Мониторинг земель сельскохозяйственного назначения, загрязненных тяжелыми металлами в зоне влияния Михайловского ГОКа

 

 

На правах рукописи

 

 

 

 

Гонеев Игорь Александрович

 

 

 

Мониторинг земель сельскохозяйственного 

назначения, загрязненных тяжелыми металлами в 

зоне влияния Михайловского ГОКа

 

 

 

Специальность: 25.00.26 – землеустройство, кадастр и мониторинг земель

 

 

 

 

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата географических наук

 

 

 

 

 

Воронеж 2010

Работа выполнена в  ГОУ ВПО «Курский государственный университет»

 

 

 

Научный руководитель –                                   доктор сельскохозяйственных наук,

                                                                      профессор Кумани Михаил Владимирович

 

 

Официальные оппоненты:                                доктор географических наук, профессор

                                                                                 Куролап Семен Александрович;

 

                                                                        доктор геолого-минералогических наук,

                                                                    профессор Косинова Ирина Ивановна

 

 

Ведущая организация –                            ООО "Проектный институт "Центрогипроруда"

 

Защита состоится   « 25 »   мая 2010 г. в   13-00        часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.036.02 при Воронежском государственном педагогическом университете по адресу: 394043, г. Воронеж, ул. Ленина, д. 86, ауд. 408.             

 

 

С диссертацией можно ознакомиться в читальном  зале библиотеки Воронежского

государственного педагогического университета (394043, г. Воронеж, ул. Ленина, д. 86).

 

Автореферат разослан « 24  »  апреля  2010 г.

 

Отзыв на автореферат (в двух экземплярах, заверенных печатью) просим направлять

по адресу: 394043, г. Воронеж, ул. Ленина, д. 86, ВГПУ, естественно-географический

факультет, ученому секретарю диссертационного совета ДМ 212.036.02.

Тел., факс 8 (4732) 55-19-49. E-mail: shmykov@vspu.ac.ru

 

Ученый секретарь  диссертационного совета,

кандидат географических наук,

доцент                                                                                                                       В. И. Шмыков  

 

Общая характеристика работы.

 

Актуальность  темы. В результате хозяйственной деятельности человека происходит загрязнение окружающей среды различными токсическими веществами. Из всех биосферных загрязнителей тяжелые металлы наиболее опасны, так как они не разлагаются и накапливаются в тканях живых организмов. В качестве наиболее распространенных загрязнителей, в соответствии с нормативами, принятыми в Российской Федерации, выделены одиннадцать тяжелых металлов: Cd, Cu, As, Ni, Mn, Sb, Hg, Pb, Zn, V, Cr. Следует отметить, что проблема загрязнения почв занимает особое место в системе экологического нормирования. Это связано с уникальными экологическими функциями почвы как среды обитания и источника вещества и энергии для организмов суши, как связующего звена биологического и геологического круговоротов и как буферного и защитного биогеоценотического экрана, обеспечивающего нормальное функционирование биосферы. В настоящее время проводятся многочисленные исследования по выявлению источников и причин загрязнения земель тяжелыми металлами. Одним из основных источников такого рода загрязнения большинство ученых обычно называют крупные предприятия, расположенные на изучаемой территории. Среди крупнейших предприятий Курской области выделяется Михайловский горно-обогатительный комбинат, в зоне влияния которого расположены земли сельскохозяйственного назначения. В связи с этим является актуальным исследование влияния данного предприятия на окружающие земли.

На основании мониторинга земель сельскохозяйственного назначения в зоне влияния Михайловского ГОКа были сделаны выводы о накоплении в почвах тяжелых металлов. Полученные данные позволяют прогнозировать опасность дальнейшего накопления поллютантов на исследуемых территориях. Исходя из этого, очевидна актуальность мониторинга содержания тяжелых металлов в почвах, что имеет особое прикладное значение относительно обследования именно сельскохозяйственных земель, находящихся в зоне влияния горно-рудного предприятия.

