Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Биогеохимические особенности ландшафтов полуострова Ямал и их оптимизация в связи с нефтегазодобычей

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Биогеохимические особенности ландшафтов полуострова Ямал и их оптимизация в связи с нефтегазодобычей"

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ Г Б ОД УНИВЕРСИТЕТ

Л опт ¡г::'

На правах рукописи

МОСКОВЧЕНКО ДМИТРИЙ ВАЛЕРЬЕВИЧ

БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЛАНДШАФТОВ ПОЛУОСТРОВА ЯМАЛ И ИХ ОПТИМИЗАЦИЯ В СВЯЗИ С НЕФТЕГАЗОДОБЫЧЕЙ

11.00.11 - Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации на соискание ученей степени кандидата географических наук

Санкт- Петербург,1995.

Работа выполнена в лаборатории ландшафтов Севера Института проблем освоения Севера СО РАН

Научный руководитель:

кандидат географических наук, доцент М. Д.СКАРЛЫГМНА-УФИМЦЕВА

Официальные оппоненты:

доктор географических наук, профессор В.А.СНЫТКО

кандидат биологических наук, Еедущий научный сотрудник Н.В.АЛЕКСЕЕВА-ПОПОВА

Ведущая организация:

Московский педагогический университет

Защита состоится ИЖ^Я-Ь^ьЦ _1995 г.

е часоЕ на заседании диссертационного совета

Д.063.57.42 по защите диссертации на соискание ученой степени доктора наук б Санкт-Петербургском государственном университете по адресу 199178, Санкт-Петербург,10-я лиши, дом 33, ауд.74.

*

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке СПбГУ по адресу: 199034, Санкт-Петербург, Университетская набережная, 7/9

Автореферат разослан " /3» ¿^С^Ль^ьЯ 1995 г..

Ученый секретарь диссертационного

Совета, кандидат географических наук Г.И.МОСОЛОВА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕР!КЛИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Полуостров Ямал в настоящее Еремя становится разгоном с чрезвычайно высокой интенсивностью антропогенного воздействия на природные комплексы. Наличие высококачественного углеводородного сырья в его недрах дает возможность, несмотря на неблагоприятные природные условия, организовать промышленную эксплуатацию месторождений. Однако высокая чувствительность тундровых ландшафтов к техногенезу, их нестабильность и длительный срок восстановления обуславливают необходимость прове-цения углубленных экологических исследований с целью оценки последствий освоения. 0дн1*м из факторов, негативно влияющих на состояние геосистем, являстся химическое загрязнение, связанное с ¡технологическими процессами бурения, добычи и транспортировки газа. Загрязнение приводит к трансформации вещественного состава 1андшафтов, образованию техногенных геохимических аномалий и соп-ЮЕОждается уменьшением биологического разнообразия, упрощением структуры фитоценозоЕ, вызывает неблагоприятные изменения в орга-гах и тканях растений. Изучение закономерностей биогеохимической шграции химических элементов и выязление реакций биоты на заг->язненке является основой прогнозирования устойчивости криогенных ■еосистем и позволяет свести к минимуму негативные последствия :ри использовании природных.ресурсов Ямала.

Цель и задачи исследований. ■ Цель данной работы - оценка на скоЕе эколого-геохимический анализа устойчивости ландшафтов по-уострова Ямал при воздействии на них объектов нефтегазодобываю-,его комплекса. При этом решались следующие задачи:

1.Изучение геохплиеских характеристик основных компонентов андиафтов - почвообразуюпца пород, почв, растительности - как в еосистемах спонтанного развития, та!-; л на участках, подверженных нтропогенному воздействию; определение характера техногенного агрязнения и его интенсивности.

2.Оценка реакции биоты на хемогеннсэ воздействие.

3.Разработка методических принципов определения устойчивости ундровых ландшафтов к химическому загрязнению и прогнозного с-по-гохнмического картографирования тундровых ландшафтов в зоне тех-огенеза.

4. Разработка зколого-геохимических сенов рационального при-здодользования на Ямале.

Защищаемые положения.

