроэлементов в почвах, растениях и водах. – М.: Колос, 1974. – С. 242-234.

4. Ковда В.А. Особенности миграции и аккумуляции микроэлементов. В кн.: Биогеохимия почвенного покрова. – М.: Наука, 1985. – С. 214-234.


280

5. Никифорова Е.М., Смирнов А.С. Техногенная миграция Pb, Hg в ландшафтах. – Вестник МГУ, сер. геог., 1976. – С. 59-81.

6. Эдилян Р.А., Мелконян К.Г., Парсаданян И.Р., Татевосян Г.С. Горные коричневые лесные почвы. «Почвы Армянской ССР». – Ереван: Айастан, 1976. – С. 141-167.

7. Черных Н.А., Сидоренко С.Н. Экологический мониторинг токсикантов в биосфере. Монография. – М.: Изд. РУДН, 2003. – 430 с.

МЕДИКО-ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ЗОНИРОВАНИЕ ВЛАДИМИРСКОЙ ОБЛАСТИ

1 Н.А. Федорова, 1 Н.В. Селиванова, 2 Е.Ю. Селиванова 1 Владимирский государственный университет, г. Владимир, Россия

2 Детская городская больница, г. Владимир, Россия

Целью данной работы явилось медико-экологическое зонирование Владимирской области.

Для достижения поставленной цели определены следующие задачи: 1) Оценка индекса демографической напряженности по районам Влади-

мирской области. 2) Медико-экологическое зонирование территории области по основным

нозологиям. 3) Разработка мероприятий по снижению индекса демографической

напряженности. 4) В результате выполненной работы произведена оценка медико-

демографических показателей по Владимирской области в целом и по отдельным ее районам, проведено медико-экологическое зонирование территории области по основным классам нозологий:

– общая первичная заболеваемость; – инфекционные заболевания; – новообразования; – болезни крови, кроветворных органов и отдельные нарушения,

вовлекающие иммунный механизм; – болезни эндокринной системы, расстройства питания и нарушения

обмена веществ; – болезни нервной системы; – болезни системы кровообращения;


281

– болезни органов дыхания; – болезни системы органов пищеварения; – болезни костно-мышечной системы и соединительной ткани; – болезни мочеполовой системы; – травмы и отравления.

На основе анализа данных Медстата по Владимирской области установлено, что наиболее благополучные районы по перечню исследу-емых заболеваний – Александровский, Муромский, Петушинский. А как наиболее неблагополучный выявился Гусь-Хрустальный район (рис. 1).

Рис. 1. Итоговое ранжирование территории области за 2003-2007 гг.

Рассмотрено влияние окружающей среды на здоровье населения

области в связи с загрязнением атмосферного воздуха, техногенной нагруз-кой.

Существует взаимосвязь между заболеваниями органов дыхания и выбросами в атмосферный воздух (рис. 2). Загрязненный воздух раздражает дыхательные пути, вызывая бронхит, эмфизему, астму. К раздражителям, вызывающими эти болезни, относятся оксиды серы и азота, НСl, HNО3, H2SО4, H2S, фосфор и его соединения [1].


282

160

170

180

190

200

210

220

788,102 (2002)

845,341 (2004)

910,504 (2005)

1061,1 (2003)

1588,613 (2006)

1678,537 (2007)

выбросы загрязняющих веществ, тонн/год

забо

лева

ния ор

гано

в дыха

ния у

взро

слых,

на ты

с. нас

.

Рис. 2. Зависимость заболеваний органов дыхания у взрослых

от выбросов в атмосферу

Известно, что появление новообразований в значительной степени определяется чистотой и оптимальностью параметров окружающей среды. В результате анализа установлено, что существует умеренная корреляцион-ная связь между показателями промышленной нагрузки в различных районах области и количеством новообразований как детского, так и взрослого населения (рис. 3).

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

788,102 (2002)

845,341 (2004)

910,504 (2005)

1061,1 (2003)

1588,613 (2006)

1678,537 (2007)

выбросы загрязняющих веществ, тонн/год

ново

образова

ния,

на

тыс.

нас

.

Рис. 3. Зависимость между количеством новообразований у населения

Гусь-Хрустального района и выбросами загрязняющих веществ в атмосферу


283

В результате оценки медико-демографических показателей рассчитан индекс демографической напряженности (ИДН) по Владимирской области

При расчете ИДН учитывались такие показатели, как урбанизи-рованность территории, плотность населения, общая заболеваемость, показатель рождаемости, общая и детская смертность [2].

Установлено, что показатель рождаемости в 2007 г. увеличился. Но уровень смертности по-прежнему превышает уровень рождаемости, высок и показатель младенческой смертности, хотя он заметно ниже, чем в целом по РФ.

Расчет индекса демографической напряженности показал, что наиболее благополучными районами, с показателем ИДН значительно меньше единицы, являются Селивановский (0,0531) и Судогодский (0,0781) районы. Наибольшие значения ИДН имеют г. Владимир (12,2) и Мелен-ковский район (1,158) (рис.4).

Рис. 4. Индекс демографической напряженности по районам Владимирской области за 2005-2007 гг.

Установлена тенденция к снижению ИДН как в целом по

Владимирской области, так и по отдельным регионам. С целью снижения индекса демографической напряженности предло-

жен ряд профилактических мероприятий по снижению детских заболеваний.


284

Литература 1. Экология речных бассейнов. Труды 3-й Межд. науч.-практ. конф. / Под

общ. ред. Т.А.Трифоновой: ВлГУ. Владимир, 2005. – 518 с. 2. Трифонова Т.А., Селиванова Н.В., Краснощёков А.Н., Сахно О.Н.

Региональное медико-экологическое зонирование. – Владимир: ООО ВладимирОблполиграф, 2007. – 80 с.

Работа выполнена при поддержке АВЦВ (РНПВШ-2.1.3/2401). КОМПАКТИРОВАННАЯ ШИХТА – СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ

ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ РЕЗУЛЬТАТИВНОСТИ ПРОЦЕССА ВАРКИ Ю.С. Федосова, В.А. Лёшина

Владимирский государственный университет, г. Владимир, Россия According to the realization of EUROPEAN UNION Guideline about complex

control and pollution preventing, condensed mixture unlike traditional pour mixture is one of the methods of increasing ecological efficiency of glass melting. Condensed mixture besides the improvement of technological parameters of melting process: raised reaction ability, reduction raw materials loss, exfoliation mixture and acceleration of melting process – leads to reducing of environment pollution.

Традиционно стекла разных химических составов варят из шихты, в

состав которой входят тонко дисперсные сырьевые материалы, такие как кварцевый песок, сода, известняк, доломит, сурик, поташ, селитра, борная кислота и др. С целью снижения времени провара частиц ряд кусковых сырьевых материалов: доломит, а иногда и мел предварительно измельчают до тонкодисперсного состояния. На варку одной тонны стекломассы обычно расходуется 1, 2 т шихты (цифра определяется из расчета рецепта шихты и корректируется с учетом летучести сырья). Ориентировочное значение летучести сырьевых материалов в зависимости от способа варки приведена в [1], фактическая – определяется из конкретных температурно-временных условий варки, основываясь на результатах химического анализа стекла. Пылеобразование, происходящее при измельчении, класси-фикации, сушке сырьевых материалов, смешивании компонентов шихты и их транспортировке, снижается при использовании компактированной


285

шихты, т.е. такой частицы которой сближены в результате механического или химического воздействия.

В стекольной промышленности разработаны следующие методы получения компактированной шихты: гранулирование, брикетирование, таблетирование, прокат через вальцы. При этом в порошкообразную шихту вводят связующее. Эффект твердения шихты без добавок достигается в результате образования в ней кристаллогидратов соды (низкая прочность). Среди эффективных методов активизации шихты, развивающихся в последние годы, выделяется уплотнение с получением гранул и брикетов. Уплотнение шихты может происходить в период смешения ее в смесителях при замене одного из компонентов шихты, находящегося в твердой фазе, на раствор.

В ГОСНИИ стекла разработана технология приготовления каустифицированной шихты. Вместо СаО в шихту вводят обожженный доломит. Варка такой шихты начинается при температурах на 100 °C меньше, чем при варке обычной шихты, а остаточные зерна кварца полностью растворяются в силикатном расплаве при температурах 1100-1200 °С. Реакция каустификации, протекающая на стадии подготовки шихты при введении обожженного доломита и увлажнения ее до 18 % обеспечивает повышение способности шихты к схватыванию [2].

Одним из перспективных методов уплотнения стекольных шихт является ее компактирование на валковых прессах. При этом снижается пыление на стадиях транспортировки шихты и варки ее в печах и уменьшается улетучивание вредных компонентов из стекломассы с отходящими газами в атмосферу.

К основному оборудованию для уплотнения стекольных шихт относятся смеситель, устройство для уплотнения (тарель, пресс, экструдер и др.), конвейер, классификатор, сушилка. Обязательными в установке уплотнения являются системы пылеулавливания, включающие местные отсосы или внешнюю аэрацию.

Сравнительный анализ методов и их эффективность приведены в таблице 1 [3, 4].

Повышение эффективности способов приготовления порошковой шихты и образования уплотненной шихты достигается рациональным использованием сырья и материалов и их дополнительной обработкой, созданием централизованных баз по подготовке и обогащению сырья.


286

Таким образом, решая проблему защиты окружающей среды от загрязнений и снижения вредного воздействия на человека в современном мире одновременно решаются вопросы рационального использования сырьевых и топливно-энергетических ресурсов. Компактировная шихта меньше пылит при загрузке в стекловаренную печь (табл. 2), значительно уменьшая потери такого дефицитного сырья как сода. Процессы варки стекла промышленной печи лимитируются скоростью прогрева массы шихты до температуры ее плавления, около 1200 °С, которая в свою очередь зависит от ее теплопроводности. Жидкая фаза размером 10 мм образуется на поверхности кучи шихты и стекает с нее в бассейн со стекломассой. Поскольку температура внутри куч не превышает 600 °С из-за низкой теплопроводности, то процессы стекловарения замедляются, а при использовании компактированной шихты, когда частицы приближены друг к другу, наблюдается усиление процессов массопереноса.

Использование активированной шихты в производстве стекла позволяет снизить расходы на ее плавление, повысить производительность стекловаренных печей, уменьшить потери шихты на стадии загрузки, снизить летучесть компонентов шихты в процессе варки, повысить качество стекла.


1. Матвеев М.Н., Матвеев Г.Н., Френкель Б.Н. Расчеты по химии и технологии стекла: Справочное пособие. – М.: Изд-во литературы по строительству, 1972. – 240 с.

2. Панкова Н.А., Михайленко Н.Ю. Стекольная шихта и практика ее приготовления. – Уч.пособие: М., 1997. – 82 с.

3. Мелконян Р.Г. Основные направления совершенствования технологии подготовки стекольной шихты. // В сб. докладов «Наука и технология силикатных материалов – настоящее и будущее» (г. Москва). – М.: РХТУ им. Д.И.Менделеева, 2003. – С. 30-35.

4. Чехов О.С., Назаров В.И., Калыгин В.Г. Вопросы экологии в стекольном производстве. – М.: Легпромбытиздат, 1990. – 144 с.: ил.


287

Таблица

1.

Осн

овны

е ха

ракт

ерис

тики

разли

чных ви

дов ко

мпак

тиро

ванн

ых ших

т


288

Таблица

2.

Сни

жен

ие за

пыле

ннос

ти сос

тавн

ых це

хов пр

и ис

поль

зова

нии ра

злич

ных ти

пов ко

мпак

тиро

ванн

ых ших

т


289

СНИЖЕНИЕ ЗАПЫЛЕННОСТИ СОСТАВНЫХ ЦЕХОВ СТЕКОЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ

Ю.С. Федосова, Н.В. Лоскова, В.А. Лёшина Владимирский государственный университет, г. Владимир, Россия

Here also considered questions of composite shops dusting in glass production.

Primary sources of dusting appear in the process of equipment using connected with raw materials moving and processing and mixture preparation. Reduction of dusting in modern conditions is achieved with encapsulation of equipment and by applying of sleeve filters for the subtle refining with modern filter materials use.

Составной цех – главный источник запыленности в стекольном

производстве. В составных цехах производится обработка сырьевых материалов и приготовление шихты для варки стекла. Оборудование для обработки, транспортировки сырьевых материалов и приготовления шихты является источником выделения пыли и загрязняющих веществ.

В соответствии со СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование в зданиях и сооружениях» [1] предусматривают техни-ческие решения, обеспечивающие нормируемую чистоту воздуха в обслуживаемой зоне помещений согласно ГОСТ 30494, СанПин 2.1.2.1002 и требования настоящих норм и правил для защиты персонала и окружающей среды.

Основными способами снижения пыления в составных цехах являются герметизация технологического оборудования, мест перегрузок и других мест, где образуется пылегазовая смесь, а также устройство аспирации с использованием наиболее совершенных очистных аппаратов.

Воздух, выбрасываемый в атмосферу из систем местных отсосов и общепромышленной вентиляции производственных помещений, следует, как правило, очищать. Кроме того, необходимо рассеивать в атмосфере остаточные количества вредных веществ. Концентрация вредных веществ в атмосфере от вентиляционных выбросов не должны превышать предельно допустимых максимальных разовых концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест (ПДК), установленных Госкомсан-эпиднадзором России [2].

ПДК вредного вещества рабочей зоны – гигиенический норматив для использования при проектировании производственных зданий, для конт-


290

роля за качеством производственной среды и профилактики неблагоприят-ного воздействия на здоровье работающих.

ПДК сырьевых материалов, применяемых при варке большинства промышленных стекол [3], в воздухе рабочей зоны класс опасности, преимущественное состояние вещества в воздухе в условиях производства в соответствии с классификацией ГОСТ 12.1.007-76. «ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности» [2] приведены в табл. 1. ПДК аэрозолей в воздухе рабочей зоны не должно превышать 10 мг/м3.

Таблица 1. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности

Наименование вещества

Вели- чина ПДК

(мг/м3)

Преимущественное агрегатное

состояние в воздухе в условиях

Класс опас- ности

Особенности действия на организм

Песок 1 а 3 Сода 2 а 3 Доломитовая мука 6 а 4 Мел 6 а 4 Полевой шпат 2 а 4 Сульфат 10 а 4 Селитра 5 а 3 Пыль стекла 2 а 2 Ф Примечание: а – аэрозоль, Ф – аэрозоли преимущественно фиброгенного действия

Наиболее эффективна очистка частиц пыли от газа фильтрацией

через пористую перегородку, которая задерживает пыль (рукавные фильт-ры) [4].

Тонкая пыль улавливается в электрофильтрах и рукавных фильтрах после предварительной очистки в циклонах. Для тонкой очистки пыли применяются тканевые фильтры. В настоящее время наибольшее распространение получили высокоэффективные (степень очистки от 99,0 до 99,99 %) и компактные тканевые фильтры. В качестве фильтрующей перегородки часто применяют различные ткани из природных и синтети-ческих волокон или картридж, имеющий гофрированную поверхность, которая по площади в несколько раз больше площади рукава. Наиболее


291

распространены лавсан и волокна полиамидной группы: оксалон, сульфон, характеризующиеся высокой термостойкостью до 250-280 °С, обычно имеют саржевое переплетение. Наиболее известные фильтры фирмы «Бекинок» (Великобритания), «Дюпон» (США), рукавные фильтры из металлизированного фетра (Франция). Высокая эффективность очистки современных фильтров, имеющих низкую остаточную запыленность до 2 мг/м3, позволяет очищенный воздух сбрасывать прямо в цех.

Крепление вентилятора на корпусе фильтра дает возможность устанавливать непосредственно на технологическом оборудовании без подсоединения через воздуховод. Такой принцип установки фильтров особенно удобен при стесненных условиях, он позволяет избавиться от сети воздуховодов, загромождающих внутреннее пространство цеха. Эти же фильтры можно комплектовать таким образом, чтобы к ним можно было подсоединить воздуховод. В этом случае количество требуемых фильтров может быть уменьшено. Так как воздух, очищенный в данных фильтрах можно сбрасывать прямо в цех, нет необходимости в установке приточных камер, которые возмещают воздух, удаляемый аспирационными системами в атмосферу. Необходимо выбрасывать в атмосферу только очищенные от пыли дымовые газы от сушильных барабанов, так как в них кроме пылевой составляющей имеются продукты сгорания природного газа.

Одним из способов снижения запыленности является использование в составных цехах пневмотранспорта для подачи сырьевых материалов. Это наиболее герметичный способ транспортирования сырья, который позволяет довести запыленность воздуха в рабочей зоне до ПДК. Для предотвращения пыления материала из силосов или бункеров, загружаемых с помощью пневмотранспорта, можно использовать как напорные фильтры, так и фильтры под разряжением, с использованием вентилятора. В случае, когда силос или бункер достаточно герметичен, используют напорный фильтр. При недостаточной герметичности загружаемых емкостей и при использовании обоих способов загрузки (пневмотранспорт и механическая загрузка), оправданным будет использование фильтра с вентилятором. В этом случае в загружаемой емкости будет создаваться небольшое разряжение, которое будет препятствовать проникновению пыли через неплотности, или противотоком в оборудование механической загрузки (элеватор, конвейер). Кроме того, рекомендуется устанавливать на силосах или бункерах аварийный сбросовый клапан. Данное устройство обеспечи-


292

вает постоянный уровень давления в силосах, приводя его в соответствии с атмосферным, как при образующемся разряжении в момент истечения материала из силоса, так и при избыточном давлении воздуха в процессе его загрузки. Таким образом, установка сбросового клапана позволяет избежать возможных аварийных ситуаций.

Разработка и внедрение нового более совершенного пылеулавлива-ющего оборудования, модернизация существующих пылегазоулавливаю-щих систем позволяют значительно улучшить санитарное состояние составных цехов стекольных заводов и защиту атмосферного воздуха от загрязнений.

Литература 1. СНиП 41-01-2003 Отопление, вентиляция и кондиционирование в

зданиях и сооружениях. 2. ГОСТ 12.1.007-76 ССБТ Вредные вещества. Классификация и общие

требования безопасности. 3. Панкова Н.А., Михайленко Н.Ю. Стекольная шихта и практика ее

приготовления. – Уч. пособие. – М., 1997. – 82 с. 4. Чехов О.С., Назаров В.И., Калыгин В.Г. Вопросы экологии в стеколь-

ном производстве. – М.: Легпромбытиздат, 1990. – 144 с.

ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ

НЕФТЕПРОДУКТАМИ (НА ПРИМЕРЕ Г. ВЛАДИМИРА) И.Д. Феоктистова


Почвы урбанизированных территорий несут повышенную антропо-генную нагрузку. Вследствие этого происходит процесс деградации почвенных профилей, их нормальное функционирование становится невозможным [1].

И в тоже время почвы выполняют разнообразные экологические функции, главными из которых являются: пригодность для произрастания зеленых насаждений, способность сорбировать в толще загрязняющие вещества и удерживать их от проникновения в почвенно-грунтовые воды и т.д.


293

Объектами наших исследований стали почвы города Владимира, несущие повышенную антропогенную нагрузку.

Основных причин деградационных изменений почв в России несколько. Одна из них химическое загрязнение и по результатам послед-ствий, и по масштабам распространения.

При оценке воздействия антропогенной деятельности на почвенный покров один из доминирующих видов воздействия линейно-сетевой (транспорт). Увеличение объема автотранспортных перевозок влечет увели-чение строительства автозаправочных станций (АЗС), и, как следствие этого, возрастает количество поллюантов поступающих в почвенный покров. Увеличение их концентрации в почвах приводит к загрязнению окружающей среды не характерными компонентами для природных ландшафтов.

Загрязнение почв нефтью и нефтепродуктами – совершенно особый вид загрязнения, который приводит к глубокому изменению практически всех основных характеристик почвы, а нередко и к формированию новых свойств. Основная причина – химический состав нефти, которая представ-ляет собой смесь нескольких сотен индивидуальных веществ [2].

Особенностью нефтяного загрязнения в условиях городских экосистем является его стационарное состояние, поэтому мы можем рассматривать такое понятие как концепция критических нагрузок, которая основана на биогеохимических принципах и предполагает определение того уровня поступления поллюантов, когда начинается их вредное воздействие на экосистемы. Для анализа были взяты пробы почвы верхнего горизонта (1-ый слой – 0-10 см и 2-ой – 10-20 см) в местах расположения автозаправочных станций г. Владимира. Содержание нефтепродуктов в исследованных нами почвах колебалось от 0,038 мг/г до 5,40 мг/г почвы. Эти данные дают нам право утверждать, что в настоящее время необходимо установить критерии оценки по экологическому нормированию городских почв одной из составляющих которого должно быть содержание нефте-продуктов.

К числу общих закономерностей процесса урбанизации относится подщелачиваемый эффект в результате оседания известковой пыли и применения солевых растворов в зимнее время на магистральных трассах.

Исследуемые нами почвы в естественных условиях относятся к типу дерново-подзолистых, для которых характерна кислая реакция почвенной


294

среды (рН = 4-4,5), но поскольку речь идет о городских почвах справедливо было ожидать подщелачиваемый эффект техногенных загрязнений. Активную кислотность в исследуемых почвах определяли методом потенциометрии и результаты исследований подтвердили, что реакция почвенной среды повышенная. Среднее значение рН составило 7,37, максимальное – 8,18; минимальное – 6,55.

В основном наблюдается следующая закономерность: верхний горизонт почвы отличается от нижнего более высокой щелочностью, что подтверждает техногенное загрязнение почв. Как следствие повышенной активной кислотности – увеличение численности щелочелюбивых микро-организмов.

Микробные сообщества почв города сохраняют некоторые природ-ные экологические ниши и в то же время начинают осваивать возникшие новые микрозоны антропогенного характера. Это дает возможность изучать микробные сообщества городских почв как особые, специфические – урботехноземы.

Исследование биологической активности городских почв проводи-лось по двум показателям:

1) численность в исследуемых почвах индикаторных бактерий рода Azotobacter;

2) активность в исследуемых почвах фермента уреазы. В качестве индикаторных бактерий, используемых для мониторинга

городской среды, может применяться таксономически определенная популяция, совокупность биологических потребностей которой соответст-вует свойствам городской среды, где такие бактерии отбираются в процессе антропогенеза, выживают и доминируют. Совокупность свойств азотобак-тера способствует сохранению экологической ниши этой бактерии в городской среде [3].

Прослеживалась следующая зависимость содержания азотобактера: наибольшее количество наблюдалось при слабом загрязнении почвы нефтепродуктами (до 1 мг/г); при среднем загрязнении (до 2-2,5 мг/г), значения содержания азотобактера достигало своего минимума, а при повышенных содержаниях нефтепродуктов (более 2,5 мг/г) численность его опять начинала увеличиваться.

Наряду с почвами растительность городов также подвергается атмо-техногенному воздействию и загрязнению нефтепродуктами. Для определе-


295

ния этого воздействия мы решали задачу исследования фитотоксичности почв. Фитотоксичность почв оценивали по ингибированию прорастания семян и подавлению роста корней и побегов различных сельскохозяйст-венных и дикорастущих растений, в качестве которых использовались семена ржи озимой, вики, льна, лебеды и пижмы.

Установлены корреляционные зависимости между содержанием в почве нефтепродуктов и фитотоксичностью, а также между концентрацией нефтепродуктов и ее буферностью к кислотам.

Одной из основных составляющих химического загрязнения техно-урбаноземов является содержание в почве тяжелых металлов.

При атмотехногенном загрязнении ТМ аккумулируются, прежде всего в верхнем слое почвы. Для определения миграции ТМ по почвенному профилю мы определяли концентрацию их подвижных форм методом атомно-абсорбционного анализа.

Кадмий как подвижный элемент перемещается по почвенному профилю и содержание его во втором слое почвы не намного больше, чем в первом. Четкой корреляции между кислотностью почвы и концентрацией кадмия не обнаружено, но в нескольких образцах более высокое содержание кадмия отмечено в нижних горизонтах.

Медь менее подвижный элемент, чем кадмий и независимо от активной кислотности миграция его менее выражена. В целом отмечается более высокое содержание элемента в верхнем горизонте. В целом превы-шение ПДК по содержанию меди обнаружено во всех верхних горизонтах.

Анализ содержания цинка в исследуемых почвах выявил превышение ПДК в 2-3 раза на всех объектах исследования, причем, источник загрязнения постоянных и длительный, о чем свидетельствуют высокие концентрации элемента в нижних горизонтах.

Исследования почвы на содержание свинца не выявил четко выраженной закономерности между миграцией элемента в почве и реакцией почвенного раствора. Неправомерно предполагать активную миграцию элемента вниз по почвенному профилю, но нельзя утверждать и фиксацию его в верхних горизонтах.

Общий анализ состояния почвенного покрова показывает, что в настоящее время наблюдается нарастание темпов деградации и загрязнения почв урбанизированных территорий химическими веществами органичес-кого происхождения и пониженная способность почв к выполнению


296

экологических функций, что представляет собой потенциальную опасность для здоровья населения и объектов окружающей среды.

Исследования химического и некоторых показателей биологической активности состояния почв, несущих повышенную антропогенную нагруз-ку, необходимы для расчета контрастности техногенных аномалий в городской среде. Особенно они необходимы для тех сред и химических элементов, для которых не разработаны предельно допустимые концентрации (ПДК) и другие санитарно-гигиенические нормативы.

Для каждого города с учетом особенностей местных социально-экономических условий, а также степени актуальности тех или иных экологических проблем, должен, и может быть, разработан свой набор эколого-экономических показателей. Одной из его составляющих должны стать показатели загрязнения городских почв нефтепродуктами и тяжелыми металлами.

Литература 1. Деградация и охрана почв. / Под общей ред. акад. РАН Г.В. Добро-

вольского. – М.: Изд-во МГУ, 2002. 2. Строганова М.Н., Мягкова А.Д., Прокофьева Т.В. Роль почв в городе. /

Почвоведение, 1997, № 1. 3. Почва, город, экология. / Под общей ред. акад. РАН Г.В. Доброволь-

ского. – М.: Фонд «За экономическую грамотность», 1997.

Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 09-05-99002). СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОТДЕЛЬНЫХ РЕК

ЮГА САХАЛИНА ПО НЕКОТОРЫМ ХИМИЧЕСКИМ ПОКАЗАТЕЛЯМ О.Ж. Цырендоржиева Сахалинский государственный университет, г. Южно-Сахалинск, Россия

For research we chose the following rivers of the south of Sakhalin: Krasnoselskay, Susuy, Rogatka, Lyutoga, Ai. The researches were carried out(spent) on the following parameters: temperature of water, hydrogen parameter dissolved oxygen weighed substances, smell, colour, nitrogen, phosphats, iron general (common), Cu, Mg, fenols and others.


297

The received results have shown, that strongest by polluting substances the rivers, considered by us, are: fenols, Mg and Cu. Most polluted of fenols is the river Ai (28 %), which contents has made 0,0014-3 mg/l, that considerably exceeds limiting – admitted concentration (0,001 LAC). Other rivers, taken by us, are at an identical level of pollution (13-16 %).

The greatest quantity(amount) of manganese is revealed in the following rivers: Krasnoselskay (34 %), Ai (28 %), Susuy (23 %). The quantity(amount) of manganese in these three rivers varies from 6,2 up to 11 mg/l, that many times over exceeds LAC (0,1 mg/l). In other rivers the degree of pollution is in limits – 5 %, i.e. manganese it is revealed from 1 up to 2 mg/l.

Pollution Cu at all rivers about identical – 0,350-44,6 mg/l – (16-23 %). The quantity(amount) Cu in water many times over exceeds ПДК (0,01-1,01 mg/l).

Поверхностные воды водотоков Сахалинской области загрязняются

сточными водами нефтегазодобывающей, угольной, пищевой промышлен-ности, жилищно-коммунального, сельского хозяйств, автомобильного транспорта, жилищно-гражданского строительства и др. Характерными показателями загрязнения водных объектов являются нефтепродукты, фенолы, соединения меди, взвешенные и органические вещества.

Основными причинами загрязнения водоемов являются отсутствие необходимых очистных сооружений, неудовлетворительная работа имею-щихся, а также открытая система нефтесбора, потери нефти при ее транспортировке.

Речная сеть Сахалина сравнительно густа. Всего на острове насчитывается 61178 рек и ручьев общей протяженностью 97 600 км.

Реки Сахалинской области относятся ко II-IV категориям. Ко II категории относятся только две реки – это р. Поронай и р. Сусуя, на них наблюдения проводятся ежедекадно, ежемесячно и в основные гидрологи-ческие фазы (зимой при самом низком уровне воды, в весеннее половодье, в период дождевых паводков и в летне-осеннюю межень). На реках III категории, к которым относится большая половина рек, наблюдения проводятся ежемесячно и в основные гидрологические фазы, IV категории – только в основные гидрологические фазы.

Для исследования нами были выбраны следующие реки юга Сахалина: Красносельская, Сусуя, Рогатка, Лютога, Ай. Исследования проводились по следующим параметрам: температура воды, водородный показатель, растворенный кислород, взвешенные вещества, запах, цвет-


298

ность, азот аммонийный, азот нитритный, азот нитратный, фосфаты, железо общее, медь, магний, фенолы, нефтеуглеводороды.

Характеристика гидрохимического режима и загрязненности р. Красносельская

В летнюю межень водородный показатель, равный 7,05 и характери-зовал воду реки как нейтральную (критерий 6,50-7,50). В дождевой паводок водородный показатель, равен 6,90. По содержанию легкоокисляющихся органических веществ вода реки относилась к категории чистых вод (критерий 1,1-1,9 мг/л). Содержание железа общего в дождевой паводок (0,076 мг/л) не превышало норму (0,10 мг/л). Загрязнение воды реки соединениями меди находилось в пределах 9,6-10,0 ПДК.

Результаты анализов гидрохимической съемки р. Красносельская, проведенной в 2008 году, показали хорошее качества воды реки по таким показателям как железо общее и нефтепродукты.

Характеристика гидрохимического режима и загрязненности р. Сусуя Гидрохимическая съемка выполнена 16 июля и 20 сентября. В летнюю межень значение водородного показателя (рН = 7,70).

Вода реки относилась к категории слабощелочных вод (критерий 7,50-7,80). Кислородный режим водоема удовлетворительный (10,3 мг/л). В

летнюю межень наблюдалось низкое загрязнение воды реки железом общим. Содержание железа общего было на уровне 2,5 ПДК. Содержание фенолов в водоеме находилось на уровне 0,0007 мг/л. Незначительное загрязнения водоема нефтепродуктами. На момент отбора проб они не превышали норму (0,04 мг/л).

Характеристика гидрохимического режима и загрязненности реки Рогатка

Гидрохимическая съемка выполнялась в летнюю межень и в дождевой паводок. По значениям водородного показателя (рН = 7,01-7,17) вода реки относилась к категории нейтральных вод (критерий 6,50-7,50).

Биогенные вещества в период проведения гидрохимической съемки не превышали предельно допустимых концентраций. Содержание железа общего на момент отбора проб находилось на уровне 3,3-3,8 ПДК. Отмечалось значительное загрязнение водоема соединениями меди, в летнюю межень достигло 44,6 ПДК.


299

В дождевой паводок содержание фенолов по всей длине реки было ниже предела обнаружения (<0,0005 мг/л). Значительно снизилось содержа-ние марганца (2,0 мг/л).

Характеристика гидрохимического режима и загрязненности р. Лютога

Гидрохимическая съемка выполнена 17 июля (летняя межень) и 21 сентября (дождевой паводок). По величине водородного показателя (6,90-7,00) вода реки относится к нейтральным водам (критерий 6,50-7,50).

Во время гидрохимической съемки отмечалось значительное снижение загрязнения воды реки железом общим, соединениями меди. Загрязнение воды реки соединениями меди в летнюю межень было на уровне 2,5 ПДК, а в дождевой паводок на уровне 9,8 ПДК, что существенно ниже многолетних данных (9,9-13,7 ПДК).

Характеристика гидрохимического режима и загрязненности реки Ай Гидрохимическая съемка выполнена 24 июля (летняя межень) и 21

сентября (дождевой паводок). По значениям водородного показателя (6,87-7,56) вода реки относится к нейтральным (критерий 6,50-7,50) или слабощелочным (7,50-8,50) водам.

Загрязнение водоема соединениями меди (0,460 ПДК), железом общим (4,0 ПДК) практически осталось на уровне многолетних значений.

Загрязнение реки нефтепродуктами значительно снизилось по сравнению с многолетними данными. Если ранее содержание нефтепродук-тов находилось на уровне 3,0-5,0 ПДК, то на момент отбора проб превышение норм было отмечено лишь в летнюю межень (1,0 ПДК).

Содержание фенолов в летнюю межень находилось на уровне 14,0 ПДК, в дождевой паводок – 1,4 ПДК, что характерно и для многолетних данных.

Полученные результаты показали, что наиболее сильными загрязни-телями рассмотренных нами рек являются: фенол, марганец и медь. Наиболее загрязненной фенолом является река Ай (28 %), содержание которого составило 0,0014-3 мг/л, что значительно превышает ПДК (0,001 ПДК). Остальные взятые нами реки находятся на одинаковом уровне загрязнения (13-16 %).

Наибольшее количество марганца обнаружено в следующих реках: Красносельская (34 %), Ай (28 %), Сусуя (23 %). Количество марганца в этих трех реках варьирует от 6,2 до 11 мг/л, что во много раз превышает


300

ПДК (0,1 мг/л). В остальных реках степень загрязнения находится в пределах – 5 %, т.е. марганца обнаружено от 1 до 2 мг/л.

Загрязнение медью у всех рек примерно одинаковое – 0,350-44,6 мг/л (16-23 %). Количество меди в воде во много раз превышает ПДК (0,01-1,01 мг/л).

В незначительной степени отмечается загрязнение азотом аммоний-ным, азотом нитратным, железом общим. Исследуемые реки по уровню загрязнения почти одинаковы. Во время прохождения весеннего половодья, когда идет интенсивный смыв с почв концентрации азота нитритного повышаются до 10-15 ПДК, а это уже считается высоким загрязнением.

Практически все реки, на которых проводятся наблюдения за качеством воды являются нерестовыми и местами зимовья ценных и особо ценных пород рыб.

Токсичность многих органических и неорганических веществ для рыб и беспозвоночных обитателей водной среды в несколько сотен раз выше, чем для теплокровных организмов, так как для рыб загрязненная вода является средой обитания. Чувствительность рыбы к запахам многих химических веществ в несколько раз превышает чувствительность человека. Например, рыбы способны обнаружить фенол в воде в концентра-ции 0,001 мг/л, а отдельные виды – даже в концентрации 0,0005 мг/л, что значительно ниже порога чувствительности человеческого организма. При концентрации нефтепродуктов 0,01 мг/л на поверхности воды образуется пленка, препятствующая насыщению кислородом и проникновению микроорганизмов, разлагающих многие примеси в процессе самоочищения речной воды. А холодные, бедные микроорганизмами сахалинские реки обладают относительно низкой самоочищающей способностью.

По мере возрастания воздействия человека на качественные и количественные характеристики речного стока и процесс его формиро-вания, особую остроту приобретают проблемы рационального использо-вания водных ресурсов, охрана от истощения и загрязнения рек, озер, водохранилищ и внутренних морей.

Наиболее активной формой защиты водных ресурсов от загрязнения является безотходная технология производства, т.е. комплекс мероприятий в технологических процессах, позволяющий до минимума сократить количество вредных сбросов и уменьшить до приемлемого уровня воздействие отходов на качество воды.


301

Литература 1. Константинов А.С. Общая гидробиология. – М.: Высшая школа, 1986. 2. Хоменко З.Н. Справочник по физической географии Сахалинской об-

ласти. – Южно-Сахалинск: Сахалинское книжное изд-во, 2003. – 112 с.

ФОНОВЫЕ КОНЦЕНТРАЦИИ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ И ТЯЖЁЛЫХ МЕТАЛЛОВ

ПРИ САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКОМ И ЭКОЛОГИЧЕСКОМ ПОЧВЕННОМ МОНИТОРИНГЕ

1 О.В. Чернова, 2 О.В. Бекецкая 1 Институт проблем экологии и эволюции им А.Н. Северцова РАН,

Москва, Россия

2 МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия

В настоящее время в нормировании содержания загрязняющих веществ в окружающей среде выделяют два основных направления: санитарно-гигиеническое и экологическое. Целью гигиенического норми-рования является защита человека от возможного неблагоприятного воздействия различных факторов, под экологическим нормированием понимается деятельность, нацеленная на охрану природы и рациональное природопользование.

В настоящее время в России при нормировании содержания тяжёлых металлов и микроэлементов используют критерии санитарно-гигиеничес-кого нормирования. В его основу положено установление предельно допустимых концентраций (ПДК) загрязняющих веществ – комплексных показателей их содержания, безвредного для человека. Определение ПДК по 4 основным показателям вредности (транслокационному, миграцион-ному водному, миграционному воздушному и общесанитарному) осущест-вляется в модельных экспериментах на эталонных образцах почв. Наимень-ший из обоснованных уровней содержания считается лимитирующим и принимается за ПДК. Поскольку используемые ПДК учитывают связь почвы с сопредельными средами (водными объектами и атмосферой), накопление токсических веществ в пищевых цепях и их миграцию в ландшафте, то по своей сути они являются экологическими, но установ-ленными с использованием специфических, наиболее важных для человека


302

модельных объектов (сельскохозяйственных растений и животных). Кроме того, эти показатели определяются на основе экспериментов с легкими почвами (песчаными, супесчаными) с невысоким содержанием органичес-кого углерода (менее 2 %), поэтому нередко концентрации микроэлементов в естественных почвах значительно превышают установленные ПДК, что ограничивает и зачастую делает невозможным их применение.

В 1995г. экспертным путем были установлены ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) для валового содержания 6 тяжелых металлов и мышьяка, для трех ассоциаций основных почв: песчаных и супесчаных, кислых суглинистых и глинистых, нейтральных и близких к нейтральным глинистых и суглинистых почв. Эти показатели в большей степени отражают природный разброс содержаний микроэлементов и тяжё-лых металлов в различных по географическому положению, генезису и свойствам почвах, но недостаточно обоснованы теоретически.

В странах Европы основными показателями качества почв при контроле загрязнения земель являются Soil Screening Value (SVs). Они устанавливают предел безопасного для человека содержания загрязняю-щего вещества в почве, т.е. границу, превышение которой свидетельствует о необходимости проведения исследований по использованию почв этой территории. На основе SVs выделяются три уровня риска (незначительный, средний или предостерегающий и неприемлемый риск) (Carlon C., 2007). Показатели уровня незначительного риска по смыслу близки к критериям санитарно-гигиенического нормирования в России.

Определение показателей SVs в странах Европы базируется на разных принципах: на основе токсикологической модели (Дания, Голлан-дия, Германия, Франция); путем установления средних концентраций в почвах (Чехия); расчетными методами (Словакия, Польша, Финляндия, Бельгия, Франция), при разработке которых в большинстве случаев за основу взята методология мониторинга земель Голландии (ECB, 2003). В большинстве Европейских стран для определения степени загрязнения почвы используют фоновые концентрации (background values) без учета почвенных характеристик, но в некоторых странах при расчёте предельных концентраций микроэлементов некоторые свойства почв учитываются (табл.1).


303

Таблица 1. Страны, в которых Soil Screening Value рассчитываются с учётом

почвенных свойств

Почвенные свойства А

встр

ия

Бель

гия

(Фла

ндри

я)

Бель

гия

(Вал

ония

)

Чех

ия

Дан

ия

Герм

ания

Лит

ва

Голл

анди

я

Пол

ьша

Шве

ция

Вел

икоб

ритани

я

Итали

я

Исп

ания

Фин

лянд

ия

не учены + + + + + + + + + + илистая фракция и Сорг

+ +

рН и Сорг + степень насыщенности основаниями

+

Все рассмотренные подходы направлены на установление некоторой

критической величины содержания загрязняющего вещества в почве, превышение которой свидетельствует о возможности негативных послед-ствий. Ведение же мониторинга ориентировано на изучение процессов загрязнения, при этом особенно важно зафиксировать существование негативных изменений, еще не достигших критического уровня. Поэтому при мониторинге загрязнения очень важна проблема выбора точки отсчета, т.е. показателя, характеризующего чистый объект. Особенно большие методические трудности возникают при оценке фонового содержания соединений, имеющих как естественное, так и техногенное происхождение, к которым относятся тяжелые металлы и многие микроэлементы. Количество рассеянных элементов в почвах сильно варьирует, даже в пределах одного региона или классификационного выдела. Поэтому при организации мониторинга очень важно выявление зависимостей их содер-жания от свойств почв в пределах достаточно крупных географических регионов. Мы попытались воспользоваться известным статистическим приёмом установления верхнего предела содержания микроэлементов и тяжёлых металлов в почвах (μ+3*σ). Этот приём основан на определении


304

региональных усредненных уровней содержания элементов и учете их природного варьирования (Мотузова, 2001).

Для выявления географических закономерностей изменения концент-раций ряда микроэлементов (цинк, медь, марганец, кобальт, молибден, бор и свинец) в почвах проведен анализ следующих карт: Схематические карты валового содержания микроэлементов в почвах Европейской части СССР (в слое 0-20 см) (Микроэлементы в почвах Советского Союза, 1973); Схемати-ческая карта биогеохимических зон и провинций СССР (Ковальский, Андрианова, 1970) и Карта минералогических провинций покровных четвертичных отложений Европейской части СССР (Добровольский, 1969). Выявилась обогащенность всеми рассмотренными элементами почв горных и подгорных районов и Кольского полуострова. Для равнинной территории Европейской части России отмечена общая тенденция повышения содержа-ния большинства микроэлементов в почвах с севера на юг, в этом же направлении отмечается и утяжеление преобладающих почв по грануло-метрическому составу. Также можно отметить четкую взаимосвязь распро-странения песчаных отложений с районами пониженного содержания Cu, Zn, Co, Mo в почвах. Для Mn и B таких закономерностей не выявлено.

Составлена база данных по валовым концентрациям микроэлементов в фоновых почвах Европейской территории России, в которую вошли сведения о гранулометрическом составе почв, содержании органического углерода и реакции среды (количество точек опробования от 42 (Pb) до 218 (Zn)). Проанализированы массивы данных, условно разделенные на Нечер-ноземный и Черноземный регионы, а также весь полученный массив данных. На основе статистического анализа была оценена применимость формулы (μ+3*σ) для определения максимального уровня природного содержания микроэлементов в почвах разного гранулометрического состава. При достаточно большом объеме выборки (n ≥ 25-30) распреде-ление получается нормальным и формула применима для легких и тяжелых почв как для всего массива данных, так и для каждого из рассмотренных регионов.

В результате статистических расчетов получены показатели, харак-теризующие средние и максимальные уровни природного содержания ряда микроэлементов (Ni, Cu, Zn, Pb, Mn, Cr, Co) в тяжелых и легких почвах (условная граница – легкий суглинок) двух рассмотренных регионов (табл. 2).


305

Таблица 2. Средние и предельные фоновые концентрации микроэлементов в почвах

двух регионов без учета гранулометрического состава, мг/кг Элемент Нечерноземный Черноземный

µ µ+3*σ µ µ+3*σ Ni 19,7 30,3* 88,4* Cu 11* 33* 23,1* 63,4* Zn 37,6* 93,37* 50,2* 128* Pb 14,9 24,4 Mn 779,5* 2182,6* 704,4* 1863,9* Cr 38 117,1 Co 5,08* 15,5* 10,7

*значения, для которых получено нормальное распределение

Выявлено, что для всей ЕТР и отдельно для Нечерноземного и Черноземного регионов среднее содержание в почве и максимальный уровень природных концентраций ряда микроэлементов (μ+3*σ) в легких почвах заметно ниже, чем в тяжелых. Данные, характеризующие почвы сходного гранулометрического состава разных регионов различаются меньше, чем данные для тяжелых и легких почв одного региона.

Сравнили расчетные показатели максимальных концентраций для элементов, достаточное количество данных по которым позволило провес-ти корректный статистический анализ (Cu и Zn), с действующими ПДК и ОДК (табл. 3). Сравнение показало полную согласованность полученных максимальных фоновых концентраций для легких почв с показателями ПДК и меньшую согласованность статистических показателей с ОДК по всем рассмотренным группам объектов.

Таблица 3. Предельные фоновые концентрации, ПДК и ОДК

для некоторых микроэлементов, мг/кг

Элемент

µ+3*σ лёгкие Нечер-ноземье

µ+3*σ тяжёлые Нечер-ноземье

µ+3*σ тяжёлые Черно-земье

ПДК ОДК лёгкие

ОДК кислые суглини-

стые

ОДК нейтраль-

ные суглини-

стые Cu 35 46 68 55 33 66 132 Zn 88 92 125 100 55 110 220


306

Мы полагаем, что для целей мониторинга при отсутствии данных по фоновым концентрациям микроэлементов в качестве точек отсчета могут быть использованы максимальные фоновые концентрации, определенные статистическим методом для тяжелых или легких почв соответствующих крупных географических регионов.