Цель работы. На основании полевых исследований и собранного фактического материала разработать методический подход к организации мониторинга и оценки на его основе особенностей загрязнения тяжелыми металлами земель сельскохозяйственного назначения в зоне влияния крупного промышленного предприятия (на примере Михайловского ГОКа); предложить систему мероприятий по уменьшению негативных последствий загрязнения почв.

 Задачи исследования. В ходе достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Экспериментальное исследование фактического распределения тяжелых металлов в почвах зоны влияния Михайловского ГОКа с учетом источников их поступления и физико-географических, ландшафтных условий распространения, миграции и накопления.

2. Определение содержания тяжелых металлов, поступающих из различных источников пылевых выбросов Михайловского ГОКа на исследуемую территорию.

3. Оценка на основании статистического анализа и средствами геоинформационных систем (ГИС) особенностей распространения тяжелых металлов в почвах зоны влияния крупного горнорудного предприятия; соотнесение полученных данных с комплексом источников возможного загрязнения и геохимическими особенностями миграции поллютантов.

4. Изучение особенностей распространения и накопления тяжелых металлов в донных отложения рек, протекающих в зоне влияния Михайловского промышленного ареала.

5. Разработка рекомендаций по специфике проведения мониторинга загрязненных тяжелыми металлами земель различного назначения в районах со сложным комплексом хозяйственных воздействий на примере зоны влияния Михайловского промышленного узла.

6. Разработка рекомендаций по организации мониторинга и использованию земель сельскохозяйственного назначения в зоне санитарной охраны Михайловского ГОКа.

Объект исследования – земли, находящиеся в зоне влияния Михайловского горно-обогатительного комбината и возможные источники их загрязнения тяжелыми металлами.

Предмет исследования – процессы поступления тяжелых металлов в почвенный покров природных и антропогенных комплексов и накопления в нем этих веществ.

Теоретическая и методологическая база исследования.

Исследование  базируется на разработках ведущих  отечественных научных школ и их представителей в области мониторинга земель, геоэкологии, геохимии ландшафтов.

Методологической основой исследования послужила концепция регионального и локального почвенного экологического мониторинга. Результаты исследований А.Е. Ферсмана, Б.Б. Полынова, И.П. Герасимова, Ю.А. Израэля, М.Е. Менна, В.Д. Минченко, В.А. Ковда, И.А. Крупенникова, В.В. Медведева, Г.В. Мотузовой, О.С. Безугловой, Б.В. Виноградова, Г.Н. Коффа, П.С. Русинова, И.И. Косиновой, Д.С. Орлова, Ф.Н. Лисецкого  и других ученых определили выбор методов исследования автора.

Исходные материалы и методы исследования. В основу работы положены данные натурных исследований автора, проведенных в 2007–2009 гг. в зоне влияния Михайловского ГОКа на территории Железногорского района Курской области, а также данные отчетов по выявлению геохимического техногенного загрязнения почвенного покрова ОАО «Михайловский ГОК» за 1998–2006 годы. Общий объем выборки составил более 2 000 проб почвы, в которых определялось содержание более 25 загрязняющих веществ, в том числе 84 пробы, отобранные лично автором. Обработка аналитического материала (химические, спектральные анализы) была выполнена математико-статистическими методами на основе компьютерных технологий. Использованы многочисленные фондовые и опубликованные источники по данной тематике.

Применялись следующие  общенаучные методы: многолетние стационарные и экспедиционные наблюдения, сравнительно-географический, статистический анализ, картографическое, графическое сравнение данных, математическое моделирование, использование средств геоинформационных систем. При этом были задействованы программные средства Surfer 8.0, Global Mapper 9.0, а также статистические программные пакеты STATISTIKA, MS Excel. 

Достоверность результатов основана на значительном объеме исходных данных по загрязнению тяжелыми металлами земель района МГОКа, полученных в результате собственных исследований автора и при анализе материалов организаций, ведущих наблюдения за состоянием почвенного покрова указанной территории, а также на применении современных методов исследования и обработки информации, компьютерных технологий, использовании стандартизированных критериев оценки, действующих нормативов и правил.