1.При разработке концепции рационального природопользования для нефтегазодобывающих районов Севера необходимо определение устойчивости геосистем к химическому загрязнению, их способности к самоочищению и восстановлению экологического потенциала. При оценке устойчивости мерзлотных ландшафтов к загрязнению наиболее эффективны бкогесхимические и ландшафтко-геохимические критерии. Биогеохимическая устойчивость определяется активностью накопления химических веществ и интенсивностью биологического круговорота. Характер биогенной миграции химических элементов и параметры биологического круговорота яеляются выражением интенсивности метаболизма геосистем. В условиях тундры интенсивность метаболизма геосистем прямо связана с их устойчивостью и может считаться ее индикаторным признаком. Ландшафтно-геохимические аспекты устойчивости состоят е проявлении геосистемами способности к самоочищению от продуктов техногенеза. Разработанная методика -определения эколого-геохимической устойчивости ландшафтов представляет осноеу для создания программ наиболее экологически безопасного освоения месторождений углеводородного сырья на Ямале.

2.Формирование химического состава почвообразующих пород и почв Ямагга обусловлено характером и возрастом морских трансгрессий, а такие особенностями ледникового скоса материала с Урала. Химический состав четвертичных отлокенкй на большей части территории отличается высоким сходством, что объясняется единством происхождения. Дифференциация химического, состава ландшафтных, компонентов на уровне фации определяется главным образом двумя процессами: биологическим поглощением отдельных микроэлементов растительностью с последующим закреплением их на торфяном геохимическом барьере и глеегенезом, приводящем к смене окислительно-восстановительных условий и меняющем характер миграционных потоков вещества. Особенности накопления микроэлементов Еидачи • растений определяются принадлежностью к определенной экобиоморфе.

3. Техногенная трансформация вещественного состава компонентов ландшафта проявляется на трех уровнях- глобальном, региональном и локальном.Максимальную степень проявления имеет, локальное воздействие объектов нефтегазодобывающего комплекса, в результате чего формируются техногенные геохимические аномалии, сопровождающиеся неблагоприятными изменениями биоты.

Научная новизна. На системной основе выявлена фоновая геохи-

мическая и биогесхимическая структура тундровых ландшафтов, нашедшие выражение на биогеохимической гарте масштаба 1:1000000, впервые составленной для полуострова,Шал. Оценена реакция природных геосистем на загрязнение,сопутствующее деятельностьи газо-добЫЕающего комплекса на Ямале. Разработана методика оценки устойчивости ландшафтов к химическому загрязнения,учитывающая как факторы самоочищения ландшафтов, так и параметры биогеохимического круговорота. С использованием разработанной методики составлены прогнозные крупномасштабные эколого-геохимические карты, отображающие особенности химического состава ландшафтов и их потенциальной реакции на загрязнение. Выявлены фитогеохимические индикаторы загрязнения и определены пороговые токсичные концентрации ряда тяжелых металлов.

Практическая значимость.Учет геохимических параметров при освоении Ямала является базой для оценки современного состояния природной среды и потенциальной трансформации под воздействием газодобычи. Разработанная методика оценки устойчивости ландшафтов к химическому загрязнению может использоваться для проектной разработки опт:шального размещения объектов Газпрома, и прогноза изменения экологической ситуации с целью уменьшить возможные негативные последствия.

Полученные данные.о фоновом состоянии компонентов ландшафта могут использоваться для разработки базы экологического мониторинга.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на IX конференции "Микроэлементы в биосфере и их применение в сельском хозяйстве и медицине" (Самарканд,1991).международной конференции " Освоение севера и проблемы рекультивации (Сыктывкар, 1992); -Всесоюзном симпозиуме "Мониторинг окружающей среды и практика (Верхневолжье,1992).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ. Результаты исследований приведены также в научно-технических отчетах Ш0С СО РАН.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из 7 глав, введения,заключения и содержит 145 страниц машинописного текста, 34 таблицу, 14 рисунков, список литературы из 221 наименования, приложения, включающие список растений, встреченных в ходе исследований и биогеохимическую карту Ямала маттаба 1:1000000.

Большая заслуга в постановке и выполнении исследований, лежащих в основе данной работы, принадлежит к.г.н..доценту М.Д.Скйр-

лыгиной-Уфимцевой, которой автор выражает глубокую благодарность. Автор такте искрене признателен за постоянное внимание, помощь, ценные советы и замечания сотрудникам ИПОС СО РАН Л.И.Мель-цер.Э.И.Валеевой,Н.В.Ивановой, ККЗ СО РАН- H.A.- Скорбшшну, А.И.Фартышеву, ТюмГУ - В.В.Козину.

ОБЪЕКТ И ЫЕ10ДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.