О НАКОПЛЕНИИ МАКРОФИТАМИ ВОЛГОГРАДСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА ТЯЖЁЛЫХ МЕТАЛЛОВ

1 Н.А. Черных, 2 В.В. Новиков, 2 О.А. Объедкова, 2 А.И. Кочеткова, 2 В.Н. Козырева

1 Российский университет дружбы народов, г. Москва, Россия 2 Волжский гуманитарный институт (филиал) Волгоградского

государственного университета, г. Волжский Волгоградской обл., Россия This article presents the accumulation of heavy metals in higher aquatic

vegetation of the Volgograd reservoir. Analyze consists of Fe, Mn, Zn, Cu, Cr, Pb, Ni, Co in the ash following: Vallisneria spiralis L., Potamogeton pectinatus L., P. lucens L, P. perfoliatus L, Myriophyllum spicatum, Elodea сanadensis, Ceratophyllum demersum L.); Persicaria amphibian L., Ranunculus natans C.A.M.; Tupha angustifolia, Phragmites communis Trin. On type P. perfoliatus L possibility of assessing the heterogeneity of pollution to the water area of the reservoir. Revealed a difference in the degree of accumulation of various metals by different species of higher aquatic plants. Calculated coefficients of biological accumulation of elements. A comparative assessment of different types of ash.

Важнейшим компонентом экосистем континентальных водоемов

является высшая водная растительность (ВВР, макрофиты). Она играет важную роль в биотическом балансе, процессах формирования качества воды и биологического режима водохранилищ (Авакян и др., 1986). ВВР эффективно образуют фильтрующий барьер, который уменьшает скорость течения в зоне зарослей, поглощает растворённые в воде загрязняющие вещества различной химической природы как за счёт сорбции тканями из воды, так и вследствие оседания взвешенных частиц. Водная раститель-ность принимает участие в детоксикации многих органических соединений, и накапливает тяжёлые металлы (ТМ), попадающие в водоёмы в результате хозяйственной деятельности человека (Микрякова Т.Ф., 2002; Садчиков


307

А.П., 2005, Розенцвет О.А., 2004 и др.). Очистительная способность подоб-ного геохимического барьера определяется густотой фитоценоза (т.е. количеством побегов на единицу площади), наличием у растений водных корней и степени из развития, формой и величиной листьев и общей поверхностью растений.

Изучение поглотительной способности макрофитов (высшей водной растительностью, ВВР) в условиях антропогенного воздействия представ-ляет научный интерес. Способность высших водных растений накапливать вещества в концентрациях, превышающих фоновые значения, позволяет их использовать в системе мониторинга и контроля над состоянием окружаю-щей среды (Садчиков А.П., 2005; Гигевич Г.С., 2001).

Объектом исследования явилось Волгоградское водохранилище – водоём рыбохозяйственного и питьевого назначения, играющий важней-шую роль для всего части Волжского бассейна ниже Балаковской ГЭС. Целью работы был сравнительный анализ накопления ТМ различными видами растений, произрастающих в Волгоградском водохранилище и оценка подбор вида, который может быть использован в качестве биоиндикатора загрязнений тяжёлыми металлами.

Пробы ВВР были отобраны нами в ходе летних экспедиций «Волжский Плавучий Университет» и ФГУ «Управление эксплуатации Волгоградского водохранилища» в конце июля – начале августа 2007 г. Точки отбора проб приурочивали к наибольшему биоразнообразию растений различных экологических групп в ряде заливов и на открытых прибрежных участках Волгоградского водохранилища.

Пробоподготовку и определение зольности осуществляли в учебной экологической лаборатории Волжского гуманитарного института (филиала) Волгоградского госуниверситета, определение валового содержания ТМ проводили в лаборатории «Экологического мониторинга водных объектов» МГУ им. М.В. Ломоносова ренгенофлуоресцентным методом, а также в токсикологической лаборатории Филиала ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Волгоградской области в городе Волжский, Ленинском, Среднеахтубинском районах» методом ААС.

Отбирали растения трёх экологических групп: погруженные – валлиснерия (Vallisneria spiralis L.), рдест гребенчатый (Potamogeton pectinatus L.), блестящий (P. lucens L), пронзённолистный (P. perfoliatus L), уруть колосистая (Myriophyllum spicatum), элодея канадская (Elodea


308

сanadensis), роголистник тёмно-зелёный (Ceratophyllum demersum L.); с плавающими листьями – горец земноводный (Persicaria amphibian L.), лютик плавающий (Ranunculus natans C.A.M.); воздушно-водные – рогоз узколистный (Tupha angustifolia), тростник обыкновенный (Phragmites communis Trin) и т.д. Так как различные виды ВВР отличаются распростра-нённостью по Волгоградскому водохранилищу, число отобранных проб для каждого вида было неодинаковым.

При сравнительном анализе данных накопления ТМ различными видами макрофитов (табл. 1) было выявлено, что тяжёлые металлы накапливаются ВВР неодинаково. Для большинства видов эти элементы можно расположить в следующий ряд: Fe > Mn > Zn > Cu > Cr >Ni > Co ≈ Pb, что соответствует биологической роли данных тяжёлых металлов как микроэлементов и их кларками.

Таблица 1.

Среднее содержание тяжёлых металлов в высшей водной растительности Волгоградского водохранилища, июль 2007 г., мг/кг сухого веса Вид макрофита Fe Mn Zn Cu Cr Pb Ni Co

Валлиснерия 4859 1994 103 120 60 44 66 25 Горец земноводный 6103 4578 128 75 10 55 35 Лютик плавающий 1918 2876 241 78 56 15 49 12 Рдест блестящий 5444 2328 95 108 54 25 28 11 Рдест пронзеннолистный 4847 2240 95 72 59 17 33 16 Рогоз узколистный 3608 3435 224 348 54 21 8 Роголистник темно-зеленый

3986 2541 99 49 61 8 53 9

Ряска малая 1766 5476 228 25 65 20 38 20 Тростник 4607 2134 198 119 77 2 29 5 Уруть колосистая 2135 3726 118 113 67 9 43 16 Элодея канадская 4037 2015 55,5 53 63 9,5 35 10

среднее по видам 3937 3031 144 108 63 16 41 15

±1458 ±1154 ±66 ±90 ±8 ±12 ±13 ±9 По уровню содержания металлов были выделены некоторые виды

макрофитов. Высокими значениями содержания металлов характеризо-


309

вались: валлиснерия (Fe, Cu, Pb, Ni, Co), горец земноводный (Fe, Mn, Cr, Ni, Co), уруть колосистая (Mn, Cu, Cr, Ni, Co) и ряска малая (Mn, Zn, Cr, Pb, Ni, Co). Однако, на наш взгляд, использование их для оценки загрязнённости различных участков акватории водохранилища будет ограничено в связи с их малой распространённостью, исключая, вероятно, уруть колосистую. Наиболее распространённый в водохранилище рдест пронзённолистный обладает высоким содержанием железа, свинца и кобальта. Мы сравнили содержание тяжёлых металлов в растениях этого вида с разных участков Волгоградского водохранилища (табл. 2).

Таблица 2.

Содержание тяжёлых металлов в образцах рдеста пронзённолистного, отобранных в разных точках Волгоградского водохранилища

июль 2007 г, мг/кг сухого веса Место отбора Fe Mn Zn Cu Cr Pb Ni Co

Залив г. Маркс 8460 2745 71 89 42 23 15 9 Залив Курдюм 1607 4241 129 37 64 1 25 16 Залив Даниловский 2010 8093 122 108 62 16 30 10 Залив Верхний Ураков 1293 841 53 101 55 28 10 Залив Камышинский 8170 614 74 52 48 3 34 10 у села Антиповка 6026 480 60 72 39 18 2 Балка Сухая 1684 2965 86 88 58 25 8 залив Мочаги 3178 1224 94 55 73 3 32 18 Залив Ерзовка 3465 2699 105 58 62 35 26 20 Балка Водяная 7966 621 103 138 53 30 73 28 Залив Осадный 9752 1525 112 29 55 11 17 5 среднее по водохранилищу

4847 2240 95 72 59 17 33 16 ±3259 ±2254 ±25 ±32 ±10 ±13 ±17 ±8

Полученные данные показывают, что наиболее загрязнёнными в

отношении тяжёлых металлов являются залив г. Маркс, залив Ерзовка, балка Водяная, хотя каждая точка с высоким загрязнением одним металлом может характеризоваться низким содержанием других.

Для оценки интенсивности вовлечения ТМ в биогеохимические циклы миграции для ВВР были рассчитаны коэффициенты биологического


310

поглощения Кб, численно равные отношению содержания элемента в золе макрофита к его содержанию в ДО из-под корней (Перельман А.И., 1966). Значения Кб варьировали в следующих пределах: для меди 0,2-72,7; для Zn 0,3-41,3; Ni 0,2-3,8; Pb 0,02-1,9; Co 0,1-1,8; Cr 0,2-16,3; Fe 1,4-1,5; Mn 0,3-38,8. Такие расхождения в показателях аккумуляции ТМ во многом определяются как морфологическими и биохимическими особенностями макрофитов, так и адсорбционными и ионообменными свойствами осадоч-ного материала, образующего ДО. Полученные данные дают возможность расположить изученные ТМ в ряд по убыванию степени поглощения растениями: Cu > Zn > Mn > Cr > Ni ≈ Fe ≈ Co ≈ Pb.

По-видимому, Fe, Ni, Pb, Co преимущественно переходят в ДО, где прочно связываются и мало вымываются, тогда как Mn, Cu, Zn, Cr в основном аккумулируются тканями растений. Это может быть обусловлено их важной биологической ролью. Однако такой биологически значимый металл как Fe в отличие, например, от Cu, характеризуется небольшими значениями коэффициента биологического поглощения, что связано с высоким значением его кларка.

Нами проанализирована зольность отдельных видов ВВР, которая косвенно указывает на накопление микроэлементов в тканях растений и на содержание органического вещества.

Группа погруженных в воду растений (гидрофитов) характеризуется наибольшей зольностью, что связано с высокими сорбционными свойствами их стеблей и листьев, которые накапливают взвесь, в отличие от водно-болотных растений (гелиофитов). Наибольшее среднее значение зольности проявляется у роголистника темно-зеленого 45,0 %, а наимень-шее у тростника обыкновенного – 19,4 %, рогозе узколистном – 17,6 %, осоке – 5,9 %.


1. Лычагин Н.Ю. Пространственные особенности биогеохимической специализации эколого-морфологических групп растений. / Н.Ю. Лычагин // ГИС Астраханского заповедника. Геохимия ландшафтов дельты Волги. / Отв. редакторы И.А. Лабутина, М.Ю. Лычагин. – М.: Географический ф-т МГУ, 1999. – С.141-164.


311

2. Микрякова Т.Ф. Накопление тяжелых металлов макрофитами в условиях различного уровня загрязнения водной среды. / Т.Ф. Микря-кова // Водные ресурсы. – 2002, т.29, №2. – С. 253-255.

3. Перельман, А.И. Геохимия ландшафта. / А.И. Перельман. – М.: Выс-шая школа, 1966. – 392 с.

4. Садчиков А.П. Гидроботаника: Прибрежно-водная растительность. / А.П. Садчиков, М.А. Кудряшов – М.: Издат. центр «Академия», 2005. – 240 с.

5. Гигевич Г.С. Высшие водные растения Беларуси. / Г.С. Гигевич, Б.П. Власов, Г.В. Вынаев – Минск: БГУ, 2001.

6. Розенцвет О.А. Влияние загрязнений окружающей среды на биохими-ческий состав водных растений. // Экологические проблемы загрязне-ния водоёмов Волжского бассейна, современные методы и пути их решения: Матер. Всеросс. науч.-практ. конф. / ГНУ Всероссийский НИИ орошаемого земледелия. – Волгоград, 2004. – С. 146-148.

АНТРОПОГЕННАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ Р. СОДЫШКА С.М. Чеснокова, А.А. Корелова, Е.В. Еропова


Река Содышка протекает по северо-западной окраине г. Владимира, является правобережным притоком реки Рпень, длина водотока – 22 км, площадь водосбора – 82,7 км, что составляет 30 % от площади водосбора р. Рпень. По характеру питания и стока воды р. Содышка относится к восточно-европейскому типу с преобладанием снегового питания (пример-но 60-80 %) и преимущественно с равнинным стоком, несмотря на то, что за теплое время года на территорию области выпадает осадков больше, чем в зимний период, доля дождевого питания невелика. Вклад подземного питания колеблется в пределах 5-10 %. В режиме реки четко выражено весеннее половодье продолжительностью в среднем 1,5-2 месяца. Пик половодья приходится на конец апреля - начало мая. Спад уровня воды в большинстве случаев затяжной и к меженному состоянию река приходит в конце мая - начале июня. Летние и зимние уровни воды более устойчивы, в это время питание происходит за счет подземных вод.


312

Морфология русла реки и долины связаны с особенностями рельефа области. Рельеф Владимирской области представляет собой сравнительно однообразную волнистую равнину. Следовательно, р. Содышка равнинная с малым уклоном русла (несколько сантиметров на километр) и спокойным течением. В меженный период скорость течения примерно 0,1-0,4 м/с.

В сравнительно недалеком прошлом вода в Содышке была чистей-шая, и использовалась в качестве питьевой жителями окрестных деревень и г. Владимира. В реке водились лещ, язь и щука и другие виды рыбы.

В 1959 г. на Содышке построили дамбу и образовалось водохрани-лище с площадью зеркала 119 га. Назначение водохранилища – техничес-кое водоснабжение Владимирского тракторного завода, орошение около 10 тыс. садовых участков горожан, место отдыха жителей г. Владимира. Загрязнение воды происходило, главным образом, за счет ливневых стоков и в паводковый период.

В настоящее время основными источниками загрязнения воды реки являются ОАО «Птицефабрика Центральная», ОАО «Птицефабрика Юрье-вецкая», ОАО «Владимирский моторно-тракторный завод» (ВМТЗ), МУП «Владимирводоканал», ливневые стоки с садовых участков, окрестных деревень и жилого массива Октябрьского района г. Владимира. В истоке р. Содышка расположены очистные сооружения птицефабрик «Центральная» и «Юрьевецкая», площадка компостирования птицефабрики «Централь-ная».

Усиление антропогенной нагрузки в последние десятилетия привело к деградации экосистемы р. Содышка: сократилось видовое разнообразие гидробионтов, произошла биоаккумуляция ксенобиотиков в биомассе неко-торых видов, снизилось качество воды, исчезли ценные виды рыб [1, 2].

Низкий потенциал самоочищения малых рек при возрастании антропогенной нагрузки, как правило, приводит к резкому снижению качества воды, что наглядно иллюстрируют данные таблицы 1. В истоке и устье реки Содышка с 1998 года к настоящему времени класс качества изменился с 3 до 6 (очень грязная) [1, 2].

Исходя из состава стоков, поступающих в реку Содышку от различ-ных источников, в экосистеме водоема происходят процессы эвтрофикации и закисления [3].

Для оценки степени закисления и эвтрофикации реки и устойчивости ее к этим процессам нами проведен мониторинг основных гидрохимичес-


313

ких параметров воды в сентябре 2008 г. и апреле 2009 г. в шести гидрохимических створах реки (рис. 1).

Таблица 1. Динамика качества воды р. Содышка по индексу загрязненности вод Название гидро-

химического поста

Класс качества воды

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

Исток, с. Семеновское

3 4 4 5 6 7 5 5 6 6

Устье, п. Сновицы

3 4 5 4 3 7 5 5 5 6

Рис. 1. Карта-схема створов реки Содышка

Условные обозначения: 1 – исток (с. Семеновское); 2 – до ПТФ; 3 – после ПТФ; 4 – до плотины;

5 – после плотины; 6 – устье (с. Сновицы)


314

Для оценки устойчивости к закислению нами использованы такие показатели как величина кислотно-нейтрализующей способности (КНС), щелочности, соотношению молярных концентраций HCO3

-/SO42-, анионов к

основным катионам, карбонатной (временной) к общей жесткости (табл. 2). Как видно из табл. 2, вода реки характеризуется низкой способ-

ностью к нейтрализации кислотных агентов и слабой устойчивостью к закислению, особенно в створах, расположенных после птицефабрики, что связано с увеличением в воде концентраций ионов аммония, нитратов и сульфатов, снижающих кислотно-нейтрализующую способность воды [3].

Таблица 2.

Основные гидрохимические показатели, характеризующие устойчивость к закислению

Створы

КНС Жесткость общая, мэкв./л

Жесткость карбонатная,

мэкв./л рН

Соотношение [SO4

2-] / ([Ca2+]+[Mg2+])

2008

2009

2008

2009

2008

2009

2008

2009

1. Исток 7,9 3,7 2,4 1,3 1,6 1,2 6,9 6,7 4,9 2. До ПТФ 7,3 4,2 3,9 0,9 1,9 1,3 6,8 6,7 4,6 3. После ПТФ

6,7 3,7 4,3 2,3 1,9 1,3 6,7 6,6 5,6

4. До плотины

7,1 3,8 3,6 1,3 2,3 1,5 6,8 6,7 3,1

5. После плотины

7,5 4,1 4,4 3,9 2,5 1,9 6,9 6,7 1,2

6. Устье 7,3 3,9 3,3 2,6 2,5 1,9 6,9 6,7 3,7 Для определения уровня трофности воды в различных створах нами

использовалось соотношение концентраций минерального азота к мине-ральному фосфору [4], а для оценки устойчивости к эвтрофикации интенсивность процесса нитрификации [5]. Интенсивность процесса нитри-фикации оценивали по соотношению азота нитратного к общему азоту минеральному. Как видно из табл. 3, во всех створах реки вода характе-


315

ризуется высокой степенью эвтрофированности и низкой способностью к самоочищению.

Таблица 3. Уровень трофности и устойчивость к эвтрофикации р. Содышка

Створы Nmin/Pmin Трофность Интенсивность

нитрификации, % 1. Исток 1,2 Эвтрофный 40,0 2. До ПТФ 1,1 Эвтрофный 38,5 3. После ПТФ 0,9 Политрофный 31,0 4. До плотины 1,1 Эвтрофный 38,0 5. После плотины 1,1 Эвтрофный 38,0 6. Устье 1,1 Эвтрофный 37,0

Таким образом, возросшая антропогенная нагрузка на бассейн р. Содышка с начала 70-х годов XX столетия привела к резкому снижению класса качества воды, эвтрофированию водотока, снижению устойчивости к закислению и самоочищающей способности экосистемы реки. Особенно резко эти процессы проявляются в створе после птицефабрик «Юрьевец-кая» и «Центральная» – основных источников загрязнения реки.

Литература 1. Ежегодный доклад о состоянии окружающей среды и здоровья

населения Владимирской области в 2006 году. / Под ред. С.А. Алексеева. – Владимир, 2007. – 158 с.

2. Ежегодный доклад о состоянии окружающей среды и здоровья населения Владимирской области в 2007 году. / Под ред. С.А. Алексеева. – Владимир, 2008. – 168 с.

3. Никаноров А.М. Научные основы мониторинга качества вод. – СПб. Гидрометеоиздат, 2005. – 409 с.

4. Никаноров А.М., Хоружая Т.А. Экология. – М.: Изд-во «ПРИОР», 2000. – 304 с.

5. Биелек П., Кудеяров В.Н. Экологические проблемы накопления нитра-тов в окружающей среде. Тезисы докладов Всесоюзной конференции. – Пущино, 1989. – С. 11.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант 09-05 99003-р-офи).


316

УРОВЕНЬ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ГРУНТОВЫХ ВОД НИТРАТ-ИОНАМИ ВО

ВЛАДИМИРСКОЙ ОБЛАСТИ И Г. ВЛАДИМИР С.М. Чеснокова, О.Н. Рязанцева, О.Н. Сучкова


Грунтовые воды и питаемые ими колодцы служат основным источником питьевого водоснабжения для сельских населенных пунктов и дачных поселков Владимирской области. Кроме того, в силу высокой степени загрязнения поверхностных источников питьевого водоснабжения и ухудшения качества воды централизованных источников питьевого водоснабжения, с каждым годом возрастает доля городского населения, использующего в качестве питьевых грунтовые воды. В силу этих обстоятельств необходимо усилить контроль за качеством грунтовых вод, используемых для питьевых целей.

В последние десятилетия во Владимирской области наблюдается тенденция повышения уровня содержания нитратов в грунтовых водах, используемых населением в качестве источников питьевой воды [1, 2].

Известно, что нитраты и продукты метаболизма нитратов обладают высокой токсичностью для человека и животных. При длительном поступлении нитратов в организм человека развивается целый спектр нарушений в организме: снижение иммунитета, нарушение обмена веществ, активация свободнорадикальных реакций, пероксидация липидов, формирование тканевой гипоксии, нарушение детоксикационной функции печени, модификация процесса бластомогенеза, индуцированного химическими, физическими и биологическими факторами [3].

Постоянные наблюдения за содержанием нитрат-ионов в системе регионального экологического мониторинга в силу финансовых проблем проводятся в области лишь в 11 родниках и 17 колодцах [1, 2]. Кафедра экологии Владимирского государственного университета проводит постоянный мониторинг содержания нитратов в объектах окружающей среды с 1990 года [4]. В 2008-2009 годах сотрудниками кафедры экологии проведен мониторинг загрязнения нитратами грунтовых вод во всех районах Владимирской области.

Определение нитрат-ионов проводили потенциометрическим мето-дом с использованием нитрат-селективного электрода ЭЛИС-121 NO3

- по ГОСТ 29270-95.


317

В Камешковском районе было обследовано 20 колодцев. В шести из них содержание нитратов превышает ПДК (45 мг/л). Максимальный уровень загрязнения нитратами составляет 246,8 мг/л (д. Волковойново). Более чем двухкратное превышение ПДК нитратов обнаружено в колодцах деревень Лемешки (93,9 и 96,0 мг/л) и Куницино (96,0 мг/л).

В Вязниковском районе обследовано 12 колодцев и родников, в 4 из них содержание нитратов существенно превышает ПДК: д. Сергеево – 78 мг/л; д. Ян – 98 мг/л; д. Климовская – 78 мг/л; д. Октябрьская – 65 мг/л.

В Собинском районе обследованы колодцы в 16 населенных пунктах, в пяти из них уровень загрязнения воды нитратами превышает ПДК (г. Лакинск, пос. Ворша, с. Бабаево, д. Перебор).

В Судогодском районе содержание нитратов выше ПДК в воде колодцев 5 населенных пунктов из 13 обследованных (д. Байгуши, д. Вяткино, д. Захарово, д. Ефимовская, д. Никитино).

Высокий уровень загрязнения грунтовых вод нитратами обнаружено также в Петушинском и Гусь-Хрустальном районах. Значительно ниже уровень загрязнения грунтовых вод нитратами в Суздальском, Александ-ровском и Кольчугинском районах.

Мониторинг загрязнения грунтовых вод нитратами в г. Владимире и его пригородах на кафедре проводятся с 1990 года (рис. 1-3). За период наблюдений прослеживается четкая тенденция роста среднегодового уровня загрязнения нитратами воды родников, расположенных в черте г. Владимира (рис. 1). Однако во всех исследуемых родниках среднегодовая концентрация нитратов в воде не превышает ПДК, что связано с ограниченным поступлением нитратов в почву городских ландшафтов в силу покрытия значительной части территории города асфальтом.

Максимальный уровень загрязнения вод нитратами на территории г. Владимира наблюдался в 2009 году в период таяния снега (конец марта, апрель) в родниках, расположенных в понижениях рельефа (рис. 2).

Уровень загрязнения нитратами воды колодцев значительно выше, чем воды родников (рис. 3), что связано с тем, что большинство колодцев расположено в частном секторе на территории личных подсобных хозяств горожан, где производится овощеводческая продукция с применением минеральных удобрений (в том числе и азотных).

Высокий уровень загрязнения грунтовых вод также в пригородах г. Владимира – зонах влияния крупных птицефабрик и садовых товариществ:


318

(п. Энергетик (170 мг/л); п Юрьевец (70-86 мг/л); д. Веризино (68 мг/л); д. Семязино (87 мг/л); д. Марьинка (68 мг/л).

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

1 2 3 4 5 6 7

Сод

ержан

ие нитра

тов,

мг/л

мг/л

1990199219951997199920022009 апрель

Рис. 1. Среднегодовые концентрации нитратов в родниках г. Владимира

за 1990-2009 гг. Условные обозначения:

1 – ул. Мира, 2 – ул. Н.Дуброва, 3 – ул. Маяковского, 4 – ул. Растопчина, 5 – ул. Левино поле, 6 – ул. Куйбышева, 7 – ст. Торпедо

0

20

40

60

80

100

120

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Сод

ержан

ие нитра

тов,

мг/л

мг/л

февраль,2009апрель,2009

Рис. 2. Концентрации нитратов в родниках г. Владимира (весна 2009 г.)

Условные обозначения: 1 – ул. Мира, 2 – ул. Н.Дуброва, 3 – ул. Маяковского, 4 – ул. Растопчина,

5 – ул. Левино поле, 6 – ул. Куйбышева, 7 – ст. Торпедо, 8 – ул. Диктора Левитана, 9 – ул. Ново-Ямская


319

0

20

40

60

80

100

120

140

160

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Сод

ержа

ние ни

тратов

, мг/л

Рис. 3. Концентрации нитратов в колодцах г. Владимира (апрель 2009 г.)

Условные обозначения: 1 – ул. Марьинская, 2 – ул. Белякова, 3 – ул. П.Морозова, 4 – ул. Урожайная,

5 – ул. Дачная, 6 – ул. Дружбы, 7 – ул. Лакина, 8 – ул. Северная, 9 – ул. Диктора Левитана

Анализ уровня загрязнения грунтовых вод нитратами по районам

Владимирской области показывает, что к числу основных источников загрязнения относятся крупные птицефабрики, животноводческие комплек-сы (свинокомплекс), крупные садоводческие товарищества, индивидуаль-ные подсобные хозяйства и крупные кладбища (деревни Байгуши, Вяткино, Волковойново и др.).

Усиливают воздействие тех или иных источников поступления нитратов гидрогеологические характеристики территории, механический состав почв и подстилающих пород. Тяжелые глинистые и суглинистые почвы и породы в существенной степени ограничивают просачивание воды и растворенных в ней нитратов до уровня грунтовых и подземных вод и наоборот, при легком песчаном и супесчаном составе, промывание нитратов происходит практически полностью (Петушинский, Судогодский, Собинский, Гусь-Хрустальный районы).


1. О состоянии окружающей среды и здоровья населения Владимирской области в 2006 году. Ежегодный доклад./ Под ред. С.А. Алексеева. – Владимир, 2007. – 158 с.


320

2. О состоянии окружающей среды и здоровья населения Владимирской области в 2007 году. Ежегодный доклад./ Под ред. С.А. Алексеева. – Владимир, 2008. – 168 с.

3. Ильиницкий А.П. Нитраты и нитриты питьевой воды как фактор онкологического риска. Гигиена и санитария, 2003, № 6. – С. 81-84.

4. Чеснокова С.М., Савичева Е.С. Оценка уровня загрязнения атмосфер-ного воздуха, почв и грунтовых вод г. Владимира соединения азота. Экология речных бассейнов. Труды 2-ой Междун. науч.-практ. конф./ Под общ. ред. проф. Т.А. Трифоновой, Владим. гос. ун-т, Владимир, 2002. – С. 179-181.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант 09-05-99003-р-офи).

ОЦЕНКА УРОВНЯ ЭВТРОФИКАЦИИ И САМООЧИЩАЮЩЕЙ

СПОСОБНОСТИ РЕКИ КАМЕНКА С.М. Чеснокова, О.В. Савельев

Владимирский государственный университет, г. Владимир, Россия An assessment of degree of eutrophication for water was carried out in different

selection places of the river Kamenka by the ratio of concentration of mineral forms of nitrogen and phosphorus. The self-cleaning ability of the river was determined by the ratio of nitrate nitrogen to total mineral nitrogen concentration.

Река Каменка является правым притоком реки Нерль, протекает по

территории Суздальского района Владимирской области. Длина водотока – 41 км. Основным источником загрязнения – стоки с сельхозугодий Суздальского района и коммунально-бытовые стоки сельских поселений и г. Суздаля, содержащие высокие концентрации биогенных элементов (N, P), способствующих эвтрофикации водоемов и водотоков. Нарушение гидрологического режима водотока, как правило, способствует изменению кислородного режима, усилению процесса эвтрофикации и снижению самоочищающей способности гидробиоценоза. В бытовых стоках азот представлен главным образом в виде ионов аммония (до 2-7 мг/л).


321

Соли аммония характеризуются высокой токсичностью для многих видов гидробионтов, особенно для рыб. Присутствие ионов аммония в концентрациях 1-1,5 мг/л снижает способность гемоглобина рыб связывать кислород. Длительное загрязнение водотоков аммонийным азотом приво-дит к снижению видового состава гидробиоценозов и популяции рыб, что можно наблюдать в настоящее время в воде реки Каменка.

Загрязнение водотоков солями аммония вызывает снижение в воде содержания кислорода в результате большого расхода кислорода на окисление (~ 4 г/г аммонийного азота). Процесс окисления совершается в две стадии. На первой стадии под действием нитрифицирующих бактерий ионы аммония окисляются до нитрит-ионов.

NH4 + + 2O2 → NO2

- + 2H2O Нитритные ионы весьма не устойчивы и под действием нитрофици-

рующих бактерий быстро окисляются до нитратов. 2NO2

- + O2 = 2NO3-

Содержание аммонийного азота в воде может быть использовано для оценки качества воды водоемов [1], а интенсивность процесса перехода ионов аммония в нитраты (нитрификация) служит показателем способности водоемов к самоочищению [2].

Нами обследован участок реки, испытывающий главным образом влияние г. Суздаля и сельских поселений (рис.1). Отбор проб воды произ-водили в апреле 2009 года. Определяли концентрацию ионов NH4

+ , NO3-,

РО43-, степень насыщения воды кислородом, перманганатную окисляемость

и кислотность (табл. 1). Результаты оценки качества воды в исследуемых створах по

содержанию аммонийного азота представлены в таблице 2. Как видно из этой таблицы, полученные данные удовлетворительно согласуются с результатами оценки качества воды в этих створах по видовому составу зообентоса (метод Николаева), полученными нами в августе 2008 года [3].

Оценку трофности воды в различных створах реки проводили методом Сиренко Л.А. [4] по соотношению концентрации минерального азота к минеральному фосфору и по видовому составу зообентоса (табл. 3).

Как видно из табл. 3, результаты оценки трофности, полученные разными методами хорошо согласуются между собой.


322

Рис. 1. Места отбора проб воды р. Каменка: 1 – 100 м выше устья реки Тумки; 2 – 100 м ниже устья реки Тумки; 3 – 150 м выше моста дороги на село Янево;

4 – 700 м на северо-восток от церкви села Кибол; 5 – 300 м выше верхней плотины г. Суздаля, близ ГТК; 6 – пешеходный мост под стенами Спасо-

Евфимиева монастыря; 7 – 100 м ниже нижней плотины; 8 – у моста дороги Суздаль – Владимир; 9 – близ очистных сооружений г. Суздаля;

10 – устье (между с. Кидекша и Новоселка).

Таблица 1. Гидрохимические показатели воды р. Каменка

№ ство- ра

рН

Степень насыщения

кислородом, %

Перманганатная окисляемость,

мгО2/л

Концентрация, мг/л Iнитр.,

% РО43- NNH4

+ NNO3- ΣNмин.

1 7,2 87,1 8,4 2,0 0,42 0,28 0,70 40 2 7,3 80,4 9,2 3,3 0,68 0,44 1,12 39,3 3 6,8 73,8 8,3 3,4 0,68 0,41 1,09 37,6 4 6,7 73,3 7,5 3,6 0,68 0,40 1,08 37,0 5 7,1 62,2 7,5 3,7 0,68 0,35 1,03 34,0 6 6,9 73,9 7,7 3,5 0,68 0,44 1,12 39,3 7 7,3 86,4 7,4 3,7 0,7 0,44 1,14 38,6 8 7,4 68,9 7,8 3,7 0,68 0,44 1,12 39,3 9 7,5 73,8 7,9 3,7 0,68 0,44 1,12 39,3

10 7,0 58,6 8,6 4,0 0,85 0,44 1,29 34,1


323

Таблица 2. Оценка класса качества воды р. Каменка

№ створа NNH4

+, мг/л

Класс качества по NNH4

+

Степень загрязнения по NNH4

+

Класс качества по Николаеву

1 0,42 4 загрязненная 4 2 0,68 4 загрязненная 4 3 0,68 4 загрязненная 3 4 0,68 4 загрязненная 3-4 5 0,68 4 загрязненная 4 6 0,68 4 загрязненная 4 7 0,7 4 загрязненная 4 8 0,68 4 загрязненная 4 9 0,68 4 загрязненная 5 10 0,85 4 загрязненная 5

Таблица 3.

Трофность воды р. Каменка

№ створа

Nмин./Рмин.

Трофность (весна 2009 г.)

Трофность по зообентосу (август 2008 г.)

1 1,1 Эвтрофный Эвтрофный 2 1,04 Эвтрофный Эвтрофный 3 0,98 Эвтрофный Эвтрофный 4 0,92 Эвтрофный Эвтрофный 5 0,85 Эвтрофный Эвтрофный 6 0,98 Эвтрофный Эвтрофный 7 0,94 Эвтрофный Эвтрофный 8 0,93 Эвтрофный Эвтрофный 9 0,93 Эвтрофный Политрофный 10 1,0 Эвтрофный Политрофный

Для оценки устойчивости реки к эвтрофикации и ее самоочищающей

способности нами использована нитрифицирующая способность воды в различных створах. Интенсивность процесса нитрификации (Iнитр.) опреде-


324

ляли по соотношение концентрации нитратного азота к общему минераль-ному азоту в воде (NNO3

- + NNH4+) [5].

Iнитр. = NNO3 -

(NNO3 - + NNH4

+) * 100 % В воде всех исследуемых створов интенсивность нитрификации ниже

50 % (табл. 1), т.е. значительно подавлена, что свидетельствует о низкой самоочищаемой способности экосистемы реки и низкой ее устойчивости к эвтрофикации.

Нами была выявлена достоверная корреляционная зависимость меж-ду интенсивностью нитрификации и степенью насыщения воды кислоро-дом (r = 0,78). Зависимость между интенсивностью нитрификации и степенью насыщению воды кислородом выражается уравнением:

у = 24,15 + 0,19 * х Достоверной корреляционной зависимости интенсивности нитрифи-

кации от величины перманганатной окисляемости (r = 0,11) и от рН (r = 0,41) не обнаружено.

Обработка исходных данных проведена с использованием программ Exel и Statistika.

Литература 1. Гидрохимические показатели состояния окружающей среды: Справоч.

матер. / Под ред. Т.В. Гусевой. – М.: ФОРУМ:ИНФРА-М, 2007. – 192с. 2. Чеснокова С.М., Вавилов Ю.М. Эколого-биохимическая оценка малых

водоемов городских ландшафтов. Материалы IV Всероссийской Internet – конференции (с международным участием). Проблемы эко-логии в современном мире.– Тамбов, 2007. – С. 237-240.

3. Савельев О.В., Чеснокова С.М. Оценка устойчивости р. Каменка к воз-действию антропогенных факторов. Матер. 2-ой юбил. конф. «Эколо-гия Владимирского региона» / Под. ред. проф. Т.А. Трифоновой. – Владимир: «Владимир Полиграф», 2008. – С. 58-66.

4. Никаноров А.М. Хоружая Т.А. Экология. – М.: Изд-во «ПРИОР», 2000. – 307 с.

5. Биелек П., Кудеяров В.Н. Экологические проблемы накопления нитра-тов в окружающей среде. Тезисы докладов Всесоюзной конференции. – Пущино. 1989. – С. 11.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант 07-05-00473).

СЕКЦИЯ 4. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ В РЕЧНЫХ БАССЕЙНАХ

325

СЕКЦИЯ 4. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ

В РЕЧНЫХ БАССЕЙНАХ

ИНВЕРСИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РУСЛОВЫХ ЛИТОГЕОХИМИЧЕСКИХ

ПОТОКОВ В ГЕТЕРОЛИТНЫХ РЕЧНЫХ БАССЕЙНАХ Е.Н. Асеева, Н.С. Касимов


The objective of end-member modeling is to provide the simplest possible explanation of compositional variations in cases where the observed variations is believed to be the result of physical mixing but a priori knowledge of mixing processes is absent. The inverse end-member modeling algorithm of Weltje (1994, 1999) was tested on major element data to evaluate its usefulness for unraveling element paragenetic associations in channel sediments of a heterolithic river basin. The Guadalhorce basin located in the south of the Iberian Peninsula was chosen for this experiment. The end-member modeling proved to be a powerful tool for structural analysis of multi-sourced geochemical fluxes. The results of modeling made it possible to explain variation among major element compositions of sediments in terms of mixing of 4 end members. The relative abundances of the EMs were used for describing spatial changes in sediment geochemistry as well as for sediment classification and mapping.

Развитие методов анализа композиционных данных является одной

из актуальных задач наук о Земле, так как в интегральных грануло-метрических, химических, петрографических характеристиках содержится важная информация о средообразующих процессах, источниках вещества и его генезисе. Для структурного анализа композиционных данных в основном применяются статистические модели, которые интерпретируют состав природных сред с точки зрения действия сконструированных математическими методами факторов, имеющих неодинаковую нагрузку в разных точках наблюдения (метод главных компонент и R-модификация факторного анализа). Когда композиционная вариабельность объектов исследования связана с процессами простого физического смешения или вызвана явлениями аналогичными им по математическому выражению (например, селективным транспортом) возможно объяснение изменчивости


326

наблюдаемых параметров на основе моделей смешения конечных компонентов. В отсутствии априорной информации о процессах смешения используются методы решения обратных задач. Один из таких алгоритмов был разработан для анализа петрографического состава песков в устьевых зонах рек бассейна Эгейского моря Г.Я. Велтье [Weltje, 1994] и затем успешно использован при создании структурной теории изменчивости гранулометрического состава донных отложений Аравийского моря [Prins, Weltje, 1999].

Главными целями инверсионного линейного моделирования, как и факторного анализа, являются: сокращение числа переменных (редукция данных) и определение структуры взаимосвязей между переменными. Новые переменные в данном анализе называются конечными членами смеси (end members).

Операция моделирования осуществляется на основании общей моде-ли смешения X=MB+E, где

X – исходные данные – матрица наблюдений, состоящая из n строк (по количеству точек наблюдения) и p столбцов (по количеству исходных параметров композиционного состава) 1,

B – матрица композиционного состава конечных членов, в которой p строк и k столбцов (по количеству конечных членов), k<p. Все элементы матрицы B имеют неотрицательные значения, сумма которых постоян-

на, cbp

kkj

=∑=1 , где 0≥bkj

M – матрица пропорционального вклада конечных членов в композиционный состав каждой из точек наблюдения при их идеальном смешении. Она состоит из n строк и k cтолбцов. Все элементы матрицы M имеют неотрицательные значения, сумма которых постоянна и равна 1,

11

=∑=

q

kikm , где 0≥mik

MB – полезный сигнал в исходных данных, объясняющийся линейной моделью идеального смешения, MB= Х′

1 По определению композиционные данные – это закрытые числовые системы, с неотрицательными элементами, сумма которых постоянна и обычно равна 1, 100 или 1000000 (для измерений выраженных в долях единицы, процентах, и ppm соответ-

ственно) поэтому cхp

jij =∑

=1

, где 0≥хij


327

E – шум, связанный с погрешностями методов анализа, отбора проб и др., не объясняющийся линейной моделью идеального смешения

На первом этапе моделирования вычисляется размерность модели смешения путем разделения исходной матрицы Х на Х′ и E (полезный сигнал и шум) поэтапно для каждого варианта модели (двух-, трех-, четырехмерной и т.д). Размерность модели отражает количество линейно независимых векторов исходной матрицы. Решение о том, какой вариант модели следует выбрать, принимается из соображений рациональности и целесообразности. C одной стороны, число конечных членов должно быть минимальным ввиду иллюстративно-классификационной цели построения модели, с другой − модель должна адекватно воспроизводить исходные данные. Для оценки адекватности модели используется коэффициент детерминации r2. Значение r2 является индикатором степени подгонки аппроксимационной модели Х′ к исходным данным Х (значение r2, близкое к 1,0, показывает, что модель объясняет почти всю изменчивость соответствующих переменных).

Цель второго этапа моделирования состоит в представлении матрицы идеального смешения Х′ через две матрицы M и В. Стратегия решения этой задачи описана в [Weltje, 1994].

Апробация метода инверсионного моделирования Велтье для анализа геохимических данных была проведена при структурном исследовании потоков твердого вещества в русловой системе гетеролитного речного бассейна. Считается, что в гетеролитных системах речных бассейнов русловой миграционный поток (а точнее, его «след», зафиксированный в составе русловых отложений) имеет сложный, смешанный, состав, в нем присутствует несколько парагенетических групп элементов, формирую-щихся в первую очередь за счет различных источников осадочного материала. Выбор объекта – бассейна р. Гвадалорс (Южная Испания) – представляется методически обоснованным для подобных исследований. Бассейн реки характеризуется: относительно небольшим размером (3158 км2), развитостью речной сети, отсутствием крупных источников промышленного загрязнения и значительным геолого-геоморфологическим разнообразием, связанным с положением бассейна в горной области Кордильера-Бетика. Литогенный комплекс бассейна – пестрый и включает породы с четкой геохимической спецификой. Среди дренируемых пород в бассейне представлены филлиты, кварциты и сланцы палеозоя, ультра-


328

основные магматические породы позднего мела – олигоцена (перидотиты) и продукты их контактного метаморфизма (гнейсы, сланцы, серпентиниты), осадочные и метаморфизованные карбонатные и глинистые комплексы мезозоя, миоцен-плиоценовые пески, конгломераты и песчаники, четвер-тичные морские и терригенные осадки.

В анализе использовались данные XFRS анализа по содержанию макроэлементов. Инверсионное моделирование было проведено в програм-мном пакете EMMA (1999) для 3 групп осадков, выделенных среди общего массива по крупности частиц – грубозернистых песков (n = 54), крупно- и среднезернистых песков (n = 87) и мелко- и тонкопесчаных осадков (n = 48). Было определено количество конечных членов в сложном миграцион-ном потоке, выявлены присущие им геохимические парагенезисы и получены данные по относительному вкладу элементов отдельных пара-генетических групп в состав русловых отложений разного грануломет-рического состава на территории изученного бассейна.

В результате I этапа моделирования было выявлено, что общий миграционный поток, независимо от его гранулометрических характерис-тик можно представить как результат смешения 4 потоков более простого состава, которые по химическому составу и пороговым содержанием типоморфных элементов-определителей интерпретируются как потоки с алюмосиликатным, магнезиальным, карбонатно-кальциевым и кварцевым геохимическими парагенезисами. Подробное описание химического состава этих потоков и обоснования их парагенетической интерпретации приводятся в [Асеева и др., 2002; Aseyeva et al, 2004].

Корреляционный анализ показал индикационные возможности конечных членов, а именно существование тесной связи первых трех парагенезисов с распространенностью определенных комплексов пород в водосборном бассейне: доля элементов алюмосиликатного парагенезиса в русловых потоках бассейна линейно связана с долей глинистых метамор-фических источников (коэффициент корреляции, R = 0,5), магнезиального парагенезиса – с долей ультраосновных пород (R = 0,9), карбонатно-каль-циевого – с распространенностью плотных известковых пород (R = 0,7). Четвертый, кварцевый, парагенезис значительно слабее контролируется влиянием литологического фактора, однако зависит от порядка водосбор-ного бассейна, что указывает на его индикационную роль в характеристике


329

геохимической зрелости аллювия, возрастающей по мере выветривания и увеличения дальности переноса.

В рамках конечных компонентов (по алюмосиликатному, магнезии-альному и карбонатно-кальциевому парагенезисам, которые имеют силь-ную генетическую связь с породами бассейна и поэтому являются наиболее информативными показателями в характеристике геохимических особен-ностей его территории) была проведена систематика русловых литопото-ков. Выделение групп осадков выполнялось в поле треугольной диаграммы. По соотношению содержаний комплексов элементов геохимических парагенезисов в русловых потоках было выделено 13 геохимических типов руслового аллювия, на основе которых проведено картографирование каскадной системы.

Использование инверсионного моделирования для бассейна р. Гвадалорс дало возможность не только идентифицировать парагенетичес-кие геохимические комплексы в интегральном литогеохимическом потоке русловой сети, но и количественно обосновать их индикационное значение и интерпретировать исходные данные на основе физической модели смешения. Одновременно с выделением конечных членов была решена проблема понижения признакового пространства, что позволило провести классификацию и картографирование объекта исследования. В целом, применение нового количественного метода способствовало развитию концептуальных и методических основ бассейнового анализа в геохимии ландшафтов и выявило его перспективность для анализа сложных потоков природного и антропогенного происхождения в территориальных системах региональной размерности.


1. Weltje G. J. 1994. Provenance and dispersal of sand-sized sediments: Reconstruction of dispersal patterns and sources of sand-sized sediments by means of inverse modelling techniques // Geol. Ultraiectina. – 1994. N121. – P. 47-120.