Научная новизна. Впервые для района исследований:

- детально изучено содержание тяжелых металлов в пылевых выбросах различных источников МГОКа и дана оценка других локальных и удаленных источников поступления этой группы загрязняющих веществ на изучаемой территории;

- дана статистическая  оценка особенностей распределения  выявленных ареалов загрязнения  земель изучаемого района возможного влияния пылевых выбросов Михайловского ГОКа и других источников распространения тяжелых металлов;

- установлена методами ГИС пространственная структура распределения тяжелых металлов в почвенном покрове и ее связь с объектами ГОКа, другими источниками выбросов и особенностями миграции и накопления тяжелых металлов в почвогрунтах в связи с геохимическими особенностями региона;

- выполнена  оценка влияния хозяйственной  деятельности Михайловского горно-обогатительного комбината и других природопользователей на содержание тяжелых металлов в донных отложениях рек и водоемов района исследований;

- разработаны  рекомендации по ведению мониторинга и оптимизации использования земель сельскохозяйственного назначения в зонах санитарной охраны и выявленного влияния пылевых выбросов Михайловского ГОКа.

Практическое  значение работы заключается в возможности использования ее результатов при эколого-токсикологической оценке земель зоны влияния Михайловского горно-промышленного комплекса. Основные выводы исследования были учтены при разработке рекомендаций по охране земель сельскохозяйственного назначения и землеустройству хозяйств в зонах санитарной охраны и влияния Михайловского ГОКа (справка о внедрении от 16.04.2010).

Результаты работы были использованы в учебном процессе в Курском государственном университете при разработке курсов «Ландшафтоведение» и «Геоэкология», специальных дисциплин «Физическая география: Геоэкология и рациональное природопользование» и «Экологическое планирование и экспертиза» (справка о внедрении от 25.03.2010).

Апробация работы Основные положения и результаты диссертационной работы были представлены на VI семинаре молодых ученых вузов «Общие и прикладные вопросы эрозионных и русловых процессов» (Волгоград, 2006), Международной научно-практической конференции «Теоретические и прикладные проблемы социально-правовых, медико-биологических, технико-экономических сфер жизни общества» (Курск, 2007), Всероссийской (с международным участием) научно-практической конференции молодых ученых «Геоэкология и рациональное природопользование: от науки к практике» (Белгород, 2007), Международной научно-практической конференции «Геоэкологические исследования и их отражение в географическом образовании» (Курск, 2007), Международной конференции «Месторождения природного и техногенного сырья: геология, геохимия, геохимические и геофизические методы поиска, экологическая геология» (Воронеж, 2008).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, три из которых – в журналах, включенных в перечень изданий, рекомендованных ВАК. Материалы исследований использованы также в ряде научно-производственных отчетов и технических проектов, выполненных для Михайловского ГОКа.

Личный вклад. Автору принадлежит основная идея и постановка задач исследования; он принимал непосредственное участие в полевых работах, сборе, систематизации и статистической обработке фактических данных с применением современных программных продуктов ГИС. Автором выполнен всесторонний анализ полученных результатов, разработаны практические мероприятия по оптимизации мониторинга и рациональному использованию земель сельскохозяйственного назначения зоны влияния Михайловского ГОКа.

Положения, выносимые на защиту:

1. Методика комплексной оценки загрязнения земель тяжелыми металлами в зоне влияния крупного горно-рудного предприятия при проведении локального мониторинга.

2. Результаты анализа количественного содержания тяжелых металлов в выбросах Михайловского ГОКа.

3. Результаты  изучения пространственного распределения  тяжелых металлов в почвах зоны влияния МГОКа, а также определяющих его антропогенных и геохимических особенностей.

4. Закономерности накопления тяжелых металлов в разных видах земельных угодий.