В основу работы положены материалы, полученные автором в результате полевых исследований, проведенных в 1939-1933 годах на Ямале и сопредельных териториях (низовья Оби, Среднее'Приобье). В ходе полеЕых исследований совмещалось детальное исследование ключевых участков, кратковременные высадки во время вертолетных маршрутов и аэровизуальные наблюдения.

Основной объем исследований выполнен на участках Маныгинско-го и Харасавэйского газоконденсатных месторождений (ГКМ), находящихся в зоне арктических тундр; Бованенковского ГШ (северная полоса подзоны типичных тундр); Новопортовскогб ГКМ (подзона кустарниковых тундр).

Объектами геохимического опробования были главйыее компоненты ландшафта - почвообразущие породы, почвы, растительность , поверхностные еоды. Отбор проб осуществлялся в соответствии с методическими указаниями для оценки техногенного загрязнения различных природных сред (Методические...1981;1982а,б).При отборе проб почв ii почвообразующих пород учитывался их механический состав. В фитогеохимических исследованиях опробовались здификаторы и доминанты растительного покрова зональных участков тундр. Отбор проб сопровождался геобстаническими и почвеннывми описаниями, на техногенных участках фиксировались характер и интенсивность воздействия, степень нарушенности территории, определяемая по сохранности почвенно-растительного покрова. При исследовании техно-генеза была проведена крупномасштабная плошддная литогеохимичес-кая съемка территорий вахтовых поселкоЕ и участков, прилегающих к буровым.

В пробах почв, пород и растений производилось определение микроэлементов приближенно-количественны эмиссионным спектральным анализом на малогабаритном спектрографе СТЭ-1' методом проскпки е спектральной лаборатории Залсибгеолкома. Тагае определялись со -новные агрохимические показатели с использованием стандартных методик (Арикушкина, 1S70). Анализ содержания различных фракций неф-

тепродуктоЕ (моно-,би- и полиароматических углеводородов, смол) в пробах донных отложений Оби и рек ее бассейна проводилось методом ультрафиолетовой спектроскопии б химико-экологической лаборатории Тюменского университета.

В общей сложности было отобрано и проанализировано: - на содержание микроэлементов- 550 почв и почвообразующих пород, 320 проб растений;

-' общий агрохимический анализ почв - 61 проба; - содержание нефтепродуктов в донных отложениях - 25 проб. Математическая обработка полученных результатов проводилась на персональном компьютере с применением программ статистической обработки информации и ее графического отображения. Вычислялись статистические параметры (среднеарифметическое содержание х, среднеквадратичное отклонение S, коэффициент вариации V), критерии Стьюдента и Фишера. Также был вычислен ряд биогеохимических и ландшафтно-геохимических коэффициентов, отражающих процессы миграции и дифференциации вещества, в том числе: элювиально-аккумулятивный коэффициент; коэффициенты биологического накопления: КВНj (отношение содержания микроэлемента в золе растений к кларку литосферы), КБН2 (отношение содержания микроэлемента в золе растений к содержанию его в местной почвообразующей породе); коэффициент биогеохимической активности вида ВХА. Для характеристики техногенеза использовались коэффициент концентрации Ко и суммарный показатель загрязнения СТО. Вычисление показателей, характеризующих дифференциацию почвенно-грунтовой толщи и миграционную активность отдельных химических элементов, проводилось по методике Е.Г.Нечаевой (1971,1974,1985).

ФИЗИКО-ГЕОГРЛФКЧЕШШ УСЛОВИЯ ШАЛА КАК ФАКТОРЫ МИГРАЦИИ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ.

Полуостров Ямал располагается е крайней северной части Западно-Сибирской равнины. Почти на всей территории Ямала верхняя часть литосферы представлена. молодыми четвертичными - отложениями, формирование которых обусловлено морскими трансгрессиями и регрессиями.Лишь е южной части, в районе Полярного Урала наблюдаются выходы к поверхности более древних ультраосновных пород.

. Климат Ямала характеризуется низкими среднегодовыми температурами (-6...-10еС}, доеольно высоким количеством осадков и значительным преобладанием их над испаряемостью, что вызывает высокую

заболоченность и заозеренность территории. Суровые климатические условия определяют повсеместное залегание многолетнемерзлых пород 0-М1),за исключением наиболее крупных рек и озер, под которыми формируются таликоЕые (немерзлые) зоны. Мощность МЛ]. Ямала составляет около 300 метров'. Криолитолозона Ямала характеризуется высокой льдистостью ММП, которая проявляется как в форме льда-цемента в породах различного механического состава, так и .в форме сингенетических пластовых льдов.