2. Prins M. A., Weltje G. J. End-member modelling of siliciclastic grain-size distributions. The Late Quaternary record of eolian and fluvial sediment supply to the Arabian Sea and its paleoclimatic significance //Numerical Experiments in Stratigraphy: Recent Advances in Stratigraphic and


330

Sedimentologic Computer Simulations, SEPM Special Publications. – 1999. N63. – P. 91-111.

3. Асеева Е.Н., Касимов Н.С., Крооненберг С.Б., Велтье Г.-Я. Русловые литогеохимические потоки в каскадных системах гетеролитного речного бассейна юга Пиренейского полуострова. // Геохимия ланд-шафтов и география почв. – Смоленск: Ойкумена, 2002. – С. 334-347.

4. Aseyeva Е.N., Kasimov N.S., Kroonenberg S.B., Weltje G.J. Drainage basin controls on geochemical heterogeneity of modern stream sediments in the Guadalhorce basin (Spain)//IAHS Publications 288, 2004. – C. 187-194.

ПРИНЦИП МАКСИМАЛЬНОГО ИНФОРМАЦИОННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ, СОЛНЕЧНАЯ АКТИВНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ВОДОЕМОВ

1 В.В. Вергун, 2 В.И. Швейкина 1 Институт энергоинформационных технологий и

социально-технической экспертизы, г. Москва, Россия 2 Институт водных проблем РАН, г. Москва, Россия

The following natural processes are considered: levels fluctuations of the water objects (Aral and Caspian seas, Baikal Lake), solar activity (SA), accumulation in an atmosphere of carbonic gas CO2, a summed stream flow of the Caspian sea basin rivers, global temperature of northern hemisphere. It is shown, that total index SA strongly correlates with level of Aral Sea, Caspian Sea and contents CO2 in an atmosphere. According to a principle of the maximal information interaction high correlation (up to 97 %) has negative character since speaks about impossibility of system to perceive and react to other kind of the information except for going from the sun, that in turn is an attribute of destruction of systems. Thus the series having strong interrelation with SA, last 20-40 years get monotonous character of change, lose ability to fluctuate. Such dynamics of series also testifies about ecological disaster.

The principle of the maximal information interaction is actively developed in institute energy-informatical technologies and social-technical expert appraisal which has methods and the devices, capable to restore integrity of system, to improve ecological conditions.

В начале ХХ века А.Л. Чижевским и другими авторами были проведены исследования влияния СА на биосферу и человека. Итоги этих исследований представлены в книге [5]. В то время считалось абсолютно


331

доказанным факт, что СА непосредственно и сильно влияет на колебания уровня водоемов. А.В. Шнитников установил синхронность колебаний уровня Арала и оз. Балхаш. При этом в некоторые периоды времени синхронно с ними колебался уровень Каспия. Теперь, уже в ХХI веке, в работе [3] проведено сопоставление вариаций водности с вариациями числа пятен солнца на примере р. Кемь и р. Чирко-Кемь. В работе [2] обнаружена связь между длительностью цикла СА и многолетними колебаниями уровня Байкала, величиной притока воды в озеро и продолжительностью свобод-ного состояния Байкала и Ангары. В этих работах и во многих других усилия авторов направлены главным образом на выявление синхронности колебаний различных процессов и СА, при этом взаимосвязь явлений нигде не оценивается. В работе предлагается принципиально новый подход к оценке взаимосвязи колебаний СА и различных природных объектов.

Методической основой метода максимального информационного взаимодействия является коэффициент корреляции r между двумя последо-

вательностями nxxx ,...,, 21 и nyyy ...,, ,21 . Термин заимствован из теории вероятностей, но при этом не предполагается, что исходные последова-тельности являются случайными. Естественно, r меняется от -1 до1. Если динамика временных рядов мало согласована, r близок к 0. Если r по абсолютной величине равен приблизительно 1, то динамика последователь-ностей согласована. Согласование может носить положительный и отрицательный характер. Если r близок к 1, то значения временных рядов легко вычисляются друг через друга. Однако близость r по модулю к 1 ничего не говорит о согласовании исследуемых последовательностей с другими процессами в системе или в окружающей среде. Сохранение системы, ее целостной структуры связано не только с высокой согласован-ностью некоторых ее признаков. Важна согласованность всех признаков системы между собой и окружающей средой. Часто при разрушении системы высокая согласованность ее частей достигается не взаимодейст-вием этих частей, а их общей подчиненностью некоторому внешнему сигналу. Принцип максимальной информативности или принцип макси-мального информационного взаимодействия гласит: объект функционирует тем лучше, чем большую информацию имеет каждая часть объекта о состоянии других его частей и окружающей среды. Функционирование


332

любой системы необходимым образом проявляется в согласованном ее изменении за счет внутренних связей и связей с внешней средой.

Экологические проблемы Каспийского и Аральского морей. Согласно современному мировоззрению солнце представляет собой реальную космическую силу, является энергетической первопричиной множества явлений в неорганической и органической жизни Земли. Вся доступная изучению неживая природа, все земные оболочки: от верхних слоев земной атмосферы до нижних границ литосферы, воспроизводят по своему ритм солнца. Воспроизводит этот ритм и уровень Каспийского моря. Со времен А.Л. Чижевского известно, что уровень Каспийского моря в своих колеба-ниях следует за колебаниями СА. В книге [5] приведен рисунок, на котором не только ход уровня Каспия, но и оз. Ладожское, и оз. Виктория, а также частота бурь на оз. Байкал идентичны колебаниям СА, выраженной средни-ми годовыми значениями чисел Вольфа. Действительно, если использовать тот же интервал, что и А.Л. Чижевский, 1900-1930 гг., то связь хорошо видна (рис. 1а). В этот период море колебалось около одного устойчивого уровня, равного – 26,23 м абс. Коэффициент корреляции между последовательностями равен 0,26, на рис. 1б изображено регрессионное облако точек, наглядно показывающее связь между рядами. Теперь в распоряжении исследователей есть ряд среднегодовых наблюде-ний за 171 год [4], и если его совместить с ходом колебаний СА, то картина получается не столь согласованная (рис. 1в).

Рис.1а Колебания уровня моря и СА 1900-1930 гг.

-1.5 -1

-0.5 0

0.5 1

1.5

1895 1900 1905 1910 1915 1920 1925 1930 1935 Время, годы

Уровень моря СА

моря и СА

-1.5 -1

-0.5 0

0.5 1

1.5

1800 1850 1900 1950 2000 2050

Время. годы

Уровень, отн.ед.

Уровень моря СА

Рис. 1б. Регрессионное облако для уровня моря

и СА

0 50

100 150

-27 -26.5 -26 -25.5 Уровень, м абс.

Индекс СА

Рис. 1в. Колебания

Рассмотрим в качестве внешнего сигнала, воздействующего на уровень Каспийского моря, не среднегодовые значения чисел Вольфа, а их суммарное значение за исследуемый период. Ошибки в определении чисел


333

Вольфа сопряжены с индивидуальным подходом к выделению групп пятен и подсчету отдельных ядер, объединенных общей полутенью. Поэтому такой индекс солнечной активности является не очень надежным. Более надежным и объективным является, например, индекс суммарной площади пятен, По аналогии с этой характеристикой и из-за неопределенности сроков возникновения и сохранения солнечных пятен (некоторые пятна в годы активного солнца сохраняются больше года) выбрана сумма пятен за рассматриваемый период. Если, например, сравнить ход уровня Каспия за период 1900-1930 гг. (рис. 1а) с суммарной солнечной активностью, то r для таких последовательностей становится равным –0,67. Коэффициент корреляции r для того же ряда за период 1837-1976 гг. равен –0,87, для периода 1976-2007 гг. r равен 0,93. На рис. 2а, 2б и 2в изображены соответствующие регрессионные облака точек.

Рис. 2аr = -0.67

0200400600800

100012001400

-27 -26.5 -26 -25.5Уровень, м абс.

Сум

марн

ый ин

декс

СА

Рис. 2бr = -0.87

010002000300040005000600070008000

-30 -28 -26 -24Уровень, м абс.

Сум

марн

ый

инде

кс С

А

Рис. 2вr = 0.93

0500

1000150020002500

-30 -29 -28 -27 -26

Уровень, м абс.

Сум

марн

ый

инде

кс С

А

Сравним с суммарной СА колебания уровня Аральского моря, область которого является зоной экологического бедствия. Ряды имеют высокий коэффициент согласованности, равный –0,97. Нашелся такой внешний сигнал, интенсивность информационного взаимодействия с кото-рым подавляет все остальные сигналы. Для Аральского моря это означает, что сигнал, представляющий скорость засыхания моря не может нести почти никакой информации о других параметрах Аральского моря и окружающей среды. Устойчивость любой системы определяется информа-ционным обменом между частями системы и с окружающей средой. Функционирование Аральского моря как системы на 97 % определяется информацией, идущей от солнца. На другие сигналы, требующие реакции системы, она не отвечает. Рушится целостность системы, ее организация и устойчивость, и все это передается окружающей среде. Обстановка в


334

районе Аральского моря характеризуется ростом смертности новорожден-ных до 50 %, распространением множества болезней, повышенным уров-нем преступности.

Аналогичный уровень информационного взаимодействия присущ и другим параметрам земной системы, например, содержанию углекислого газа в атмосфере. Коэффициент связи между содержанием СО2 и суммар-ной СА равен 0,984. Наряду с этим для многих других колебательных процессов, таких, например, как колебания уровня оз. Байкал, суммарный сток рек бассейна Каспия, глобальная температура северного полушария, тесная связь с солнцем не обнаруживается.

Таким образом, обнаруженная высокая связь с СА носит негативный характер, является признаком нарушения системной целостности, устойчи-вости, структурности. В институте энергоинформационных технологий и социально-технической экспертизы разрабатываются методы и приборы, с помощью которых можно не только диагностировать, но и восстанавливать целостность системы и улучшать экологическую обстановку [1].

Литература 1. Вергун В.В. Фундаментальные законы существования и выживания

человека. Сага о воде. – М.: РайТ, 2000. – 176 с. 2. Загайнова Ю.С., Коваленко В.А. Особенности долговременных вариа-

ций солнечной активности и гидрологических характеристик оз. Байкал. // Ин-т солнечно-земной физики. СО РАН, Иркутск. http://bstp/media-security.ru

3. Кононова М.Ю., Морозова А.Л. Геоэкологический мониторинг водо-сборной территории гидроузлов: учет влияния солнечной активности. // Известия ВНИИГ, Том. 240, СПб, 2002.

4. Панин Г.Н., Мамедов Р.М., Митрофанов И.В. Современное состояние Каспийского моря. – М.: Наука, 2005. – 355 с.

5. Чижевский А.Л. Земное эхо солнечных бурь. – М.: Мысль, 1976. – 367 с.

http://bstp/media-security.ru


335

ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОКЛИМАТА НА ОБЪЕКТЕ ИПЛИТ РАН С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БЕСПРОВОДНЫХ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ СЕНСОРНЫХ СЕТЕЙ (РСС) НА ОСНОВЕ СВОБОДНОГО

ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ (СПО) 1 И.В. Воронин, 1 Д.В. Хомяк, 2 А.Н. Краснощёков

1 ИПЛИТ РАН, г. Москва, Россия 2 Владимирский государственный университет, г. Владимир, Россия

Целью данной работы является исследование микроклимата на

объекте с использованием построенной на нем распределенной сенсорной сети производящей замеры с помощью датчиков температуры, влажности, освещенности. Обработка данных происходит на основе свободного программного обеспечения (СПО).

Для достижения поставленной цели, были поставлены следующие задачи:

− ознакомится с территорией исследуемого объекта; − составить план-схему территории объекта, и нанести точки

расположения датчиков; − расположить датчики, согласно разработанной схеме; − подготовить аппаратное и программное оборудование для принятия и

обработки информации (шлюз, сервер, программное обеспечение); − снимать данные о микроклимате, в течение недели, с интервалом 60 с; − провести анализ данных.

Участок исследуемого объекта представлен на (рис. 1). Объект представляет небольшой дворик, расположенный внутри здания. На схеме видны точки, где будет поочередно расположен датчик, снимающий параметры микроклимата. В связи с тем, что шлюз и сервер расположены внутри здания, то необходимо задействовать еще один датчик (Д), который будет передавать информацию с другого датчика на шлюз, а так же и сам снимать параметры микроклимата в своей стационарной точке. В результате рассмотрения планов эксперимента, решено было установить датчики, как показано на рис. 1, пять точек в Зоне 1, и 1 точка в Зоне 2. Место локации точки 6, находится в самом неблагоприятном месте, по отношению к датчику Д, так как между ними имеется преграда в виде стены здания, и передача сигнала на этом отрезке существенно ухудшена,


336

чем в других случаях. Получив первичные данные от датчиков с точки сбора, они записываются в журнал, потом обрабатываются и в агрегиро-ванном виде передаются на сервере, становятся доступными для публич-ного просмотра и анализа. После сбора данных со всех датчиков в течение заданного промежутка времени, агрегированные данные обрабатываются, структуризируются и исследуются специалистами прикладного профиля.

Рис. 1. Участок исследуемого объекта

Оборудование, используемое для проведения эксперимента.

В данном эксперименте будет использовано оборудование (рис. 2) компании MeshLogic. Оборудование представляет собой, набор из отладоч-ных плат-датчиков, USB-кабеля и программного обеспечения.

Плата-датчик имеет несколько телекоммуникационных интерфейсов (RS232, RS485 или USB), различные варианты электропитания (батареи,


337

блок питания или USB), а также разъемы расширения с цифровыми и аналоговыми интерфейсами:

− 8 входов 12-разрядного АЦП; − 2 выхода 12-разрядного ЦАП; − внешние опорные напряжения АЦП/ЦАП; − интерфейс SPI; − интерфейс I2C; − интерфейс 1-wire; − 16 линий цифрового ввода-вывода.

Рис. 2. Отладочные платы-датчики с USB-кабелем

На отладочных платах MLM-DB установлены датчик освещенности

TSL2550 от TAOS и комбинированный датчик влажности и температуры SHT11 от Sensirion. Плата включает в себя:

− целевую плату MLM-DB; − микроконтроллер MSP430F1611 − радиомодуль ML-Module-Z; − кабельную сборку U.FL-SMA(F); − антенну ANT-2.4-CW-RCT-SS.


338

Отладочные платы из комплекта MLM-DK с прошитым сетевым стеком и приложением, в котором создается беспроводная сенсорная сеть из одной базовой станции (точки сбора) и многих оконечных устройств, которые измеряют температуру, влажность, освещенность и входное напряжение питания. В комплект MLM-DK включена как программа для отображения собранных показаний датчиков на экране персонального компьютера, так и исходные тексты встроенного программного обеспече-ния беспроводных узлов и базовой станции. Управление модулем выполня-ется по последовательному интерфейсу набором API-команд.

Программное обеспечение, используемое для проведения экспери-мента.

Микроконтроллер MSP430F1611 управляется прошитым программ-ным обеспечением (ПО), включающим в себя стек сетевого протокола на основе стандарта IEEE 802.15.4, Дополнительный функционал управление модулем выполняется по последовательному интерфейсу набором API-команд. Для этого используется соединение с ПК через USB разъем по кабелю и специально написанное ПО. Программа написана на стандартном языке ANSI C. Последовательность выполнения команд следующая.

1. Инициализируется и открывается порт командой: int COMInit(char *port) { if( (com_port = open(port, O_RDONLY | O_NOCTTY | O_NONBLOCK,0)) <0)

2. В цикле опрашивается порт: strcpy(addr,"/dev/ttyUSB0"); 3. Каждый считанный байт складывается в строковой массив. 4. Массив декодируется и обрабатывается на предмет поиска 16-ричные

значений показаний с датчиков. 5. Найденные 16-ричные значения конвертируются в 10-тичные данные

(градусов, люксов, процентов, и.д.) и записываются в журнальный текстовый файл.

6. Последняя срока из этого журнала отображается на странице WEB-сервера. Данное ПО разработано и скомпилировано с возможностью работы

под любой операционной системой Linux, что делает его бесплатным и свободно распространяемым.


339

Обработка и анализ полученных результатов. В ходе проведения эксперимента мы получили следующие данные о

температуре, влажности и освещенности. Приведем вырезку текстового журнального лог-файла (табл. 1), где видно дата и время снятия парамет-ров, идентификационный номер устройства, а также заряд батареи.

Таблица 1. Фрагмент текстового журнального лог-файла

Дата Время ID IDPK Tемп., ˚С

Влаж-ность,

%

Освещ., Лк

Напряжение питания

2009:07:02 14:30:41 7068 11 26,30 43,90 0 2,90

2009:07:02 14:30:43 9294 11 27,61 42,47 490,0 5,16

2009:07:02 14:31:53 7068 11 26,30 43,90 0 2,90

2009:07:02 14:32:59 9294 11 27,58 42,16 485,0 5,16

2009:07:02 14:33:44 7068 11 26,31 43,90 0 2,90

2009:07:02 14:45:48 9294 11 27,68 41,26 470,0 4,83

2009:07:02 14:47:03 7068 11 26,25 43,72 0 2,90

2009:07:02 14:47:16 9294 11 27,65 41,18 500,0 5,16

На самом деле, параметры снимались с интервалом в 5 с, чего вполне

достаточно для построения «картины» наблюдения, как видно из табл. 1 значения температуры и влажности близки друг к другу, что говорит о малой погрешности результатов.

Далее полученные данные обрабатывались с применением современ-ных математико-статистических методов. Проведен анализ данных с применением программного комплекса Statistica по каждому исследуемому параметру и выявлены зависимости (рис. 3).

По графику видно, что зависимость является обратно пропорцио-нальной – коэффициент корреляции r = –0,9436, а p-уровень, характеризу-ющий надежность результата, достаточно низок – менее 0,01.


340

Рис. 3. Зависимость температуры от влажности атмосферного воздуха

Исследование микроклимата на определенных локальных террито-риях поможет наиболее адекватно решать вопросы комфортности прожи-вания населения, позволит на микроуровне изучить эмиссию и рассеивание вредных веществ в атмосферном воздухе, а также при строительстве и реконструкции зданий и сооружений, при ландшафтных и иных работах.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ДЕМИНЕРАЛИЗАЦИИ ВОДОЕМА-ОХЛАДИТЕЛЯ БАЛАКОВСКОЙ АЭС С ПОМОЩЬЮ

ВЫСШИХ ВОДНЫХ РАСТЕНИЙ А.С. Жутов, С.М. Рогачева, Т.И. Губина

Саратовский государственный технический университет, г. Саратов, Россия

In nowadays the problem of energetic water-cooler pollution becomes one of the

important ecological problems. The biological purification with the help of macrophytes is practically attractive.

The aim of this work is to create phytoremediation mathematic model and to study the ability of different kinds of higher aquatic plants to demineralize the water-


341

cooler. Elodea Canadensis, Ceratophyllum demersum and Eichornia crassipes were used for this purpose.

The mathematic algorithm of water-cooler demineralization has been developed. It allows proposing the phytoremediation efficiency. It has been established that Eichornia using allows reducing salt concentration in reservoir – cooler up to 5,2 % during vegetation season. The using of E. canadensis and C. demersum is not effective.

Важной проблемой современной экологии является сохранение и

воспроизводство водных ресурсов, которые испытывают значительную техногенную нагрузку в результате хозяйственной деятельности человека.

В последнее время для очистки водных систем применяются биологические методы, в частности фиторемедиация, в которой исполь-зуется способность высших водных растений (ВВР) к накоплению, утилизации и трансформации веществ различной химической природы.

Ранее нами установлено, что засоление водоема-охладителя (ВО) Балаковской АЭС (БалАЭС) обусловлено присутствием хлоридов и сульфа-тов натрия, калия, кальция. Общая минерализация по сравнению с фоновым значением (р. Волга) превышена в 3,5 раза.

В лабораторных условиях изучена возможность использования макрофитов элодеи канадской (Elodea сanadensis Rich. et Michx.), роголистника погруженного (Ceratophillum demersum L.) и эйхорнии (Eichornia crassipes Mart.) для обессоливания воды ВО. Лучшие результаты получены для тропического растения эйхорнии. Исследовано влияние абиотических факторов на рост и развитие макрофитов в воде ВО БалАЭС. Показано, что температурный режим водоема является благоприятным для вегетации эйхорнии.

Определены особенности процесса фитоэкстракции катионов и анио-нов для каждого макрофита. Показано, что эйхорния активно поглощает хлорид и сульфат анионы, катионы натрия и кальция, скорость поглощения ионов максимальна в первые 10 суток культивирования растений. С ростом температуры увеличивается интенсивность поглощения ионов натрия и уменьшается интенсивность поглощения ионов хлора. Роголистник и элодея поглощают перечисленные ионы в незначительных количествах.

Целью данной работы явилось создание математической модели, позволяющей прогнозировать динамику процесса фиторемедиации


342

водоема, и оценить целесообразность использования каждого из перечис-ленных водных растений для обессоливания водного объекта.

Разработан алгоритм расчетов (рис. 1) и написана программа на языке Java, позволяющая после внесения в нее основных параметров водоема (концентрации солей, площади поверхности, объем котлована и др.) спрогнозировать процесс фиторемедиации.

Рис. 1. Алгоритм компьютерной программы по определению эффективности обессоливания водоема-охладителя (ВО)

Неизменяемыми параметрами в процессе расчетов являлись площадь

поверхности, объем, начальная минерализация ВО и процент гибели растений. Варьировали количество первоначально высаженных растений, эффективность очистки и площадь, занимаемую одним растением. Послед-ние два параметра зависят от вида растения и определялись эксперимен-тально. В программе учитывались увеличение температуры и скорость размножения растений.

Выходными данными расчетов служили степень обессоливания ВО и процент зарастания водоема. В процессе моделирования принималось во внимание, что степень зарастания водоема не должна превышать 40 % водной поверхности, иначе водоем-охладитель перестанет выполнять свои

Ввод данных Расчет количества растений

Расчет процента площади зарастания

Определение минерализации после i недель очистки

Определение степени обессоливания ВО

Занесение получен-ных результатов

в таблицу


343

функции. То есть, расчеты предусматривали сбор части растений при избыточном зарастании водоема.

Разработанный алгоритм позволил установить (табл. 1), что при высадке одного экземпляра эйхорнии в ВО с начальной температурой воды 19 °С за 20 недель (летний сезон) минерализация водоема снизится на 2,9 %, зарастание поверхности ВО составит 30 %. В тех же условиях для роголистника и элодеи показатель обессоливания будет 0,004 и 0,013 %, а процент зарастания – 2,3 и 2,4 % соответственно.

Таблица 1. Данные компьютерного моделирования обессоливания ВО БалАЭС

в зависимости от количества высаженных растений Растение Количество

первоначально высаженных растений, шт.

Время культиви- рования,

нед.

Процент зарастания,

%

Степень обессоливания,

%

Эйхорния 1 19 30,0 2,900

100 15 32,0 3,100

Роголистник 1 19 2,3 0,004

100 15 2,5 0,006

Элодея 1 19 2,4 0,013

100 15 2,6 0,015 При высадке 100 растений эйхорнии через 15 недель ожидается

зарастание водоема на 32 % и снижение минерализации на 3,1 %. После уборки 90 % эйхорнии, повторная вегетация растений позволит понизить солесодержание еще на 2,1 % за последующие 2 недели культивирования.

При высадке 100 растений элодеи и роголистника снижение минера-лизации составит 0,015 и 0,006 %, соответственно, за 15 недель роста.

Таким образом, проведенное компьютерное моделирование позво-лило выявить, что использование элодеи и роголистника нецелесообразно для процессов обессоливания воды ВО БалАЭС. Высадка эйхорнии в количестве не более 100 растений позволит за летний сезон добиться снижения солесодержания в ВО на 5,2 %.


344

МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЫНОСА БИОГЕННЫХ И ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ С

РЕЧНЫХ ВОДОСБОРОВ СЕВЕРО-ЗАПАДА РОССИИ С.А. Кондратьев, Е.Г. Маркова, М.В. Шмакова, А.И. Моисеенков

Учреждение Российской Академии наук Институт озероведения РАН, г. Санкт-Петербург, Россия

The purpose of the study is elaboration and verification of the model aimed at

calculation of nutrient and pollutant discharges in river basin and loading on the water body. The object of modeling is Lake Choudsko-Pskovskoye, its catchment area and its main tributary – Velikaya River. Calculation of runoff was made using hydrological model developed in the Institute of Limnology. The model of nutrient (phosphorus and nitrogen) and pollutant (metals) discharge in Velikaya River and loading on the lake consists of the following submodels: point and non-point load, retention in catchment and hydrographic net, uptake with crop, mass exchange with atmosphere. The information about point and non-point sources of nutrient and pollutant load on catchment was collected and included in databases. Application of the loading model allowed assessing of current input from point and non-point sources to phosphorus load on the lake from the Russian part of the catchment.

Целью настоящего исследования является разработка и верификация

математической модели выноса биогенных и загрязняющих веществ с речных водосборов северо-запада России и формирования внешней нагруз-ки на водоемы. Модель ориентирована на существующие возможности информационного обеспечения со стороны системы государственного мо-ниторинга водных объектов, а также структур статистической отчетности о сбросах сточных вод и сельскохозяйственной деятельности на водосборах.

Объектом исследования является Чудско-Псковское озеро, его водосборный бассейн и основной приток – р. Великая. Чудско-Псковское озеро – четвертый по величине пресноводный водоем Европы. Общая площадь озера составляет 3555 км2. Водоем делится на три основные части: Чудское оз. с площадью акватории 2 611, Псковское оз. – 708 и соединя-ющее их Теплое оз. – 236 км2. Общая водосборная площадь составляет ~ 44250 км2, из которых 26 % находится в Эстонии, 67 – в России и 7 – в Латвии. Наиболее крупный приток – р. Великая с площадью водосбора 25200 км2 или 58 % общей площади водосбора. Основной экологической проблемой Чудско-Псковского озера является эвтрофирование, обусловлен-ное интенсивным поступлением в водоем фосфора с водосбора и из донных


345

отложений. Поэтому в настоящем исследовании уделено внимание, прежде всего, формированию фосфорной нагрузки на водоем. Кроме того, рассмотрены вопросы моделирования выноса с водосбора общего азота и металлов (меди, свинца и кадмия).

Для определения гидрологических характеристик водосбора, влияющих на формирование притока в озеро и биогенной нагрузки на него, использовалась гидрологическая модель, разработанная в Институте озеро-ведения РАН (Кондратьев, 2007) и прошедшая калибровку и верификацию на водосборах северо-запада России. Модель имеет концептуальную основу и описывает процессы снегонакопления и снеготаяния, испарения и увлажнения почвы, зоны аэрации, формирования стока, а также регулиро-вание стока водоемами и воздействие на сток гидротехнических сооруже-ний в пределах однородного водосбора, характеристики которого принима-ются постоянными для всей его площади. Модель может работать с шагами по времени от суток до года. В процессе моделирования водосбор представляется в виде однородной имитирующей емкости, накапливающей поступающую воду и затем постепенно ее отдающей. Значения основных параметров, определяющих форму гидрографа стока, определяются в зависимости от озерности (т.е. доли площади водоемов в общей площади водосбора). С использованием в качестве входной информации метеороло-гических данных об осадках и температуре воздуха выполнены расчеты стока с водосбора р. Великой (створы – Опочка и Псков), которые подтвердили адекватность модели изучаемым процессам. Сравнение наблюденных и рассчитанных среднегодовых слоев стока р. Великой (створ – Псков) за 1990-2003 гг. приведено на рис. 1. Здесь же содержится инфор-мация о годовых слоях осадков за указанный период времени. Результаты расчетов по гидрологической модели явились основой для последующих расчетов выноса химических веществ с водосбора и формирования нагрузки на водоем.

Модель выноса растворенных примесей с водосбора и формирования внешней нагрузки на водоем позволяет выполнять расчеты с учетом влияния гидрологических факторов и удержания химических веществ водосбором и гидрографической сетью. Основными составляющими суммарной нагрузки на водосбор являются нагрузка, сформированная точечными источниками, рассредоточенная эмиссия биогенных веществ различными типами подстилающей поверхности, нагрузка за счет внесения


346

минеральных удобрений, нагрузка, сформированная животноводством, птицеводством и внесением органических удобрений. Рассчитываются вынос биогенных веществ с урожаем и массообмен с атмосферным воздухом. Последняя компонента важна, прежде всего, для азота, являю-щегося преимущественно воздушным мигрантом. На рис. 2. приведена общая структура предложенной модели (Кондратьев и др., 2009).

Рис. 1. Наблюденные (1) и рассчитанные (2) слои стока р. Великой

(створ - Псков), а также слои осадков (3) за 1990-2003 гг.

Рис. 2. Схема модели выноса химических веществ с водосбора

и формирования внешней нагрузки на водоемы


347

Создана база данных, содержащая информацию о сбросах точечных источников загрязнения, расположенных на Российской части водосбора, площадях сельскохозяйственных угодий и естественных ландшафтов, внесении удобрений, поголовье домашних животных (коров, свиней и овец) и птицы, а также о расходах воды и концентрациях примеси в основных притоках Чудско-Псковского озера. Выполнены расчеты выноса биогенных (общего азота и общего фосфора) и загрязняющих (меди, свинца и кадмия) веществ со стоком р. Великой. Результаты расчетов показали удовлетво-рительное соответствие рассчитанных и измеренных характеристик выноса. Примеры результатов моделирования выноса общего фосфора и меди со стоком р. Великой (створ – Псков) приведены на рис. 3.

Рис. 3. Вынос растворенных примесей со стоком р. Великой по результатам

измерений (1) и моделирования (2)

С использованием разработанной модели рассчитан современный вклад различных источников и факторов в формирование биогенной нагрузки на Чудско-Псковское озеро с Российской части водосбора. Так, для общего фосфора, лимитирующего эвтрофирование водоема, получены следующие оценки (2006 г.): эмиссия из почв, слагающих водосбор – 820 тРобщ/год, продукты птицеводства – 483 тРобщ/год, продукты животновод-ства – 2450 тРобщ/год, минеральные удобрения – 13 тРобщ/год, точечные источники – 103 тРобщ/год, атмосферные выпадения на поверхность водосбора – 162 тРобщ/год, вынос с урожаем – 647 тРобщ/год, удержание водосбором и гидрографической сетью – 2178 тРобщ/год, вынос с водосбора, обусловленный антропогенными факторами – 1002 тРобщ/год, вынос с водосбора, обусловленный природными факторами – 204 тРобщ/год. Приведенные результаты говорят о том, что наиболее существенный вклад в фосфорную нагрузку на Российскую часть водосбора вносят продукты животноводства (навоз). Вынос фосфора с водосбора, обусловленный


348

естественными и антропогенными факторами, составляет 30 % от нагрузки на водосбор. Остальная часть общего фосфора выносится с урожаем (16 %) и удерживается водосбором и гидрографической сетью (54 % от общей нагрузки на водосбор).

Полученные результаты представляют интерес, прежде всего, при планировании различных мероприятий по снижению нагрузки на изучае-мые объекты, так как с их помощью можно дать приближенную оценку интервала реального снижения нагрузки в результате предполагаемых антропогенных воздействий, включающих и всевозможные водоохранные мероприятия. Ближайшей перспективой исследования является объедине-ние модели формирования нагрузки с гидродинамической моделью течений переноса растворенной примеси на акватории водоема под влиянием гидрометеорологических факторов.

Литература 1. Кондратьев С.А. Формирование внешней нагрузки на водоемы: проб-

лемы моделирования. − СПб.: Наука, 2007. – 255 c. 2. Кондратьев С.А., Басова С.Л., Ершова А.А., Ефремова Л.В., Маркова

Е.Г., Шмакова М.В. Метод оценки биогенной нагрузки на водные объекты северо-запада России. – Изв. Русского географического общества, 2009. Т.141(2). – С. 42-52.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект 08-05-13533-офи_ц).

ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ (НА ПРИМЕРЕ Г. ВЛАДИМИРА)

А.Н. Краснощёков, Л.А. Ширкин, Т.А. Трифонова Владимирский государственный университет, г. Владимир, Россия

В последнее десятилетие во всем мире интерес к тяжелым металлам

как загрязнителям окружающей среды резко повысился. Прежде всего, это связано с фактами острых токсикозных эффектов, вызванных попаданием в организм человека тяжелых металлов. Даже при малых концентрациях в окружающей среде именно для тяжелых металлов характерно воздействие на здоровье людей с отдаленными патологическими последствиями.


349

В качестве объекта исследования выбрана почва территории города Владимира.

В работе использовался рентгенофлуоресцентный метод исследова-ния почв на загрязнение тяжелыми металлами, который является одним из высокопроизводительных методов определения валового содержания в почвах и растениях макро- и микроэлементов. Проведен количественный учет содержания тяжелых металлов в почве – Zn, Pb, Ni, Cu, Cr, Co, Мn, Sr, Аs, V, Fe, Ti.

Первым этапом являлся отбор проб на исследуемой территории. Было отобрано 200 проб почвы. Отбор проб почвы производился в соответ-ствии с ГОСТ 17.4.4.02-84 «Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтоло-гического анализа». Места отбора проб выбирались с условием равномер-ного охвата всей территории города. Точечные пробы отбирались методом конверта (1х1 м) по диагонали, на глубине 5 см. Далее проводилась сушка. Высушивание пробы до воздушно-сухого состояния проводили при температуре 105 °С в сушильном шкафу. Затем – измельчение. Пробу тщательно истирали до состояния пудры (выход фракции – 70 мкм не менее 95 %). Следующим этапом являлось таблетирование. Проба насыпалась в кювету порошковую до краев, прессовалась и накрывалась лавсановой пленкой, которую прижимали прижимным кольцом к кювете.

Затем проводился анализ на спектроскане. Все пробы устанавливали в обойму, снизу прижимали поролоном до полного прилегания поверхности пробы к обойме или переходнику и закрывали крышкой. Проводился анализ на приборе.

По полученным данным были созданы базы данных. Результаты заносились в Microsoft Excel, с последующим транспонированием таблицы.

Далее по всем исследуемым металлам построены гистограммы распределения и диаграммы размаха в программе Statistiсa, по которым можно определить среднее значение концентрации и значение концентра-ции в квартильном размахе (рис. 1).

Далее с применением геоинформационной системы ArcGIS был создан точечный слой мест отбора проб с внесением в атрибутивную таблицу идентификационного номера. Далее проводилась привязка базы данных к точечному слою. Сначала созданная база данных конвертиро-


350

валась в формате dBase (dbf 3). В ГИС ArcView происходила привязка точек с номерами отбора проб и базы данных с концентрациями.

Zn Pb Ni

Рис. 1. Гистограммы распределения и диаграммы размаха концентрации

Zn, Pb и Ni в почве на территории г. Владимира

С применением дополнительного модуля 3D Analyst в ГИС ArcGIS по каждому тяжелому металлу созданы GRID-слои. Производилось интерполирование растра из исходных точек мест отбора проб методом взвешенных расстояний (ОВР). Следующим этапом является создание полигонального слоя методом переклассификации значений. Разработан-ный GRID-слой конвертировался в полигональный слой.

Далее создавались тематические слои по каждому тяжелому металлу, путем классификации значений в атрибутивной таблице и производили задание цветового фона в зависимости от концентрации тяжелых металлов. Таким образом были разработаны карты содержания тяжелых металлов в почве г. Владимира (рис. 1-3).

На карте (рис. 1) видно, что превышение фонового значения содер-жания цинка практически на всей на территории г. Владимира. Но наибольшая концентрация находится в районах промышленных предпри-


351

ятий (ОАО «Точмаш», ВТЗ, ВЗКИ). Превышение фонового значения составляет примерно в 5 раз.

Рис. 1. Карта содержания цинка в почве г. Владимира

Содержание свинца превышает фоновое значение на всей территории

города. Наибольшее количество свинца находится вдоль автомобильных дорог, в районе промышленных предприятий (ВЗКИ, ВТЗ, ВХЗ, ТЭЦ, ВЗПО «Техника», ОАО «Точмаш», завода «Электроприбор»). Превышение фонового значения примерно в 5 раз.

Наибольшее количество никеля обнаружено вблизи предприятий, вдоль автодорог. Максимальное превышение фонового значения составило на 10 мг/кг.

Как видно на карте (рис. 2) наибольшее содержание меди наблюда-ется в районах предприятий (ВЭМЗ, ВЗКИ, ВТЗ). Значительная часть меди наблюдается и вдоль автомобильных дорог. Максимальное превышение фонового значения составило на 25 мг/кг.


352

Рис. 2. Карта содержания меди в почве г. Владимира

Превышение содержания хрома в почве территории г. Владимир

наблюдается вдоль автодорог, промышленных предприятий. Наибольшее количество хрома около промышленного предприятия ВЭМЗ, где макси-мальное превышение фонового значения составило на 24 мг/кг.

Высокое содержание кобальта – вдоль автодорог, предприятия ВЭМЗ и в центре города. Превышение фонового значения в 3 раза.

В городе отмечено повышенное содержание мышьяка на большей части города, в частности имеется превышение валового количества мышьяка в почве в следующих зонах: гаражи за трассой Москва – Нижний Новгород напротив ул. Лакина, пос. РТС, районы Владимирского тракторного завода, выше химического завода, районы кирпичного завода, завода «Электроприбор».

Повышенное содержание железа отмечено практически на всей территории г. Владимира. Превышение валового содержания железа имеется на ул. Добросельская (район Доброго), район тепличного, сады, ул. Чайковского.


353

Превышение фонового значения марганца в почве (рис. 3) обнаруже-но вдоль трассы Москва – Нижний Новгород, исторического центра города, района Доброго.

Рис. 3. Карта содержания марганца (по MnO) в почве г. Владимира

Превышение стронция обнаружено на территориях тракторного

завода, ОАО «Точмаш», Владимирского электромоторного завода, Влади-мирского тракторного завода, завода кирпичных изделий, и на прилегаю-щих к предприятиям территориях.

Превышение содержания титана отмечено в следующих районах: вдоль трассы Москва – Нижний Новгород, завода «Электроприбор», района Доброго.

Имеется превышение содержания ванадия по отношению к фоновому значению в почвах Ленинского района, вдоль трассы Москва – Нижний Новгород, исторического центра города, а также района Доброго.

С применением модуля «алгебра карт» в ГИС ArcGIS рассчитан суммарный показатель загрязнения почвы Zc, который характеризует степень химического загрязнения обследуемых территорий. По результатам


354

расчета создана карта (рис. 4). Видно, что наибольшая степень загрязнения находится у прилегающих территорий промышленных предприятий (Владимирский завод кирпичных изделий, электромоторный завод, тракторный завод, ОАО «Точмаш») и вдоль трассы Москва – Нижний Новгород.

Рис. 3. Карта суммарного показателя загрязнения почв г. Владимира

Таким образом, разработаны 12 карт содержания тяжелых металлов

(Zn, Pb, Ni, Cu, Cr, Co, As, Fe, Mn, Sr, Ti, V) в почве г. Владимира. На основе изучения содержания исследуемых тяжелых металлов в поверхност-ных горизонтах почв города выявлено, что превышение фонового содержа-ния элементов отмечено практически во всем городе, особенно в транспорт-ной и промышленной зонах.



355

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДИСТАНЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ

ЭРОЗИОННЫХ ПРОЦЕССОВ ГОРНЫХ ЭКОСИСТЕМ Е.М. Лаптева, Н.И. Лаптева

Музей землеведения МГУ им. М.В.Ломоносова, г. Москва, Россия

С развитием дистанционных, в частности спутниковых, методов исследования природных ресурсов Земли и окружающей среды выросло научно-практическое значение решения проблем водности рек, береговых процессов в активных геодинамических районах. Снимки дают представ-ление о типах окружающих ландшафтных зон, строении рельефа местности и структуре речных систем.

Пространственно-временные характеристики ландшафтов разных регионов служат основой экологического мониторинга, анализа состояния и динамики активно развивающихся экосистем. Использование космичес-кой информации позволяет уточнять морфологические границы этого изменчивого объекта. При большой обзорности и естественной генерализа-ции изображения периодически обновляемая дистанционная информация существенно дополняет и углубляет традиционные методы наземных исследований природных объектов и явлений.

В результате новых космогеологических исследований появляются дополнительные сведения о природе труднодоступных и малонаселенных районов нового освоения. В зависимости от масштаба изображений по ним с большей или меньшей детальностью определяются особенности рельефа, растительности, структуры ландшафта исследуемой территории.

С позиций дистанционного зондирования все разнообразие индикаторов экзогенных процессов можно свести к двум основным классам: радиояркостным (спектральным) характеристикам отраженного и собственного излучения поверхности и геометрическим (структурно-текстурным) характеристикам. Каждая территория и каждый ее элемент имеет свой спектральный и геометрический портрет, отличающий их от смежных образований.

Территория Северного Прибайкалья к настоящему времени обеспече-на материалами космических съемок, позволяющими проводить как методические, так и тематические исследования. Большую часть террито-


356

рии занимают горные сооружения, характеризующиеся большой контраст-ностью природных условий. В условиях нивального высотного пояса разнообразные типы экзогенных процессов связаны с гляциальными компонентами природной среды. Наиболее опасные склоновые и русловые процессы приурочены в основном к районам с наибольшей высотой и расчлененностью рельефа, крутым склонам. Для большинства из них характерно постоянство места и сезонная цикличность проявления.

В Кодаро-Удоканской горной системе расположена Верхне-Чарской впадина. Правый орографический борт Чарской котловины образован пологими гольцовыми предгорьями хребта Удокан. Ее плоское заболочен-ное днище с множеством озер, среди которых петлями извивается река Чара, лежит на высоте около 1000 м над уровнем моря. С северо-запада впадина ограничена региональным тектоническим разломом, выраженным в рельефе в виде уступа высотой более 1000 м, отделяющим ее от крутых фасеточных склонов хребта Кодар. Абсолютная высота его гребней свыше 2800 м. Оперяющие разломы локального значения предопределяют направления крупных долин с крутыми обрывистыми склонами и следами горного оледенения. Широкие плоские днища троговых долин заполнены моренным материалом. В условиях нивального высотного пояса разно-образные типы экзогенных процессов связаны с гляциальными компонента-ми природной среды. Селевые потоки имеют гляциально-гравитационный или гляциально-флювиальный генезис. Широко распространены обвалы, камнепады и осыпи, обусловленные активным физическим выветриванием, усугубляющим тектоническую раздробленность скальных пород, и ополз-ни, обычно связанные с деградацией мерзлоты. Эти процессы развиты в основном в районах с наибольшей высотой и глубиной расчлененности рельефа.

На северо-восток в сторону Токкинской впадины хребет постепенно снижается пологими ступенями, высокогорья сменяются низкогорными подгорными возвышенностями, среди которых располагается крупная озерная впадина Ничатка. Ее эрозионный облик определяется структурой обширной впадины более низкого уровня. Впадина заполнена водно-ледниковыми отложениями, на которых широко распространены редколес-ные ландшафты. В условиях повсеместного распространения многолетне-


357

мерзлых пород для этой территории характерно многообразие эрозионных процессов.

На примере изучения эрозионных структур Кодара и Удокана представилась возможность проанализировать сходство и различие в формировании морфологической структуры этих природных геосистем. Для впадин байкальского типа при внутреннем и внешнем сходстве разные фланги рифта имеют различия, касающиеся главным образом их очертаний и структурного типа тектонических ограничений по бортам впадин, их простирания и асимметрии. Дистанционные материалы способствуют дальнейшему углублению и расширению информационной основы учебно-научных экспозиций различного тематического направления.

Оценка развития эрозионных процессов для конкретных территорий осуществляется на основании анализа серий разновременных космических снимков, определяющих динамику процессов. Наиболее достоверную информацию о состоянии местности предоставляет аэро- и космическая съемка. Региональный геоэкологический анализ с использованием косми-ческой информации и различных карт облегчает решение проблем дистанционно-картографического обеспечения экологического мониторин-га. Динамика медленно развивающихся процессов и прогноз их развития проводится путем анализа материалов периодических съемок.

Космические снимки, обладая большим территориальным охватом, объективно отражают состояние природной среды больших регионов практически на единый момент времени. Целостное отображение природ-ных комплексов и экосистем дает возможность оценить их структуру, взаимосвязи слагаемых компонентов и современное состояние.

Наиболее полное использование информационных свойств много-зональных космических материалов при тематическом дешифрировании связано с применением современных технических средств обработки. Необходимость получения, оперативной обработки, а также хранения больших объемов информации обуславливает важность широкого исполь-зования компьютерных технологий, различных аппаратных и программных средств, что позволяет решать задачи тематической обработки аэро-космических снимков, обновления карт, создания цифровых моделей местности.


358

О ТОЧНОСТИ РАСЧЕТНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТИ ПОЧВ ВЛАДИМИРСКОГО ОПОЛЬЯ К.И. Лукьященко, Т.А. Архангельская


In the contemporary soil physics are used some models, which provide calculation of soil thermal properties using basic soil data (bulk density and the organic carbon content, soil mineralogy and the current water content). Almost all such models are empirical prediction models, developed on the base of analysis of the relatively small range of experimental data obtained for regional soils. In the absence of universal models such private relationship for regional soils are used as universal.