Избыточное увлажнение и значительное распространение пород тяжелого механического состава обусловило широкое развитие .процесса сглеения почв. Другим важнейшим почвообразовательным процессом является торфонакопление.

Зональными типами растительных сообществ в арктических тундра:-; Ямала являются осоково-лишайниково-мохоЕые кочковатые тундры, распространенные на суглинистых и глинистых почвах, и кустарнич-ково-мохоЕо-лишайниковые полигональные тундры на песках и супесях. Плакоркые сообщества в пределах подзоны типичных субарктических тундр представлены несколькими замещающими вариантами низкокустарниковых кустарничково-линайниково-моховых тундр. При ослаблении .дрената и усилении обводненности ведущая роль переходит к гигрофитным осоково-пушицево-гипновкм И ОСОК.-ВО-СфаГЛОЕЫМ сообществам. В подзоне кустарниковых тундр, занимающей кжную часть Ямала, широкое распространение имеют кустарниковые (ернико-ьые и иьнякоео -ерниковые) травяно-лишайниково- моховые тундры.'

ЛД1!ДША5Т1Ю-ГЕО»5МКЧЕШШ ОСОБЕННОСТИ ПОЛУОСТРОВА 'ЯМАЛ.

Полуостров Ямал целиком находится в области распространения многолетнемерзлых пород, имеющей особый характер гипергенных процессов. Наличие незаьтерзающей пленочной и капиллярной воды , ее многократные фазовые переходы в. пределах сезонноталого слоя, обуславливают активное выщелачивание химических элементов, отталкивание дисперсионных частиц от фронта кристаллизации вызывает активное поступление ЕещестЕ к дневной поверхности.Высокой миграционной способности многих химических элементов также способствует значительное количество органики в'надмерзлотных Еодач.

Данные- о ыикрезлемектном составе суглинистых печвообразующ'.п перед Ямала свидетельствуют об относительно высоком содержании, превышающем кларк литосферы,, таких элементов, как И, Сг, 1г, Сс. Значительно шаез кларка содержания V, Бе, Мо, Си, 1п. Сое-

:ав песчакь!х пород значительно беднее. Концентрации практически ',сех микроэлементов, за исключением Ът, ниже кдарка. Относитель-га богатым микроэлементным составом почЕообразутощих пород отли-[ается Бованенковское месторождение.

По сравнению с почвообразующими породами севера Тюменской власти породы Ямала отличаются повышенным содержанием Мп, V, У, :а, N1, Со, Си, гг., За. Содержание И и Сг выше на Ямале в сугли-истых породах и примерно равно в песчаных. Значительно ниже на мале содержания только гг.

Геохимические особенности почв на территории полуострова оп-еделяются как характере« почвообразующих пород, так и спецификой ональных процессов порообразования. Агрохимический анализ почв мала свидетельствует об обедненности их элементам питания ранений, что. затрудняет восстановление растительности в случае наущений. Содержание фосфора, калия и в особенности азота невели-э в органогенных горизонтах и еще ниже в глееЕЫх.

'Чрезвычайно широко развитые процессы торфонакопления и гле-збразонания определяют важнейшую рель торфяного и глеевого гео-;шических барьеров. Элювиально-аккумулятивные коэффициенты тунд-эеых почв дают яркую картину закрепления в органогеных горизон-IX таких элементов, как Мп, Ва, 7п, А&, Р, ЫЬ. Относимые к сла-дд катионам Сг, П, Мо, N1 имеют однородное распределение по поч-гнному профилю и проявляют себя как слабые мигранты. В почвах гтоморфных участков дифференцироЕанность профиля по микроэле-;нтному составу выражена значительно ярче, чем в почвах гидрс-¡рфных участков.Вычисленные показатели миграционной активности юментов (Нечаева,1974,1935) свидетельствуют о. замедлении внут-иочвенной миграции вещества в гидромерфных условиях.

Изучение накопления химических элементов растениями Ямаль-:их тундр позволило выявить как зональные закономерности, так у тиональные особенности биогеохимического круговорота веществ. ' сравнении со средни.'» содержанием элементов .в золе растении су: е растениях типичных тундр Ямала пошпены концентрации Мп, Еа всех жизненных форм), Со (кроме кустарничков), (кроме лн-кников), и (за исключением мхов и листьев ивы), (у кустар-ког и лизайникс-Б). Ниже кларка растений содержания У, Сг, "с.

(у всех растений), Зп, Ве (кром? листьев ивы), Си (креме зет-й к корневищ ерника) (Таблица 1).

По составу и количеству микроэлементов, накапливающихся в

Тоилица I.

Показатели биологического накопления микроэлементов в типичных тчндрах Ямала над чертой - содержание микроэлементов, в расг.чете на золу

под чертой - КБН 1

йи и орган Зольность У. Э л е м е н т ы FXA

Нп V Т1 Сг Zr Ве Ва Sr Nb Kl Co Ho Ca Zn Fb sn p Ga

BPiula nana листья ветаи корневища 3. 35 1.21 г. 5& ¿ЖЮ Ш> W № Vi ее 333 frg (Ш ез № е ы № 8r32 № frfl fr? H3 № HF № Ш-Г H1 И1 ¥i 8.-Й H2 ^ да ж Ш 8rli 110 108 134

Salix elauca листья liPTUIi когпениша 5. 63 г. зб 13. 99 >w нг Ш20 0. 56 СГОб й-4? toi ей № № SÄ ш w &-Э е» в е № irs f. ¥8 № U1 № Fe2 ff H1 Q. .19 irre Q. 19 uro >1000 > lu, 1 m m 8rtf № Hg 73. 5 109 III

Кустарнички ¡г. 9£' - № ш iM № ^ № L.QÖ u. So m Ä?*2 H2 m Ш 50

злаки б.-73 е № Ш m m m H5 w hW - M 1. 45 Ctl» 49

разнотравье 9. 37 № № № S42 w м m 51 ♦ 1 p p \ -2Г01ТГГ H7 fr» fr« w 52

Осоки 17. 74 >1000 "ЛОТ m № ш Ш - m &A o. m ОГчО w H-7 &UJ 1. 0 B3 53

М'-П! О. 90 н? ш - № m W tr w. № Ш >L 60

Лмайники 0. 90 ! .. щ ш п 9, )7 гл 1б. 6 "ТГ9 ш §?¥ щ 0. 0733 ¥e btT W № Ш m

Растения суши в целом, n-iö"1/ Шша 1963) 7Ъ0 6.1 100 £5 _ 0.2 ЮГ) 30 - 5 1. 5 2 20 90 10 0. 5 7000

золе,растения Ямальских тундр подразделяются на несколько групп. Кустарники (Betula пала, Salix glauca,S.hastata) отличаются особенно интенсивным накоплением цинка, максимальные количества которого отмечены в корневищах ерника и ветвях ивы. В иетвях и корневищах ивы также интенсивно накапливаются никель и стронций. Лишайники резко выделяются по количеству накапливаемых Ti, Pb, и Ga. Для разнотравья и кустарничков характерно интенсивно1.' накопление Ti и Ва. Осоки и злаки имеют минимальнее содержание и малое разнообразие микроэлементов.

Анализ биологического накопления микроэлементов растением-,: гидроморфных участков (осоки,пушица,сфагнгвые и гипноеыэ мхи) выявляет сходный характер накопления с растениями водоразделов. Однако обп^я интенсивность биологического накопления шьче (Рис.1). Это подтверждает еыеод о более слабом биологическом накоплении химических элементов в подчиненных экобиоморфах по сравнению с зональными - (Скарлыгина -УфимцеЕа,1991). При .анализе КБН и БХЛ сделан вывод, что биогеохимические свойства самих растений более существенны для формирования их химического состава, чем характер почвообрагу.ощих пород и почв. Таким образом, дифференциацию геосистем-по вещественному составу целесообразно проводить, используя показатели биологического накопления элементов растениями разных экобиоморф.

АНТРОПОГЕННАЯ ТРАКСЮИШЩЯ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА КОг.ЩОНШГГОЗ ЛАНДШАФТА.

Анализ содержания микроэлементов в снеге фоновых участков Ямала, индицирующий процессы глобального загрязнения, свидетельствует, что на химический состав компонентов ландшафтов Ямала оказывают влияние морские 'воздушные массы, формирующиеся над промышленными районами Европы, а также континентальные воздушные массы, несущие поллютанты из Норильского промышленного узла.