The objective of this study was to consider the possibility of using models proposed by de Vries, Campbell, Chang, and Horton, Lu et al. to calculate the thermal diffusivity of Russian soils and to compare the accuracy of calculations using these models with the accuracy of calculations on the model proposed by one of the authors.

Models check was accomplished for the experimental data received for Vladimir opolye region. Accuracy of the provided calculations was estimated using RRMSE.

The accuracy of calculations with the help of foreign models was unsatisfactory. With the use of models proposed by Chang and Horton, Campbell, Lu et al., De Vries it was shown that the use of empirical models outside their regression base gave error not less than 66 %. The model proposed by one of the authors allows to reduce the calculation errors to 30 %.

В работе проанализирована точность расчетного определения

температуропроводности агросерых почв Владимирского ополья. С исполь-зованием моделей Чанга и Хортона, Кемпбелла, Лу с соавт., де Фриза пока-зано, что применение этих эмпирических моделей за пределами их регрес-сионной базы дает ошибки не менее 66 %. Использование модели, предло-женной одним из авторов, позволяет уменьшить ошибки расчетов до 30 %.

При решении задач почвенной микроклиматологии, формировании глобальных экологических прогнозов, в связи с развитием точного земледелия распространенной задачей является расчетная оценка парамет-ров переноса в почве, поскольку их экспериментальное определение весьма трудоемко.

В современной физике почв используется ряд моделей, позволяющих рассчитывать тепловые свойства почв на основе данных об их плотности, содержании органического вещества, гранулометрическом и минералоги-


359

ческом составе, текущих значениях влажности. Практически все эти модели являются эмпирическими и разработаны на основе анализа относительно небольших массивов экспериментальных данных, полученных для региональных почв. Так, модель де Фриза (1968) была разработана на основе данных Керстена (1949) для некоторых песков, суглинков и почвенных минералов Норвегии и Канады, модель Чанга и Хортона (1987) – для суглинистых почв Калифорнии и песчаных почв Нью-Джерси, модель Лю с соавт. (2007) – для суглинистых и песчаных почв Китая и Айовы. Для российских почв в настоящее время не существует ни достаточно общей математической модели, позволяющей проводить подобные расчеты, ни базы данных, на основании которой можно было бы такую модель разрабатывать.

За неимением универсальных моделей эти частные зависимости для региональных почв используются как универсальные; в первую очередь это относится к модели де Фриза, позволяющей рассчитывать теплоемкость почвы как сумму теплоемкостей ее составляющих. Так, например, в недавно опубликованной монографии, посвященной современным пробле-мам моделирования гидрологических процессов в почвах, в соответствую-щей главе (McBratney, Minasny, 2004) предлагается для расчета теплоем-кости почв использовать модель де Фриза, а для расчета теплопроводности – модель Кемпбелла (1985). При этом область применимости указанных моделей не оговаривается, и не приводится даже примерный диапазон ошибок, которые могут получаться при проведении расчетов. В темпера-турном блоке широко известного свободно распространяемого програм-много продукта «HYDRUS-1D», позволяющего рассчитывать динамику переноса влаги в почвах и грунтах, используются эти же модели, но добавлена возможность для расчета теплопроводности использовать модель Чанга и Хортона.

Важным вопросом является возможность использования таких зависимостей для расчетной оценки тепловых свойств почв, не входящих в регрессионную базу модели. При этом особенный интерес представляет собой задача расчетной оценки температуропроводности почв, которая отражает как теплопроводящие свойства почвы, так и теплоемкостные, и наиболее объективно характеризует способность почвы изменять свою температуру при различных внешних воздействиях.


360

Целью данной работы было рассмотреть возможность применения моделей де Фриза, Кемпбелла, Чанга и Хортона, Лю с соавт. для расчета температуропроводности российских почв и сопоставить точность вычислений с использованием этих моделей с точностью расчетов по модели, предложенной одним из авторов (Архангельская, 2009).

Проверка моделей проводилась на данных, полученных для пахотных почв Владимирского ополья (Архангельская, 2004). Используя данные об основных свойствах почв, рассчитывали теплоемкость (модель де Фриза), теплопроводность (модели Чанга-Хортона, Кемпбелла, Лю с соавт.) и температуропроводность почвы (сочетание моделей де Фриза и Чанга-Хортона, Кемпбелла, Лю) при различных значениях влажности, используя схемы, предложенные в соответствующих моделях. Расчетные величины температуропроводности сравнивали с величинами, получен-ными в лаборатории с использованием метода регулярного режима. Всего было использовано 354 экспериментальные значения температуро-проводности. Рассчитанные и экспериментально полученные зависимости температуропроводности от влажности показаны на рис. 1. В качестве критерия точности расчетов использованы среднеквадратичные относи-тельные ошибки.

(1)

θ, см3/см30,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

κ, 1

0-7 м2

/с

1

2

3

4

5

6

7 (2)

θ, см3/см30,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

κ, 1

0-7 м2

/с

1

2

3

4

5

6

эксперимент.абвг

Рис. 1. Зависимость температуропроводности от влажности для горизонта А1 (1) и В (2) по результатам эксперимента и расчета с помощью рассмотренных моделей: а – логнормальной (Архангельская, 2009), б – модели Кемпбелла (1985),

в – Чанга и Хортона (1986), г – Лю с соавт. (2007) Точность расчетов с помощью зарубежных моделей была неудовлет-

ворительной. Наименее точным оказался алгоритм, основанный на сочета-нии моделей Чанга-Хортона и де Фриза: среднеквадратичная величина


361

расхождений между расчетными и экспериментальными значениями температуропроводности при расчетах по этим моделям составляла 113,4 %. Основной вклад в величину этой ошибки вносили расхождения между модельными и экспериментальными значениями температуро-проводности в области низких влажностей; с ростом влажности ошибка расчетов уменьшалась. Для образцов с объемной влажностью более 30 % средне-квадратичная относительная ошибка расчетной оценки температуро-проводности составляла 32,5 %; при выделении особенно сильно увлажнен-ных образцов (объемная влажность более 35 %) – 29,2 %. При расчете температуропроводности слабо увлажненных почв среднеквадратичная ошибка была в несколько раз больше: 154,6 % для образцов с объемной влажностью менее 14 %.

Таким образом, использование моделей Чанга-Хортона и де Фриза для расчета температуропроводности агросерых почв привело к относи-тельно невысоким ошибкам около 30% лишь для условий сильного увлажнения, соответствующих задачам, связанным с обильным поливом и интенсивной фильтрацией. Для иссушенных почв точность расчетной оценки температуропроводности намного ниже, и это необходимо учитывать при применении пакета «HYDRUS-1D». При использовании вместо модели Чанга-Хортона моделей Кемпбелла и Лю с соавт. ошибки расчетов температуропроводности также были весьма значительными: 66 % – для модели Кемпбелла и 90,8 % - для модели Лю с соавторами.

Как видно на рис. 1, схемы расчета с помощью моделей б и г показывают удовлетворительные результаты для воздушно-сухой и насыщенной почвы, переоценивая экспериментальные результаты в остальном диапазоне влажности. Сочетание моделей Чанга-Хортона и де Фриза, использованное в «HYDRUS-1D», не описывает S-образную форму кривой зависимости температуропроводности от влажности для минераль-ных горизонтов. Для последней схемы расчета характерна значительная переоценка экспериментальных значений температуро-проводности.

Одним из авторов для расчета температуропроводности почв предложена логнормальная функция, которая более точно описывает экспериментальные зависимости температуропроводности от влажности (Архангельская, 2009).

Модель Архангельской, настроенная по почвам ополья, в приме-нении к независимым данным по температуропроводности суглинистых


362

агросерых и дерново-подзолистых почв давала среднеквадратичные ошибки от 9% для почв ополья (использовались не вошедшие в базу регрессии данные) до 32% для агросерых почв южного Подмосковья (использовались данные, полученные для образцов почв с опытного поля ИФХ и БПП РАН).

Приведенные результаты еще раз подтверждают, что применение полученных для региональных почв эмпирических зависимостей за пределами регрессионной базы может приводить к возникновению весьма существенных погрешностей. Представляется, что анализ величины этих погрешностей должен быть необходимым этапом при работе с соответст-вующими моделями.


1. Архангельская Т.А. Температуропроводность серых лесных почв Владимирского ополья. // Почвоведение, 2004, № 3. – С. 332-342.

2. Архангельская Т.А. Параметризация и математическое моделирование зависимости температуропроводности почвы от влажности. // Почво-ведение. 2009, № 2. – С. 178-188.

3. Де Фриз Д.А. Тепловые свойства почв // Физика среды обитания растений. – Л.: Гидрометеоиздат, 1968. – С. 191-214.

4. Campbell, G.S. Soil physics with BASIC: Transport models for soil-plant systems. Elsevier, 1985.

5. Chung, S.-O., and R. Horton (1987), Soil Heat and Water Flow With a Partial Surface Mulch // Water Resour. Res., 23(12), 2175–2186.

6. Kersten M.S. Laboratory research for the determination of the thermal properties of soils // ACFEL Tech. Rep. 23. Univ. of Minnesota. Minneapolis, 1949.

7. S.Lu, T.Ren, Y.Gong, R. Horton. (2007) An Improved Model for Predicting Soil Thermal Conductivity from Water Content at Room Temperature // Soil Sci. Soc. Am. J. 71:8-14.

8. McBratney A.B., Minasny B. Soil inference systems // Pachepsky Ya., Rawls W.J. (Eds) Development of pedotransfer functions in soil hydrology. Elsevier, 2004. 323-348.


363

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕРЕНОСА ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В РЕКАХ АРМЕНИИ М.А. Налбандян, Н.А. Аджабян Центр Эколого-ноосферных исследований Национальной Академии Наук,

г. Ереван, Армения The paper based on data on monthly monitoring obtained between 2003 and

2008 in the frame of an international NATO/OSCE project N977991 «South Caucasus River Monitoring».

The discrete model for investigation of heavy metals transportation in rivers of Armenia is considered. The influence of spatial spread on redistribution of chemical components is presented through study of the behaviour of coupled oscillators. An individual oscillator is a point system influenced by local pollution sources, while coupling is provided through transfer of elements between adjacent oscillators with water flow. Modeling approach is used for estimation of local subsystems mutual impact, considered as point oscillators for idealized models of metal accumulation in the rivers.

The results of long-term monitoring data on investigation of dynamics and behavior of heavy metals (Cr, Ni) in water of rivers Hrazdan and Sevjur can be used for estimation of system coefficients. The results include statistical analyses of data.

Development of a model for the polluting substances transport is directed to solution of tasks of water quality management in Kura-Araks Rivers basin.

Рассматривается дискретная модель для исследования переноса

тяжелых металлов (TM) в потоке рек Армении. В дискретной математи-ческой модели вычисление происходит в два этапа и осуществляется суперпозиция потоков, поступающих в некоторый локальный блок. Динамика компонентов системы существенно зависит от параметров связи, топологии соединения осцилляторов. Индивидуальный осциллятор являет-ся точечной системой, испытывающей влияние различных локальных источников загрязнения.

Динамика объединенной системы осцилляторов задается системой дифференциальных уравнений. Сосредоточенная дифференциальная мо-дель динамики отдельной подсистемы охватывает описание процессов переноса между блоками атмосферные осадки, водный поток объекта, почвы, седименты. Распространение ТМ от постоянно действующего источника сброса предполагается периодическим, все осцилляторы предполагаются идентичными. В данной модели можно пренебрегать


364

попаданием ТМ с атмосферными осадками, от источников сброса металлы попадают в воду через почву и землю в прибрежной зоне. Динамика общей системы компонентов в целом зависит от силы сцепления. Сцепленные осцилляторы действуют друг на друга через взаимное регулирование их амплитуд и фаз. Когда сцепление слабое, то амплитуды относительно слабые, и взаимодействие может быть описано фазовыми моделями.

Существенные различия при адаптации динамической системы проявляются во временной шкале исследования решений. Распад ТМ пренебрежим на временной шкале порядка человеческой жизни, как отмечается в частности в различных литературных источниках. В этом случае основным механизмом потерь является оседание в седиментах и трансформации в водорастворимые формы. Другим механизмом потерь является попадание в растения, организмы животных, глубинные слои почвы. Потери при переносе между смежными осцилляторами предпола-гаются малыми и не учитываются. Моделирование системы проводится с одинаковым набором ТМ в подсистемах, например как суммарный показатель концентрации металлов Ni и Cr для рек Раздан и Севджур.

Риск, порожденный недостаточностью информации, сокращен за счет отдельных детальных исследований и полученной дополнительной информацией. Ошибки, порожденные естественными колебаниями условий среды, оценены с помощью стохастической модели, которая определяется исследованием поведения модели в случайной среде.

Определение и уточнение параметров модели проводится на основе данных мониторинга, а также результатов научной интерпретации данных для рек Южного Кавказа за 2003-2008 гг. Статистические методы, в частности уравнения регрессии и корреляционные зависимости по методу Спирмана, а также превышения концентраций ТМ в каждой последующей станции мониторинга над таковыми в предыдущей применяются для уточнения параметров системы. Параметры модели могут также интерпре-тироваться как принимающие разные значения. Интерес представляет возможность исследования критических значений, то есть значений при которых динамика системы может резко измениться.

Разработка модели переноса загрязняющих веществ направлена на решение задач по управлению качеством водных ресурсов рек бассейна Кура-Аракс.


365

Данный подход в моделировании может быть использован для создания прикладных моделей пространственного переноса для ТМ для трансграничных водосборов рек в пределах речной системы Кура-Аракс.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КЛИМАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ РАСПРОСТРАНЕНИЯ

АЛЛЮВИАЛЬНЫХ КИСЛЫХ И АЛЛЮВИАЛЬНЫХ ЗАБОЛОЧЕННЫХ ПОЧВ В

БАССЕЙНАХ РЕК ОБЬ И ЕНИСЕЙ МЕТОДАМИ ГИС-АНАЛИЗА И.М. Неданчук


На территории России находится множество крупных речных систем. Наиболее крупными реками Сибири являются Обь и Енисей. Они принадлежат бассейну Северного Ледовитого океана, а свой исток берут в горных районах юга Азии.

Топографические и климатические особенности формирования речного бассейна накладывают значительный отпечаток на состав его почвенного покрова. Схожесть климатических, а на большой площади и топографических, условий для рек Обь и Енисей, способствует формиро-ванию общих типов почв. Основная часть пойм этих рек представлена двумя почвенными таксономическими единицами – аллювиальными кислыми и аллювиальными заболоченными почвами. Пойменные почвы резко отличаются от почв водораздельных пространств по генезису и свойствам, что обусловлено влиянием рек. Но помимо свойств почв, которые определяет река, существуют свойства почв, которые формируют-ся под действием пяти факторов почвообразования, установленных еще В.В. Докучаевым – материнских горных пород, живых и отмерших организ-мов, климата, возраста страны и рельефа местности.

В данной работе рассмотрен один из пяти факторов почвообразо-вания – климат. Климат оказывает значительное влияние на формирование почвенного профиля, являясь основным источником энергии в его образовании. Влияние климата заключается как в способности оказывать воздействие на распространение почвенного покрова, так и в формирова-нии отдельного почвенного профиля. Такое двухмерное влияние климата позволяет выделить в нем две составляющие – атмосферный и почвенный климат. В данной работе мы постарались охарактеризовать обе составляю-


366

щие климата и определить их возможное влияние на формирование и распределение аллювиальных кислых и аллювиальных заболоченных почв пойм рек Обь и Енисей.

Основное распространение аллювиальные кислые почвы в пойме реки Обь получили в ее верхнем и частично в среднем течении, а также на самом севере возле устья реки. В пойме Енисея эти почвы распространя-ются, начиная с севера, доходя до средней части течения, а в верхнем течении реки представлены лишь фрагментарно; площадь, занимаемая ими, значительно меньше той площади, что они занимают в пойме реки Обь. Аллювиальные заболоченные почвы в пойме реки Обь в основном занимают среднее течение, уходя на север, где они соседствуют с аллювиальными кислыми почвами. Для поймы реки Енисей картина несколько отличается, здесь аллювиальные заболоченные почвы занимают в основном верхнее течение, уходя на юг. В пойме реки Енисей заболоченные почвы имеют большую протяженность и их суммарная площадь больше, чем этих же почв в пойме реки Обь.

Анализ климатических условий проводился в программе MapInfo при помощи картографического метода, позволяющего дать общую оценку и охарактеризовать большие территории. Суть метода заключается в послойном наложении на почвенную карту карт климатических параметров и присвоении значений климатических параметров для каждого конкрет-ного почвенного ареала в зависимости от области его попадания в диапазон параметра. Картографической основой работы послужила Почвенная карта РСФСР масштаба 1:2 500 000 (под ред. В.М. Фридланда, 1988 г.), с которой были выделены ареалы распространения аллювиальных кислых и аллюви-альных заболоченных почв. В дальнейшем был проведен подбор климати-ческих параметров для характеристики рассматриваемых почв. Всего оценивали пятнадцать параметров. Одиннадцать параметров были сняты с карты Почвенно-экологического районирования России масштаба 1:2500000 (под ред. Г.В. Добровольского и И.С. Урусевской, 2007 г.): средняя температура июля (1) /– номер столбца в табл. 1, соответствующего данному параметру/; суммы температур больше 10 °С (2); продолжитель-ность периода температур больше 10 °С (3); продолжительность безмороз-ного периода (4); средняя температура января (5); годовые осадки (6); сум-ма температур больше 10 °С на глубине 20 см (7); глубина проникновения температур больше 10 °С (8); продолжительность периода температур


367

больше 10 °С на глубине 20 см (9); сумма температур ниже нуля на глубине 20 см (10) и глубина проникновения температур ниже нуля (11). Четыре показателя – с мелкомасштабных карт: «Валовое увлажнение» (12), «Коли-чество осадков. Теплый период (апрель-октябрь)» (13), «Разность осадков и испаряемости» (14), «Испарение с поверхности суши. Год» (15). В ходе проведенного картографического анализа для каждого почвенного ареала аллювиальных кислых и аллювиальных заболоченных почв были рассчи-таны соответствующие им климатические параметры и определены клима-тические диапазоны существования таксономических единиц (табл. 1).

Аллювиальные кислые почвы. В ходе проведенного картографичес-кого анализа показано, что показатели атмосферного и почвенного климата аллювиальных кислых почв различны для почв пойм рек Енисей и Обь. Климатические параметры, определенные в ходе анализа, характеризуют две основные составляющие климата – влагу и температуру. Влажностные показатели представлены пятью параметрами – годовые осадки, валовое увлажнение, количество осадков за теплый период (апрель-октябрь), раз-ность осадков и испаряемости, испарение с поверхности суши. Эти показа-тели отражают основной источник влаги в почве – атмосферные осадки, а также учитывают основные расходные статьи водного баланса (испарение с поверхности суши) и характеризуют влагу, наиболее приближенную к почвенной (валовое увлажнение). Сравнение влажностных параметров по-казывает, что аллювиальные кислые почвы поймы реки Енисей распростра-няются при меньшем количестве влаги, нежели в случае реки Обь. Температурная составляющая климата представлена десятью климатичес-кими параметрами. Они отражают основные составляющие теплового баланса почв, а также характеризуют параметры длительности активных температур и безморозного периода, что важно как для растительного пок-рова, так и для динамики почвенных процессов. Полученные температур-ные параметры показывают, что аллювиальные кислые почвы поймы Енисея формируются при температурных показателях большей контраст-ности, то есть в теплый период суммы их активных температур воздуха и почвы больше, чем у почв поймы реки Обь, и в холодный период они накапливают большие отрицательные температуры, нежели почвы поймы реки Обь. Кроме сумм температур на это указывают и средние температуры января и июля.


368

Таблица

1.

Диа

пазо

ны рас

прос

тран

ения

алл

юви

альн

ых ки

слых

и ал

люви

альн

ых забо

лоче

нных по

чв


369

Аллювиальные заболоченные почвы. Для характеристики климатичес-ких условий формирования данных почв были определены те же климатические параметры, что и для аллювиальных кислых почв. Анализ полученных диапазонов влажностных параметров показывает, что аллюви-альные заболоченные почвы поймы реки Обь формируются при меньшем количестве осадков, нежели почвы в пойме Енисея. Анализ температурных параметров почв показывает, что аллювиальные заболоченные почвы поймы реки Обь характеризуются меньшими суммами активных темпера-тур воздуха в теплый период, и в холодное время они накапливают меньшее количество отрицательных температур, чем почвы, расположен-ные в пойме реки Енисей. Средние температуры января и июля для заболоченных почв реки Обь также характеризуются меньшими показате-лями, нежели для почв поймы реки Енисей.

МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОЧИСТНЫХ УСТРОЙСТВ 1 С.В. Пыльник, 2 J. Dueck

1 Томский государственный университет, г. Томск, Россия 2 University of Erlangen-Nuremberg, Erlangen, Germany

Modern design of filter can be represented, in particular, rotating biological contactor (PBC) and biological trickling filter (BTF). Optimization of the biological water treatment designs are based mainly on the experiments, which last typically for months. In this regard, actual is the mathematical modelling, an example of which is given in the report.

The system for describing the processes of contamination is represented by equations: change in the concentration of substrate at the expense of transportation and consumption, changes in the concentration of oxygen through the transport and consumption, change in the concentration of biomass considering its growth, and decay, change the thickness of biofilm by biomass growth and the destruction due to tangential stress of liquid. At the border of biofilm-water the mass transfer between the two environments is described. To calculate the purification efficiency the material balance of the substrate content in the filter working volume is considered.

The water treatment by the PBC is analysed numerically. To evaluate the effectiveness of water treatment by BTF an analytical formula for the substrate concentration along the column is developed.

The calculation results agree well with experiments both for the BTF and for the PBC.


370

Введение Для очистки отработанных коммунальных и промышленных вод

могут быть использованы биологические методы [1]. С помощью биологи-ческих очистных устройств с иммобилизованной на носителе микрофлорой (биопленка) можно окислять широкий класс веществ: спирты, жирные кислоты, парафины, нефть [2] и неорганические вещества [3]. Современные конструкции биофильтров могут быть представлены, в частности, погруж-ными дисковыми биофильтрами (ПДБ) и капельными биофильтрами (КБ).

ПДБ представляют собой диски, покрытые биопленкой и погружен-ные на определенную глубину в емкость с текущей жидкостью. Диски вращаются с определенной частотой вокруг своей оси, организуя раздель-ную подачу кислорода из воздуха и субстрата из жидкости в биопленку (рис. 1). К преимуществам ПДБ относят простоту поддержания их работы, низкое энергопотребление, возможность переносить перебои питания и низкую чувствительность к токсичным веществам [4].

Рис. 1. Принципиальная схема ПДБ. 1 – электродвигатель; 2 – ось;

3 – диск с биопленкой; 4 – емкость с водой; 5 – подача воды;

7 – отток воды.

Рис. 2. Схематическое изображение процесса очистки воды в КБ.

I – втекающая вода, O – оттекающая вода, A – приток воздуха.

Капельные биофильтры (КБ) представляют собой емкости, заполнен-

ные пористым материалом, на поверхности которого развиваются биопленки. В качестве пористой загрузки может служить достаточно проч-ная керамика, щебень, гравий, песок, керамзит, кольца Рашига, стеклово-локно, металлические и полимерные материалы. Через засыпку пропускают

y

x

u

Sf

SB Sl

1

2

3

Lf Lw

O

I

A

Z

3

5

2

6

1

h 4


371

разбрызгиваемую сверху воду. Далее вода струится по частицам засыпки, так что пористое пространство может вентилироваться (рис. 2).

Оптимизация конструкций биологической очистки вод, базируется, в основном, на опытах, которые длятся, как правило, месяцами. Актуальным, в связи с данными обстоятельствами, становится применение методов мате-матического моделирования, с последующей реализацией моделей на ЭВМ.

В обоих устройствах происходит перенос загрязнений внутри емкости («внешняя задача»), а их переработка осуществляется гетерогенно, в довольно тонком слое – биопленке («внутренняя задача»). Поэтому для описания потребления загрязнений биопленкой можно использовать общий диффузионно-кинетический подход на основе зависимости Моно.

Математическая формулировка задачи. Система уравнений, описы-вающих процессы переработки загрязнений [4], представлена уравнениями: изменения концентрации субстрата за счет транспорта и потребления, изменения концентрации кислорода за счет транспорта и потребления, изменения концентрации биомассы за счет ее прироста и отмирания, изменения толщины биопленки за счет роста биомассы и разрушения тангенциальными напряжениями от жидкости. На границе биопленка-вода описывается массообмен между этими двумя средами. Особую трудность представляет собою моделирование массообмена для ПДБ, поскольку здесь нужно учесть переменность контакта диска с водой. Выражения для

потоков субстрата Sj и окислителя Oxj в пленку запишем в матричном виде:

( )( )( )( ) ( )( )

β 0

β

S ,w S ,w s fS

OxOx Ox,w Ox,w Ox f Ox,w Ox f

f

C C Lj

Dj C C L C C LL

−

= − −

,

где βw – коэффициент массоотдачи субстрата и окислителя, SC –

значение концентрации субстрата в воде, ( )S fC L – концентрации субстрата

в биопленке, аналогично OxC – концентрации окислителя в воде, ( )Ox fC L – концентрации окислителя в пленке. Первый столбец матрицы действует, для точек на диске под водой, второй – на воздухе. При моделировании работы КБ считается, что субстрат и кислород подаются непрерывно.


372

Коэффициент массопередачи βw является функцией от угловой скорости вращения и расстояния от оси вращения до рассматриваемой точки биопленки: Коэффициент массопередачи КБ является функцией скорости воды в биофильтр.

Биопленка в испытывает переменное воздействие тангенциальных напряжений. Коэффициент эрозии биопленки в ПДБ для точек находящих-ся в воде является функцией от угловой скорости вращения и расстояния от оси вращения а на воздухе обращается в ноль. Параметр эрозии в КБ постоянен во времени и является функцией расхода.

Для расчета степени очистки рассматривается материальный баланс содержания субстрата в рабочем объеме фильтра на основе подходов [5, 6].

Результаты моделирования работы ПДБ и КБ. После запуска установки по очистке воды по истечению некоторого времени производи-тельность установки стабилизируется во времени. В этом случае достаточ-но рассматривать стационарные уравнения для моделирования КБ а работе ПДБ наибольший интерес представляет средняя по периоду вращения и по

глубине погружения диска величина потока субстрата SJ .

На рис. 3. представлено поведение величины SJ в зависимости от

частоты вращения ω 2n / π= диска радиусом dR =180 см при различном уровне погружения h диска в жидкость. Из рис. 3 видно, что существуют n

и h при которых достигается максимальное значение SJ . Максимумы при различном уровне погружения h образуют огибающую кривую.

При решении задачи об очистке воды с помощью КБ в условиях избытка кислорода, можно получить приближенную аналитическую зависимость для концентрации вдоль колонны:

2

β( )exp

(0)a.g .S ,w S

S ,w S

C y Cy

C C Q−

= − ⋅ − ,

где

( )12β 0

β β 1 w fa.g . w

S , f

LD

−

= + учитывает диффузионное сопротивление

внутри биопленки.


373

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0 2 4 6 8

1 2 3 4SJ

n

R 2 = 0.9593

0

0.25

0.5

0.75

1

0 0.25 0.5 0.75 1

- 1 - 2 - 3

- 4 - 5 - 6

- 7 - 8 - 9

( )( )0

S ,w

S ,w EXP

C yC

( )( )0

S ,w

S ,w C

C yC

( )( )0

S ,w

S ,w C

C yS

=

( )( )

0 98780

S ,w

S ,w EXP

C y.

S

⋅

Рис. 3. Зависимость концентрационного

потока субстрата в биопленку SJ (мг·см-2сут-1) от частоты вращения диска ν (мин-1) для различной степени

погружения. 1 – h = 45 см, 2 – 90 см, 3 – 135 см, 4 – 180 см

Рис. 4. Сопоставление расчетного

значения ( )S ,wC y отнесенной к ( )0S ,wC (мг/см3) в слое воды (ось ординат) и полученного экспериментально (ось абсцисс). 1-9 – экспериментально

полученные значения.

На основе можно вычислить значение потока субстрата в биопленку

SJ при любом y . На рис. 4 представлено сравнение экспериментальных и

расчетных данных при Q и ( )0S ,wC y = , варьируемых в широких пределах. Результаты, хорошо согласуются с экспериментами для ПДБ – [8, 9], для КБ – [10].

Литература 1. Трифонова Т.А., Селиванова Н.В., Мищенко Н.В. Прикладная эколо-

гия. – М.: Академический Проект, Традиция, 2005. – 381 с. 2. Заря И.В. Моделирование процессов биологической очистки сточных

вод в системах с иммобилизованной микрофлорой (дисс. на соиск. зв. к.т.н.) // Из фондов Российской государственной библиотеки. – Щелково, 2006.

3. Nikolov L., Karamanev D., Dakov L. and Popova V. Oxidation of Ferrous Iron by Thiobacillus ferrooxidans in a Full-Scale Rotating Biological Contactor // Environmental Progress, Vol. 20, Nr. 4, 2001. Pp. 247-250.

4. Kargi F., Eker S. Wastewater treatment performance of rotating perforated tubes biofilm reactor with liquid phase aeration. // Water, Air and Soil Pollution. Kluwer Academic Publishers. 138 2002. Pp. 375-386.


374

5. Левич В.Г. Физико-химическая гидродинамика. Физмаггиз,1959.–700с. 6. Броунштейн Б.И., Щеголев В.В. Гидродинамика, массо- и теплообмен

в колонных аппаратах. – Л.: Химия, 1988. – 336 с. 7. Дик И.Г., Пыльник С.В., Миньков Л.Л. Моделирование эволюции

водоочищающей биопленки с учетом ее эрозии. // Биофизика, Т. 50, №2, 2005. – С. 505-514.

8. Яковлев С.В. Биологические фильтры. 1975. – 136 с. 9. Lu Ch., Li H.-Ch., Lee L.Y. Effects of Disc Rotational Speed and

Submergence on the Performance of an Anaerobic Rotating Biological Contactor // Environmental International. Vol. 23, Nr.2. 1997. Pp. 253-263.

10. Дик И.Г., Пыльник С.В. Теоретическое и экспериментальное исследо-вание процессов водоочистки в биофильтре. ИФЖ, Т. 82, № 2, 2009. – С. 273-282.

РАЗРАБОТКА БАЗЫ ДАННЫХ КОМФОРТНОСТИ ПРОЖИВАНИЯ

НАСЕЛЕНИЯ В РЕГИОНЕ (НА ПРИМЕРЕ ВЛАДИМИРСКОЙ ОБЛАСТИ) И.Е. Салякин, А.Н. Краснощёков


Для создания территориальной базы данных сначала необходимо выбрать основу разработки – геоинформационную систему, после чего выбрать один из наиболее подходящих методов для определенной территории и вводимой в базу данных атрибутивной информации.

В настоящей работе для разработки базы данных комфортности использован метод создания единой базы данных на основе полигонального слоя, состоящего из элементарных квадратных участков (ячеек) с примене-нием ГИС ArcView (рис. 1). Данный метод является наиболее приемлемым, так как не требует больших временных затрат и имеет возможность хранения большого количества атрибутивных данных [1].

Количество ячеек выбирается разработчиком единой базы данных комфортности проживания населения, но не более 400 000 ячеек, иначе импорт данных займет довольно длительное время (например, компьютер класса Pentium Core Duo 2 – 2,4 GHz импортирует все данные по одному показателю в 300 000 ячеек от 0,5 до 8 часов, по размеру результирующий


375

полигональный слой составляет около 250 Mb). В то же время ячейки размером должны составлять не более 500х500 м, оптимальный же размер – от 200х200 м до 300х300 м, иначе территориальная точность зон по какому-либо из показателей комфортности будет слишком низкой. Территории больших регионов (Красноярский край, Республика Саха и др.) целесооб-разнее разбивать на районы и для каждого из них разрабатывать базу данных [2].

Рис. 1. Схема создания полигонального результирующего слоя, содержащего элементарные квадратные ячейки

Первым этапом в разработке является создание тематических слоев, содержащих основные показатели, использующиеся при оценке комфорт-ности. Далее создается новый полигональный слой, состоящий из элементарных квадратных участков. Для Владимирской области выбран оптимальный размер ячеек – 300х300 м. Общее количество ячеек по территории Владимирской области – 331 737 шт. Распределение количества ячеек по административным районам и округам представлено в табл. 1.


376

Таблица 1. Распределение количества ячеек в результирующем полигональном слое

по административным районам и округам № Административный район Кол-во ячеек 1 Александровский р-н 21834 2 Вязниковский р-н 25787 3 Гороховецкий р-н 17459 4 Гусь-Хрустальный р-н 48353 5 Камешковский р-н 12694 6 Киржачский р-н 12696 7 Ковровский р-н 20078 8 Кольчугинский р-н 12570 9 Меленковский р-н 25911

10 Муромский р-н 11015 11 Петушинский р-н 19603 12 Селивановский р-н 15937 13 Собинский р-н 19936 14 Судогодский р-н 24342 15 Суздальский р-н 18379 16 Юрьев-Польский р-н 22126 17 округ Владимир 1194 18 округ Гусь-Хрустальный 455 19 округ Ковров 704 20 округ Муром 664

Далее, в результирующий слой импортируются атрибутивные данные (переведенные предварительно в оценочные баллы) из каждого тематического слоя по какому-либо показателю. Для этого возможно использовать программу (скрипт), алгоритм которой представлен на рис. 2.

После переноса всех данных в результирующий полигональный слой, атрибутивная таблица данного слоя содержит все оценочные баллы по каждой ячейке и по каждому показателю комфортности проживания населения в регионе.

Таким образом, единая база данных «Комфортность проживания населения Владимирской области» представляет собой файл в формате dBase (dbf 3) и состоит из оценочных баллов различных показателей


377

комфортности. Структура базы представлена в виде таблицы, в которой 331 737 строк и 85 столбцов (рис. 3).

Рис. 2. Алгоритм разработки скрипта для переноса атрибутивных данных из тематического слоя по какому-либо показателю в полигональный слой

Рис. 3. Фрагмент базы данных комфортности проживания населения


378

Каждая строка определяет принадлежность определенной террито-рии (ячейки 300х300 м) во Владимирской области, а каждая колонка – показатель комфортности проживания населения. Два столбца в таблице содержат следующую информацию: номер элементарного участка и номер административного района или округа.


1. Трифонова Т.А., Краснощёков А.Н. Экологическая составляющая при кадастровой оценке урбанизированных территорий. / Проблемы региональной экологии. № 5, 2004. – С.37-49.

2. Трифонова Т.А., Мищенко Н.В., Краснощёков А.Н. Геоинформацион-ные системы и дистанционное зондирование в экологических исследованиях. Учеб. пособие. – М.: Изд-во «Академический проект», 2005. – 352 с.


ЗОНИРОВАНИЕ ВЛАДИМИРСКОГО РЕГИОНА ПО ТЕХНОГЕННОЙ НАГРУЗКЕ

И.В. Салахова, Н.В. Селиванова Владимирский государственный университет, г. Владимир, Россия

Целью данной работы явились оценка выбросов и сбросов загрязня-

ющих веществ от стационарных источников, а также зонирование террито-рии Владимирской области по степени техногенной нагрузки на атмосферу и водные объекты.

Для достижения поставленной цели предполагается решение следую-щих задач:

– оценить выброс загрязняющих веществ от стационарных источников и сбросы загрязняющих веществ в водотоки по территории области;

– оценить выбросы и сбросы загрязняющих веществ в единицах токсич-ной массы с учетом опасности веществ;

– рассчитать удельные выбросы и сбросы загрязняющих веществ (на человека; на единицу площади);

– провести зонирование территории области по данным параметрам;


379

– провести зонирование территории области по суммарной техногенной нагрузке. Ранее проведенными исследованиями изучена динамика сбросов и

выбросов за 1990-2003 гг. [1]. В настоящей работе установлено, что за пос-ледние годы наибольший объем выбросов и сбросов имел место в 2007 г.

Для более объективной оценки произведен пересчет абсолютных значений выбросов и сбросов загрязняющих веществ в единицы токсичной массы (условные тонны) с учетом классов опасности веществ.

Зонирование территории области по показателю техногенной нагруз-ки на атмосферу в единицах токсичной массы представлено на рис. 1.

Рис. 1. Выбросы загрязняющих веществ от стационарных источников

по районам области (2007 г.)

Как видно из рис. 1, наиболее неблагополучная ситуация складывает-ся в Гусь-Хрустальном районе, городе Владимир, Гороховецком, Муром-ском районах. Также на первый план выходит Ковровский район. Затем следуют Вязниковский и Кольчугинский районы. Меньше выбросов прихо-дится на Петушинский, Судогодский, Киржачский, Собинский, Александ-ровский, Юрьев-Польский и Камешковский районы. Благополучнее ситуация обстоит в Суздальском районе, наиболее благополучная − в Меленковском и Селивановском районах.


380

Зонирование территории Владимирской области по техногенной наг-рузке на водные объекты в единицах токсичной массы приведено на рис. 2.

Рис. 2. Сбросы загрязняющих веществ в водотоки по районам области (2007 г.)

Наибольшее количество сбросов приходится на город Владимир, Ковровский район, Кольчугинский и Александровский районы. За ними следуют Собинский район, Муромский, Петушинский и Вязниковский районы. Наиболее благоприятная ситуация характерна для Судогодского, Селивановского, Меленковского и Гороховецкого районов.

Наиболее полную картину техногенной нагрузки на территорию может дать суммарное значение выбросов и сбросов, в единицах токсичной массы (рис. 3).

Данная карта дает наиболее полную информацию о техногенной нагрузке на территорию области. Можно выделить районы с наибольшей техногенной нагрузкой. Это город Владимир, Ковровский, Кольчугинский, Гусь-Хрустальный и Александровский районы. Как известно это крупней-шие центры промышленности области. За ними следуют Собинский и Муромский районы. Среднее положение занимают Вязниковский, Пету-шинский, Киржачский, Камешковский районы. В этих районах промыш-ленность менее развита. Более благоприятная ситуация складывается в Юрьев-Польском, Гороховецком, Суздальском, Судогодском районах. Еще


381

более благополучная обстановка в Селивановском и Меленковском районах. Это в основном сельскохозяйственные районы. При этом можно сказать, что Кольчугинский и Александровский районы выходят на лидиру-ющие позиции за счет больших сбросов загрязняющих веществ в водотоки. Муромский район хоть и имеет высокие значения выбросов, отходит на второй план из-за небольших сбросов. Гороховецкий район имеет наиболь-шую техногенную нагрузку на атмосферный воздух и наименьшую – на водные объекты, поэтому по суммарной техногенной нагрузке он относится к благополучному району. Остальные районы области занимают промежу-точное положение как по суммарной техногенной нагрузке, так и по нагрузке на атмосферный воздух и водные объекты по отдельности.

Рис. 3. Техногенное зонирование Владимирской области

(выбросы+сбросы) (2007 г.)

В работе проведен анализ качественного состава выбросов и сбросов загрязняющих веществ.

Всего на территории области в атмосферу выбрасывается 237 наиме-нований загрязняющих веществ. Из этих выбрасываемых веществ 8,7 %


382

наименований относится к 1 классу опасности, 29,3 % − ко 2 классу опасности, 38 % − к 3 классу опасности и 24 % − к 4 классу опасности.

Основные загрязняющие вещества, содержащиеся в выбросах ста-ционарных источников области: оксид азота II (35 %), уайт-спирит (7 %), свинец и его неорганические соединения (6 %), углерод (5 %), мышьяк и его неорганические соединения и аммиак (по 4 %).

Для сбросов в водотоки характерно 38 наименований загрязняющих веществ. Из них 9,1 % наименований относится к 1 классу опасности, 15,1 % − ко 2 классу опасности, 39,4 % − к 3 классу опасности и 36,4 % − к 4 классу опасности.

Основные вещества-загрязнители водных объектов: взвешенные вещества (26 %), медь (15 %), аммоний и уксусная кислота (по 11 %), нитриты и фосфаты (по 8 %).

По результатам проведенной работы на территории области выявле-ны районы с наибольшей техногенной нагрузкой. Это город Владимир, Ковровский, Кольчугинский, Гусь-Хрустальный районы. Как известно, они являются промышленными центрами области, в которых сосредоточены предприятия машиностроения и металлообработки, предприятия по произ-водству строительных материалов, отрасли химической и нефтехимической промышленности. Немного лучше ситуация обстоит в Собинском и Муром-ском районах. Самая благоприятная ситуация складывается в Селиванов-ском и Меленковском районах – сельскохозяйственных территориях облас-ти. Остальные районы области имеют средние показатели техногенной нагрузки.


1. Экологический атлас Владимирской области. Электронная версия. // Под общей редакцией Т.А. Трифоновой. – ВлГУ. Владимир, 2008 г.



383

УСТАНОВЛЕНИЕ ТРЕТЬЕГО УСТОЙЧИВОГО УРОВНЯ В КОЛЕБАНИЯХ

КАСПИЙСКОГО МОРЯ НА ОСНОВЕ НЕЛИНЕЙНОЙ РЕГРЕССИИ В.И. Швейкина

Институт водных проблем РАН, г. Москва, Россия In this paper, applying a nonlinear regression root analysis to describe the

Caspian water level data and by means of histogram assessment, the significance of an emerging third stable steady state for the Caspian Sea levels is evaluated. Nonlinear regress for the initial data has five real roots that is the basis for acceptance of a hypothesis that in the Caspian sea level fluctuations the third steady state has appeared. In work it is offered the stochastic model of the Caspian sea level fluctuations using an estimation of empirical density of probabilities, that is used for calculation a drift coefficient for the corresponding diffusive process. It was made a comparison of two estimations of stationary density: the first is received, when a drift coefficient is a nonlinear regress of the fifth order, the second – adjusted for the empirical histogram. The stochastic model of the Caspian sea level fluctuations offered in work has the best parameters of adequacy to the initial data, than the model using a nonlinear regression. In conclusion it is shown the modeling trajectory.

Рассмотрим ряд среднегодовых значений уровня моря iH в г. Баку с 1837-2007 гг. [2]. Эмпирическая гистограмма данных (рис.1) показывает появление третьего устойчивого уровня в колебаниях Каспия. Построим

зависимость приращений уровня iH∆ от уровня iH , которая изображена на рис.2 в виде регрессионного облака точек.

На этом же рисунке приведена нелинейная регрессия 5-ого порядка, полученная методом наименьших квадратов, при этом исходные данные

предварительно масштабированы при помощи maxH и minH так, чтобы вновь

полученные переменные ( ) 1≤tZ i . Регрессионная модель имеет вид

( ) ( ) ( )( ) ( )1 ,Z t Z t Z t tγ+ − = Φ + (1)

где ( )( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )tZtZtZtZtZtZ 5432 5012.03188.02721.01246.00369.00056.0 −−++−−=Φ

и γ (t) – остаточная последовательность модели. Для остаточной последовательности (рис. 3) по специальному Крите-

рию Д’Агустино найдено критическое значение, для которого на уровне


384

значимости 0,1 можно принять гипотезу о нормальном распределении остаточной последовательности.

Рис.1. Эмпирическая гистограмма для уровня Каспия.

0

0.05

0.1

0.15

0.2

-28.69 -28.00 -27.31 -26.61 -25.92 -25.23

Уровень. м абс.

Рис. 2. Регрессионное облако точек исходных данных и приближающий тренд

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

-1 -0.5 0 0.5 1Уровень, отн.ед.

Приращения

уровня

, отн

.ед.

Рис. 3. Остаточная последовательность

-0.4-0.2

00.20.40.6

1830 1880 1930 1980Время, годы

Параметры остаточной последовательности учитываются при

построении модели, особенно при выборе внешней случайной силы. На рис.4 вместе с гистограммой остаточной последовательности изображена кривая нормального распределения с параметрами остаточной последова-тельности, которые соответственно равны: среднее 0,0302 и среднее квадратическое 0,11.


385

Рис.4. Гистограмма остаточной последовательности и кривая нормального распределения

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

-0.2 -0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.40

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25-0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4

Корнями многочлена ( )ZΦ являются следующие значения iZ* : 82.01* −=Z , 605.02* −=Z , 126.03* −=Z , 33.04* =Z , 571.05* =Z , которые дают

значения уровня, являющиеся положениями равновесия ,25.28,61.28 2*1* −=−= HH ,44.273* −=H 66.264* −=H , 26.265* −=H

Имея регрессионную зависимость приращений уровня Каспийского

моря от его уровня ( ) ZUZ ∂∂−=Φ , запишем упрощенную непрерывную модель колебаний уровня моря в виде диффузионного процесса

tt dWdtdZdU

dZ σ+−=, (1)

где tU – потенциал Каспийского моря, ZU ∂∂− – коэффициент сноса, σ –

коэффициент диффузии, tW – стандартный винеровский процесс. Потенциал для построенной нелинейной регрессии приведен на рис. 5а. По формуле, связывающей потенциал и стационарную плотность распределения

( ) ( )

−= xUCxps 22

2expσσ [2], рассчитаем значения стационарной плотности

и сравним ее с эмпирической гистограммой (рис. 5б). Соответствие получилось не очень хорошее.

Приблизим имеющуюся гистограмму данных смесью трех нормаль-ных распределений. Теоретические моменты смешанного распределения выражаются через первый и второй моменты каждой компоненты смешанного распределения.

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ∞<<∞−−−++= xxfppxfpxfpxf ,,;1,;,; 233321

22222

21111 σµσµσµ ,


386

где ( )2,; iii xf σµ – плотность i-ой компоненты смешанного распре-

деления; ip – вес соответствующей компоненты. Для оценки параметров каждой компоненты и ее веса используем метод моментов. Сумма нормаль-ных законов распределения не является нормальным распределением и хорошо соответствует гистограмме исходных данных (рис.6).

Рис. 5а. Потенциал, соответствующий нелинейной регрессии

-0.01

-0.006

-0.002

0.002

0.006

0.01

-30 -29 -28 -27 -26 -25Уровень, м абс.

Рис. 5б. Стационарная плотность (маркеры) и значения эмпирической гистограммы (линия)

-0.05

0

0.05

0.1

0.15

0.2

-30 -29 -28 -27 -26 -25 -24Уровень, м абс.

Рис. 6. Смешанное распределение (маркеры) и значения гистограммы (линия)

0

0.04

0.08

0.12

0.16

0.2

-30 -29 -28 -27 -26 -25 -24

Уровень. м абс.

Будем считать, что найденное смешанное распределение является

оценкой стационарной плотности распределения, т.е.

( ) ( )

−= xUCxf 22

2expσσ . Найдем из этого выражения


387

( ) ( )

−= xfCxU lnln

2 2

2

σσ

. Используем выражение для потенциала для нахождения коэффициента сноса по следующей формуле

( ) ( )( )xfxf

dxdUx

′=−=Φ

2

2σ

. Теперь модель колебаний уровня Каспийского моря выражается

стохастическим уравнением

( )( ) tt dWdtXfXfdX σ

σ+

′=

2

2

,

где( ) ( )

−−= ∑

=2

23

1 2exp

21

k

k

k k

k XpXfσ

µσπ , и

( ) ( ) ( )

−−

−−=′ ∑

=2

23

13 2

exp21

k

k

k k

kk XXpXfσ

µσ

µπ .

С помощью нормально распределенных случайных чисел можно промоделировать ряды. Например, одна из моделированных траекторий с начальным значением – 26,7 м абс. приведена на рис. 6.

Рис. 6. Моделированная траектория

-26,9

-26,85

-26,8

-26,75

-26,7

-26,65

-26,6

-26,55

0 50 100 150 200Время, отн.ед.

Уро

вень

, м абс

.

Эта траектория качественно похожа на колебания уровня Каспийс-

кого моря. Адекватность полученной модели исходным данным характери-зует также сумма квадратов отклонений моделированных значений колебаний уровня от приращений наблюденных данных, или дисперсия остаточной последовательности. В данном случае ее значение равно 1,21·10-2, которое также подтверждает адекватность предложенной модели.


388

Таким образом, проведенный статистический анализ поведения уровня Каспийского моря показывает наличие 3-го устойчивого состояния наряду с двумя другими, которые наблюдались ранее. Это свидетельствует о произошедших качественных изменениях окружающей среды, влияющих на поведение уровня, которое в свою очередь, адекватно описывается предложенной стохастической моделью.


1. Гардинер К.B. Стохастические методы в естественных науках. – М.: Мир, 1986. – С. 526.

2. Панин Г.Н., Мамедов Р.М., Митрофанов И.В. Современное состояние Каспийского моря. – М.: Наука, 2005. – 355 с.

СЕКЦИЯ 5. ВОДОПОЛЬЗОВАНИЕ: УПРАВЛЕНИЕ, ОПТИМИЗАЦИЯ, ОХРАНА

389


STUDY ON EVAPOTRANSPIRATION OF GRASSLAND IN THE ORIGIN AREAS OF THREE RIVERS

ZHANG Yao-sheng Northwest Institute of Plateau Biology,

Chinese Academy of Sciences // Key Laboratory of Adaptation and Evolution of Plateau Biota China; XINING 810001, China

Abstract: Based on the observation data from 3 automatic weather Stationsthe,

FAO Penman-Monteith was used to calculate the reference evapotranspiration of 3 kinds of grasslands which in the source region of three rivers,Qinghai province of China. The actual evapotranspiration was estimated by FAO-56. The ana1ysis results showed that the maximum value of evapotranspiration was in summer, and the minimum was in winter. the orders of the total actual evapotranspiration was as follows: warm steppe, alpine pasture and alpine meadow. The actual evapotranspiration varied with different growing stages. In non-growing period, a daily mean was minimum, and in middle growing period, a daily mean is maximum.

1. General situation of observation site Experiment carried on the Nature reserve of origin areas of three rivers,

general cinditions of 3 observation sites was showed at table 1.

Tab. 1. General condition of 3 observation sites

Grasssland type

Altitude (m)

Location Mainly plants

Alpine meadow

3824 E100°50´ N34°52´

Kobresia pygmaea, K. hummilis, Carex spp, Poa poophagonum, Elymus nutans

Alpine pasture

3739 E100°44´ N34°58´

Stipa purpurea, K. humilis, P. pratensis, Potentilla anserina

Warm steppe

3330 E100°51´ N35°15´

S. krylovii, Orinu kokonorica, Achnatherum splendens


390

2. Research methods There are 3 automatic weather stations was worked at 3 observation

sites.Some data that used for evapotranspiration calculation was recorded in 2006-2007,such as air temperature,relative humidity,wind speed,solar radiation and precipitation.The data used for this paper is from Nov. of 2006 to Oct.of 2007.

3. Calculation method of evapotranspiration 3.1. Action evapotranspiration

Action evapotranspiration was calculated as follows:

C C OET K ET= × (1) ETc was the actual evapotranspiration quantity (mm/d); Kc was the crop

coefficient; ETo was the evapotranspiration quantity of reference crop (mm/d). The evapotranspiration quantity of reference crop (ETc) was calculated by the standardized and unified formula of FAO Penman-Monteith, while the crop coefficient (Kc) was the adjusted value referenced by FAQ-56.

3.2. Evapotranspiration quantity (ETo) determination of reference crops

The formula used for calculate ETo was as follows:

2

2 ( )0.408 ( )

(1 )( 273)

d

o

n s an

C u e eR G

ETC u

T× ϒ × × −

∆ − +

=ϒ + ×

+∆ + (2)

ETo was the evapotranspiration quantity of reference crops (mm/d); ∆ was the slope of the curve for saturation vapour pressure to temperature (kPa/•); Rn was the net solar radiation [MJ/(m2·d)]; G was the geothermal flux [MJ/(m2·d)]; r was the psychrometer constant (kPa/•); Cn and Cd was the constant in the Penman formula with step length of l d respectively (Cn=900, Cd=0.34); es and ea was the saturation vapour pressure and the actual vapour pressure (kPa); T was the daily mean temperature (•); u2 was the wind speed at the height of 2 m (m/s).

3.3. Calculation of crop coefficients (Kc) According to the classification of growth and developmental stage for

grass in FAQ-56 as well as frost season and temperature of this area, the growth and developmental was divided into 4 stages: the initial growing period from 1st

May to 31st May, the middle growing period from 1st Jun. to 31st Aug., the end-growing period from 1st Sep. to 31st Oct., the non-growing period from 1st Nov.,2006 to 30st Apr. Crop coefficients of the initial growing period, the middle


391

growing period and the end-growing period referenced by FAQ-56 was as follows: Kc(ini) = 0,4, Kc(mid) = 1,05, Kc(end) = 0,85. Grassland was covered by dry grass during the non-growing period, and its corresponding crop coefficient was slightly lower than Kc(ini) due to soil freezing. As the climate condition of this area was different with the standard condition, crop coefficients of the middle growing period and the end-growing period were adjusted as follows:

Kc= Kc(reference)+[0.04(u2•2)•0.004(RHmin•45)](h/3)0.3 RHmin was the average of minimum daily relative humidity (%) and

20%≤RHmin≤80%; u2 was the wind speed at the height of 2 m (m/s) and 1 m/s≤u2≤6 m/s; h was the average height in calculation interval (m) and 0.1 m≤h<10 m.

4. Results and analysis 4.1. Seasonal changes of actual evapotranspiration

The dynamic change of actual evapotranspiration was shown in Fig. 1.

0. 00

0. 50

1. 00

1. 50

2. 00

2. 50

2006- 11-01

2006- 12-01

2007- 01-01

2007- 02-01

2007- 03-01

2007- 04-01

2007- 05-01

2007- 06-01

2007- 07-01

2007- 08-01

2007- 09-01

2007- 10-01

Dat e( Y- M- D)

Actu

al E

T(mm

/d)

Al pi ne meadowAl pi ne past ur eWar m st eppe

Fig. 1. Dynamic variation of actual evapotranspriation

The results suggested that ETO in summer was larger while winter was

smaller, and mainly in 3 months from Jun. to Aug. The evapotranspiration quantity reached the peak in the middle August. From the late August to the end-growing period, the evapotranspiration quantity just fluctuated within a narrow range in the last ten-day period of Sep. However, the moisture for evapotranspiration was little due to the reduce of precipitation and temperature as


392

well as the weak growth of forage, so the evapotranspiration quantity of grassland gradually decreased and trended to be stable.

4.2. Differences of evapotranspiration of 3 kinds of grasslands From Fig.1 we can see, there are some differences of evapotranspiration in

the 3 kinds of grasslands.The quantity of evapotranspiration are ordered as follows: warm steppe > alpine meadow > alpine pasture, and daily evapotranspiration are 1,94 mm/d, 1,69 mm/d and 1,57 mm/d respectively, in same sequence. The differences of ETO attribute to different altitude, vegetation, at the same attribute to time air temperature, precipitation and other climate factors.

5. Conclusion The seasonal dynamic change of actual evapotranspiration quantity of

grassland in three river sources areas is as follows: The evapotranspiration quantity in summer was larger while winter was smaller, and reaches the peak in the middle August. The quantity of evapotranspiration are ordered as follows: warm steppe > alpine meadow > alpine pasture.

References

1. Allen R.G., Pereira L.S., Raes D., et a1.FAO Irrigation and Drainage Paper No.56, Crop Evapotranspiration [M]. Rome: FAO, 1998.

2. RANG G., KATERJI N. Measurement and estimation of actual evapatrans-piration in the field under mediterranean climate: A review[J]. European Journal of Agronomy, 2000, 13:125-153.

ВОДНЫЕ ОБЪЕКТЫ БЕЛГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ И ИХ

РЫБОХОЗЯЙСТВЕННОЕ ЗНАЧЕНИЕ В.А. Галыгин, Н.Н. Крамчанинов

Управление охраны и использования животного мира, водных биологических ресурсов и среды их обитания Белгородской области,

г. Белгород, Россия

Белгородская область относится к малообеспеченным водными ресурсами регионам России. Порядка 0,45 % территории области занято водными объектами. Все реки области относятся к малым рекам.


393

В области в общей сложности насчитывается до 500 водотоков, протяженность речной сети составляет 5 тыс. км, принадлежащая бассей-нам р. Дон (80 %) и р. Днепр (20 %). Из 500 водотоков рек протяженностью более 100 км всего 4: Оскол, Сев. Донец, Ворскла, Тихая Сосна.

В области насчитывается 1100 прудов и водохранилищ, в том числе объемом от 100 тыс. м3 и более – 420. Наиболее крупные из них Белгород-ское водохранилище на р. Сев. Донец объемом 76 млн. м3 и Староосколь-ское на р. Оскол объемом 84 млн. м3. Большинство прудов и водохранилищ были построены как противоэрозионные и для орошения сельскохозяйст-венных культур. В настоящее время орошение почти прекращено, пруды используются для производства товарной рыбы, производственного водоснабжения предприятий и являются местами культурного и спортивного отдыха людей.

Водные биоресурсы водоемов области насчитывают: 39 видов рыб, 711 видов водорослей, 109 видов беспозвоночных (зоопланктон), 71 вид ракообразных и 142 видов моллюсков.

В настоящее время на территории Белгородской области водоемов и водотоков рыбохозяйственного значения 310, из них:

– 16 водотоков (реки) расположены на территории нескольких субъектов федерации;

– 51 водоток (реки, ручьи) расположен в пределах области; – 243 водоема (пруды и водохранилища).

В водоемах области наиболее часто встречаются следующие виды рыб:

– в самых малых водотоках: лещ, плотва, карась, линь, окунь, щука; – в малых водотоках: лещ, плотва, карась, линь, окунь, щука, сазан

(карп), сом; – в средних водотоках: лещ, плотва, карась, линь, окунь, щука, сазан

(карп), сом, густера, судак; – в водохранилищах: лещ, плотва, карась, линь, окунь, щука, сазан

(карп), сом, густера, судак, жерех, язь, белый амур, толстолобик, голавль. Наиболее многочисленны следующие виды рыб: лещ, щука, серебря-

ный карась, плотва, окунь, уклейка. Реже встречаются: линь, сазан, карп, белый амур, толстолобик, голавль, жерех, язь, судак, сом. Отмечены единичные случаи поимки в водоемах области стерляди и миноги.


394

Из-за малых размеров водоемов области, а также с учетом, значительно возросшим за последние годы антропогенным прессом на водные биоресурсы, промысловый запас для разных видов рыб уменьша-ется (табл. 1).

Таблица 1. Промысловый запас для разных видов рыб

Наименование водотока Площадь,

га Ихтиомасса,

кг/га Промысловый

запас, т Самые малые водотоки 1389 30 41,6 Малые водотоки 3536 40 141,4 Средние водотоки 2472 50 123,6 Белгородское водохранилище

2320 50 116,0

Старооскольское водохранилище

2444 50 122,2

В области для целей рыбоводства используется более 4300 га

водного фонда, из которых 3600 га под выращивание товарной рыбы и более 1700 га по выращивание рыбопосадочного материала. На этих площа-дях ежегодно выращивается более 4,6 тыс. т товарной рыбы, более 550 т сеголетков и около 1200 тонн рыбопосадочного материала 2-го порядка.

Рыбоводными хозяйствами в 2008 году выращено: карпа 2288 т, растительноядных (толстолобика, белого амура) – 2106 т, карася – 230 т, форели – 15 т.

Рыбхозы области выращивают преимущественно рыб семейства карповых: карп, несколько видов толстолобика, карась. Новые направления рыбоводства – это выращивание форелевых и осетровых видов рыб. В настоящее время практика ведения рыбоводства требует расширения видового состава культивируемых видов рыб.

Для дальнейшего роста производства товарной рыбы необходимо широкое использование прудов комплексного назначения. Использование современных технологий в производстве качественного рыбопосадочного материала и высококачественных комбикормов позволит существенно повысить рыбопродуктивность прудов и снизить себестоимость продукции.

Однако большинство рыбоводных хозяйств осуществляют свою деятельность без рыбоводно-биологического обоснования, отсутствуют


395

экологические паспорта водоемов и тем самым не все водные объекты задействованы в хозяйственном использовании.

Поэтому ближайшей перспективой для полноценного хозяйственного использования водных объектов области являются:

– комплексная экологическая экспертиза и паспортизация всех водоемов области;

– детальное обследование ГТС; – создание проектов по рациональному водопользованию.

ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ ВЛАДИМИРСКОЙ ОБЛАСТИ М.Н. Демидова


Территория Владимирской области в гидрогеологическом отноше-нии расположена в северо-восточной части Московского и западной части Волго-Сурского артезианских бассейнов, граница между которыми прохо-дит по оси Окско-Цнинского вала.

Источники подземных вод, используемые для водоснабжения на территории области, заключены в отложениях: четвертичной системы, верхнего и нижнего отделов меловой, вернего отдела юрской, вернего отдела триасовой, верхнего и нижнего отделов пермской, верхнего отдела каменноугольной систем. Источники крупного централизованного водо-снабжения заключены в отложениях: четвертичных (аллювиально-флювио-гляциальных) – на территории древней долины р. Нерль (и в долине р. Клязьма около г. Гороховца); верхнеюрско-нижнемеловых (терригенных) – на северо-западе области; верхнекаменноугольных (карбонатных) – на территории Окско-Цнинского вала, западной, юго-восточной и юго-западнойчастях области. Наибольшее значение для крупного хозяйственно-питьевого водоснабжения имеют подземные воды верхнекаменноугольных карбонатных отложений. На них основано водоснабжение самых крупных городов области: Коврова, Мурома, Гусь-Хрустального, Александрова, Кольчугино, частично Владимира, Киржача, Петушков, и др., часть подземных вод подается в Московскую область.

Эксплуатация подземных вод для хозяйственно-питьевого водо-снабжения возможна почти на всей территории области. Исключение


396

составляет территория в районе г. Владимира, а также часть территории в Камешковском, Вязниковском и Гороховецком районах, где практически отсутствуют ресурсы пресных подземных вод. Площадь без ресурсов 1,29 тыс. км2.

На всей территории Владимирской области существует прямая (вертикальная) гидрохимическая зональность. С увеличением глубины залегания возрастает минерализация подземных вод.

В результате эксплуатации подземных вод образовались депрессионные воронки, которые привели к изменению гидрогеологичес-ких условий на территории их развития. Сформировавшаяся в водоносном гжельско-ассельском карбонатном комплексе на западе области обширная депрессионная воронка имеет свой центр на водозаборе г. Орехово-Зуево Московской области. Во Владимирской области она, занимая площадь около 8700 км2, доходит до подножия Окско-Цнинского вала, захватывает г. Владимир и далее закругляется на г. Юрьев-Польский. Максимальные снижения уровня в г. Александров (35 м) и г. Киржач (26 м). На территории этой депрессионной воронки изменилось соотношение уровней воды основного и питающего водоносных комплексов, что вызвало интенсифи-кацию процессов перетекания подземных вод из верхнего питающего в продуктивный водоносный комплекс. Напоры подземных вод водоносного гжельско-ассельского карбонатного комплекса уменьшились, но сохрани-лись на всей территории. Существенного влияния эксплуатации водонос-ного гжельско-ассельского карбонатного комплекса на питающий мезо-кайнозойский водоносный комплекс по площади не отмечено.

Локальные депрессионные воронки в водоносном гжельско-ассельском карбонатном комплексе образовались на водозаборах городов: Ковров, Муром, Гусь-Хрустальный и на Верхне-Судогодском водозаборе (для водоснабжения Г.Владимира).

Во Владимирской области наблюдения за подземными водами начаты с 1955 года. До 90-х лет наблюдательная сеть увеличивалась за счёт наблюдательных скважин, передаваемых в режим по окончании разведоч-ных работ для водоснабжения городов и крупных посёлков области. Специальная наблюдательная сеть бурилась в районе Верхне-Судогодского водозабора (для водоснабжения г. Владимира), г. Гусь-Хрустального и на двух водозаборах г. Коврова. В 90-е годы наблюдательная сеть сократилась, были законсервированы наблюдательные пункты, многие из которых имели


397

продолжительные ряды наблюдений. В этот период по мере возможности устранялись последствия «актов вандализма» ремонтировались или стави-лись новые режимные оголовки, производились разовые замеры уровня воды. Таким образом, удалось сохранить скважины, имеющие длинный ряд наблюдений, по 13 из которых в последние годы возобновлены срочные наблюдения. Также в последние годы приняты 9 наблюдательных скважин в районе палеодолины р. Нерли по окончании поисково-оценочных работ.

Качество воды в 89,9 % опробованных скважин не соответствует требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01, при этом в 54,5 % скважин оно не удовлетворительно даже по концентрации отдельно взятых веществ. Наиболее низкое качество имеют подземные воды в Александровском, Петушинском, Судогодском, Муромском и особенно в Собинском районах. Наиболее чисты подземные воды в Ковровском, Селивановском и Юрьев-Польском районах. Повсеместно основными токсикантами являются литий, барий и фтор. Более локально, но также широко распространены кремний, бор, стронций.


ФОРМИРОВАНИЕ БИОГЕННОГО СТОКА ВОЛЖСКОГО И МОСКВОРЕЦКОГО ИСТОЧНИКОВ ВОДОСНАБЖЕНИЯ Г. МОСКВЫ

Н.В. Кирпичникова Институт водных проблем РАН, г. Москва, Россия

The dynamic of many years of the biogenous elements flow from watersheds is a

most important factor at processes autrophication of reservoirs. Traditional the flow main source of nitrogen and phosphorus are considered agricultural areas and in this aspect by the most in detail many researchers are presented experiments mainly on the small watershed, greatly subject to multiform anthropogenic influence and quickly responding on possible changing the influencing factors: dose and terms of a contributing the fertilizers, type an agricultural areas and etc. For the large watersheds by the most complex question is a differentiation of the sources of arrivals biogenous elements, delimitation of natural and anthropogenic factors, determination possible correlation dependencies between parameters biogenous and water runoff.


398

Концентрации биогенных элементов в воде и их соотношения определяют трофический статус озер и качество вод. Нерациональное ведение сельского хозяйства и увеличение объема бытовых и промышлен-ных стоков приводит к значительному росту количества биогенных и органических веществ, поступающих в водоемы. Как следствие, повышает-ся трофический статус водоемов, сокращается их биологическое разнообра-зие, и ухудшается качество воды. Процесс эвтрофирования, начавшись в Западной Европе в 1950-1960 г.г., пришел в Россию с опозданием на 10-15 лет, и в 1970-1980-е годы охватил практически все водоемы Европейской части России.

С переходом российской экономики на рыночные отношения с 90-х годов наблюдается резкий спад в сельскохозяйственном производстве и снижение промышленного производства. В период с 1990-2000 гг. примене-ние удобрений на селькохозяйственных территориях сократилось в 10-15 раз, поступление азота и фосфора с промышленными сточными водами также уменьшился в 2-3 раза.

Многолетняя динамика поступления биогенных элементов с водо-сборной площади является важнейшим фактором при рассмотрении процессов эвтрофирования водоемов. Традиционным основным источни-ком поступления азота и фосфора в гидрографическую сеть считаются сельскохозяйственные территории, и в этом аспекте наиболее подробно многими исследователями представляются эксперименты преимуществен-но на малых водосборах, подверженных многообразному антропогенному влиянию, и быстро реагирующих на возможные изменения воздействую-щих факторов: дозы и сроки внесения удобрений, вид угодий, характер почв, уклоны и т.д. Для крупных водосборов наиболее сложным вопросом является дифференцирование источников поступления биогенных элемен-тов, разграничение природных и антропогенных факторов, установление возможной корреляционной зависимости между параметрами биогенного и водного стоков [1].

Для проведения комплексного анализа использовались многолетние базы данных гидрометеорологических наблюдений, специальные исследо-вания на водосборах и водных объектах, статистическая информация для двух источников водоснабжения г. Москвы – Волжская и Москворецкая системы водоснабжения. Площадь водосбора Волжской системы до замы-кающего створа Иваньковская плотина (г. Дубна) составляет 41000 км2,


399

площадь водосбора Москворецкой системы до замыкающего створа Рублевская водонапорная станция составляет 7530 км2.

На основании многолетних наблюдений качества воды в Иваньков-ском водохранилище и р. Москве получены многолетние распределения концентраций азота и фосфора. На обоих водосборах с развитием сельского хозяйства и интенсивном использовании минеральных и органических удобрений содержание биогенных элементов в одной среде с 1950 по 1990 гг. возросло почти в 5 раз [3].

Далее в течение 15 лет на сельскохозяйственных территориях Волжс-кого и Москворецкого бассейнов сократилось применение минеральных удобрений в 23 и 18 раз, органических – в 4 раза (табл. 1). Посевные пло-щади зерновых и технических культур с 1990 г. по двум водосборам сокра-тились – для Волжского бассейна в 4 раза, Москворецкого в 2, 5 раза [4].

Таблица 1. Динамика внесения удобрений на 1 га пашни

Годы

Волжский источник Москворецкий источник Минеральные удобрения,

кг д.в.

Органические удобрения, т

Минеральные удобрения,

кг д.в.

Органические удобрения, т

1986-90 гг. 188 14 267 12 1991-95 гг. 65 8 128 7 1996-2000 гг. 19 8 37 3 2001-2005 гг. 7 3 15 3

Сброс промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод для

Волжского бассейна азота и фосфора сократился на 60 и 80 % соответ-ственно (рис. 1), для Москворецкого – около 40 % для обоих показателей. Однако к негативным последствиям приводит неудовлетворительная работа очистных сооружений, залповые сбросы и недостаточный контроль сточных вод.

Качество воды по биогенным показателям определялось за многолет-ний период в Иваньковском водохранилище в створе Плоски (средняя часть вдхр.), в р. Москве у водозабора Рублевской водопроводной станции.


400

0

200

400

600

800

1000

1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001

годы

т/год

0

0,5

11,5

2

2,5

3

т/год

Фосфаты Азот общ . Рис. 1. Многолетняя динамика поступления азота и фосфора в Волжский

источник водоснабжения со сточными водами, т/год

Таблица 2. Многолетние изменения содержания аммиака, нитратов и фосфатов у

водозабора Рублевской водопроводной станции (Москворецкий источник) Периоды

наблюдений Содержание, мг/л

Аммиак солевой NH4 + Нитраты NO3- Фосфаты РО4

-

1971-1975 гг. 0,16 1,03 0,22 1976-1980 гг. 0,24 1,58 0,25 1986-1990 гг. 0,35 2,62 0,34 1991-1995 гг. 0,18 2,66 0,24 1996-2000 гг. 0,16 2,24 0,20

Таблица 3. Изменение содержания биогенных элементов в воде Иваньковского

водохранилища (Волжский источник) Периоды

наблюдений Содержание, мг/л

N-NO3 - N-NH4 + Nмин. P-PO4

1986-1990 гг. 0,74 0,69 1,44 0,056 1991-1995 гг. 0,70 0,48 1,19 0,043 1996-2000 гг. 0,67 0,54 1,22 0,040 2001-2005 гг. 0,62 0,44 1, 08 0,044

Несмотря на резкое сокращение антропогенной нагрузки в бассейнах обоих источников водоснабжения, заметного улучшения качества воды по биогенным показателям не наблюдается. В последнее десятилетие новым и опасным источником азота и фосфора стало развитие садово-огородных


401

товариществ и коттеджная застройка непосредственно на берегу водных объектов [2].

Биогенный сток на водосборах формируется также под воздействием водного режима водных объектов. Основной приток в Волжский источник (Иваньковское водохранилище) формируется тремя реками: Волгой, Тверцой и Тьмой. Для установления связи между биогенным и водным стоком в течение 15 лет в период весеннего половодья на входном створе в водохранилище проводился ежедневный отбор проб с определением основных гидрохимических показателей, в том числе и биогенных элементов. Следует отметить, что максимальные концентрации этих показателей отмечались именно в период половодья и только на ветви подъема. Максимальный биогенный сток также наблюдался в этот период.

Корреляционный анализ выявил высокие коэффициенты корреляции между водным и биогенным стоком. Коэффициент корреляции по азоту нитратному составил 0,93, азоту аммонийному 0,89, азоту минеральному 0,95 и фосфору минеральному составил 0,83.

Таким образом, анализ многолетней динамики основных источников биогенных элементов и качественных показателей в воде Волжского и Москворецкого источников водоснабжения г. Москвы не выявил высокой взаимосвязи. Очевидно, следует рассматривать потенциальные неконтроли-руемые источники загрязнения водных объектов и расширять исследова-тельскую и методическую базу.

Литература.

1. Кирпичникова Н.В. Неконтролируемые источники загрязнения. – В кн.: Иваньковское водохранилище. Современное состояние и пробле-мы охраны. – М.: Наука, 2000. – 36 с.

2. Кирпичникова Н.В. Куприянова Е.И. Экологическое состояние водо-охранной зоны Иваньковского водохранилища и современные подхо-ды его регулирования, Известия АН, т.6, 2003. – 77 с.

3. Озера и водохранилища Московского региона. – М., 2004. – 26 с. 4. Техногенное загрязнение речных экосистем. – М.:Научный мир,2002. –

31 с.


402

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТНЫХ И ПОДЗЕМНЫХ ВОД

ВЛАДИМИРСКОГО РЕГИОНА М.О. Кушнерова, Н.В. Селиванова, Ю.М. Вавилов

Владимирский государственный университет, г. Владимир, Россия Основная часть гидрографической сети Владимирской области пред-

ставлена 746 малыми реками и ручьями, из них почти 80 % водных ресур-сов принадлежит рекам бассейна Клязьмы и 20 % – рекам бассейна Оки.

Главной рекой Владимирской области является Клязьма, начинается она к северу от Москвы и впадает в реку Оку. Общая длина ее составляет 647 км, в пределах области – 392 км. Водосборная площадь в пределах области составляет 35 080 км2. Основное направление течения Клязьмы – с запада на восток. Основными притоками реки Клязьмы являются реки Судогда, Нерль, Киржач, Пекша и др. В бассейне Клязьмы имеются охраня-емые природные объекты и водятся ценные и реликтовые животные: выху-холь, ондатра, бобр; произрастают реликтовые растения (сальвиния, водяной орех).

По юго-восточной границе области с юго-запада на северо-восток протекает река Ока. Общая протяженность реки составляет 1520 км, из них всего 157 км приходится на Владимирскую область. Водосборная площадь бассейна в пределах области составляет 8290 км2. Основными притоками реки Оки являются реки Гусь и Ушна, а также малые реки Унжа, Колпь и Илевна. Все притоки левобережные.

Всего по территории области протекает 211 рек. По своему режиму реки области относятся к равнинным, для которых характерны высокое весеннее половодье и низкое стояние уровня воды в остальное время года.

Согласно показателям качества воды поверхностных водных объектов по индексу загрязнения вод получены следующие данные. В реках Владимирской области нет очень чистой воды. Чистой воды в реках – 3,3 % от числа створов, охваченных мониторингом, умеренно-загрязненной – 20,8 %, загрязненной – 33,3 %, грязной – 27,5 %, очень грязной – 10 %, чрезвычайно грязной – 5 %.

Проанализировав динамику качества воды рек Владимирской области по индексу загрязненности воды (ИЗВ) за период 2001-2007 гг., можно сделать следующие выводы: на территории нашей области боль-шинство рек относится к 3 и 4 классам качества, т.е. умеренно-грязная и


403

загрязненная вода. К очень грязным рекам относятся р. Молокча, р. Рпень, р. Мотра, р. Гусь и р. Бужа.

Ежегодно проводятся исследования водных источников на содер-жание токсикантов. Приоритетными загрязняющими веществами для бассейнов рек Клязьма и Ока являются азот нитритный, азот аммонийный, легкоокисляемые органические вещества по величине БПК5 , железо общее.

За период 2000-2007 гг. отмечается увеличение процента проб воды, не отвечающих санитарным нормам, отобранных в водоисточниках по микробиологическим показателям, что связано с ухудшением санитарного состояния водоёмов, используемых для питьевого водоснабжения, в связи с возрастающей антропогенной нагрузкой.

Динамика качества поверхностных вод Владимирской области по удельному комбинаторному индексу загрязняющих веществ (УКИЗВ) за 2006-2007 гг. приведена на рис.1.

Рис. 1. Качество поверхностных вод региона

Основными источниками загрязнения поверхностных вод на терри-

тории г. Владимира и Владимирской области являются предприятия промышленности и жилищно-коммунального хозяйства. Главными водо-


404

пользователями являются предприятия коммунального хозяйства, энерге-тической, химической, машиностроительной и пищевой промышленности. По количеству забираемой и сбрасываемой воды промышленные предприя-тия стоят на втором месте после предприятий жилищно-коммунального хозяйства. Наибольший объем загрязненных сточных вод сбрасывают предприятия г. Владимира: МПП ВКХ, Владимирская ТЭЦ (ВладЭнерго). Большой вклад в загрязнение вносят такие большие города как Ковров, Муром, Александров.

Среднегодовые концентрации наиболее распространенных загряз-няющих веществ в поверхностных водных объектах Владимирской области за 2007 год приведены на рис.2.

Рис. 2. Концентрация наиболее распространенных загрязняющих веществ

в поверхностных водотоках

В связи с интенсификацией развития, сельское хозяйство становится одним из основных источников загрязнения поверхностных вод Владимир-ской области. Главные отрасли сельского хозяйства – рыбоводство, свиноводство, овощеводство имеют четко выраженный пригородный характер. Неправильное хранение и использование удобрений является причиной загрязнения водоемов.


405

Вызывает опасение санитарное состояние территории предприятий, расположенных близко к воде. Скопление мусора, металлолома, нефте-продуктов часто становится активным загрязнителем водотоков во время весеннего половодья и дождевых паводков.

Свыше 50 % очистных сооружений в регионе находится в неудовлет-ворительном техническом состоянии. Многие сооружения выведены из эксплуатации и списаны, другие либо не работают, либо эксплуатируются в режиме механической очистки. Неэффективная работа подавляющего большинства очистных сооружений, фактически превратила малые реки области в приемники сточных вод. На качество воды в реках влияют чрезмерная концентрация производства и населения в крупных городах и поселках, а также соседние регионы – Московская, Ивановская, Рязанская, Нижегородская, Ярославская области.

Качество поверхностных вод в системе ГСМОС контролируют в соответствии с правилами, устанавливающими единые требования к построению сети мониторинга водных объектов, проведению наблюдений и обработки получаемых данных.

Подземные воды играют существенную роль в хозяйственно-питьевом и техническом водоснабжении Владимирской области. Доля подземных вод в хозяйственно-питьевом водоснабжении области 81 % .Общие прогнозные эксплуатационные ресурсы пресных подземных вод (ПЭРПВ) с минерализацией до 1 г/дм3 на территории Владимирской области по результатам работ, выполненным в 1999 году ТОО «Инфоком-Гео» под методическим руководством НППФ ГИДЭК с целью оценки обеспеченности ими потребностей народного хозяйства в хозяйственно-питьевом водоснабжении, составляют 2300 тыс. м3/сут. На всей территории Владимирской области существует прямая (вертикальная) гидрохимическая зональность. С увеличением глубины залегания возрастает минерализация подземных вод. Наибольшее значение для крупного хозяйственно-пить-евого водоснабжения имеют подземные воды водоносного верхнекаменно-угольного карбонатного комплекса (в основном Клязьминско-ассельского и в меньшей степени Касимовского водоносных горизонтов). На них основано водоснабжение самых крупных городов и поселков области. Эксплуатация подземных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения возможна почти на всей территории области. Наименее обеспечены


406

подземными водами города Вязники и Владимир. Для города Вязники разведаны запасы подземных вод в 20 км от города. Для города Владимира разведаны запасы подземных вод на Судогодском месторождении подзем-ных вод в 30 км от города Владимира. В настоящее время из суммы утверж-денных запасов используется 39 % (60 тыс. м3/сутки) подземной воды.

В результате проведенных исследований выявлено, что решающее влияние на качество подземных вод Владимирской области оказывают элементы I (чрезвычайно опасные) и II (высокоопасные) классов опасности: литий, барий, фтор, кремний, стронций и бор, для которых наиболее вероятно природное происхождение (рис. 3). Повышенные концентрации аммиака, нитратов, никеля, хрома имеют явно техногенный характер (табл. 1).

Рис. 3. Содержание в подземных водах Владимирской области элементов I-II

классов опасности, имеющих природное происхождение За последние 2006-2007 годы вода подземных источников водо-

снабжения не отвечала гигиеническим требованиям по микробиологичес-ким показателям в 5,3 % случаях в 2007 г. и в 4,4 % случаях в 2006 г. из-за износа технологического оборудования и несоблюдения мероприятий в зонах санитарной охраны.


407

Таблица 1. Содержание в подземных водах загрязняющих веществ,

имеющих техногенный характер

Скважина Техногенные загрязнители

Содержание техногенных

загрязнителей в подземных водах

ПДК, мг/л

г. Суздаль нитраты 1,11 ПДК 45 п. Красная Горбатка (Селивановский р-н)

нитраты 1,02 ПДК 45

д. Вощиха (Селивановский р-н)


п. Селиваново (Селивановский р-н)


д. Булатниково (Муромский р-н)


д. Сергеево (Вязниковский р-н)


д. Никулино (Гусь-Хрустальный р-н)

азот аммиака 7,47 ПДК 2

г. Ковров хром шестивалентный

26 ПДК 0,05

г. Муром никель 1,8 ПДК 0,1 г. Юрьев-Польский нефтепродукты 3,8 ПДК 0,1 г. Петушки нефтепродукты 1,7 ПДК 0,1 г. Гусь-Хрустальный соединения

аммиака 1,1 ПДК 2

г. Гороховец соединения аммиака

1,2 ПДК 2

г. Кольчугино соединения аммиака

3,1 ПДК 2

При наблюдении за состоянием подземных вод характерными для

территории области являются следующие факторы техногенного воздейст-вия на геологическую среду:


408

– наличие большого количества потенциальных источников загрязне-ния, таких как промышленные и сельскохозяйственные предприятия, полигоны твердых бытовых и промышленных отходов, свалки, склады удобрений и ядохимикатов, ГСМ и других создающих опасность загрязнения геологической среды;

– на территории области получил развитие целый ряд экзогенных геологических (ЭГП) и инженерно-геологических процессов: карст, оползнеобразование, овражная и речная эрозия, заболачивание, подтопление. Эти процессы оказывают негативное воздействие на хозяйственную деятельность и экологическую обстановку, а порой создают угрозу жизни людей и сохранности строений.


ЗАГРЯЗНЕНИЕ РТУТЬЮ РЕКИ ВОЛГИ В НИЖНЕМ ТЕЧЕНИИ 1 А.О. Леонов, 2 Ф.Ш. Ильзова

1 МГУ им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия 2 Астраханский центр гидрометеослужбы, г. Астрахань, Россия

Last years the considerable concentrations of Mercury is detected in Volga River

in its down stream from Volgagrad to Astrakhan. However there are no sufficient anthropogenic sources of this pollutant in the regions. Monitoring and study of spatio-temporal dinamics of the pollutant in water and silt discovered the main trends and changes during last 10 years.

Ртуть – один из самых токсичных тяжелых металлов, обладающий способностью накапливается в организме животных и человека. Существу-ющий в природе глобальный круговорот ртути в большей степени определяется ее поступлением из природных источников, например, в результате вулканической деятельности. По данным Всемирной Организа-ции Здравоохранения (ВОЗ), приблизительно 10 000 т ртути попадает в окружающую среду каждый год из естественных и антропогенных источников и концентрация ртути в атмосфере продолжает увеличиваться на 15 % с каждым годом.


409

Техногенное загрязнение в большинстве случаев является локальным и связано с деятельностью предприятий, использующих ртуть и ее соедине-ния в производстве.

По материалам природоохранных структур Астраханской области на протяжении Волги от г. Волгограда до Астрахани нет предприятий в сбросах которых обнаруживалась ртуть или каких-либо другие техноген-ные источники загрязнения ртутью, нет месторождений ртутьсодержащих пород. Однако в последние годы загрязнение ртутью становится актуаль-ной проблемой региона.

Исследования загрязнения вод р. Волги ртутью от верхней границы Астраханской области до дельты проводились в период с 1999 по 2008 гг. Обследовался участок от с. Цаган Аман до г. Астрахани по 5 пунктам: с. Цаган Аман, с. Верхнее Лебяжье, пос. ЦКК, правобережные очистные сооружения (ПОС), с. Ильинка. Наблюдения проводились раз в десять дней. Использовались также данные по концентрациям ртути, полученные в пунктах: г. Волгоград (0,5 км ниже Волжской ГЭС) и пункту на границе с Астраханской областью (3 км ниже пристани Булгаково) за несколько сезонов. С 2001 по 2006 гг. были изучены донные отложения на предмет содержания ртути у левого и правого берега Волги в пунктах г. Волгоград (0,5 км ниже Волжской ГЭС), на границе с Астраханской областью, с. Цаган Аман, пос. ЦКК и Ильинка.

С 1999 по 2000 гг. загрязнение ртутью р. Волги не было столь значительным и концентрации составляли до 0,01-0,03 мкг/л (ПДК для водоемов рыбохозяйственного значения составляет 0,01 мкг/л). В 2001 г. в водах была обнаружена высокая концентрация данного поллютанта. Некоторая доля загрязнения ртутью приходится на транзит из выше расположенных створов. Среднесезонная концентрация ртути у самого верхнего пункта с. Верхнее Лебяжье в 2001 г. весной составила 0,095 мкг/л. При анализе пространственного распределения загрязнения вод солями ртути прослеживается и доля, вносимая с территории г. Астрахани на участке от с. Верхнее Лебяжье до с. Ильинка. К зиме 2001 года зафиксиро-вано заметное снижение содержания ртути в воде.

В 2002 г. концентрации ртути были в пределах от 0 до 0,04 мкг/л; а с 2005 по 2008 гг. содержание ртути в воде стало стабильно высоким (в среднем 0,025 мкг/л). Динамика изменения среднесезонных концентраций ртути приведена на рис. 1.


410

Рис. 1. Пространственно-временная динамика изменения

концентраций ртути в р. Волга

В 1999 и 2000 гг. максимальные концентрации ртути составили 0,03 мкг/л в самом нижнем створе – с. Ильинка. В 2001 г. концентрации гидрополлютанта в большинстве случаев относятся к разряду экстремально высоких; максимальная концентрация у с. Верхнее Лебяжье (20 ПДК) отмечалась на пике половодья в мае. В районе Астрахани наибольшие концентрации также зафиксированы в это же время. Всего в 2001 г. наблюдалось 43 случая экстремально высокого загрязнения (ЭВЗ) ртутью и 5 случаев высокого загрязнения (ВЗ). В 2002 г. в середине мая зафиксиро-вано 2 случая ЭВЗ в районе Астрахани. Максимальные концентрации гидрополлютанта в 2003 г. (0,04 мг/л), отмечались в основном в районе городской застройки. Через год был зафиксирован лишь 1 случай ВЗ ртутью. В начале ноября 2005 г. в водах р. Волга наблюдался шлейф устой-чиво-взмученной воды, который сопровождался экстремально высоким загрязнением вод ртутью в районе Астрахани с концентрациями 0,05-0,07 мкг/л (ЭВЗ). С 2006 по 2008 гг. ВЗ ртутью с концентрацией 0,03-0,04 мкг/л

00,020,040,060,080,1

0,120,14

1999в

есна

1999лето

1999о

сеньзима

2000весна

2000лето

2000осеньзима

2001весна

2001лето


2002весна

2002л

ето


2003весна

2003лето


2004весна

2004лето

2004о

сеньзима

2005в

есна

2005лето


2006весна

2006лето


2007весна

2007л

ето


2008весна

2008лето


года и сезоны

концентрации

, мкг

/л

пос.ЦКК ПОС с.Ильинка

00,020,040,060,080,1

0,120,14


2001весна

2001лето


2002весна

2002лето


2003весна

2003лето


2004весна

2004лето


2005весна

2005лето


2006весна

2006лето


2007весна

2007лето


2008весна

2008лето

года и сезоны

концентрации

, мкг

/л

с.Цаган Аман с.Верхнее Лебяжье3 км ниже прист.Булгаково Волгоград, 0,5км ниже ГЭС


411

(3-4 ПДК) выявлены на всем исследуемом участке. В результате анализа донных отложений выявлено, что сильное загрязнение ртутью воды в 2001 году проявляется спустя 4 года в 20 м от правого берега реки (максимальное – 0,04 мг/кг у с. Ильинка) и на следующий год у левого берега, когда в 2006 году концентрации возросли до 0,039 мг/кг (рис. 2-3). Это может способствовать вторичному загрязнению воды.

Решить проблему очистки донных отложений вряд ли возможно в

скором времени. Даже при ликвидации источников загрязнения единствен-ным способом будет удаление илов, накопивших ртуть, что в Волге осуществить весьма проблематично. (Так, например, в Японии часть Мина-матского залива, особенно сильно загрязненная ртутью, была осушена, а ил, все еще содержащий ртуть, извлечен со дна. Работы продолжалась 16 лет и потребовали колоссальных затрат).