Региональный характер для изучаемой территории прежде Есего имеет загрязнение углеводородами вод Обской губы и Карского моря. Интенсивное загрязнение еод бассейна Оби в результате нефтедобычи е Среднем Приобьэ сказывается на всех звеньях каскадной ландшафт-но-геохимической системы Западной Сибири,в том числе и на Ямале. Создается опасность бассейнового загрязнения пойм, стариц, дельт,, донных отложений, как аллювиальных, так и прибрежно-морских, устойчивыми нефтепродуктами, что было подтверждено в ксс исследо-

КБНт

O.OJ

го i

Un Р Zn Си Mo РЬ Ni ' Cr Zr Во Sr .

Q Getula nana Д Salix glauca OComarum palustre XCarex chordorrhyza l-'Лс.Л. ъиогеохимические спочтры растений типичных т,умдр Ямала.

Sn V Tí + Sphagnum sp.

заний, проведенных автором в среднем и нижнем течении Оби, реках \ган,Вах,Казым. Содержание различных фракций углеводородов в донных отложениях рек в районах нефтегазодобычи достигает 400 мг/кг, -гго свидетельствуют о процессах широкомасштабного загрязнения.

Локальное техногенное воздействие на Ямале связано главным збразсм с деятельностью объектов нефтегазодобывающего комплекса. Ву-ровые и строительные работы на Ямале ведут к интенсивной трансформации микроэлементного состава компонентов ландшафтов.Для почв на территории вахтовых поселков характерен дефицит элементов биологического накопления -фосфора и марганца,а также цинка, бериллия, кобальта, что обусловлено уничтожением коренной растительности и поверхностного горизонта почв. Напротив, технофильные элементы (РЬ.СиДп.Зп.Ва.З^) тлеют в почвах повышенные концентрации.

На участка>; разведочного и эксплуатационного бурения выявлено образование техногенных геохимических аномалий ряда микроэлементов - РЬ, Ва, 5г, 2п. Содержание данных элементов превышают фоновые параметры в 2-7 раз. Аномалии тлеют вид ореола рассеяния с центром непосредственно у скважины. Радиус загрязнения составляет несколько сотен метров.Глубина проникновения загрязнителей в почву ограничивается глееЕым горизонтом. Соотношения концентраций микроэлементов в фоновых тундровых глеевых почЕах, почвах вахтовых поселков и участков бурения представлено на рис.2. В местах разливов буроЕых растворов и нефтепродуктов наблюдаются случаи хлороза и некроза листьев растений,, зарастание нарушенных участков с интенсивным загрязнением идет медленными темпами.

Ка основании сопряженного анализа уровня загрязненности и реакции биоты (различные виды хлорозов,некроз листьев,скорость зарастания нарушенных участков) определены токсичные кснцентраци ряда микроэлементов в почвах, которые могут использоваться в качестве нормативных показателей (Табл.2).

Таблица 2.

Предлагаемые нормативы (ПДК) валового содержания тяжелых металлов в почеэх Ямала ,мг/кг

Элемент рН почвы в водной суспензии.

< 4.0 4-5 5-6 6-7 >7.0

РЬ ^СГ Сч-Г 40 50 60 60

1п 60 30 150 2С0

Си аз 40 60 100 120

Ва 8000' 9000 10000 10000 10000

оГ . 200 250 300 350

2п О О 3 3 3

Сг 100 125 150 200 ' 2С-.

Кс

а.о

6.0

I

22

I

4.0

I

1

Р 1

т

I 1

0.0

II

I

¿¿¿г

I

-т Во

I

■

77}

//

"Ш

Си

ш

II,

I

I й

%

I

Мп

. Сг

5г

№

РЬ

(7777711

Рис.2. Трансформагая микроэлементного состава почв Ямала под воздействием объектов нефтегазодобывающего комплекса I-Фоновые тундровые глеевые почвы; 2-почвы вахтовых поселков; 3-почвы .участков б\т>ения

- 15 -

УСТОЙЧИВОСТЬ ЛАНДШАФТОВ ЯМАЛА К ХИМИЧЕСКОМУ ЗАГРЯЗНЕНИЮ.

Для геосистем,- находящихся в области сплошного распрсстра-ения многолетнемерзлых пород, . ведущим показателем устойчивости ее индикаторным признаком является стабильность температурного ежима литогенной основы. Нарушение термического баланса тлеет ледстЕием проявление криогенных термозрозионных процессов, в собенности при высокой льдистости. Поскольку деградация расти-ельности непосредственно связана с нарушением теплового равно-енсия (Тыртиков,1969;1974), то оценка устойчивости к загрязнению вляется одним из компонентов интегральной оценки устойчивости еосистем Северз.