По данным природоохранных структур техногенные источники загрязнения вод ртутью в Астраханской области отсутствуют. Возможно, что в период половодья происходил смыв ртутных ядохимикатов с сельхозугодий [1, 4]. Однако и это не может привести к таким высоким концентрациям в воде. Анализ ситуации показывает, что в русле Волги от Чебоксарского водохранилища имеются глубинные разломы земной коры. Исследованиями ряда ученых установлено, что в пределах таких зон может наблюдаться поступление флюидов, содержащих повышенные концентра-ции тяжелых металлов и газообразной ртути [2, 3]. Вполне возможно, что в результате таких процессов как периодическое «выдавливание» или

0,0050,0070,0090,0110,0130,0150,0170,0190,0210,0230,0250,0270,0290,0310,0330,0350,0370,039

2001 2002 2003 2004 2005 2006 года

концентрация

(мг/кг

)

Волгоград, 0,5км ниже ГЭС 3 км ниже пристани БулгаковоЦаган - Аман ЦККИльинка

0,0050,0070,0090,0110,0130,0150,0170,0190,0210,0230,0250,0270,0290,0310,0330,0350,0370,039

2001 2002 2003 2004 2005 2006 годаконцентрация

(мг/кг

)

Волгоград, 0,5км ниже ГЭС 3 км ниже пристани БулгаковоЦаган - Аман ЦККИльинка

Рис. 2. Динамика концентраций ртути в донных отложениях (20 м от прав. берега)

Рис. 3. Динамика концентраций ртути в донных отложениях (20 м от лев. берега)


412

«поглощение» вод, насыщающих донные отложения, изменяющихся тектонических напряжений (смены периодов сжатия и растяжения, тектонической дестабилизация недр, обусловленной добычей нефти и газа, в результате произведенных с 1980 по 1984 гг. подземных ядерных взрывов с целью создания подземных емкостей для хранения газоконденсата произошло изменение «режима флюидодинамических систем», «прорыв высоконапорных флюидов» и усиление разгрузки подземных вод [5]. В результате исследования, проведенного Н.А.Озеровой и др. [3] выявлено, что содержание ртути в газах Астраханского месторождения колеблется в пределах (1,0-1,6).10-6г/м3. Это на 2-3 порядка выше, чем в атмосферном воздухе. Но основной концентратор ртути – газоконденсат. Содержание ртути в нем самое высокое – 0,47 мг/кг.

Таким образом, можно сделать вывод, что концентрация ртути в водах р. Волги выше ПДК. Поступление токсиканта в воду имело залповый характер во всех створах, в связи с чем затруднительно выявить пространственную динамику. Максимальное загрязнение этим гидрополлю-тантом в течение исследуемого периода наблюдалось в 2001 г., затем отме-чалась стабилизация концентраций на уровне 1-2 ПДК вплоть до 2008 г. По всей видимости, столь сильное загрязнение ртутью имеет природный характер.


1. Давыдова С.Л., Пименов Ю.Т., Милаева Е.Р. Ртуть, олово, свинец и их органические производные в окружающей среде. – Астрахань: Изд. Астраханского гос. тех. ун-та, 2001. – 147 с.

2. Панов Б.С. Глубинные разломы и минерагения линеамента Карпинс-кого с позиций синэргетического анализа. – Киев: Препринт ИГМР НАН Украины, 1994. – 72 с.

3. Озерова Н.А и др. Прикладные аспекты исследования ртутоносности газоконденсатных месторождений Прикаспийской впадины. Тезисы конференции «Геология, ресурсы, перспективы освоения нефтегазо-вых недр Прикаспийской впадины». – Москва, 2007 – С. 119-122.

4. Рихванов Е. Серебро живое и мертвое. // Волна, №22. Москва, 2007. 5. Михайлов В.Н., Рычагов Г.И. Являются ли недавний подъем уровня

Каспийского моря и его последствия природной катастрофой? Офи-циальный сайт РФФИ // http://www.rfbr.ru.

http://www.rfbr.ru


413

ОСОБЕННОСТИ НЕРАВНОМЕРНОСТИ ВНУТРИГОДОВОГО

РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СТОКА РЕК РОССИИ Д.П. Нестеренко

МГУ им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия The problem of calculation of annual water drainage changeability often arises

at planning stages for improvement of ecological condition of small and medium rivers and for the water resources use adjustment. For the characterization of the annual drainage irregularity the natural load coefficient, which describes the part of a “basic” drainage in total annual drainage, is commonly used. In the current work, the analysis of the “natural load” coefficient for rivers in 12 different regions of Russia (in some cases with subregions) was performed, the dependence of this coefficient on hydrographic and on channel data was constructed. Also the influence of annual drainage irregularity on hydroecologic safety of territories was studied.

Внутригодовое распределение стока рек занимает важное место в

вопросе изучения и расчётов стока как в практическом, так и в научном отношении.

На основании расчетов внутригодового распределения стока устанав-ливаются водохозяйственные параметры (гарантированная отдача воды, выработка энергии, регулирующая емкость водохранилищ и пр.) основных сооружений гидроузла, использующих речной сток для различных отраслей народного хозяйства, а следовательно, и размеры основных сооружений, объем строительных работ и их стоимость. Учет внутригодового распре-деления стока рек с разным режимом стока повышает и экономический эффект ГЭС при объединении их в энергетические системы.

Целью данного исследования являлось: изучение пространственно-временных закономерностей изменения внутригодовой неравномерности стока рек России; рассмотрение связей неравномерности стока с факторами природной среды; оценка влияния неравномерности стока на гидроэкологи-ческую безопасность территорий.

Для достижения данной цели были сформулированы следующие задачи:

1) Рассмотрение зависимости внутригодовой неравномерности стока от гидрографических, морфометрических, климатических и ландшафт-ных факторов.


414

2) Расчёт ряда характеристик неравномерности стока и климатических параметров как для отдельных речных бассейнов, так и для территории России в целом.

3) Анализ полученных сведений во времени и пространстве. 4) Составление карт-схем выделенных районов, а также распределения

различных характеристик неравномерности стока по территории России.

5) Изучение влияния внутригодовой неравномерности стока рек на гидроэкологическую безопасность территорий. В рамках проведённого исследования впервые были изучены

колебания неравномерности внутригодового распределения стока во времени (рис. 1), а также исследовано влияние неравномерности стока на гидроэкологическую безопасность.

Рис. 1. Схема районирования территории России

по неравномерности внутригодового распределения стока рек

При выполнении работы были использованы многолетние наблюю-дения на гидрометрических постах бассейнов р. Оки, р. Сухоны и р. Юг, наблюдения на метеостанциях в г. Калуга и в г. Котлас, данные о неравномерности стока и ландшафтных характеристиках почти для 900 постов (по материалам изданий «Ресурсы поверхностных вод»), а также ряд литературных источников.


415

По итогам работы был проведён анализ литературных источников с целью определения зависимости изменений неравномерности внутригодо-вого распределения стока от таких факторов, как рельеф, гидрографические параметры, ландшафтные характеристики (озёрность, заболоченность, лесистость, распаханность и пр.), антропогенной деятельности. Закономер-ности, описанные в литературе, были найдены для бассейнов р. Оки, р. Су-хоны и р. Юг. Кроме того, по литературным источникам были изучены изменения климата в ХХ веке и прогноз изменений на ХХI век для европейской территории России. Для указанных выше бассейнов по метео-рологическим данным были выявлены описанные в литературе закономер-ности изменения климата, и связанные с ними изменения речного стока и его внутригодовой неравномерности.

Для характеристики неравномерности внутригодового распределения стока воды обычно используется коэффициент естественной зарегулиро-ванности ϕ, характеризующий долю «базисного» стока в годовом объеме стока. Численно коэффициент ϕ равен отношению площади гидрографа, расположенной ниже ординаты среднегодового расхода (базисный сток), к общей площади этого гидрографа (годовой сток). Этот коэффициент применяется в основном для сравнительной характеристики разных рек или районов в отношении величины наиболее устойчивых («базисных») водных ресурсов. Был проведен расчёт данного параметра для рассматриваемых бассейнов как за отдельные годы, так и за многолетний период; рассмотрена их динамика в пространстве и времени. В водохозяйственной практике большое распространение имеет и другой показатель – коэффи-циент внутригодовой неравномерности стока d = 1 – ϕ. Коэффициент d используется в основном для сравнения условий регулирования стока, поскольку численно равен емкости регулирования, необходимой для полного выравнивания стока внутри года (в долях от суммарного объема водных ресурсов). Определяющим фактором, влияющим на величину данных коэффициентов, является доля весеннего половодья в годовом стоке dвп.

Кроме того, были рассчитаны суммы осадков за тёплый и холодный периоды на метеостанциях. Полученные значения были скоррелированы со значениями коэффициентов φ и dвп, а также другими гидрологическими характеристиками. Был проведён анализ полученных связей и сделаны обобщения во временном и пространственном измерениях


416

Помимо указанной выше информации нашем распоряжении имелись средние многолетние значения коэффициента естественной зарегулирован-ности и величины доли весеннего половодья в годовом стоке для рассматриваемых постов. Исходя из имеющихся данных было выделено 12 районов, в ряде случаев с подрайонами. При проведении районирования учитывались следующие факторы: тип водного режима, физико-географи-ческое положение, рельеф, ландшафтные факторы. Затем для каждого из районов (включая подрайоны) были рассчитаны коэффициенты корреляции величин φ и dвп с ландшафтными и гидрометрическими факторами.

Было изучено влияние внутригодовой неравномерности стока на гидроэкологическую безопасность территорий. Основным параметром, представляющим важность при учете влияния неравномерности стока на гидроэкологическую безопасность, является величина доли весеннего половодья dвп в годовом стоке рек. Была составлена карта-схема распреде-ления данной величины по территории России (рис. 2). Кроме того, была рассмотрена связь коэффициента естественной зарегулированности φ с рядом опасных явлений: повторяемостью чрезвычайных ситуаций, максимальным превышением уровней начала затопления, а также с расположением гидрометрического поста в различных природных зонах.

Рис.2. Схема распределения доли весеннего половодья

в годовом стоке на территории РФ


417

Практическая значимость проделанной работы заключается в том, что были установлены закономерности пространственного и временного распределения неравномерности стока, опираясь на которые можно в даль-нейшем расширять познания о речном стоке, а также учитывать получен-ные сведения при водохозяйственной деятельности.

Проведенная работа позволит более полно учитывать неравномер-ность стока в водохозяйственной практике, а также сформировать новые подходы в изучении изменчивости стока.

ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ И ПРАВОВЫЕ АСПЕКТЫ ОГРАНИЧЕНИЙ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ

1 О.А. Романова, 2 Н.Л. Фролова, 3 В.А. Широкова

1 Московская государственная юридическая академия, г. Москва, Россия 2 МГУ имени М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия

3 Институт истории естествознания и техники имени С.И. Вавилова РАН, г. Москва, Россия

Water objects and hydrological processes are of vital important in social and industrial life of up-to-date society. It deals with an extraordinary dependence of population, economy and different ecosystems on water resources and dangerous hydrological processes. Different hydroecological functions of water objects and hydrological limits of use of river basins’ resources and natural risks are described. Legal regulations of use and protection of water objects are discussed.

Задачи охраны окружающей среды и рационального природополь-

зования являются одними из наиболее острых и социально значимых проблем современности. Особую роль в социальной и производственной жизни современного общества играют водные объекты и гидрологические процессы вследствие исключительной зависимости населения, хозяйства, разнообразных биоценозов от наличия или отсутствия необходимых вод-ных ресурсов, опасных гидрологических явлений. Многообразие аспектов влияния водных объектов и гидрологических процессов на условия жизни населения, возможность и эффективность разнообразных видов производ-ства, на условия существования водных и наземных экосистем при естест-венном или измененном гидрологическом режиме рек, озер и водохрани-


418

лищ, подземных вод проявляется через разнообразные гидроэкологические функции водных объектов – экологическую, геосферную, ландшафтную, водохозяйственную, рекреационно-эстетическую, социально-экономичес-кую. Для обеспечения этих функций водных объектов общество должно принимать на себя обязательства по ограничению природо- и водопользо-вания для сохранения количества и определенного качества природных вод. Запасы воды на Земле колоссальны, но возможность их использования ограничена в первую очередь природными факторами, в том числе экологическими. Рост водопотребления и потери воды в результате загрязнения создают дополнительные ограничения на использование водных ресурсов в будущем. Гидрологические ограничения природо- и водопользования условно можно разделить на три группы:

а) ограничения, связанные с предоставлением населению, различным отраслям хозяйства водных, энергетических, биологических, сырьевых и других ресурсов водных объектов и их бассейнов. Они связаны с невозможностью беспредельного изъятия тех или иных ресурсов водных объектов. Объем (расход) потребления водных ресурсов не должен превышать гарантированной (статистически обеспеченной) величины их естественного или искусственного восполнения). Ограничения при исполь-зовании поверхностных вод могут быть связаны также с высокими фоновыми концентрациями химических веществ в природных водах; негативным антропогенным воздействием; недостаточной способностью водных объектов к самоочищению.

б) Ограничения, связанные с лимитированием хозяйственной деятельности, приводящей к негативному изменению состояния водных объектов, качества воды, направленности и интенсивности гидрологичес-ких процессов с учетом стоимости водоохранных мероприятий. Данного рода ограничения связаны с обеспечением безопасности существования водных экосистем, поддержанием экологического стока; ограничением в сбросе сточных вод, сохранением качества воды и т.д. Нормативы допусти-мой антропогенной нагрузки на окружающую среду устанавливаются по каждому виду воздействия хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду и совокупному воздействию всех источников, находя-щихся на этих территориях и (или) акваториях. Нормирование включает разработку, утверждение и контроль за выполнением норм водопотреб-ления и норм предельно допустимых вредных воздействий на водные объекты (ПДВВ).


419

в) Ограничения, связанные с минимизацией водохозяйственного, социального риска, обеспечением безопасности хозяйственных объектов (защита от опасных гидрологических процессов: наводнений, горизонталь-ных и вертикальных русловых деформаций; особенностей режима уровней воды в реках; ледового режима и т.д.).

Таким образом, часть гидрологических ограничений определяется природными условиями, изменение которых можно с той или иной степенью достоверности предвидеть, чтобы избежать возможной катастро-фы. Другая часть ограничений по сути дела создается и определяется самим человеком в процессе хозяйственной деятельности. В настоящее время сделаны только первые попытки оценки этих величин. При отказе от ограничения хозяйственной деятельности последовательно возрастает риск экологических и экономических ущербов, связанных с изменением водных ресурсов, их качества, масштабов затопления освоенных территорий, русловых деформаций, отмиранием малых рек и т.п.

Научно обоснованные ограничения водопользования в целях сохранения и восстановления водно-ресурсного потенциала страны и воспроизводства биотических функций водных объектов в интересах современного и последующих поколений должны закрепляться в правовых нормах, устанавливающих правила поведения субъектов водопользования и составляющих систему правового регулирования общественных отношений в сфере использования и охраны водных объектов.

Основу правового регулирования установления необходимых огра-ничений водопользования составляет система требований, регламентирую-щих деятельность субъектов, связанную с использованием водных объектов и (или) оказывающую на них влияние. Она включает как общие экологические требования, направленные на рациональное использование и предотвращение загрязнения окружающей среды и содержащиеся в экологическом законодательстве, так и общие и специальные требования водного, санитарно-эпидемиологического, градостроительного, земельного, лесного и др. отраслей законодательства, регулирующих отношения, связанные с использованием и охраной водных объектов.

Необходимо при этом отметить, что регулирование одних и тех же отношений несколькими отраслями законодательства является существен-ной проблемой правовой охраны водных объектов от антропогенного воздействия. Например, деятельность по сбросу сточных вод регулируется водным, экологическим, санитарно-эпидемиологическим законодатель-


420

ством и законодательством о водных биологических ресурсах, что, несомненно, затрудняет применение соответствующих норм на практике.

Особенностью правового регулирования водопользования в России является также и то, что большинство конкретных требований и правил, касающихся использования и охраны водных объектов, содержатся в многочисленных подзаконных правительственных и ведомственных норма-тивных актах, а также нормативно-технических документах (государст-венных и отраслевых стандартах (ГОСТ, ОСТ), строительных нормативах и правилах (СНиП, СП и др.), санитарных нормативах и правилах (САНПиН), методических указаниях (МУ), и проч.), многие из которых были приняты еще в 70-80-е годы прошлого столетия, при этом часто дублируют и излишне детализируют технические требования, а, с другой стороны, уже устарели и не всегда соответствуют ныне действующему законодательству (С 1 июля 2003 г. до вступления в силу технических регламентов акты федеральных органов исполнительной власти в сфере технического регулирования носят рекомендательный характер и подлежат обязательному исполнению только в части, соответствующей целям, указанным в пункте 1 статьи 46 Федерального закона от 27.12.2002 № 184-ФЗ «О техническом регулировании в Российской Федерации»). Неясным остается и юридическое значение некоторых из вышеуказанных документов, например руководя-щих документов и методических указаний. В связи с этим неизбежно возникает вопрос о соотношении положений данных документов, различ-ных по форме и ведомственной принадлежности. Все это в совокупности создает значительные сложности как для лиц, которые руководствуются этими документами при осуществлении водохозяйственной деятельности, так и для органов государственного контроля и надзора.

Основным механизмом закрепления ограничений водопользования в действующем российском законодательстве является нормирование в сфере использования и охраны водных объектов.

Экологическое нормирование, частью которого является нормиро-вание в сфере использования и охраны водных объектов, заключается в установлении уполномоченными государственными органами системы нормативов, состоящей из нормативов качества окружающей среды и нормативов допустимого воздействия на нее, исходя из сохранения установленных нормативов качества, обеспечивающих благоприятное состояние окружающей среды. Нормативы допустимого воздействия на водные объекты включают в себя нормативы допустимого привноса в


421

водные объекты химических веществ, энергии и микроорганизмов, а также нормативы допустимого изъятия водных ресурсов из водных объектов, которые устанавливаются как в отношении речных бассейнов и их частей, так и по отношению к конкретным водопользователям. При этом необходимо отметить, что правовое регулирование разработки и установле-ния нормативов допустимого воздействия на водные объекты в России сейчас находится в стадии реформирования и подлежит дальнейшему научному обоснованию и соответствующему совершенствованию их правовой регламентации.

Помимо ограничения существующих воздействий на водные объекты путем их нормирования, важным юридическим механизмом ограничения водопользования является установление экологическим законодательством требований к размещению объектов, оказывающих или потенциально способных оказать негативное воздействие на состояние поверхностных вод. Современный уровень научно-технического и экономического развития общества в Российской Федерации не позволяет обеспечить эффективную правовую защиту поверхностных вод при эксплуатации хозяйственных объектов, особенно промышленности, энергетики, оборон-ного комплекса. Экологически необоснованное размещение таких объектов наносит непоправимый вред окружающей среде и обществу.

Реализация ограничений при размещении экологически опасных объектов должна осуществляться посредством института государственной экологической экспертизы, включающей оценку воздействия на окружаю-щую среду (ОВОС), в также путем установления особых правовых режимов как самих водных объектов (например, отнесения водных объектов к особо охраняемым или придания водному объекту статуса рыбохозяйственного значения), так и их прибрежных территорий в виде водоохранных зон, в пределах которых ограничиваются определенные виды деятельности. В настоящее время изменение российского законодательства в связи с принятием Градостроительного и Водного кодексов РФ привело к сущест-венному ослаблению экологических требований при установлении таких ограничений, что может привести к ухудшению состояния многих водных объектов на территории Российской Федерации.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 09-05-00339; 09-05-00041-а), а также по гранту Президента РФ для поддержки ведущих науч-ных школ (НШ-4964.2008.5).


422

ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫЕ РЕАГЕНТЫ – СОБИРАТЕЛИ Э.П. Тропман, Н.К. Тусупбаев

ВНИИцветмет, г. Усть-Каменогорск, Казахстан There has been developed dry aerofloat technology with 80 % of the base

material content, 2,5 % of sodium hydroxide remaining mass fraction, less than 8 % of impurity content. Dry aerofloat in comparison with liquid butyl aerofloat has higher flotation properties.

Во ВНИИцветмете разработан метод-синтез сухих аэрофлотов на

основе спиртовых смесей R-C4H9, R-C3H7-C6H13 в соотношении 1:1, полу-чены новые соединения из класса аэрофлотов.

Получение высококачественных сухих аэрофлотов проведено путем совершенствования стадии нейтрализации и последующей сушки получен-ных соединений [1].

Нейтрализацию диалкилдитиофосфорной кислоты (ДДФК) осущест-вляли в автоклаве при перемешивании и охлаждении продукта. В качестве нейтрализующего агента применяли высоко концентрированный 42-45 % гидроксид натрия.

В ходе эксперимента определена продолжительность реакции нейтрализации. Время реакции варьировалось в пределах 10-50 мин., при этом определялась остаточная массовая доля гидроксида натрия и конверсия (I) ДДФК. Результаты представлены на рис. 1. Нейтрализация завершается в течение 40 мин. Выход продукта 95 %. Конец реакции определяли по остаточной массовой доле гидроксида натрия, которая соответствует – 2,5 %.

Рис. 1. Влияние времени нейтрализации на конверсию ДДФК


423

Определено влияние температуры нейтрализации на образование побочных продуктов – органических фосфатов. Результаты приведены на рис. 2. Оптимальной температурой при времени контактирования 40 мин. принят интервал 15-25 °С. С ростом температуры выше 25 °С возрастает количество органических примесей более 10 %.

Рис. 2. Влияние температуры нейтрализации на образование

побочных продуктов реакции Изучено влияние мольного соотношения гидроксида натрия: ДДФК.

Выбран интервал варьирования соотношений в пределах 0,9-1,5 моль/моль. Результаты исследований представлены в табл. 1 [2].

Установлено, что с ростом избытка NaOH падает селективность образования (II), что обусловлено, в свою очередь, увеличением доли образования побочных продуктов (III). Однако недостаток NaOH не приво-дит к удовлетворительной конверсии ДДФК (I). Поэтому оптимальным следует признать мольный избыток NaOH 1,1-1,2 моль/моль ДДФК при остаточной концентрации гидроксида натрия 2-2,5 %.

Исследовано влияние концентрации нейтрализующего агента NaOH на время вакуумной сушки. Результаты представлены на рис. 3.

Анализ результатов показывает, чем выше концентрация нейтрали-зующего агента, тем меньше время сушки. При концентрации NaOH 42-45 % время сушки 8-10 часов. С уменьшением концентрации NaOH до 34-38 % время сушки увеличивается до 25 часов. Проведена проверка оптимального режима стадии нейтрализации на укрупненной установке, в ходе которой контролировались выход, качество, чистота образующего продукта.


424

Таблица 1 Влияние мольного соотношения NaОН: диалкилдитиофосфорная кислота

на конверсию ДДФК (I), селективность образования основного вещества (II), побочных продуктов реакции (III) (t = 25 °C; T = 30 мин.)

Мольное соотношение

NaOH: ДДФК,

моль/моль

Конверсия (I), % мас.

Селективность образования (II), % мас.

Образование побочных продуктов

(III), % мас.

Остаточная массовая

доля гидроксида натрия, %

мас. 0,9 79 96 3,0 - 1,0 85 96 3,0 0,08

1,05 87 94 4,0 1,01 1,1 93 93 5,0 2,00 1,2 96 92 7,0 2,50 1,4 99 89 10,0 3,70 1,5 100 86 13,0 4,00

Рис. 3. Влияние концентрации нейтрализуемого агента

на время вакуумной сушки

Согласно результатам обработки экспериментов оптимальный режим процесса нейтрализации, позволяющий обеспечить 96 % выход целевого продукта с содержанием основного вещества 74% при остаточной щелоч-ности – 2,5 %, примесей – не более 8%, достигается при условиях: темпе-


425

ратура – 15-25°С, мольный избыток NaOH – 1,2 моль/моль ДДФК, время реакции – 40 мин. Результаты представлены на рис. 4.

Рис. 4. Уточненные параметры реакции нейтрализации во времени

Исследования показали, что полученная модель процесса нейтрали-

зации, испытанная на укрупненной установке, адекватно описывает его протекание в реальных условиях. Падение выхода целевого продукта, начинающееся по истечении 40 мин., связано с возрастанием остаточной щелочности в реакторе и образованием побочных продуктов. Это дает воз-можность в условиях промышленной реализации процесса контролировать протекание реакции, не прибегая к отбору проб.

Сушку аэрофлотов проводили несколькими методами. Изучена эффективность сушки в сушильном агрегате, галогеновая сушка, сушка под вакуумом. Установлено, что сушка в сушильном шкафу, галогеновая сушка не эффективны.

Наиболее эффективна вакуумная сушка аэрофлотов, нейтрализо-ванных концентрированными щелочами [3, 4].

Установлены оптимальные параметры процесса сушки: – время сушки – 8 часов; – температура – 80-85 °С, при остаточном давлении 130 мм рт. ст.


426

По разработанной технологии получен аэрофлот с содержанием ос-новного вещества 80 %, остаточная массовая доля гидроксида натрия 2,5 %, содержание примесей не более 8 %.

При проведении исследований получения сухих аэрофлотов усовер-шенствована стадия нейтрализации с использованием 45 % концентриро-ванной щелочи. При низкой температуре 20-25 °С и времени нейтрализации не более 40 мин. реакция идет быстро и сопровождается бурным гидроли-зом органических примесей с отщеплением алкоксильного радикала RO и образованием неорганических натриевых солей фосфора, которые не влияют на флотационные свойства аэрофлотов, делая их более селектив-ными.

Разработан и оптимизирован процесс вакуумной сушки полученных аэрофлотов. После вакуум-сушки аэрофлоты при хранении не сорбируют влагу, стабильная активность аэрофлотов сохраняется более полугода. Флотационными испытаниями на чистых минералах и рудах установлено, что сухой аэрофлот обладает более высокими флотационными свойствами по сравнению с применяемым в практике флотации жидким бутиловым аэрофлотом, селективен, может использоваться в сочетании с ксантогена-том в коллективном цикле флотации и при разделении – самостоятельно. При этом сокращается расход реагентов: ксантогената от 30 % до 50 %, вспенивателя до 50 %, углеводородные масла полностью исключаются из процесса флотации.


1. Emmet E. Reid, Organic Chemistry of bivalent sulphur. T. 6. Chemical publishing Co.I.N.C. – New-York, 1962.

2. Ляликов Ю.С. Физико-химические методы анализа.– М.:Химия,1974. – 536 с.

3. Глембоцкий, В.А. Физико-химия флотационных процессов / В.А. Глембоцкий. – М.: Недра, 1980. – 580 с.

4. Саградян А.Л., Крагачев Б.Г. Физико-химические методы исследова-ния флотационного процесса. – Ереван: Изд-во Айастану, 1980. – 205с.


427

РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЧИСТОЙ ВОДОЙ ХОЗЯЙСТВЕННО-ПИТЬЕГО НАЗНАЧЕНИЯ

1 Ю.Ф. Тюриков, 2 В.И. Тарасенко, 2 Б.Н. Борисов 1 «Рабона», г. Владимир, Россия

2 Владимирский государственный университет, г. Владимир, Россия The filtering system SAF «Rabona» in which the principle of baromembrane

divisions of water resources is presented. Division of water resources is realized through half penetrated membranes. Depending on quality of water 5 variants of assembly schemes of filtering systems are offered.

Для решения проблемы обеспечения водой хозяйственно-питьевого

назначения в соответствии федеральной программы «Чистая вода» разрабо-тана система адаптированного фильтрования «Рабона» (САФ «Рабона»), в которую заложен принцип баромембранного разделения водных ресурсов. Для достижения наибольшей эффективности, по нашему мнению, целесообразно размещать САФ «Рабона» в непосредственной близости от потребителя воды. САФ «Рабона», разработанная сотрудниками ООО «Рабона» совместно со специалистами кафедры «Теплогазоснабженим вентиляции и гидравлики», «Водоснабжение и водоотведение» предостав-ляет конструкцию, позволяющая обеспечить качественную очистку воды, от различных видов загрязнений в соответствии требованиями СаНПиН 2.4.1074-01 добытой из любых естественных источников пресной воды.

Применение САФ – «Рабона» в системах централизованного водо-снабжения позволяет эффективно бороться с негативным явлением вторич-ного загрязнения, транспортируемой водой.

В работу САФ «Рабона» заложен принцип разделения водных растворов на полупроницаемых мембранах, представляющих из себя тон-кую пленку, пронизанную огромным количеством сквозных каналов (пор). Под действием избыточного давления, создаваемого насосами, входящими в состав САФ «Рабона», происходит разделение водной среды, подаваемой на очистку, на два потока:

– фильтрат – поток очищенной воды, прошедший через мембрану и направляемый в дальнейшем потребителю;


428

– концентрат – поток воды, содержащий все отфильтрованные на мембранах загрязнения, направляемый в дальнейшем либо в канали-зацию, либо на утилизацию, либо на переработку. Баромембранный метод очистки позволяет существенно снизить

энергозатраты, связанные с очисткой 1 м3 воды (до значения 0,2-0,5 кВт*час/м3) (современные системы 5-30 кВт*час/мЗ).

Благодаря оригинальным техническим решениям количество филь-трата составляет 90/99 % от общего количества, поступившей воды.

Состав и стоимость оборудования зависит от состояния исходной воды (вида загрязнений и их концентраций), что предопределяет наличие нескольких видов сборочных конфигураций САФ «Рабона».

На рис. 1 предоставлено несколько видов сборочных конфигураций САФ «Рабона».

Для правильного выбора вида сборочной конфигурации и ее расчета необходимо получить от Заказчика данные по составу исходной воды, поступающей на очистку в САФ «Рабона».

Предполагаемая САФ «Рабона» запатентована, апробирована, имеет экспертные и санитарно-эпидемиологические заключения, а также сертифи-кат.

Наличие сертификата позволяет внедрять САФ «Рабона» без разра-ботки дорогостоящего проектно-сметной документации.

Опыт эксплуатации САФ «Рабона» в ряде населенных пунктов Владимирской области показал высокую надежность и эффективность очистки.

Считаем целесообразным продолжить внедрение этой технологии в корпусах, буфетах и столовых ВлГУ, а также интенсифицировать подготов-ку кадров специалистов по производству и эксплуатации систем водоснаб-жения и водоотведения практически использующих принципы нанотехно-логии.


429

Рис. 1 Виды сборочных конфигураций САФ «Рабона»:

а) I-ая сборочная – конфигурация – вода, содержащая водонерастворимые загрязнения; б) II-ая сборочная – конфигурация – вода, содержащая двухвалентнос железо, сероводород; в) III-ая сборочная – конфигурация – вода, содержащая водорастворимые загрязнения; г) IV-ая сборочная – конфигурация – вода, содержащая двухвалентное железо; д) V-ая сборочная – конфигурация – вода, содержащая весь спектр загрязнений


430

ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОБОРОТНОГО

ВОДОСНАБЖЕНИЯ НА СТЕКОЛЬНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ Ю.С. Федосова, Н.В. Лоскова, В.А. Лёшина

Владимирский государственный университет, г. Владимир, Россия The following questions are considered: refining of sewage waters in industrial

enterprises, including glass industry and organization of water recirculation with the purpose of saving water resources. The most efficient methods of refining sewage waters are considered including membrane methods. These methods lead to reducing of environmental pollution.

В понятие «сточные воды» входят различные по происхождению,

составу и физико-химическим свойствам воды, которые использовались человеком для бытовых и технологических нужд стекольного производства. При этом вода получила загрязнения и ее физико-химические свойства изменились. Сточные воды разнообразны по составу и, следовательно, по свойствам [1].

На стекольных предприятиях основную долю загрязнений составля-ют минеральные – это кварцевый песок, глина, гидроксиды щелочных металлов, минеральные кислоты и их соли, минеральные масла и т. д.

Производственные сточные воды образуются в результате техно-логических процессов. Качество сточных вод и концентрация загрязняю-щих веществ определяются следующими факторами: видом промышленно-го производства и исходного сырья, режимами технологических процессов. Концентрация загрязнений сточных вод различных предприятий неодина-кова. Она колеблется в весьма широких пределах, в зависимости от расхода воды на единицу продукции, совершенства технологического процесса и производственного оборудования. Концентрация загрязнений в производст-венных сточных водах может сильно колебаться во времени и зависит от хода технологического процесса в отдельных цехах или на предприятии в целом. Неравномерности притока сточных вод и их концентрации во всех случаях ухудшают работу очистных сооружений и усложняет эксплуата-цию.

Хозяйственно-бытовые сточные воды поступают в водоотводящую сеть бытовых помещений промышленных предприятий, комбинатов


431

общественного питания и лечебных учреждений и их доля в производстве стекла невелика.

Атмосферные сточные воды образуются в результате выпадения осадков.

Наиболее дешевым и распространенным способом очистки является отстаивание, для увеличения скорости осаждения частиц примесей в промышленные стоки вводят коагулянты и флокулянты, которые образуют неустойчивые полидисперсные системы. С целью глубокой очистки воды используют флотацию. Пузырьки воздуха, выделяющиеся из воды, пересыщенной растворенным в ней воздухом, увлекаются на поверхность. Использование сточных вод для производства технической воды позволяет значительно сократить потребность предприятия в пресной воде и наиболее надежно и экономично решить задачу защиты водного бассейна от загряз-нения. Поэтому в последнее время особенно интенсивно разрабатываются технологические схемы очистки сточных вод, обеспечивающие необходи-мое качество получаемой воды в соответствии с нормами, принятыми в данном производстве [2].

Наиболее перспективный путь уменьшения потребления свежей воды – это создание оборотных и замкнутых систем водоснабжения. На рис. 1 приведены схемы оборотного водоснабжения промышленного предприятия.

а б в

Рис. 1. Схемы оборотного водоснабжения: а) с охлаждением воды; б) с очисткой воды; в) с очисткой и охлаждением воды. Где П – производство; НС – насосная

станция; ОХ – охлаждение воды и ОС – очистка сточной воды.

добавочная вода


П

ОХ НС


П ОС

НС

П ОС

НС

ОХ


432

При оборотном водоснабжении предусмотрена очистка воды (сточ-ной), охлаждение оборотной воды, обработка и повторное использование сточной воды.

В схеме «а» вода является теплоносителем и в процессе исполь-зования не загрязняется, а нагревается. В схеме «б» вода перед повторным использованием очищается. В схеме «в» воду очищают и охлаждают в градирнях. Во всех случаях свежая вода добавляется только для воспол-нения потерь.

Применение оборотного водоснабжения позволяет в 10-50 раз уменьшить потребление природной воды. При оборотном водоснабжении значительно уменьшаются и улучшаются эксплуатационные затраты. Оборотная вода должна соответствовать определенным значениям показа-телей: карбонатной жидкости, рН.

Оборотную воду в основном используют в теплообменной аппаратуре для отведения избыточного тепла. Она многократно нагревается до 40-45 °С и охлаждается в вентилируемых градирнях или брызгательных бассейнах. Значительная её часть теряется в результате разбрызгивания и испарения. Кроме того, из-за неисправностей и неплотностей теплооб-менной аппаратуры она загрязняется до определенного предела.

Для предотвращения инкрустации, коррозии, биологического обрас-тания, часть оборотной воды выводят из системы (продувочная вода), добавляя, свежую воду из источника или очищенные сточные воды. Средние потери воды от испарения составляют около 2,5 %, от капельного уноса на градирнях 0,3-0,5 %; продувочный сброс принимаются 6-10 %, в среднем 8 %, сумма всех остальных потерь принимается за 1 % от объема обработанной воды.

Основным направлением уменьшения сброса сточных вод является создание систем замкнутого водного хозяйства.

Для создания замкнутых систем водоснабжения промышленные сточные воды подвергаются очистке механическими, химическими, физико-химическими, термическими методами до необходимого качества, зависящего от вида производства. Производства подразделяются на рекуперационные и деструктивные. Рекуперационные подразумевают извлечение из сточных вод и дальнейшую переработку всех ценных веществ. В деструктивных методах вещества, загрязняющие воды,


433

подвергаются разрушению путем окисления или восстановления. Продукты разрушения удаляются из воды в виде газов или осадков.

Для удаления взвешенных частиц из сточных вод используются гидромеханические процессы (периодические и непрерывные), процежи-вание, отстаивания (гравитационное) фильтрование.

Процеживание – перед более тонкой очисткой, сточные воды процеживают через сита и решетки, которые устанавливают перед отстойниками с целью извлечения из них более крупных примесей, которые могут засорить трубы и каналы. Наибольшее распространение имеют неподвижные решетки, их устанавливают под углом 60-75°, из прямоугольных стержней, решетки очищают граблями в горизонтальные отстойники. Они представляют собой прямоугольные резервуары, имеющие два и более одновременно работающих отделения, вода поступает с одного конца на другой. Глубина 1,5-4 м, длина 8-12 м, а ширина 3-6 м (коридора). Равномерное распределение сточной воды достигается при помощи поперечного лотка с наклонными пластинами.

Наиболее распространены противоточные отстойники, когда вода и остаток движутся навстречу друг другу.

Фильтрование применяют для выделения из сточных вод, отстаи-вание используют для очистки сточных производственных вод от нефти, масел, смол и др.

Для удаления более мелких взвешенных веществ, а также ценных продуктов, применяют щиты, которые могут быть двух типов барабанные и дисковые. При вращении барабана сточная вода фильтруется через его внешнюю или внутреннюю поверхность в зависимости от подвода воды снаружи или внутрь. Задерживаемые примеси смываются с сетки водой и отводятся в желоб. Производительность зависит от диаметра барабана и его длины.

Для разделения взвешенных частиц на фракции могут быть исполь-зованы фракционаторы, основной частью которых являются вертикальная сетка, разделяющая на две части. Сточная вода через сопло поступает внутрь фракционатора и делится на грубую и тонкую фракцию, 50-80 % в грубой фракции.

Фильтры с зернистой перегородкой – с большим количеством воды, поддерживающей материал, а фильтрующий материал сверху.


434

Далее сточная вода направляется в гидроциклон, где рабочий объем разделен коническими диафрагмами на несколько ярусов, каждый из кото-рых работает самостоятельно, в этой конструкции использован принцип тонкослойного отстаивания (более полное использование объема аппарата), уменьшение времени пребывания, при одинаковой степени очистки.

Сточная вода поступает из аванкамер через щели между ярусами, по спирали к центру. Частицы масел и нефти, между диафрагмами и стенкой корпуса, выплывают под верхнюю диаграмму и по маслоотводящим трубам выходят на поверхность, удаляются из гидроциклона. Под каждым оборудованием, где есть подтекание жидкости, устанавливается собираю-щий лоток.

Наиболее эффективным методом очистки сточных вод являются мембранные методы [3], основанные на ультрафильтрации, обратном осмосе, микрофильтрации, которые характеризуются высокой степенью разделения, простотой аппаратурного оформления.

На кафедре химической технологии стекла и керамики разработан химически устойчивый стеклокристаллический материал, из которого впоследствии были изготовлены фильтры с жесткой структурой и фильтры-держатели для мембранной установки, прошедшие испытания в условиях ВХЗ при фильтрации сточных вод, содержащих уксусную кислоту, в течение 3-х месяцев. Показатели фильтрации сточных вод до и после экспе-римента остались постоянными, что свидетельствовало о высокой степени фильтрации и устойчивости разработанного материала к воздействию агрессивной среды. Повышение устойчивости к воздействию агрессивных сред достигнуто созданием микропористой полифазной структуры матери-ала, в которой кристаллическая фаза достигает 80…85 об.%. Это открывает возможности в разработке стеклокристаллического материала для фильтра-ции отходов полирующих смесей в производстве сортового стекла.

Кроме этого, керамические фильтры характеризуются высокой степенью регенерации, инертностью с фильтруемой средой, высокой механической прочностью, а также простотой эксплуатации.

Обработка сточных вод с использованием ультрафильтрации находит применение в комбинированных методах очистки. Современные промыш-ленные установки такого типа способны снизить концентрацию меди, цинка, свинца, кадмия, хрома ниже пределов определения, а эффект очистки от примесей и масел выше 90 %.


435

Литература 1. Морозов В.Н., Серов Г.П. Экологическая безопасность производств.

Методология исследования и направления обеспечения: Аналит. обзор. Вып. 85. Охрана окружающей среды и рациональное использо-вание природных ресурсов. – М.: ВНТИЦ, 1993.

2. Белов С.В., Барбинов Ф.А., Козьяков А.Ф. и др. Охрана окружающей среды: Учеб. для технических специальностей вузов. / Под ред. С. В. Белова. 2-е изд. – М.: Высш. шк., 1991.

3. Чехов О.С., Назаров В.И., Калыгин В.Г. Вопросы экологии в стеколь-ном производстве. – М.:Легпромбытиздат,1990. – 144 с.

ПРОШЛОЕ, НАСТОЯЩЕЕ И БУДУЩЕЕ ТАИЦКОГО ВОДОВОДА М.Б. Шилин

Российский государственный гидрометеорологический университет, г. Санкт-Петербург, Россия

The Taitsky water line, constructed in 1773 – 1787 by engineer F. Bauer for water supply to ponds of Pushkin parks, was studied in 2008 as a natural- and technical system that consists of 30 natural and artificial water bodies, which belong to Slavjanka river bassine. Hydrochemical, hydrobiological and geobotanic parameters of the natural- and technical system of the Taitsky water line were analyzed. Proposals for the restauration of the water line were prepared.

Таицкий водовод и являющийся его продолжением Тярлевский водовод – гидротехническое сооружение, расположенное на территории Гатчинского района Ленинградской области, Пушкинского и Павловского районов г. Санкт-Петербург и являющееся составной частью гидросистемы водосборного бассейна реки Славянки, которая включает в себя, помимо указанного водовода, 30 естественных и искусственных водных объектов. Проект Таицкого водовода осуществлен в 1773-1787 гг. инженером-гидрав-ликом Ф.В. Бауэром для обеспечения водой сети прудов Царскосельских (ныне – Пушкинских) парков. Дополнительные (факультативные) цели – наполнение ключевой водой «Царь-Ванны» Баболовского дворца и обеспе-чение Царского Села питьевой водой (при условии поддержания ее требуе-мого качества). Являющийся продолжением Таицкого водовода Тярлевский водовод предназначен для подачи воды в систему парков г. Павловск.


436

Трасса водовода состоит из открытых и закрытых участков. Закрытые участки представляют собой тоннель, подземную кирпичной кладки галерею и гончарные трубы. Открытый участок – канал шириной по верху до 3 м и глубиной вреза до 2 м.

В ходе инженерно-экологических изысканий летом – осенью 2008 г. обследованы следующие водные объекты:

– трасса Таицкого и Тярлевского водоводов (ТВ) протяженностью около 21 км;

– естественные водотоки, пересекающие трассу ТВ: р. Верева, р. Лиговка, р. Кузьминка;

– гидросистема водоемов и водотоков Баболовского парка на территории Пушкинского государственного музея-заповедника (ГМЗ);

– гидросистема водоемов и водотоков Екатерининского парка (Пушкинский ГМЗ);

– Колонистский пруд Отдельного парка; – мелиоративные канавы, впадающие в Тярлевский водовод.

Качество воды Таицких ключей изначально, по данным изысканий инженера П. Островского, оценивалось как высокое, что было подтверж-дено архитектором Иваном Старовым при строительстве в 1774-1778 Таицкой усадьбы. Впоследствии территория выхода ключей и сборного пруда неоднократно расчищалась для поддержания хорошего качества воды в водоводе. Однако, в 1793 г. деревянный трубопровод, идущий от каменного акведука через р. Соболевка до Баболовского дворца, сгнил. В отдельных местах земля провалилась в трубопровод, и качество воды резко ухудшилось. Тем не менее, жесткий санитарно-гигиенический контроль территории, примыкающей к ТВ, строжайший запрет замусоривания территории и тем более использования ее под свалки позволили избежать бактериального заражения воды и не допустить случаев отравления жителей Царского Села питьевой водой. В конце XIX в. был осуществлен проект централизованного водоснабжения Царского Села. После устройст-ва Орловского напорного водопровода в 1905 г. Таицкий водовод служил лишь для питания водой прудов и каналов Царскосельских парков. Регулярные наблюдения за качеством воды в водоводе, проводившиеся одновременно с ежегодными осмотрами и ремонтами, были прекращены. После Октябрьской революции 1917 г. осмотры водовода и какие-либо ремонтные работы не проводились, однако началось интенсивное исполь-зование Царскосельских прудов как мест массового отдыха трудящихся,


437

включая катание на лодках и купание. Возрастание рекреационной нагрузки в совокупности с нарушением проточности неминуемо должны были привести к загрязнению прудов, что и было установлено в 1938 г.

В настоящее время трасса ТВ с примыкающими территориями не является единой водной системой с непрерывным, направленным потоком воды и может быть подразделена на отдельные участки (подсистемы, или «звенья»), имеющие разное питание, обеспеченность водой и испытываю-щие разные формы антропогенной нагрузки. При разработке мероприятий по восстановлению ТВ целесообразен ступенчатый (покомпонентный) подход к нормализации экологической ситуации по принципу «звено за звеном», при котором проектные решения предлагаются для каждой из подсистем с учетом особенностей экологического состояния и антропоген-ной нагрузки.

Анализ химического состава воды показал, что во всех водных объектах по трассе ТВ вода – прозрачная, без запаха, с содержанием взвешенных частиц в диапазоне от 2,0 до 47 мг/дм3. Содержание кислорода – высокое (от 6,8 до 12,0 мг/дм3 при норме – не менее 4 мг/дм3). Водородный показатель – в пределах установленных нормативов. Содержание металлов (калий, кальций, магний, цинк, медь, хром, никель) – намного ниже границы ПДК. Содержание свинца достигает границы ПДК только в р. Кузьминка на пересечении с шоссе; очевидно, источником поступления свинца в воду является автомобильный транспорт. Загряз-нения водорастворимыми хлоридами не выявлено. Содержание фосфатов, ПАВ, нефтепродуктов, фенолов – намного ниже ПДК. ПХБ не обнаружены. Высокое (хотя и в пределах нормы) содержание сульфатов отмечено только в р. Лиговка, что очевидно связано со стоком с сельхозугодий. Содержание нитратов и нитритов не превышает норматив, хотя в районе Таицких ключей и в водах р. Верева оно относительно высоко. Отмеченные высокие концентрации марганца и железа не содержат риска для человека и других биологических видов и могут быть объяснены природными особенностями вод. Перечисленные особенности изученных водных объектов позволяют охарактеризовать их по химическим показателям в целом как «чистые». Превышение норматива по окисляемости и аммонию в мелиоративной ка-наве, впадающей в Тярлевский водовод, говорит о загрязнении вод биоген-ными веществами, что характерно для водных объектов, находящихся в зоне влияния городской и пригородной застройки. Содержание азота аммо-нийного в ближней к Павловску мелиоративной канаве, впадающей в Тяр-


438

левский водовод, а также в р. Верева и р. Кузьминка превышает норматив. Наличие аммоний-иона в концентрациях, превышающих фоновые значе-ния, указывает на свежее загрязнение и близость источника загрязнения.

По показателю «окисляемость», характеризующему содержание в воде органических и минеральных веществ, все пробы, кроме взятой из Колонистского пруда, относятся к «грязным» и «очень грязным». Вода в Серебряном пруду, Монаховой канаве в районе моста, мелиоративной канаве, впадающей в Монахову канаву, и ближней к Пушкину мелиоративной канаве, впадающей в Тярлевский водовод не соответствует нормативу, что указывает на высокую степень загрязнения исследуемых водных объектов органическим веществом.

По комплексным показателям большинство изученных водных объектов относится к классу «чистые». К классу «умеренно загрязненные» относятся: р. Кузьминка, мелиоративная канава, впадающая в Монахову канаву, и сточная канава, пересекающая шоссе Пушкин – Павловск. К классу «загрязненные» относится р. Лиговка перед грунтовой дорогой.

По гидробиологическим показателям (фито- и зоопланктон, бентос) пруды Баболовского и Екатерининского парков относятся к «умеренно загрязненным», Колонистский пруд – тяготеет к «загрязненным».

По микробиологическим показателям – все отобранные пробы воды соответствуют нормативам. Исключение составляет р. Верева, не соответ-ствующая общим требованиям к воде водных объектов в черте населенных мест по наличию общих и термотолерантных колиморфных бактерий. Наличие бактериального загрязнения может быть объяснено близостью несанкционированной свалки мусора.

Донные отложения в обследованных водных объектах не содержат загрязняющих веществ в концентрациях, превышающих ПДК, и могут быть без ограничений использованы при строительных и садово-парковых работах. Повышенное (хотя и в пределах нормы) содержание цинка и никеля отмечено в донных отложениях в районе Таицких ключей, что может быть объяснено близостью несанкционированной свалки мусора.

Исследованные естественные водотоки – р. Лиговка, р. Кузьминка – могут быть использованы в качестве источника водопоступления в природно-техническую систему Таицкого и Тярлевского водоводов после проведения незначительных по объему мелиоративных работ и расчищения русел. Для обеспечения бесперебойного поступления воды в водовод целесообразно создание на указанных водотоках небольших по объему


439

водохранилищ. Формирование водохранилищ приведет к стабилизации экологической обстановки и повышению качества воды в водотоках.

Возможность использования в водоводе воды р. Верева требует дополнительных оценок в связи с выявленными рисковыми содержаниями токсических веществ. «Подсистема» «Таицкие ключи + р. Верева» характеризуется наиболее напряженной экологической обстановкой в связи с поступлением в водную среду токсических веществ из зоны несанкцио-нированной свалки мусора и бытовых отходов. Нормализация экологичес-кой обстановки может быть достигнута путем формирования в районе выхода ключей водоохраной зоны и ее обустройства. Для изоляции района выхода ключей целесообразно сооружение ангара.

Основной экологической проблемой зоны ТВ водовода является избыточное поступление органических веществ (в том числе – продуциру-емых непосредственно в водоемах Екатерининского и Баболовского парков). В качестве основных мероприятий по минимизации органического загрязнения могут быть рекомендованы: дноочищение и удаление донных отложений; восстановление проточности системы прудов; берегоукрепле-ние; принятие комплекса мер по предотвращению эвтрофирования.

Учитывая насущную потребность в восстановлении проточности прудов, формирование единой природно-технической системы Таицкого и Тярлевского водоводов с направленным общим током воды несомненно имеет смысл. Восстановление тока воды окажет нормализирующее и оздоравливающее действие на все «подсистемы» («звенья») водовода.

Важнейшей задачей управления единой природно-технической сис-темой Таицкого и Тярлевского водоводов должно стать обеспечение высокого качества воды и околоводной среды в целом по трассе. Это воз-можно только на основе данных дополнительных экологических изыска-ний. Восстановление единой природно-технической системы Таицкого и Тярлевского водоводов должно сопровождаться формированием единой водоохраной зоны. С целью разъяснения предназначения и задач водовода, а также особенностей его функционирования и важности поддержания здоровой экологической ситуации целесообразно привлечение внимания общественности и специалистов к проблемам природно-технической системы Тярлевского и Таицкого водоводов – подготовка публикаций в СМИ, специализированной фотовыставки на территории ГМЗ «Царское Село», научно-популярной историко-экологической монографии.


440

РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ В СТРАНАХ БЛИЖНЕГО ВОСТОКА

D. Nidal Said Directorate of water resources in Aleppo – Syria

Ожидается, что нехватка водных ресурсов, станет второй наиболее

важной задачей, стоящей перед миром в течение следующего десятилетия. В результате увеличения численности населения, как ожидается,

возрастет потребность в поливной и питьевой воде на 20% в течение следующих пяти - двадцати лет.

Ниже приводятся основные элементы стратегии управления водными ресурсами.

1. Водные ресурсы, образование и профессиональная подготовка: Подготовка кадров является одним из способов повышения

эффективности и производительности. Из-за отсутствия квалифицирован-ных кадров и опыта, необходимо разработать образовательные программы подготовки специалистов для удовлетворения потребностей в области людских ресурсов и для эффективного управления водными ресурсами. С другой стороны, необходимо разрабатывать специальные программы для обучения общим вопросам водных ресурсов, их сохранению. Публикация книг и интернет-программ необходима для массовой информации населе-ния.

2. Укрепление потенциала научных исследований: Это включает в себя поддержку и поощрение научно-исследова-

тельской деятельности в различных формах и создание научно-исследова-тельских центров на региональном и международном уровне для проведе-ния исследований по конкретным проблемам водных ресурсов. При этом будет обеспечиваться широкое распространение результатов исследований и передового опыта в учебных и научно-исследовательских журналах.

3. Механизмы для осуществления проектов в области водо-снабжения:

Существует несколько решений проблемы рационального использо-вания водных ресурсов, а также вопросов, выходящих за рамки непосред-ственного участия в водном секторе, например, программы по борьбе с опустыниванием, голодом, болезнями, а также сохранению биологического разнообразия и др.


441

4. Водные технологии: Необходима поддержка по укреплению потенциала в области техно-

логий управления водохозяйственной деятельностью, внедрение этих технологий в дополнение к управленческим методам сохранения водных ресурсов повысит эффективность использования водных ресурсов и сточ-ных вод, утилизацию и повторное их использование.


442

СЕКЦИЯ 6. ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ В АРМЕНИИ

О.А. Джугарян Центр эколого-ноосферных исследований

Национальной Академии Наук РА, г. Ереван, Армения In 2000, in Armenia, the ecological education law was passed. There have been

designed the ways of development of ecology as a science as well as ecological education. There have been also included the framework of scientists’ efforts for working out the methodology aiming at formation of ecological liability at school age, activation of ecological movement, application of knowledge in practice. The main aim of upbringing and education is to protect a man in the technosphere against antropogenic and nature negative impact as well as to achieve normal living conditions.

Экология XXI века – это учение о путях выживания и устойчивого

развития человечества. Практической основой рационального природополь-зования является изучение взаимосвязей природы и общества. Их учет необходим для управления процессом взаимодействия природы и общест-ва. Интерес к экологии в мире возрастал по мере внедрения в хозяйствен-ную деятельность достижений науки и техники. В конце XX столетия усилилась прикладная направленность экологии, связанная с изучением экосистем и биосферы в целом: круговорота воды и воздуха как целого с выделением остальных его компонентов; продуктивности общества; цепей питания; глобального загрязнения окружающей среды; изменением клима-та; системного анализа и управления как средой обитания, так и деятель-ностью человека.

Накопленный материал науки (археология, антропология, этногра-фия, химия, геология, биология и др.) позволяет понять многие социально-экологические последствия, происходящие на планете Земля. Так, уже на первых этапах развития общества наблюдается становление и развитие хозяйственной и социокультурной деятельности первых цивилизаций, к которым относится и Армения. Цивилизации в долинах Нила, Тигра и Евфрата, Инда и Хуанхэ развивались при наличии сложных водохозяйст-


443

венных систем и не случайно их именовали гидротехническими цивилиза-циями. Как только водохозяйственные системы пришли в упадок, по причине засоления почв, заиливания каналов и др., эти цивилизации приш-ли в упадок и постепенно исчезли. Двуречье является печальным примером того, как неправильное ведение водного хозяйства и земледелия может в итоге привести к гибели целой цивилизации.

На современном этапе развития человечества первостепенной задачей является осознание остроты и масштабности экологических проб-лем, выявление их глобального, регионального и локального характера, развитие системы экологизации науки, образования и просвещения, что создает предпосылки для формирования экологической культуры, в рамках которой взаимоотношение человека и природы предстает как духовно-нравственная проблема.

Разработка стратегии экологического образования и охраны окружа-ющей среды, координация усилий различных стран в этой сфере осущест-вляется на уровне ООН по вопросам образования, науки и культуры (ЮНЕСКО).

Важным этапом в развитии экологического образования явилась Первая Межправительственная конференция по образованию в области окружающей среды, созванная ЮНЕСКО совместно с ЮНЕП в Тбилиси в 1977 г., которая приняла стратегию развития образования в области окружающей среды на национальном уровне и утвердила 40 конкретных рекомендаций по совершенствованию экологического просвещения.

Важнейшим фактором решения экологических проблем должно стать глобальное воспитание, которое предусматривает постановку вопросов экологии в центр всех учебных программ, начиная с детских дошкольных учреждений и кончая ВУЗами, подготовкой учителей и преподавателей и управленческого аппарата.

Начиная с 90-х годов XX столетия под влиянием углубления эколого-экономического кризиса, связанного с разрушительным землетря-сением в Спитаке в 1988 г., войной в Карабахе, длительной экономической блокадой, продолжающейся до сих пор, стоит проблема разработки и внедрения новых концепций идеологических позиций и стратегий отечест-венного экологического образования, поиск национальных нетрадицион-ных подходов.


444

В 2000 году был принят закон об экологическом образовании в Армении. Были намечены пути развития экологической науки и образо-вания, основные положения которого: концентрация усилий ученых на комплексную психолого-педагогическую и методическую разработку усло-вий формирования экологической ответственности; гуманизация образова-ния в целях формирования общечеловеческого приоритета сохранения средств жизни; активизация экологического движения; применение знаний в практической деятельности, как элемента экологической культуры; преодоление разрыва между знаниями, сознанием, эмоциями, отношением и деятельностью; создание вариантов содержания и форм экологического образования в изменяющихся условиях.

Отношение к природе в экологическом образовании базируется на ориентации отбора информации, вида деятельности, создании таких педаго-гических ситуаций, которые оказывают наибольшее влияние на субъектив-ное отношение к природе. В практике преподавания экологических дисциплин Армении учеников учат наблюдению и сопереживанию всего, что их окружает. Необходимо помнить, что занятия естествознанием требует от ребенка высокого уровня развития духовной жизни, способности фантазировать, глубоко чувствовать, а не только мыслить. Знания должны «переживаться» ребенком, это обеспечивает их осмысление личностью и формирование ее отношений к миру.

Технологическая тенденция в экологическом образовании ориенти-рована на экологической проблеме той местности, где живут учащиеся, студенты, молодежь, а не на охрану природы вообще. В республике приемы обучения предполагают работу в конкретном месте: пример 1 – школьники Гегаркуникской области занимаются проблемой охраны озера Севан; пример 2 – школьники Лорийской области проводят акции по охране и восстановлению лесных массивов; пример 3 – молодежь, студенты, школьники г. Еревана ведут работу по санитарно-гигиенической очистке городских территорий и озеленению пригородных зон города. В издаваемых в Армении книгах и методических пособиях по экологии обобщены научные и практические достижения в передовых странах мира. Экологические дисциплины призваны интегрировать на общей методичес-кой основе в единый комплекс знаний, необходимых для обеспечения комфортного состояния и безопасности человека во взаимодействии со средой обитания.


445

Таким образом, основная цель воспитания и образования – это защита человека в техносфере от негативного воздействия антропогенного и естественного происхождения и достижения нормальных условий жизни. Средством достижения этой цели является реализация обществом знаний и умений, направленных на уменьшение в техносфере физических, химичес-ких, биологических и иных негативных воздействий до предельно допусти-мых значений.

ОРГАНИЗАЦИЯ «ЗЕЛЕНЫХ КАМПУСОВ» КАК ИНСТРУМЕНТ ПОВЫШЕНИЯ

ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ СРЕДИ УЧАЩИХСЯ И СОТРУДНИКОВ В ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЯХ

П.А. Кирюшин МГУ им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия

Экологические проблемы считаются сейчас одними из важнейших во

всех развитых странах. К сожалению, в России их решению уделяется недостаточно внимания. Очевидно, что в изменении сложившейся ситуации должно быть заинтересовано молодое поколение т.к. ему предстоит жить в тех экологических условиях, которые формируются сейчас. При этом, особую роль в решении проблем окружающей среды, на наш взгляд, должна сыграть молодежь из высших учебных заведений – студенты, аспиранты и молодые ученые.

Во-первых, вузовская молодежь является интеллектуальным и инициативно-творческим ядром будущей России. Поэтому, в первую очередь, она должна в полной мере осознавать важность решения экологических проблем.

Во-вторых, сами вузы являются как источником инновационных экологических решений, так и объектом для их апробации.

В-третьих, наши вузы являются связующим звеном («alma mater») между учащейся молодежью и старшим поколением выпускников. Объеди-нение их усилий позволит эффективно решать экологические проблемы.

В некоторых зарубежных университетах сейчас работают, т.н. «зеленые кампусы» (green campus), которые занимаются внедрением экологически устойчивых практик в университетскую жизнь. (См. напри-мер http://green.harvard.edu/). В этом году инициативной молодежной

http://green.harvard.edu/


446

группой из МГУ им. М.В.Ломоносова был начат проект разработки модели отечественного аналога «зеленого кампуса».

Первой задачей для участников проекта является создание «зеленого кампуса» в МГУ. Основными направлениями его работы должно стать: внедрение систем раздельного сбора отходов, повышения эффективности использования электроэнергии и воды, создание информационного экопор-тала, разработка образовательных мероприятий и эко-кодекса, продвижение экологических устойчивых практик в жизни учащихся и сотрудников МГУ. Целью проекта является формирование экологической культуры среди молодежи. После апробации данного решения в Московском Университете планируется подготовить модель российского «зеленого кампуса» для внедрения в других вузах России.

Результатом работы должно стать: 1) Повышение уровня эко-сознательности в среде учащихся и сотруд-

ников вузов. 2) Демонстрация опыта решения экологических проблем для его исполь-

зования за пределами учебного заведения. 3) Формирование имиджа вузов как источников решения актуальных

практических задач. 4) Реализация социально-творческих молодежных инициатив в сфере

экологии – инновационно-технологических, научных, творческих решений.

5) Усиление интеграции как между факультетами, так и между учащими-ся и сотрудниками и выпускниками.

6) Экономия бюджетных средств вузов, за счет повышения эффектив-ности использования ресурсов. На данном этапе начата работа по проведению пилотного проекта по

сбору отработанных батареек. Его цель – привлечь максимум внимания к проблеме отходов, понять уровень экологической культуры, оценить возможности для дальнейших действий. Батарейка в этом плане очень удобный объект. Важна и экологическая составляющая данной акции – одна выброшенная батарейка может нанести вред окружающей среде на площади до двух гектар.

Также получена поддержка нашей организации администрацией университета и профессорско-преподавательского состава. Помимо этого, налажены договоренности с другими экологическими организациями, ведется работа над информационным интернет-порталом.


447

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИННОВАЦИОННЫХ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ УЧАЩИХСЯ

И.Е. Князьков Владимирский государственный университет, г. Владимир, Россия

In the teaching process it is desirable to use different ways of students

knowledge control. Quick control student questioning is recommended for the current knowledge check, as to logical tests is suitable for the resulting control. Ability to solve interesting and complicated problems will help students in their further work. It is also recommended to use compositions with the use of specific discipline terms for their meaningful use within the scope of the special secondary education.

В настоящее время, когда в связи с уменьшением интереса к

обучению у большинства студентов целесообразно развивать не только инновационные методы обучения, но и аналогичные методы контроля знаний, выбирая наиболее эффективные в каждом конкретном случае.

1. Быстрый контрольный опрос студентов. Традиционно выделяе-мое время 10-15 мин. на задание предусматривает полное освещение вопроса с разбором примеров-иллюстраций. Такая форма абсолютно идентична критерию ответа на зачетные и экзаменационные вопросы в конце курса обучения. Однако не менее важен и простой контроль владения терминологией. Тем более что при проведении текущих контрольных работ в поточных аудиториях крайне сложно бороться с использованием студентами шпаргалок и конспектов, со списыванием правильных ответов друг у друга. Поэтому, целесообразно увеличить число контрольных опросов до 10 и более и сократить время выполнения каждого задания до 1,5-2 мин., за которые студент должен лишь правильно передать смысл термина. Проверка такой контрольной работы значительно упрощается, так как за правильный ответ студент получает 1 балл, а при отсутствии его или ошибочном определении 0 баллов. При желании за неполный или неточный ответ преподаватель может дать 0,5 балла.

Вариант, когда определение зачитывает преподаватель, а студентам остается лишь написать название термина, хотя и предполагает большее сокращение времени выполнения (до 0,5 мин.), тем не менее, не дает объективной оценки, так как студентам легче обменяться правильными ответами, нежели в предыдущем случае.


448

2. Логические тесты. Их специфика основана на использовании нескольких установочных определений, скомпонованных таким образом, чтобы каждое последующее базировалось на предыдущем утверждении (выводы: 1-2, 2-3, 3-4) или когда серию из нескольких независимых положений завершает общий итоговый вывод (1-4, 2-4, 3-4). Тестируемый должен определить момент, когда в серию этих рассуждений вкрадывается ошибка, связанная с неверными предпосылками (1, 2, 3, 4), а также проанализировать все причинно-следственные связи и определить невер-ные выводы. В конце задания он по желанию может написать обоснование своего ответа.

Таким образом, оценка выполнения складывается из поиска ошибоч-ных утверждений и выводов (1 балл). Полученную сумму баллов необходи-мо уменьшать при указании верных фактов как ложных утверждений и логически верных выводов как ошибочных (-1 балл). Таким образом, при значительных пробелах в образовании студент может получить даже отрицательную оценку. Тесты (оцениваемые подобным образом) наиболее применимы к областям знания, где ошибка чревата серьезными и даже катастрофическими последствиями (медицина и экология). Данные задания наглядно показывают опасность как полного, так и частичного отсутствия знаний у учащихся по предмету; показывают необходимость проверки противоречащих друг другу фактов, особенно полученных из сомнитель-ных источников (периодическая печать, популярная литература, интернет-сайты). В итоге студенты видят, что неверные предпосылки всегда приводят к полностью ошибочным выводам, а ход изначально правильного рассуждения может быть нарушен в любой момент при отсутствии глубоких знаний по предмету.

Примерные задания и пояснения к ним. Задание №1. Укажите, с какого момента логика рассуждения стала

ошибочной: а) чем больше растворимость удобрений, тем выше их гигроскопичность; б) чем выше гигроскопичность, тем сильнее слеживаются удобрения; в) чем плотнее слежались частицы удобрения, тем сложнее их раство-

рить; г) таким образом, чем выше растворимость удобрений, тем сложнее их

растворить.


449

Анализ задания: В данном задании неверна исходная предпосылка (пункт «а»):

– гигроскопичность не коррелирует с растворимостью соединения. Бывают как хорошо растворимые удобрения (сульфат калия), которые не гигроскопичны, так и наоборот. Если учащийся пропускает этот момент и соглашается с ним, то

получает в итоге неверный вывод, хотя все последующие высказывания абсолютно правильны.

Задание №2. Укажите, с какого момента логика рассуждения стала ошибочной: а) одновалентные катионы калия и натрия усиливают пептизацию

коллоидных частиц; б) коллоидными частицами часто являются гумусовые вещества; в) гумусовые вещества – это сильно полимеризованные органические

кислоты и их соли; г) так как все кислоты подкисляют почву, то добавление ионов натрия

будет облагораживать щелочные почвы солончаков. Анализ задания: Задание показывает, что может быть неверный

вывод, даже при исходно правильных предпосылках, поскольку натрий и так содержится в этих почвах и вызывает повреждение и угнетение роста растений. Увеличение подвижности токсических веществ и их концентра-ции приведет к полной гибели растений!

Такие тестовые задания будут особенно полезны для комплексного контроля знаний, полученных на занятиях специализированных дисциплин. В таком случае целесообразно вводить в одно задание сведения по разным дисциплинам (например, экологии растений и почвоведения, в комбини-ровании с вопросами по биоразнообразию и ландшафтному планирова-нию). Оптимальная величина рассуждения (логического теста) должна быть не менее 4-5 предложений, чтобы с одной стороны предоставить учащимся полноценный материал для анализа, а с другой стороны, чтобы этот материал был достаточно разноплановый и содержал сведения разных дисциплин.

В качестве примера можно рассмотреть следующее задание. Задание №3. Укажите, с какого момента логика рассуждения стала

ошибочной: а) калий необходим для раскрытия устьиц растений (экология растений);


450

б) интенсивный газообмен в листьях обеспечивается при максимальном раскрытии устьичных щелей (экология растений);

в) газообмен напрямую связан с продуктивностью всех растений, даже сорняков (общая экология);

г) чем более мощными вырастают сорняки, тем они сильнее затеняют культурные растения (общая экология);

д) поэтому во всех экосистемах внесение калийных удобрений наносит непоправимый вред полезным растениям (ландшафтоведение и ландшафтное планирование). Анализ задания: Неверен вывод («г-д»), поскольку создание благо-

приятных условий хорошо сказывается на всех растениях, а более быстрое развитие сорняков вызвано нестабильностью искусственных экосистем – агроценозов.

3. Задания по поиску допущенных ошибок. Является более простым вариантом контроля и предусматривает

лишь анализ правдивости отдельных высказываний, с обязательным исправлением ошибочных положений. Однако поиск ошибок не должен превращаться в самоцель, поэтому в общую массу предложений необхо-димо включать и полностью верные высказывания.

4. Сочинение с использованием терминологии дисциплины. Целью данной разработки было преодоление негативной тенденции,

когда учащиеся считают все специальные термины мертвыми и враждеб-ными. В этом случае на «образном» и живом примере можно показать смысл каждого понятия и проконтролировать правильность его восприятия. Наиболее целесообразно использование этой формы контроля в рамках довузовского образования (занятия в колледже, проведение олимпиад и т.д.) Данное сочинение может быть написано по любой дисциплине, а варианты его могут быть самые разные. Желательно, чтобы все употреблен-ные в сочинении термины, учащиеся подчеркивали, а в конце составляли их словарь.

Выдержки из сочинения № 1 «Жизнеописание почвенных микроорганизмов»: «Раньше проще все, было – делай свое дело: хочешь – гумификацией занимайся, а как времена голодные настанут, так и полная минерализация допускалась. А сейчас – сплошное антропогенное влияние! Одна надежда осталась – перебраться бы на скотный двор. Там не жизнь –


451

малина: тепловой режим непромерзающий, еды завались. Но не могу я амфолитоидом быть – родина она одна!» Использованные термины: 1) гумификация – процесс образования гумуса в почве. 2) минерализация – полное разложение органических веществ в почве до

неорганических соединений. 3) антропогенное влияние – влияние человека. 4) непромерзающий тепловой режим – тепловой режим тропических

районов. 5) амфолитоид – разновидность коллоидных частиц, способных легко

менять свой заряд и полярность. Рецензия: Данным учащимся в сочинении правильно употреблено

несколько терминов; ни в написании их, ни в логике употребления не сделано ни одной ошибки; в приведенном словаре все термины верно определены. Таким образом, сочинение может претендовать на высокую оценку.

Выдержки из сочинения № 2 «Почвоград»: «В одном городе под названием Почвоград, произошел конфликт между первичными и вторич-ными минералами. Первые имели честь произойти от величественной застывшей матушки – Магмы, а вторые произошли от них на вольном свежем воздухе атмосферы. Несмотря на свое опосредованное происхож-дение, они гордились тем, что лучше поглощают катионы, имеют более высокую дисперсность и емкость поглощения».

Рецензия: Данная работа написана в другом ключе, но также заслуживает высокой оценки, поскольку ее автор продемонстрировал хорошее осмысленное владение материалом.

Для данной формы контроля следует выделить специфические ошибки:

Ошибка №1 – употребление терминов без их понимания (отрывок из сочинения №3): «Жил-был мальчик, который учился в колледже. Сначала у него все было хорошо, без забот, так как учебники его лежали в дальнем углу комнаты общежития (они ему не мешали заниматься более интересными делами). Но, по теории обновления Фокина, все хорошее пройдет, и настанут темные деньки».

Теория обновления Фокина постулирует, что сложная молекула гумусовых кислот не может синтезироваться за 1 прием из простых


452

веществ. Эта молекула образуется из отдельных достаточно сложного строения блоков, которые постоянно обновляются. (Так что, пессимизм автора здесь абсолютно неуместен).

Ошибка №2 – употребление терминов с ошибками (отрывок из сочинения №4): «После слов Алисы фигуры превратились в карты и рассыпались по полу, как мультирование».

Термин «Мульчирование»- засыпание почвы мульчирующим матери-алом (соломой, торфом и др.), употреблен правильно, но с ошибкой в его написании.

Ошибка №3 – искажение значения явления (характеризуют положи-тельное влияние, как отрицательное) (отрывок из сочинения №5): «Жила-была злая и страшная старуха, у которой были две дочери: одна – родная и такая же вредная и уродливая – Гумификация, а другая хорошая приемная дочка – Пептизация».

Гумификация – положительный процесс, образования и накопления гумуса в почве, при котором повышается почвенное плодородие.

Пептизация – чаще всего негативный процесс, приводящий к вымыванию коллоидных частиц из плодородного слоя почвы (в том числе гуминовых веществ) в результате повышения их растворимости и подвижности.

Ошибка №4 – часто учащиеся излишне увлекаются сочинительством и придумывают сочинение ради самого сюжета, но никак не для демонстрации собственных знаний по предмету и степени владения ими. В таком случае произведения получаются объемными, но научных терминов в них почти не встречается, хотя по специфике задания любое предложение этого сочинения в обязательном порядке должно содержать не менее 1 термина.

Данная работа может быть проведена иначе. Преподаватель прочи-тывает готовое сочинение и заставляет слушателей искать специальные термины и объяснять их, а также составить рецензию о правильности их использования в тексте.

Заключение. В общем, и целом, для современного учебного процесса желательно использовать разные способы контроля знаний учащихся, сообразно специфике изучаемого материала, возрасту и уровню подготов-ленности и заинтересованности аудитории. Если этого не учитывать, то предмет большинством слушателей воспринимается крайне негативно – либо как «лишний», либо как чрезмерно сложный.


453

ИСТОРИКО-ЛАНДШАФТНЫЙ АСПЕКТ КАК ОДИН ИЗ МЕТОДОЛОГИЧЕСКИХ ПОДХОДОВ

К ИЗУЧЕНИЮ УРБОЛАНДШАФТА (НА ПРИМЕРЕ Г. ВЛАДИМИРА) А.В. Любишева


The analysis of historic landscape is one of the main methods of studying the structure of urban landscape, its characteristics, dynamics, the history of development state and landscape processes, the study of urban landscapes as controlled systems. The landscape approach and the principles corresponding to it realize one of the main characteristics of urban landscape – integrity alongside its inner organized complexity.

Современная гуманитарная наука переживает всплеск исследователь-

ского интереса к городу как феномену истории и культуры, о чем свидетельствует проведение многочисленных конференций, выход научных сборников, монографий и диссертаций, посвященных данной проблемати-ке. Наиболее распространенными среди современных специалистов подходами к исследованию культурного пространства города, являются: социологический, философско-антропологический, системный, средовой и историко-ландшафтный. С точки зрения философско-антропологического подхода, город – особая среда обитания человека, характеризующаяся специфичными вещно-предметными и социально-коммуникативными характеристиками. С точки зрения социологического подхода, культурное пространство является частью пространства социального. С точки зрения историко-ландшафтного подхода, город представляет особый тип антропо-генного ландшафта.

Историко-ландшафтный анализ является одним из главных методов изучения структуры урболандшафта, его свойств, признаков, динамики, истории развития, состояния и ландшафтных процессов, рассмотрения современных урболандшафтов как управляемых систем. Природно-антропогенные комплексы при использовании историко-ландшафтного анализа рассматриваются как сложные, иерархически организованные пространственно-временные системы, к которым в точности не применимы законы классического, неантропогенного ландшафтоведения.

К общим принципам, существенным для понимания эволюции урболандшафта (на примере г. Владимира) можно отнести принцип


454

пространственно-временной неоднородности, векторности развития и системности ландшафтных составляющих города.

Структура урболандшафта – относительно-устойчивый элемент его организации как системы, в которой отражаются функции его элементов. Субструктурами ландшафта считаются: 1) морфологическая – пространст-венная интеграция ПТК различного ранга, она отражает высотную ярусность, и ранги ландшафтов; 2) вертикально-горизонтальная – членение вертикального профиля на генетически сопряженные горизонты. Относи-тельная однородность ландшафтной структуры проявляется в ее устойчи-вости к внешним естественным и антропогенным нагрузкам, в характере реакции на них и способности восстанавливать свою структуру и режим функционирования.

Ландшафтный подход является частью системного подхода, и соответствующие ему принципы реализуют одно из главных свойств урбанизированного ландшафта – целостность при внутренней комплекс-ности и организованности.

Каждому из принципов соответствует свой методический аппарат: в первом случае – это районирование территории, во втором – моделиро-вание и прогнозирование, в третьем – систематизация, классификация и типология.

В изучении урболандшафта г. Владимира приняты следующие подходы к рассмотрению сути исторического ландшафта города: проблем-ный; принцип внутренней однородности и полноты выделения таксономии-ческих единиц; иерархичности и непересечения однородных границ. Все эти подходы особенно существенны при проведении районирования и типологии и являются общегеографическими.

Содержательный компонент историко-ландшафтного исследования подразумевает изучение урбопространства не только в пределах границ города определенного исторического этапа, что было бы вовсе неверным, но изучение города вместе с его окружением, так как урбанизированная среда всегда простирается шире границ самого города. Полосу городского окружения, в которой ощущаются последствия вторжения в естественный ландшафт, можно назвать «зоной активного антропогенного влияния города». С увеличением темпов роста города ускоряется и темп его «антропогенного вторжения» в среду.


455

Анализ становления городских структур основан на: 1) исследовании естественных факторов ландшафтогенеза городских территорий; 2) иссле-дование роли и веса антропогенных факторов через виды хозяйственной деятельности, функциональную структуру и типы антропогенной среды урбанизированных территорий.

Под рассмотрение подпадают изменения природных и антропоген-ных комплексов, возникших в результате взаимодействия географической среды и социума. Это взаимодействие меняется на протяжении историчес-кого времени, что придает созданным комплексам свойство этапности развития, эволюционности.

Главным объектом изучения урболандшафта г. Владимира становит-ся не исторический этап и свойственные ему пространственные характерис-тики, а урбогеокомплекс в его состоянии на определенном этапе в рамках функционально-структурного подхода.

Функциональный подход основывается на понимании, что городской ландшафт – продукт антропотехногеогенеза, в ходе которого ведущим понятием становится «функция и ресурс места (выдела)».

В соответствии с таким подходом ландшафтные выделы выступают в качестве:

1) объекта хозяйственного воздействия; 2) пространственного или оперативного базиса производства, расселения,

«природного модификатора ландшафтов»; 3) среды жизнедеятельности и отдыха человека; 4) ресурсовоспроизводящей системы; 5) эталона естественных геосистем и процессов; 6) объекта научных исследований, источника знаний, территориальной

организации. Функция урболандшафта отражает закрепленные формы природо-

пользования в пространстве, учитывая также специфические черты технологии во времени.

Исходя из общих подходов и принципов историко-ландшафтного аспекта изучения урбанизированной территории было выделено 5 этапов эволюции урболандшафтов г. Владимира (дорегулярный, регулярный, новопромышленный, индустриальный, современный), на каждом из которых времени соответствует определенное состояние пространства. Приведенная периодизация теснейшим образом перекликается с обще-


456

принятыми моделями периодизации в истории, так как город развивается совокупно и взаимосвязано с социумом, средой обитания которого он является, а проявление антропогенного фактора, формирующего и преобразующего городское пространство, подчиняется законам истории. С другой стороны, выделенные этапы подтверждаются и иными аспектами изучения – интенсивностью освоения свободных от застройки земель, распределением векторов пространственных интересов горожан в различ-ные периоды. Анализ картографического материала и архивных источников позволил выделить время изменения границ города, его территориальный рост, репрезентативным является также показатель динамики изменения численности населения.


ОСОБЕННОСТИ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ В ТЕХНИЧЕСКОМ ВУЗЕ

Н.Н. Масленникова Казанский государственный технический университет, г. Казань, Россия

The aim of ecological education at any technical university must not be

ecological enlightenment of students, but the formation of their ecological consciousness. Because of this fact it is necessary to reconsider the organization of classical ecological education. Its concept must become complex, taking into consideration ecological, economic and social aspect. The approach to the formation of students’ ecological consciousness must contain the ideas and principles of the existing approaches in order to influence all its components and their elements. The choice of organization teaching methods and forms must influence the formation of active training environment in the process of students’ ecological education, and also realize the ideas of humanistic education.

Проблемам экологического образования в последнее время уделяется

достаточно много внимания. Однако до сих пор остаются актуальными слова О.Леопольда, сказанные им еще в 80-х годах XX века: «Несмотря на почти сто лет пропаганды экологичного поведения, развитие охраны природы продвигается черепашьими шагами» [1]. В связи с этим, многими исследователями современности признается необходимость изменения


457

направленности экологического образования: с экологического информиро-вания и просвещения на формирование экологического сознания. Особенно значимым является данный вопрос в высшей технической школе, посколь-ку современная экологическая ситуация выживания человечества требует высокого уровня экологического сознания не только от специалистов-экологов, но и от инженерно-технических кадров, как основных представи-телей техносферы; социальный запрос настоящего времени ориентируется на формирование у специалистов технического профиля такого экологичес-кого сознания, которое было бы адекватным складывающимся в результате научно-технического прогресса отношениям человека с природой и обеспе-чивало бы сознательную деятельность людей, направленную на гармониза-цию этих отношений.

Выступить внутренним регулятором отношения будущих инженеров к биосфере, людям и самим себе как части биосферы, а также способст-вовать гармонизации этих отношений, призвано экологическое сознание ноосферного типа, так как оно характеризуется утверждением ценности природы; осознанием необходимости коэволюции человека и природы, высоким уровнем критичности и прогностичности мышления, установкой на создание продукции, направленной на улучшение состояния окружаю-щей среды, ориентированностью на комплексное решение экологических проблем, этернизмом и социальной активностью.

К сожалению, экологическое сознание выпускников технических вузов имеет мало общего с этими характеристиками: человек техники считает себя выше природных проблем, а окружающая среда не восприни-мается им как достойная какого-либо внимания. Объяснять данную ситуацию отсутствием экологического образования в техническом вузе не приходится, так как оно является обязательным компонентом его образова-тельного процесса. Поэтому, мы вынуждены констатировать низкую эффективность данного процесса в учебных заведениях, занимающихся профессиональной подготовкой будущих инженеров.

Согласно концепции устойчивого развития общества и природы, поддерживаемой Российской Федерацией, экологическое образование должно взять на себя также решение ряда задач образования для устойчи-вого развития, его целью должно стать становление личности обучающего-ся в процессе комплексного решения и предупреждения социальных, экономических, экологических проблем для повышения качества жизни, а


458

основным результатом – осознанная, социально значимая деятельность будущего гражданина страны, направленная на гармонизацию отношений человека с окружающей средой и предполагающая введение экологических и социально-экономических перемен в управление хозяйственной деятель-ностью. Однако, опыт работы многих педагогов в области экологического образования (С.В. Алексеев, С.Д. Дерябо, А.Н. Захлебный, Е.В. Муравьева, Р.М. Нуризянов и др.) подтверждает, что процесс формирования экологи-ческого сознания в рамках классического экологического образования оказывается малоэффективным: «учащиеся усваивают экологические знания, воспринимают рассказы об экологических бедствиях, но не проявляют интереса к тому, чтобы самим разобраться в причинах их возникновения; не проявляют активность по защите природы» [2]; мир, где решаются вопросы экологии, предстает в их понимании неким идеали-зированным миром, удаленным от их непосредственного восприятия.

Решение социальных, экономических и экологических проблем подразумевает действие. Поэтому еще одной целью экологического образо-вания становится содействие преподавателя формированию у студента технического вуза экологического сознания, характеризующегося уравнове-шенностью антропоцентрических, экоцентрических и ноосферных устано-вок с безусловным преобладанием последних, становлению его ответствен-ного отношения к природе, развитию способности и готовности принимать и реализовывать свои решения.

К сожалению, учебная дисциплина «Экология» в классической форме построения ее содержания, определения системы форм и методов обучения и организации процесса экологического образования не создает необходимые психолого-педагогические условия для формирования адек-ватного действительности и активного экологического сознания студентов.

Так, содержание классического экологического образования, соглас-но концепции устойчивого развития, необходимо пересмотреть, ориентиру-ясь на следующие аспекты:

1) Социальный – образование в области прав человека, обеспечения безопасности жизни, этнографии, антропологии, акмеологии (формирование социальной активности, ценностная ориентация и др.).

2) Экономический – содействие формированию императива устойчивого развития в управлении экономикой (ресурсосбережение, рациональное управление ресурсами, рассчитанное на длительную перспективу).


459

3) Экологический – сохранение целостности экосистем, биологического разнообразия и качества окружающей среды. Кроме того, процесс организации и осуществления экологического

образовании должны предусматривать условия для формирования всех компонентов экологического сознания студентов (когнитивного, ценност-но-ориентирующего и деятельностного), на основе которых будет форми-роваться структурно-функциональная характеристика будущего специалис-та. Поэтому процесс формирования экологического сознания студентов технического вуза, представляющий собой сложный, комплексный творчес-кий процесс, должен предусмотреть использование разнообразных форм и методов обучения, позволяющих:

1) активизировать у студентов различные способы восприятия и эффек-тивного усвоения информации на теоретическом, практическом и эмоциональном уровнях;

2) организовать практическую и исследовательскую работу обучаю-щихся;

3) обеспечить выполнение студентами различных видов самостоятельной работы;

4) организовать обсуждения и дискуссии по проблемным экологическим вопросам;

5) включать студентов в участие в обучающих ролевых экологических играх;

6) подготавливать творческие работы (проекты, доклады, сообщения); 7) обеспечивать эстетическое постижение студентами мира природы и

др. В педагогической практике выделяют четыре подхода к форми-

рованию экологического сознания: – Традиционный (А.Н. Захлебный, И.Д. Зверев, И.Т. Суравегина).

Формирование экологического сознания осуществляется в процессе экологического образования, направленного на формирование системы научных и практических знаний, ценностных ориентаций, поведения в деятельности, обеспечивающих ответственное отношение студента к окружающей природной среде. Основными для подхода являются принципы междисциплинарности, систематичности и непрерывности экологического образования, взаимосвязи глобальных и региональных экологических проблем; приоритетом выступают экологические


460

знания и представления; познавательная сфера сознания обособлена от эмоциональной.

– Деятельно-практико-ориентированный подход (А.В. Гагарин, А.Н. Камнев, W.O. Dwyer) и активно-смысловое экологическое образование (Д.Н. Кавтарадзе). Образовательный процесс направлен на получение знаний и расширение жизненного опыта, возникающего при решении разнообразных теоретических, практических, научных и творческих задач с использованием полученной информации в условиях непо-средственного контакта с миром природы. Принципами данного подхода являются: принцип активности и сознательности студента, природосообразности, обучения в деятельности. Приоритетом высту-пают личные стратегии и технологии практической природо-ориентированной деятельности, формируемые через активные формы экологического образования в естественных природных условиях.

– Психолого-педагогический подход (С.Д. Дерябо, В.А. Ясвин). В ка-честве психологической основы в рамках этого подхода используются представления о механизмах формирования субъективного отноше-ния к миру природы. Поэтому основными принципами подхода явля-ются субъектификация природных объектов, субъект-субъектная логика взаимодействия преподавателя и студента в образовательном процессе.

– Экопсихология развития (В.И. Панов, J.P. Reser). Формирование экологического сознания происходит в процессе взаимодействие обучаемого с природой, в ходе которого «рождается» ощущение единства, общности и различия человека с ней. Основными принци-пами выступают принципы гуманизации образования, природосооб-разности, единства всех сфер психики, активности и сознательности. Приоритетом в формировании экологического сознания выступает обретение обучающимся личного опыта переживания единства с природой. Логично предположить, что эффективное формирование экологичес-

кого сознания станет возможным при условии комплексного использования принципов перечисленных подходов в процессе экологического образова-ния студентов высшей технической школы. Необходимость их сочетания объясняется тем, что экологическое сознание имеет многокомпонентную структуру, а каждый из рассмотренных подходов акцентирует внимание


461

преимущественно на одном из его составляющих, тогда как проявление сознания определенного типа возможно лишь при сформированности и взаимодействия всех его компонентов. Так, основой формирования пред-ставлений, системы ценностей, мотивов природосообразной деятельности являются знания, поэтому на начальном этапе обучения студентов приоритет будет отдаваться знаниям. Поскольку когнитивный компонент экологического сознания будущего специалиста должен включать знания не только из области экологии, но и большинства социальных наук, доминирующими на этапе его формирования станут принципы междисцип-линарности и систематичности. Изменить свое отношение к природе и ее объектам студент сможет лишь тогда, когда будет сформировано его субъективное, непрагматическое отношение к ним (в противовес объектив-ному и прагматическому). Тогда, на этапе формирования ценностно-ориентирующего компонента экологического сознания, превалирующим становится принцип субъектификации в обучении. Субъектифицировать отношение будущего инженера к миру природы позволит накопление им личного опыта переживания единства с природными объектами, чему могут способствовать основные принципы и направления подхода экопсихологии развития. Результатом процесса обучения студента должно стать умение ставить перед собой определенные цели во взаимоотношениях с природой, выстраивать свою деятельность в соответствии с принципами и законами развития природы, а также – природы и общества. Соответственно, в процессе формирования деятельностного компонента экологического сознания на первый план выходят принципы активности и обучения в деятельности, что является основой деятельно-практико-ориентированного подхода.


1. Леопольд О. Календарь песчаного графства / О. Леопольд. – М., 1983. – 176 с.

2. Зверев И.Д. О приоритетах экологического образования. / И.Д. Зверев // Экологическое образование в России: теоретические аспекты. – М., 1997. – 35 с.


462

РАЗВИТИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ И ПРОСВЕЩЕНИЯ

НАСЕЛЕНИЯ В КРАСНОСЕЛЬСКОМ РАЙОНЕ Г. САНКТ-ПЕТЕРБУРГА К.В. Махнёва, Е.В. Радионова

Российский государственный гидрометеорологический университет, г. Санкт-Петербург, Россия

Firstly in 2007 the Ecological festival «Litter –Stop» took place. The aim of this

festival s attention to the ecological problems, to orientwas to attract the townsmen the schoolchildren to the decision of ecological problems, to further to the organization of the leisure of teenages and also to the improvement of the ecological situation in the region.

During the festival took place shows of professional ecological video films about waster, air, health and environment; the competitions on the topic «Litter –Stop» of the video films, posters among the schoolchildren also took place.

In 2008 was organized the second Ecological festival of Krasnoselsky region «Water is the life». This topic was not chosen by chance. The 2008 year was declared the year of water. Water is the main source of the life on the sEarth and all basins feel a great loading because of the people activities on the land in our days.

During the ecological festival of 2008 a lot of films, made by the schoolchildren about water and its pollution took place. The competition of posters, video films and photos on the topic of the festival took place. The quiz on the protection of environment and water objects of the Baltic sea also took place.

Schoolchildren take an active part in different events, connecting with cleaning of the territories in the region. The «Green detachment» was organized. In 2008 year 15550 person took part in tidying up.