Разработанная методика оценки ландшафтно-геохимической ус-эйчивости позволила провести районирование Ямала по потенциаль- ■ эй реакции'геосистем ¡га загрязнение. В основе данной методики гжит анализ факторов,определяющих самоочистительный потенциал толожение в сопряженном миграционном ряду ландшафтов,водный и гпловой режим грунтов; величина поверхностного и грунтового сто-а; отношение осадков и испарения, интенсивность биологического эуговорота и т.п.).

Наиболее устойчивыми являются орографически высоко располо-гнные участки водораздельных увалов с ерниковыми и ивняковыми эавяно-кустарничкоЕыми тундрами, и участки псймы с травяно-кус-фничково-моховыми и луг0Е0-болотными растительными сообществами, которых поемность и относительно высокая теплообеспеченность >еслечивают интенсивный еынос и разложение поллютантов. Низкой ;тойчивостью к загрязнению обладают ландпафты с застойны),! водным жимом - полигональные и бугорковато- мочажийные болота, депрес-|и на месте спущенных озер ("хасыреи"), травяно-лишайниково-мохо-!е о травяно-гипновые заболоченные тундры, а также субаквальные ичдаафты. Проведенное ландшафтно-бисгеохимическое районирование ила позволило выделить ландшафтно-биогеохимические территориаль-¡е системы (ЛБГТС), различающиеся по вещественному составу, пре-ладающим геохимическим процессам, характеру устойчивости к заг-гнению. Соотношение площадей, занимаемых различными типами ГТС, и характер их геохимической устойчивости представлены на .ртодиаграммач (Рис.31. В соответствии с зональным повышением плообеспеченности и увеличением биологического разнообразил фи-ценозов от арктических тундр к типичным и кустарниковым субарк-ческим тундра!* повышается и устойчивость ЛЕГТС к зг^гязнения.

©В»-»

Рис.3. Еартодиагранна плошадей лбгтс Якала

А-ЛВГТС с высокой геохимической устойчивостью: Б- .средней В- низкой

Г •• те^когенгые гест.иничесгие комплекс**

(В центре кзгтодиаграмн -обшзя плозлдь содзоны. тыс. ке

Однако оценка геохимической устойчивости только по интенсивности выноса и разложения загрязнителей имеет один существенный недостаток: она не учитывает непосредственную реакцию биоты (в частности, растительности) на загрязнение.

Исследование параметров биогенной миграции хи:.;;1ческих элем-етов также позволило сделать выесд, что в условиях тундр Ямала интенсивность биологического накопления является индикаторным признаком устойчивости фитоценоза.

Способность к накоплению микроэлементов, наряду с интенсивностью фотосинтеза, является индикатором общей продукционной стратегии растений,которая направлена на максимизащш своей продукции, создание больших запасов органического Еещэства, формирование сплошного покрова с особой фитосредой, умеряющей воздействие внешних абиотических факторов (Злотин,1989). Данные о биологическом накоплении микроэлементов различными жизненными формами растений тундр Ямала,свидетельствуют, что наилучшими концентратора*,щ проявляют себя кустарники. В свете этого примечателен тот факт, что кустарниковые сообщества являются наиболее устойчивым типом растительности при техногенном воздействии. Устойчивость тундровых экосистем, то есть способность к саморегуляции, самоорганизации и самовосстановлению возрастает в ряду: зональные тунд-рОЕые экосистемы- моховые болота - травяные экосистемы - кустарниковые экосистемы (Вильчек,Вайсфельд,1989). Сходной точки зрения прэдеривются O.A.Дружинина и Е.Г.Мяло (1990).подчеркивающие, что в тундровой зоне -виолентами (растениями,способными энергично развиваться и захватывать территорию, вытесняя конкурентов) являются глрликовая березка, а также основные доминанты некоторых интразо-нальных сообществ, в частности травяных ивняков и лугоЕ бореально-го типа. Высокую способность к восстановлению под влиянием нефтяного загрязнения у видов рода Salix по сравнению с дриадой (Dryas octopetala) и голубикой (УассЗгйшп uliginosum) отмечалась и зарубежными авторами (Holt,1987).

'Ложно констатировать,что наибольшую устойчивость в условиях загрязнения проявляют либо виды, способные интенсивно накапливать элементы, либо имеющие высокие показатели биологического круговорота. Факт высокой конкурентоспособности данных видов подтверждает биогеохшический принцип В.И.Вернадского : биогенная миграция химических элементов в биосфере Есегда стремится к своему максимальному проявлению (Вернадский, 1923). ■

- га -

вывода и ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ.