The Krasnoselsky region is the leader in the protection of environment. As a result in 2007 this region won the 1 place and was marked with the diploma for the contribution in the forming of ecological culture of the population of Saint Petersburg.

В целях улучшения экологической обстановки в Красносельском

районе и развития экологического образования и просвещения детского и взрослого населения в последние 2 года в районе сектором экологии отдела благоустройства и дорожного хозяйства администрации района совместно с отделом образования, отделом культуры, молодежной политики и взаимо-действия с общественными организациями были организованы и прове-дены ряд экологических мероприятий.


463

Впервые в 2007 году был проведен Экологический фестиваль на тему «Мусор – Стоп!». Цель проведения фестиваля: привлечь внимание жителей района к экологическим проблемам, ориентировать школьников на творчес-кое решение вопросов охраны окружающей среды, способствовать органи-зации досуга подростков, а также улучшению экологической обстановки в районе.

В рамках Экологического фестиваля состоялись показы профессио-нальных экологических видеофильмов на темы: отходы, воздух, здоровье и окружающая среда. Видеофильмы были предоставлены Комитетом по природопользованию, охране окружающей среды и обеспечению экологи-ческой безопасности.

В рамках фестиваля прошли конкурсы видеороликов, плакатов среди учащихся общеобразовательных учреждений на тему «Мусор Стоп!». На фестивале состоялся показ видеороликов на тему «Мусор – Стоп!», сделанные самими школьниками, в которых были подняты проблемы замусоривание территорий бытовым мусором, стоянке автотранспортных средств на газонах, самовольная вырубка деревьев. В фестивале приняло участие – 22 общеобразовательных учреждения.

В 2008 году был организован и проведен 2-ой Экологический Фестиваль Красносельского района на тему «Вода-это жизнь». Данная тема была выбрана не случайно. 2008 год был объявлен годом воды. Вода это главный источник жизни на земле, и в настоящее время водоемы испыты-вают большую антропогенную нагрузку, связанную с целым рядом видов деятельности на суше.

В рамках Экологического фестиваля состоялись показы профессио-нальных экологических видеофильмов и видеороликов сделанные самими школьниками, на темы: охраны водных объектов и бережного отношения к воде, рационального ее использования Профессиональные и любительские видеофильмы были предоставлены Детским экологическим центром ГУП «Водоканал Санкт-Петербург».

В рамках фестиваля прошли конкурсы, плакатов, видеороликов, впервые фоторабот среди учащихся общеобразовательных учреждений на тему фестиваля. Сотрудниками Детского экологического центра ГУП «Водоканал Санкт-Петербург» проведена викторина, в которой затронуты были темы: охраны водных объектов, экологические проблемы Балтийс-кого моря.


464

В фестивале 2008 года приняло участие 35 общеобразовательных учреждений, общее количество участников составила 2440 учащихся. Учащимися подготовлено на конкурс 182 плаката, 204 фоторабот и 16 видеороликов.

По сравнению с 2007годом число участников в экологических меро-приятиях района увеличилось в 1,5 раза.

Школьниками под руководством педагогов районного Дома детского и юношеского творчества и специалистов сектора экологии изданы 2 спецвыпуска газеты «Экологический вестник-1 и 2», посвященные темам фестиваля.

Лицей № 395 тесно сотрудничает с администрацией района. В лицеи имеется профессионально оборудованная экологическая лаборатория. За активное участие учащихся лицея в районных и городских экологических мероприятиях администрация района при финансовой поддержке предпри-ятий района приобрела оборудование для экологической лаборатории на сумму 30 000 рублей. На базе лицея проводятся экологические исследова-ния водных объектов в районе, (р. Ивановки, р. Дудергофки).

В периоды проведения месячников по благоустройству и обще-городских субботников активное участие в работах по уборке территорий зеленых насаждений, прибрежных зон, территорий прилегающих к братским воинским захоронениям ежегодно принимают школьники, организован экологический отряд «Зеленый патруль». Общее количество участников в работах по уборке в 2008 году составило 15550 человек.

Специалисты сектора экологии в течение всего года принимали активное участие в мероприятиях районного, городского и международного значений: Форум школьной прессы «В ногу со временем», Игра – конкурс «Золотая Осень» проводимые на базе Дома детского и юношеского творчества; Невский международный экологический конгресс, Междуна-родная конференция «Информационные технологии как основа управления в сфере рационального природопользования и охраны окружающей среды» проводимые Комитетом по природопользованию, охране окружающей среды и обеспечению экологической безопасности Санкт-Петербурга; в работе жюри городского конкурса мини проектов «Сделаем город лучше!», проводимого при поддержке Комитета по молодежной политике Администрации Санкт-Петербурга и организованного Детским экологичес-ким центром ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга».


465

По итогам городского конкурса мини проектов «Сделаем город лучше!», проект «Чистый пруд» школы № 391 Красносельского района вошел в тройку лучших проектов. В результате школе будет выделен грант на проведение работ по уборке от мусора прибрежной территории водоема и установке информационных аншлагов по адресу Красносельское шоссе, 40. Данный проект будет осуществляться при содействии Муниципального образования Горелово и администрации района.

Красносельский район является одним из лидеров в сфере охраны окружающей среды. По итогам мониторинга социально-экономического развития районов Санкт-Петербурга в подразделе «Охраны окружающей среды» в 2007 году район занял 1 место и был отмечен дипломом за вклад в формирование экологической культуры населения Санкт-Петербурга.

Экологическая обстановка в Красносельском районе – одна из самых благоприятных в городе. В последние годы началось оздоровление водных объектов района. Администрация района в 2008 году провела работы по очистке дна озера в пос. Горелово, проведены работы по обеспечению экологического благополучия озера в Красном Селе, проведены дноочисти-тельные и дноуглубительные работы береговой зоны и санитарная вырубка прилегающей к озеру территории.

ПЛАНЫ: – Проведение 3-его экологического фестиваля. – Издание эколого-краеведческого атласа Красносельского района.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ АСПЕКТ В ЭКОЛОГИЧЕСКОМ ПРОСВЕЩЕНИИ –

ОПЫТ СОТРУДНИЧЕСТВА С БАЛТИЙСКИМ УНИВЕРСИТЕТОМ Т.И. Регеранд, Л.Е. Назарова, Ю.А. Сало, А.В. Толстиков Институт водных проблем Севера КарНЦ РАН, г. Петрозаводск, Россия

The Northern Water Problems Institute (NWPI) is the academic research

structure conducting scientific investigations of the aquatic environment in Northwest Russia. There are more than 23 thousands of rivers and 61 thousands of lakes including the European great lakes Onega and Ladoga on the territory of Karelia. The water bodies of Karelia are presented as the lake-river systems forming the watershed of the White Sea and Baltic Sea.


466

NWPI is an active member of the environmental education. At the beginning the main goal of this activity was the problem of professional training for schoolteachers of natural sciences. The Educational-Scientific Centre (ESC) was organized in NWPI in 2002 within the Russian Academy of Science Program «Support to young scientists».

The wide international scientific activity of the NWPI gives the opportunity to extend the environmental education program. The unique possibility for the NWPI to be involved into the «Baltic University» program (BUP) (http://www.balticuniv.uu.se). There are some directions of the program work: education, research, information and applied projects. One of the example of such co-operation is the international seminar of the Nordic Council of Ministers’ project «BUP Teacher Training in Education for Sustainable Development for Russian-speaking university teachers».

Институт водных проблем Севера (ИВПС) Карельского научного

центра РАН проводит фундаментальные исследования водных ресурсов Европейского Севера России по направлениям: оценка водно-экологичес-кого потенциала и разработка научных основ управления водными ресурса-ми Европейского Севера России; изучение фундаментальных закономер-ностей функционирования озерно-речных систем и их изменчивости под влиянием климатических и антропогенных факторов; обоснование природоохранных и восстановительных мероприятий, разработка научных основ прогнозирования состояния водных экосистем.

В Карелии имеется более 23 тыс. рек и 61 тыс. озер, включая крупнейшие озера Европы – Онежское и Ладожское. Водные объекты Карелии, образуя многочисленные озерно-речные системы, формируют водосбор двух морей – Белого и Балтийского. Состояние водных объектов, с учетом природных и климатических особенностей территории и антропогенным воздействием на окружающую среду, является основой устойчивого развития региона. Тем более, что территория Республики Карелия это пограничная зона, и часть водных объектов имеет транс-граничное значение.

В связи с этим одной их наиболее актуальных задач Института водных проблем Севера всегда считалась научно-просветительная работа, широкое распространение научных знаний и, в том числе, результатов исследований, проведенных в рамках международного сотрудничества, с целью устойчивого развития региона богатого водными объектами.

Начатый в 1996 году по инициативе научных сотрудников проект «Экологическое просвещение» в настоящее время проводится по програм-

http://www.balticuniv.uu.se


467

ме РАН в виде работы созданного в 2002 году Учебно-научного центра. Первоначальная цель проекта – подготовка учителей средних школ, учащихся старшей ступени и студентов ВУЗов к исследовательской работе – трансформировалась в широкомасштабную деятельность, направленную на повышение уровня экологической грамотности и безопасности жизне-деятельности населения. Основное внимание в проекте, в связи с направлением деятельности ИВПС, уделяется экологии водных объектов, питьевому водоснабжению и проблеме отходов.

ИВПС использует весь свой научно-исследовательский потенциал и международные связи для работы по экологическому просвещению, пытаясь внести свой вклад в формирование нового экологически грамотного поколения с активной жизненной позицией, направленной на достойное отношение к окружающей среде.

Одной из уникальных возможностей по широте охвата и активности деятельности является международная программа «Балтийский Универ-ситет», с которой ИВПС сотрудничает уже долгие годы. Программа «Балтийский Университет» (http://www.balticuniv.uu.se) является сетью сотрудничества 225 университетов и институтов из 14 стран, расположен-ных на территории Балтийского региона. Координирует работу секретариат программы, входящий в состав Центра устойчивого развития (Uppsala CSD) (http://www.csduppsala.uu.se) Университета Уппсала (Швеция) (http:// www.uu.se). Ежегодно в деятельности программы принимают участие около 8500 студентов и 1500 преподавателей и научных сотрудников.

Программа «Балтийский Университет» (BUP) начала свою деятель-ность в 1991 году с первого курса «Регион Балтийского моря». В 1994 году BUP становится специальным подразделением Университета г. Уппсала. В 1995 году были опубликованы материалы курса «Sustainable Baltic Region». В 2006 году была организована конференция ректоров университетов, участвующих в программе BUР, и подписаны договоры о сотрудничестве, в том числе и с ИВПС. Ключевыми словами, характеризующими деятель-ность программы, являются: устойчивое развитие, охрана окружающей среды и демократия.

Деятельность программы ведется по нескольким направлениям: образование, исследования, информирование и прикладные проекты. При этом используются различные средства и методы, которые активно усовершенствуются с внедрением современных технологий, начиная от

http://www.balticuniv.uu.se

http://www.csduppsala.uu.se

http://www.uu.se


468

обычных лекций и семинаров до телевизионных программ и компьютерных видеоконференций.

ИВПС в связи с направлениями своей научной деятельности, проводит работу по двум курсам: «Окружающая среда Балтийского моря» и «Устойчивое использование водных ресурсов». Они предназначены для студентов ВУЗов, учителей средних школ Республики Карелия, сотруд-ников природоохранных организаций и представителей административных структур с целью повышения профессиональной подготовки в области охраны окружающей среды, адекватного восприятия результатов исследо-вательской работы и выявления молодежи, склонной к научной деятель-ности с учетом международного аспекта. Преподавателями являются научные сотрудники ИВПС, специалисты высоко уровня по отдельным направлениям знаний. В организацию учебного процесса включены теоретические лекции, практические занятия, различные экскурсии и стажировки слушателей курсов в Финляндии.

Сотрудничество с программой дает возможность, как слушателям курсов, так и преподавателям – сотрудникам ИВПС, принимать участие во всех мероприятиях самой программы. В их число входят различные конференции, семинары, стажировки и другие. Например, в 2008 году сотрудники ИВПС участвовали в «Scientific Workshop in Water Management and Teachers Training», «Water Management in the Baltic Sea Region – Research Experiences», «Training in ESD through an inter-regional perspective».

Особый интерес представляет организация совместных проектов. Например, семинар по проекту Совета Министров Северных Стран «Подготовка преподавателей ВУЗов северо-запада России по теме «Устой-чивое развитие» в рамках сотрудничества с программой Балтийского Университета», который проходил 10-13 декабря 2008 г. в Петрозаводске. В практике работы программы «Балтийский Университет» такой семинар на российской стороне был организован впервые. Участниками семинара стали 24 преподавателя ВУЗов из Карелии, Санкт-Петербурга и Великого Новгорода, учителя средних школ, представители природно-охраняемых территорий. На семинаре рассматривались актуальные проблемы окружаю-щей среды на локальном и глобальном уровнях, а также вопросы, касаю-щиеся практических методов экологического просвещения с использова-нием современных данных научно-исследовательской работы. Представи-


469

телями программы BUP, международными экспертами из Дании, Финлян-дии и Швеции, были рассмотрены теоретические темы: «Концепция устойчивого развития: локальные и глобальные аспекты», «Образование для устойчивого развития», «Глобальная этическая трилема (уровень благополучия, глобальная справедливость и устойчивое развитие)», «Экономические методы, применяемые в экологии и охране окружающей среды», «Использования природных ресурсов нашей планеты». Сотрудники ИВПС познакомили участников семинара с последними научными достижениями в сфере изучения климата и источников энергии на глобальном и региональном уровнях. Также были представлены последние методические разработки учебных материалов, подготовленных с исполь-зованием результатов научно-исследовательской деятельности, как пример компьютерной визуализации в экологическом образовании: программа для ЭВМ «Виртуальная экологическая тропа озера Пряжинское» (VET-LP) и видеофильм «Методы и приборы для проведения исследования водных объектов». Необходимо отметить, что научные сотрудники ИВПС ведут активную педагогическую деятельность не только в рамках Учебно-научного центра ИВПС, но и ВУЗах Карелии, Санкт-Петербурга и Москвы. Это дает им возможность своевременно реагировать на потребности обучающего процесса с учетом его корректировки, как по теоретической, так и методической составляющим.

Заключительная дискуссия участников международного семинара «Обучение для устойчивого развития с использованием результатов науч-ной деятельности» наглядно показала, что международная деятельность в сфере экологического просвещения является актуальной и способствует улучшению состояния окружающей среды на глобальном уровне в резуль-тате создания общего однонаправленного восприятия современных проблем и путей их решения.

Широкая эколого-просветительная деятельность участников семина-ра является основой мультипликационного эффекта распространения полученной и усвоенной информации по типу «кругов на воде», а международная составляющая вызывает чувство дополнительной ответст-венности за проведение мероприятий по экологическому просвещению с учетом их глобального значения и всемирной заинтересованности в сохранении окружающей среды и природных ресурсов.


470

Этому способствует и публицистическая деятельность ИВПС, связанная с подготовкой и изданием научно-просветительной литературы, предназначенной для студентов ВУЗов, учителей и учащихся средних школ, представителей администраций и всех граждан, заинтересованных в состоянии окружающей среды и имеющих активную жизненную позицию, направленную на сохранение и рациональное использования одного из основных богатств Карелии – водных ресурсов. За последние 10 лет изданы следующие книги:

– Экологические исследования природных вод Карелии. – Петрозаводск: КарНЦ РАН, 1999. – 107 с.

– Водная среда Карелии: исследования, использование и охрана. – Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2003. – 142 с.

– Экологическое просвещение: от теории к практике. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2004. – 134 с.

– Изучение водных объектов и природно-территориальных комплексов Карелии. – Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2007. – 170 с.

– Водная среда: комплексный подход к изучению, охране и использованию. – Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2008. – 155 с. Учитывая актуальность международного аспекта в развитии экологи-

ческого просвещения в научно-просветительных изданиях ИВПС, преду-смотрено предоставление информации на английском языке для зарубеж-ных читателей и статьи коллег по международному сотрудничеству, переведенные на русский язык. Эти издания представлены в электронном виде на сайте программы «Балтийского Университета», что дает возмож-ность значительно расширить аудиторию, укрепить международные контакты и найти взаимопонимание в решении экологических проблем.

ОРГАНИЗАЦИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ТРОП НА БАЗЕ ВЛГУ В С. ДУБАСОВО Р.В. Репкин, Я.И. Киселёва


Учебная экологическая тропа – специально оборудованная в образо-вательных целях природная территория, на которой создаются условия для выполнения системы заданий, организующих и направляющих деятель-ность учащихся в природном окружении. Основная идея создания тропы


471

заключается, прежде всего, в экологическом обучении и воспитании тех, кто посещает охраняемые природные территории.

Важнейшим средством экологического образования является органи-зация разнообразных видов деятельности студентов непосредственно в природной среде для повышения познавательной активности и приобщения к научным исследованиям, закрепления знаний, полученных во время учебного процесса, а также приобретения новых. Для этого и нужно создание учебных экологических троп.

Летняя учебно-полевая практика у студентов-экологов первого курса проходит на базе ВлГУ в селе Дубасово Гусь-Хрустального района Влади-мирской области, на территории восточной части Мещерской низменности. Во время практики учащиеся знакомятся с разнообразием био- эко- и геосистем региона и изучают особенности наиболее интересных природных ландшафтов, по которым и проходят экологические тропы. Эта практика позволяет студентам ознакомиться с разнообразием био- и геосистем и изучить особенности наиболее интересных природных районов. За период практики студенты-экологи знакомятся с видами растений и типами почв Владимирской области, формируют навыки определения видовой принадлежности растений, изучают особенности местных почв, типичные экосистемы и геосистемы различного уровня, методики проведения почвенных исследований и описания профилей почв. Студенты учатся собирать и хранить коллекции почвенных образцов; овладевают методами флористических исследований и гербаризации растений; проводят геоботанические описания различных фитоценозов; выявляют тенденции развития природно-территориальных комплексов и влияния на них хозяйственной деятельности человека; учатся визуально определять типич-ные экосистемы и изменения, происходящие с ними под воздействием человека; овладевают методиками комплексного описания точек наблюдения; выявляют вертикальные и горизонтальные связи, возникаю-щие между компонентами экосистем и сопряженными комплексами; осваивают основные правила составления комплексного (ландшафтного) профиля; производят микроклиматические наблюдения, а также наблюде-ния за сезонными изменениями в природе.

В рамках научно-исследовательской работы студентов на кафедре экологии разработан проект: «Организация учебных экологических троп на базе села Дубасово». В процессе разработки и выполнения проекта


472

рассмотрена методика организации и проведения экологических троп в рамках учебного процесса студентов. Составлены маршруты экологических троп, определён их хронометраж, учтены всевозможные особенности природной среды местности, на территории которой проходит учебная полевая практика. Разработано пять маршрутов экологических троп для учебно-полевых практик студентов-экологов в окрестностях базы ВлГУ:

– маршрут «с. Дубасово – Большая Артемовка – р. Судогда» (рис. 1); – маршрут «с. Дубасово – верховое болото – болото переходного типа»; – маршрут «с. Дубасово – исток реки Печенка»; – маршрут «с. Дубасово – д. Ларинская – исток р. Сердуга»; – маршрут «с. Дубасово – верховое болото – низовое болото – мост

через Судогду у д. Овсянниково».

Рис. 1. Маршрут № 1 «с. Дубасово – Большая Артемовка – пойма реки Судогда»

Каждый маршрут характеризуется определёнными особенностями: растительным и животным миром, формами и элементами рельефа, ландшафтом, почвенными особенностями и др.

Маршрут экологической тропы выбирается таким образом, чтобы в нем были представлены не только участки нетронутой «дикой» природы, но и антропогенный ландшафт. Это позволяет проводить сравнительное изучение естественной и преобразованной среды, изучать характер природопреобразующей деятельности человека, учиться прогнозировать всевозможные последствия такой деятельности.


473

Создание учебных экологических троп способствует повышению научного уровня образования и помогает его гуманизировать. Все знания, навыки, умения, чувства, убеждения, которые формируются в ходе занятий на тропе, направлены на решение одной из самых гуманных задач нашего времени – оптимизации отношений человека с природной средой.

Работа выполнена при поддержке АВЦВ (РНПВШ-2.1.3/2401). ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ИГРЫ В ПРЕПОДАВАНИИ ДИСЦИПЛИНЫ

«ОСНОВЫ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ». ПРОЕКТ «ЗИМНИЕ ОЛИМПИЙСКИЕ ИГРЫ – 2014 В СОЧИ»

Р.В. Репкин, А.А. Хлебцова Владимирский государственный университет, г. Владимир, Россия

Экологическое образование, осуществляемое в стенах образователь-

ных учреждений, не совсем соотносится с потребностями и интересами людей, зачастую не способно удовлетворять запросы их практической деятельности и носит узко специализированный характер. Между тем именно система образования должна решать задачи воспитания экологичес-кой культуры нового поколения людей. В целях повышения живого интереса студентов к предмету «Основы природопользования» и познава-тельной активности учащихся к другим дисциплинам экологической направленности в программу обучения введена игровая составляющая. Задачей экологические игры в преподавании является привлечение внимания учащихся и студентов к предмету, через креативное осмысление актуальных экологических проблем, путей и перспектив их решения. Одной из таких социально- и экологически-значимых тем стала подготовка к проведению олимпиады в городе Сочи в 2014 году. Предложенный группе Э-106 проект «Зимние Олимпийские игры – 2014 в Сочи», призванный стимулировать развитие экологической культуры молодежи через повыше-ние качества экологического образования, реализовывался в игровой форме и стал интересен не только студентам, но и широкому кругу людей: как учащимся общеобразовательных учебных заведений, так и преподавателям. Проект, разработанный студентами-экологами, апробирован в средних общеобразовательных учреждениях города Владимира.


474

Задачи проекта: 1. Собрать данные по заявленной теме. 2. Обработать информацию для её представления учащимся. 3. Наладить коммуникации с учебными заведениями г. Владимира. 4. Провести экологическую игру в МОУСОШ №3, №8, №25, №26,

ВПКЛ. 5. Провести анкетирование среди молодежи по заявленной теме. 6. Проанализировать собранную информацию.

Основными темами проекта являлись следующие: 1. Сведения из истории, общественной и культурной жизни города. 2. Выборы столицы зимних Олимпийских Игр 2014 года. Города-претен-

денты на звание столицы Олимпийских игр. Первая «Олимпийская победа».

3. Выбор символики Олимпиады. 4. План «Сочи – 2014» по строительству олимпийских объектов, его

концепция. Строительство острова «Федерация». 5. Экологический аспект Олимпиады – 2014. Отношении правительства

РФ к проведению олимпиады в Сочи в 2014 году. Угроза объекту всемирного природного наследия «Западный Кавказ», Сочинскому Национальному парку. Полемика по поводу безопасности проведения Олимпийских игр между экологическими общественными организаци-ями и устроителями Олимпиады. Позиция WWF России, Гринпис России, Зеленых о проведении Олимпиады в Сочи.

6. Пути решения экологических проблем олимпийского строительства. Анализ мер, опубликованных в прессе. Коллективные предложения по стабилизации экологического состояния города Сочи.

7. «Постолимпийский» город: перспективы развития. Будущее Сочи в экономической, социальной, политической сфере, а также в области экологии и спорта: прогнозы и факты. Механизм реализации проекта: Студенты группы Э-106 в период с 1 марта по 1 мая 2008 года зани-

мались сбором информации для реализации проекта (основным источником являлись ресурсы Internet) и готовили проект для его представления старшеклассникам. Проводилась подготовка наглядных пособий и мультимедийных средств обучения (электронных презентаций).


475

В период с 5 октября 2008 по 11 февраля 2009 года в средних образовательных учреждениях города рабочая группа студентов занималась реализацией проекта, направленного на повышение экологической культу-ры учеников 9-11 классов. В начале и по окончании среди учащихся прово-дился опрос, целью которого являлось выявление их отношения к проблеме проведения олимпиады и эффекта, произведенного данным проектом.

Финальным этапом проекта являлось проведение экологического слета в Культурном центре Владимирского государственного университета.

В мероприятии были задействованы наиболее активные группы учащихся средних школ и промышленно-коммерческого лицея (команды по 11 человек).

В план встречи входило: 1. Знакомство участников. 2. Свободная дискуссия по поводу экологических аспектов Сочи – 2014

(экологических проблем г. Владимира, Владимирской области или иных экологических аспектов, интересующих школьников).

3. Проведение спортивного мероприятия «Экологическая олимпиада-викторина», каждый этап которой включает выполнение определенного задания нацеленного на выявление у школьников знаний экологического характера. Наиболее активные участники были награждены призами, остальные

– поощрительными подарками. Подобный экологический проект можно реализовывать в других

образовательных учреждениях. Также возможно дополнение проекта новыми элементами, в том числе элементами спортивных соревнований. Помимо этого дальнейшим планом является разработка проектов разных уровней сложности для их реализации в средних общеобразовательных учреждениях, учреждениях дошкольного образования и вузах. Данный проект может быть адаптирован и осуществлен в образовательных учреж-дениях для детей-сирот.

Экологические проекты, реализованные в игровой форме силами студентов в рамках природоохранных дисциплин, способны пробудить творчество и коммуникативные способности личности, повысить научный интерес к знаниям и освоению новых методов обучения, самооценку и качество образования в целом.


476

ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА: «ТЕХНОЛОГИИ БИОТЕСТИРОВАНИЯ В ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОЦЕНКЕ

ПРИРОДНЫХ СРЕД И ТЕХНОГЕННЫХ ОБЪЕКТОВ» 1,2 В.А. Терехова, 1А.А. Рахлеева

1 МГУ им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия 2 Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН,


The Moscow State University (Soil Science Faculty) realizes the modern program of additional education for the raising the level of ecologist’s skill in environmental bioassay methods.

This program gives the opportunity to study more than 10 standard ecotoxicological biotest-systems which are recommended for biological control of environment contamination and waste safety in Russia. They based on the reaction of test organisms from different trophical levels and taxonomic groups with varying biological endpoints: invertebrate animals – crustacean, cell culture in vitro of vertebrates (sperm), cell cultures of green algae, protozoan, bacteria, seeds of higher plants etc.

The program consists of distant modules with lectures and protocols of methods and practice course in certificated laboratory of the MSU (LETAP, www.letap.ru).

Интерес к биологическим методам экологической оценки качества

окружающей среды после некоторого спада на рубеже 70-80-х годов прош-лого столетия снова заметно возрастает. Методы экологического контроля, основанные на реакции живых организмов, весьма востребованы при исследовании уровня опасности отходов, нормировании вредных воздейст-вий на природные среды, при экспертизе природных сред и техногенных объектов (Методы биотестирования качества водной среды, 1989; Терехова, 2003; Биологический контроль окружающей среды…, 2008; Биоиндикация экологического состояния равнинных рек, 2007 и др.). Результаты биотестирования активно используются при сертификации различных биопрепаратов, сорбентов нефтепродуктов и других токсикантов, оценке эффектов биоремедиации воды и почвы (Терехова и др., 2006; Эколо-гические основы оптимизированной технологии..., 2007). Особый интерес в современных условиях вызывают работы по оценке экологической токсичности наноматериалов (Lin, 2007; Heinlaan et al., 2008; Lewinski, 2008, www.nanometer и др.)

http://www.letap.ru


477

Теоретической основой широкого применения методов биодиагнос-тики является концепция биотического контроля природной среды (Левич, 1994). Хотя на пути создания системы экологического (или технологи-ческого) нормирования еще немало сложностей, в том числе, проблема выбора из большого числа предложенных биологами методик наиболее адекватных, обоснованность ориентации системы экологического нормиро-вания на биотические показатели на современном этапе не вызывает сомнения. Аналитический контроль загрязнения природных и техногенных объектов, проводимый химическими методами, показывает лишь наличие «маркеров» – определенных концентраций загрязнителей. Эта информация имеет крайне ограниченное значение для прогноза структурно-функцио-нальных изменений биоты и оценки состояния живых организмов, а, следовательно, экосистемы в целом.

В системе биологической оценки (биодиагностике) выделяют два способа сбора информации о реакции живых организмов на воздействие – биоиндикацию и биотестирование. Считается, что лишь воспользовавшись данными биоиндикационных исследований и результатами биотестиро-вания, можно поставить более точный «диагноз» экосистеме (Воробейчик и др., 1994).

Биоиндикация подразумевает анализ широкого спектра биотических параметров в натурных условиях. При этом мониторинговые наблюдения за компонентами экосистем (растениями, животными, микробными сообщест-вами и т.п.) in situ позволяют дать оценку экологическим последствиям от воздействия повреждающих факторов, спрогнозировать развитие ситуации. Биотестирование проводится в лабораторных условиях с использованием стандартных тест-систем, которые в контролируемых воспроизводимых условиях дают возможность выявить экологическую токсичность препара-тов, отходов или образцов природных сред, испытавших вредное воздейст-вие техногенных факторов. Принято считать, что биотестирование дает информацию о неблагополучии в опережающем режиме, до проявления видимых (индицируемых) изменений в природных экосистемах.

Определенную проблему при проведении работ по биотестированию в нашей стране представляет дефицит методической информации, инстру-ментальных методов, тест-культур, отсутствие подготовленных специа-листов.


478

На базе аккредитованной лаборатории экотоксикологического анализа почв (ЛЭТАП, http://www.letap.ru) факультета почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова разработана новая программа дополнительного образования «Технологии биотестирования в экологическом контроле природных сред и техногенных объектов». Программа утверждена Ученым советом МГУ.

Современная привлекательная форма обучения – очно-заочная с использованием дистанционных образовательных ресурсов (http:// de.msu.ru/; http://www.msu.ru/study/), доступна для специалистов практи-чески во всех регионах России. Нуждающиеся в теоретических знаниях в области экотоксикологии и практическом освоении методов биотестиро-вания объектов окружающей среды с помощью интернета по индивидуаль-ному графику заочно (в период с 1 октября по 31 мая) знакомятся с дистанционными ресурсами, объем дистанционных ресурсов (6 модулей) составляет 56 часов, очного практического цикла – 16 часов. В реализации этого образовательного проекта участвуют профессора, ведущие препода-ватели ф-та почвоведения и биологического ф-та МГУ, авторы методик биотестирования, опытные специалисты-экотоксикологи.

В модулях программы содержатся тексты лекций по вопросам биоиндикации и биотестирования, методическая информация о стандарт-ных классических и современных методах биотестирования, варианты использования организмов разной таксономической принадлежности, включая микроорганизмы, простейшие, беспозвоночные гидробионты, водоросли, высшие растения, теплокровные животные (культура клеток in vitro), сведения о разработчиках и производителях специализированного оборудования. После выполнения практических задач и письменных тестов

http://www.letap.ru

http://www.msu.ru/study/


479

обучающиеся получают возможность на практике познакомиться с методами и тест-системами, выполнить практические задачи по биотести-рованию как традиционными, так и современными методами. Программой предусмотрены мастер-классы ведущих преподавателей и специалистов. По результатам итоговой аттестации выдается Свидетельство о повышении квалификации в МГУ им. М.В. Ломоносова.

Программа краткосрочного повышения квалификации в области биотестирования предназначена для экологов – преподавателей биологи-ческого направления, специалистов контролирующих инспекций и испыта-тельных лабораторий, специализирующихся в природоохранной сфере. Ожидается, что действующий образовательный проект будет способство-вать обеспечению потребностей населения и организаций в услугах в области экологического контроля объектов окружающей среды, популяри-зации прикладных аспектов экологии. Приобретенные специалистами знания и навыки работы позволят расширять круг аккредитованных для целей экотоксикологического анализа специализированных лабораторий биотестирования, эффективно проводить определение класса опасности отходов производства и потребления и устанавливать степень экотоксич-ности почв, почвогрунтов, вод и др.

Обучение специалистов технологиям биотестирования и обмен опытом работы с биотест-системами можно осуществлять также в форме семинаров, мастер-классов и стажировок. Дополнительную информацию о программе можно получить по телефону/факсу: (495) 939-28-63 или обратившись по электронному адресу: [email protected].

mailto:[email protected]


480

Литература 1. Биоиндикация экологического состояния равнинных рек. / Под ред.

О.В. Бухарина, Г.С. Розенберга. – М.: Наука. 2007. – 408 с. 2. Биологический контроль окружающей среды: Биоиндикация и биотес-

тирование. / Мелехова О.П. и др., изд. 2., Academia, 2008. – 288 c. 3. Воробейчик Е.Л., Садыков О.Ф., Фарафонтов М.Г. Экологическое

нормирование техногенных загрязнений наземных экосистем (локаль-ный уровень). – Екатеринбург: Наука, 1994. – 280 с.

4. Ибрагимова С.Т., Айткельдиева С.А., Файзулина Э.Р., Саданов А.К. и др. Экологическая оценка нефтезагрязненных почв Казахстана по откликам стандартных биотест-систем. // Доклады по экологическому почвоведению, 2009, вып. 11, N 1. – С. 79-94.

5. Левич А.П. Биотическая концепция контроля природной среды. // Докл. РАН, 1994. Т. 337, № 2. – С. 280-282.

6. Методы биотестирования качества водной среды. Под ред. О.Ф. Филенко. – М.: Изд-во МГУ, 1989.

7. Терехова В.А. Биотестирование как метод определения класса опас-ности отходов. // Экология и промышленность России, 2003, № 12. – С. 27-29.

8. Терехова В.А., Арчегова И.Б., Хабибуллина Ф.М., Пугачев В.Г., Тулянкин Г.М. Экотоксикологическая оценка биосорбента нефти с целью сертификации. // Экология и промышленность России, 2006, №3. – С. 34-37.

9. Экологические основы оптимизированной технологии восстановления нефтезагрязненных природных объектов на Севере. // Под ред. Тулян-кина Г.М., Арчеговой И.Б. – Сыктывкар: КНЦ УрО РАН, 2007. – 140 с.

10. Heinlaan M., Ivask A., Blinov I., Dubourguier H.-Ch., Kahru A. Toxicity of nanosized and bulk ZnO, CuO and TiO2 to bacteria Vibrio fischeri and crustaceans Daphnia magna and Thamnocephalus platyurus // Chemosphere 2008. Vol. 71. Iss. 7, PP. 1308-1316.

11. Lewinski N., Colvin V., Drezek R. Cytotoxicity of Nanoparticles // Small-journal 2008, 4, No. 1, PP. 26-49.

12. Lin D. Phytotoxicity of nanoparticles: inhibition of seed germination and root growth // Environmental Pollutants 2007. Vol. 150, Iss. 2, PP. 243-250

13. Terekhova V., Poputnikova T., Fedoseeva E. et al. Biotic Control of Humic Substances Ecotoxicity and their Remediation Effect in Contaminated Environment «From molecular understanding to innovative applications of humic substances», 14 th Int. Meeting of IHSS. 2008, PР. 685-690.


481

ИЗУЧЕНИЕ ИСТОРИИ ФОРМИРОВАНИЯ ДОЛИНЫ РЕКИ ЛЫБЕДЬ А.А. Хлебцова, А.В. Любишева, Е.Л. Пронина


The river which is part of the historic landscape of Vladimir which flows in the north of the town isn’t so considerable as the Klyasma with its poetic Slavonic name – the Lybed.

Во Владимире изучению долины реки Лыбедь уделялось очень мало

внимания по сравнению, например, с Клязьмой, Рпенью или даже Почай-ной. Поэтому мы можем получить лишь скудные данные из отдельных публикаций и «записок краеведов».

Общеизвестен тот факт, что река получила свое называние по аналогии с киевской Лыбедью от имени сестры легендарных братьев-основателей Киева – Кия, Щека и Хорива. Также известно, что слово «лыбедь» восходит к словам «лебедь», «любовь» и «лыбь» («сырое место»). Владимирская Лыбедь связана с легендой о том, что когда-то она была очень полноводной рекой и что «по ней ходили корабли с товарами». В действительности же, Лыбедь всегда была крошечной речушкой. В древности она была не намного шире и полноводнее, чем сейчас, и по ней не ходили суда, но ее глубокая долина с крутыми склонами, промытыми мощными потоками талых вод ледников, имела важное оборонительное значение для Владимира. В отдалённые времена территория речной долины была покрыта лесом, который вплотную подходил к городским валам. Следы этих лесов остались лишь в топонимике города.

Интересна история формирования русла реки. Оно изменялось в течение долгого времени. Средствами компьютерного моделирования было установлено, что в X веке старое русло Рпени представляло собой заводь и цепь озер-стариц (рис. 1), связанных между собой протоками и впадающий в старицу ручей. Вся система по аналогии с Киевской была названа Почайной. Рпень текла параллельно и впадала в Клязьму ниже своего прежнего устья, Лыбедь впадала в Почайну.


482

Рис. 1. Карта-схема исследуемой территории в конце X века

Из карт конца XVII века (рис. 2) можно узнать, что в этот период

Рпень разветвилась на два рукава (бифуркация русла); от Почайны осталось лишь ее верховье – ручей, впадающий в Рпень, за которым сохранилось название Почайны, а Лыбедь впадала в один из Рпеньских рукавов, т.е. была правым притоком Рпени.

Рис. 2. Карта-схема исследуемой территории в конце XVII века

По карте, датированной 1926 годом (рис. 3), определили, что Рпень

на этом этапе впадала в Клязьму там же, куда впадала до X века. Ниже по течению Клязьмы озера и заводи – старые русла Рпени. Лыбедь и Почайна впадали в Рпень. Известно, что в 1920-е гг. длина реки Лыбеди


483

определялась в 3,73 км, ширина – от 0,7 до 3-х метров, а глубина в те же годы – от 5 до 17 см.

Рис. 3. Карта-схема 1926 года исследуемой территории

На настоящий момент Рпень по искусственному руслу направлена в

Клязьму (рис. 4) и впадает вблизи того места, куда впадала в X веке. Почайна практически полностью взята в коллектор, открывающийся в Рпень. Лыбедь впадает в Клязьму, протекая в низовьях по старому руслу Рпени. Параллельно старому Рпени (частично по руслу) прорыт канал, подающий клязьминскую воду на ТЭЦ. Сохранились старицы Рпени.

Рис. 4. Карта-схема исследуемой территории на настоящее время


484

У всех трех Лыбедей (Киевской, Рязанской и Владимирской) похожая судьба, типичная для большинства городских речек – все они взяты в коллектор. Владимирская течет в коллекторе с 60-х годов прошлого века. Сегодня ее общая длина составляет 4,5 км, площадь бассейна 7 кв.км. Начинается она в Вороновом овраге, впадает в Клязьму в 1,7 км ниже моста. В естественном русле Лыбедь протекает на протяжении лишь 2 км: из них 1,3 км в верхнем течении, где на ней создан каскад из трех озер, и на протяжении 0,7 км – в нижнем течении, 0,5 из которых Лыбедь течет по старому руслу Рпени. В 60-е года началась активная застройка долины Лыбеди, тогда же в 1970 гг. появилась идея построить в её долине авто-магистраль для грузового транспорта. Проект ныне активно реализуется.

Каскад прудов между ул. Мира и ДТЮ был построен 50-х годах для полива коллективных садов ВХЗ. Их тут три: верхний, средний и нижний. Берега прудов отлогие, местами крутые, на 95% заросли деревьями и кустарниками. В 60-70-х годах во всех трех прудах горожане купались. В настоящее же время пруды сильно засорены и малопривлекательны.

У подножия левого коренного крутого берега Лыбеди, в 400 м от Октябрьского проспекта, почти напротив здания администрации располо-жен один из самых благоустроенных и посещаемых родников Владимира. Решением Владимирского областного Совета народных депутатов от 25.02.1986 г. № 143 родник признан памятником природы.

На протяжении столетий жители города использовали Лыбедь для своих целей, да и сам город изначально строился в междуречье Клязьмы и Лыбеди. На ее берегах возводили здания, разбивали сады, прокладывали дороги. Прошло длительное время, прежде чем река превратилась в место для свалок и стала зловонным ручьем, портящим лицо города. Просущест-вовавшая много веков, теперь она течет в коллекторе, под городскими улицами. И только имя ее иногда выплывает в названии стадиона, да в воспоминаниях пожилых жителей города.


485

РОЛЬ УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ В ПОДГОТОВКЕ СТУДЕНТОВ-ЭКОЛОГОВ НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ РАЗВИТИЯ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ С.М. Чеснокова


Подготовка специалистов-экологов, соответствующих требованиям мировых стандартов и умеющих устанавливать причинно-следственные, вероятностные, прогностические и другие виды связей в экосфере человека, при значительном сокращении аудиторных занятий и увеличении времени на самостоятельную работу студентов требует перестройки методик проведения всех видов занятий. Необходимо перейти от простой передачи знаний, умений и навыков, необходимых для гармоничного сосущество-вания с природой, к выработке у будущих специалистов способности к жизни и активной деятельности в быстроменяющемся мире, непрерывно совершенствуя его, не подрывая основ развития и жизни будущих поколений; умения выяснять причины и сущность происходящих процессов и явлений в природе и обществе и находить пути решения проблем в ситуациях нравственного выбора и прогноза; способности предвидеть как социальные последствия принимаемых решений, так и их риск для экосистем; усвоения демократических форм принятия согласован-ных решений и выполнения намеченных планов.

Это требует развития у студентов критического и творческого мышления, умения выработки коллективных решений и их выполнения. Формирование в процессе обучения творческого специалиста, хорошо ориентирующегося в процессах функционирования экосистем и биосферы в условиях возрастающего действия антропогенных факторов, требует применения времяемких технологий обучения [1, 2].

Одним из путей решения противоречия между сокращением содер-жательной части образования и необходимости выделения значительного времени для развития творческих, аналитических способностей студентов, по нашему мнению, является усиление роли научно-исследовательских работ в подготовке специалистов всех уровней высшего образования (бакалавры, специалисты, магистры).

Научно-исследовательская работа студентов в вузе может проводиться в виде исследований, включенных в учебный процесс (учебно-


486

исследовательская работа студентов – УИРС), и научно-исследовательской работы студентов, выполняемой во внеучебное время (НИРС) [3].

УИРС предусматривает выполнение лабораторных работ, курсовых, дипломных проектов (работ), содержащих элементы научных исследова-ний, выполнение конкретных нетиповых заданий научно-исследователь-ского характера в период прохождения учебных полевых или производст-венных практик.

В учебных планах подготовки экологов всех уровней высшего образования значительное место занимают лабораторные занятия. Этот вид занятий при наличии соответствующего оборудования, материалов и доста-точно высокой квалификации профессорско-преподавательского состава кафедр наиболее целесообразно использовать для организации УИРС.

Тематика УИРС определяется индивидуальными творческими интересами преподавателей, направлением госбюджетной и хоздоговорной работы кафедры и спецификой изучаемой дисциплины.

В первую очередь представляют интерес учебно-исследовательские работы для проведения предварительных поисковых исследований по тематике кафедры, оценке состояния различных экосистем, испытывающих длительное время воздействие антропогенных факторов различной природы, при изучении закономерностей воздействия различных факторов на живые организмы и экосистемы.

Тематика УИРС должна быть актуальной и отличаться новизной в решении данной проблемы. Как показывает опыт, интерес к УИРС и эффект будут значительнее, если работа будет направлена на решение местных или региональных экологических проблем.

Как показывает опыт организации УИРС на кафедре экологии Владимирского государственного университета, на проведение исследова-тельских работ целесообразно отводить не более 75 % лабораторных занятий. На первых занятиях студенты должны получить навыки проведе-ния определенных операций при выполнении типовых лабораторных работ. Студенты, проявившие наибольший интерес и склонность к исследова-тельской работе могут переводиться на индивидуальный план обучения.

УИРС дает возможность развивать индивидуальные навыки самосто-ятельного анализа, формулировки проблем и поиска согласованных путей их решения, способствует формированию устойчивого интереса к изучае-мому, побуждает к дальнейшему познанию, выработке потребности


487

постоянно пополнять, обновлять, развивать свои знания. УИРС способст-вует формированию активной творческой позиции в решении проблем защиты окружающей среды.

Выполняя групповое задание, студенты анализируют проблему, проводят обобщения, систематизацию, сравнения, добывают необходимую информацию для решения проблемы и приобретают новое качество, характеризующее развитие интеллекта на новом этапе, – способность критически мыслить.


1. Матюшкин В.В., Зачиняев Я.В., Волкова Е.Н. Задачи экологического образования в системе высшего и среднего профессионального образо-вания. // Экология и промышленность России, 2006, № 2. – С. 52-54.

2. Трифонова Т.А., Сахно О.Н. Проблемно-поисковые методы обучения в преподавании курса микробиологии. Творческий подход к обучению в высшей школе. // Материалы междунар. науч.-практ. конф. ВлГУ, Владимир, 2002. – С. 169-171.

3. Научно-исследовательская работа студентов. / Под ред. М.Г. Сачека. – Минск: Высшая школа, 1989. – 287 с.

fhe.vlsu.rufhe.vlsu.ru/files/ekologia/sbor_erb5.pdf · УДК 556 ББК 26.222.5л0 Э40...

Documents

Transcript of fhe.vlsu.rufhe.vlsu.ru/files/ekologia/sbor_erb5.pdf · УДК 556 ББК 26.222.5л0 Э40...