Проведенные, исследования позволяют сделать следующие основные выводы:

1.Учитывая высокую интенсивность техногенного загрязнения на Ямале, одно из ведущих мест в разработке программ оптимизации природопользования должны занимать исследования, тлеющие в сгоей основе лгндлэ&тно-геохимический и биогеохимический подход.

2. Ландшафтно-геохимическая дифференциация геосистем Ямала :;а различных уровнях проявляется прежде всего в различиях биологического накопления химических элементов.

3.Загрязнение окружающей среды на Ямале проявляется на трех уровнях - локальном, региональном и глобальном.Максимальную контрастность имеют локальные техногенные геохимические аномалии в местах Еедения буровых работ. К числу'приоритетных загрязнителей следует отнести СЕИнец, цинк, барий, стронций, нефтепродукты., содержания которых на участках техногенного воздействия в 2 - 7 раз превышают фоновые параметры. Загрязнение на участках бурения носит локальный характер, однако широкоыасштабность буровых работ может привести к региональному распространению загрязнителей.

4.При оценке, устойчивости ландшафтов тундр Ям_ла необ>одим учет ландшафтно-геохимических и биогеохимических аспектов. Ланд-шафтно-геохимическая оценка устойчивости состоит . в определении потенциальной скорости'самоочищения геосистем, которая зависит от ряда климатических, геоморфологических, почвенных и фитоценоти-ческих факторов. Наибольшую скорость самоочищения имеют автоморф-ные элювиальные ландшафтно-геохимические территориальные системы, к которым относятся наиболее возвышенные участки холмистых кустарниковых тундр, а также участки тундровых пойменных луговин. Крайне слабая самоочистительная способность у плоскозападинных заболоченных водоразделов с полигональными и топяными болотами, в котловинах спущенных озер. Екогеохимические кр.ггерии устойчивости состоят в оценке индивидуальной реакции видов растений на загрязнение, в их способности выдерживать повышенные концентрации элементов- загрязнителей и вовлекать их в биологический круговорот. При этом, биологическое накопление микрозлегегтов, раскрывая физиологический потенциал метаболизма растительных 'организмов, является индикаторным показателем устойчивости. Максимальное значение биологического накопления, выраженное через козффидиш г

биогеохимической активности, млеют эдификаторы и доминанты тундт розой растительности - тундровые кустарники. Низкие показатели биологического накопления тлеюг лишайники, кустарнички и сфагновые кии, что свидетельствует о неустойчивости растительных сообществ, в которых доминируют данные зкобиоморфы.

Основное содержание диссертации раскрывается в следующих работах:

1. Биогеохимические особенности ландшафтов Бованенковского месторождения (Ямал).// Микроэлементы в биологии и их применение в -сельском хозяйстве и медицине(Тез. дога.) Самарканд,1990.-с.61-62 (соавтор М.Д.Сьзрлыгина-Уфимцева)

2. Роль геохимии ландшафтов в охране геосистем севера Западной Сибири. // Человек.Природа.Общество.Актуальные проблемы. (Тез: докл) . Л. ,1991.- с.20-21

3.Оценка геохимической трансформации ландшафтов полуострова Ямал как элемент мониторинга состояни полярных геосистем. Комплексный мониторинг и практика.(Тез. докл.).М., 1991.-с.206-207

4.Оценка геохимической трансформации почв газоконденсатных месторождений полуострова Ямал.//Освоение севера и проблемы рекультивации (Тез. докл.мезздунар.конф..Сыктывкар,8-14 июля 1991 г.).- Сыктывкар,1991.-с.142- 143

5.Картографирование устойчивости ландшафтов севера Западной Сибири к химическому загрязнению.//География и природные ресурсы. -1994, N3.-с.129-138

6. An estimation of the geochemical transformation of soil in gas-condensate fields on Yamal peninsula. Extended abstracts for an international conference on "The development of the North and problen of recultivation, July 8-14,Syktyvkar". -BPRC. Miscellaneous Series M 334.-Ohio State Univ.,1994.-P.16-17.

Тираж 200. Заказ /1/° 2.1 о

Печатный цех Тшенской государственной, сельскохозяйственной акадеши, г.Тюмень, ул.Ресцубликя, 7.