Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Эколого-геохимическая характеристика почв и донных осадков юго-запада Ленинградской области

ВАК РФ 25.00.09, Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Эколого-геохимическая характеристика почв и донных осадков юго-запада Ленинградской области"

На правах рукописи

ИВАНСКАЯ Татьяна Борисовна

ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЧВ И ДОННЫХ ОСАДКОВ ЮГО-ЗАПАДА ЛЕНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ

Специальность 25.00.09 - Геохимия, геохимические методы

поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2006

Работа выполнена в отделе Региональной геоэкологии и морской геологии Всероссийского научно-исследовательского геологического института им. А.П. Карпинского (ВСЕГЕИ).

Научные руководители -кандидат географических наук

Михаил Александрович Спиридонов

кандидат геолого-минералогических наук

Вадим Азимович Шахвердов

Официальные оппоненты -

доктор геолого-минералогических наук, профессор

Алексей Григорьевич Марченко

доктор геолого-минералогических наук

Георгий Афанасьевич Шаткое

Ведущее предприятие - ФГУП «Петербургская комплексная геологическая экспедиция»

Защита диссертации состоится 18 апреля 2006 г. в 14 ч на заседании диссертационного совета Д 216.001.01 при Всероссийском научно-исследовательском геологическом институте им. А.П. Карпинского (ВСЕГЕИ) по адресу: 199106 Санкт-Петербург, Средний пр., д. 74, зал Ученого Совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всероссийского научно-исследовательского геологического института им. А.П. Карпинского.

Автореферат разослан 16 марта 2006 г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ диссертационного совета,

доктор геолого-минералогических наук #(/(& Р.Л. Бродская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время территория юго-запада Ленинградской области привлекает внимание в связи с перспективами хозяйственного использования, поисками, разведкой и эксплуатацией месторождений полезных ископаемых. Кроме традиционных видов минерального сырья, применяемого в промышленности (карбонатные породы, торф, сапропель и др.), известны месторождения горючих сланцев и фосфоритов, прогнозируется вкрапленное комплексное оруденение золото-молибден-уран-ванадий-никелевого геохимического типа, обнаружены минералы-спутники алмазов (Информационный отчет..., 2002ф). Широким развитием на территории пользуются породы, содержащие сидерит. В пределах акватории Финского залива распространены железо-марганцевые конкреции (Жамойда и др., 2000ф и др.).

Экономическому развитию юго-запада Ленинградской области способствует хорошо развитая инфраструктура и близость Санкт-Петербурга. Увеличение роста промышленного производства ведет к возрастанию антропогенной нагрузки на рассматриваемую территорию и сопредельные площади. В совокупности с антропогенным воздействием значительное влияние на состояние геологической среды оказывают специфичный состав горных пород и структурно-тектонические особенности района исследований.

Своеобразие юго-запада Ленинградской области определяется наличием уникальных рекреационных зон. Здесь расположены комплексные заказники регионального значения: Кургальский, Котельский, Лебяжий, Гостилицкий, дубрава у д. Велькота, а также радоновые источники и озёра в д. Лопухинка. На южном побережье Финского залива в городах Ломоносов и Петродворец находятся неповторимые садово-парковые комплексы, имеющие большое культурно-историческое значение.

На протяжении почти 30 лет сотрудниками ФГУП «Петербургская комплексная геологическая экспедиция», «ВСЕГЕИ», ГГП «Севзапгеология», «Невскгеология», 11УП «Минерал» проводятся исследования эколого-геохимической направленности в Санкт-Петербургском регионе. Важный вклад в решение проблем, связанных с анализом и оценкой эколого-геохимических параметров геологической среды, внесли Ф.Я.Сапрыкин (1984), A.B. Лапо (1989ф), В .П. Бутылин (1989ф), Э.Я. Яхнин (1994ф), Л.Д. Насонова, Э.Ю. Саммет (1995ф), В.А.Шахвердов (1995ф), Б.Г. Дверницкий (1999ф) и др. Однако, несмотря на значительную изученность, недостаточно внимания уделялось выяснению поведе ментов в

депонирующих средах, дискуссионными остаются причины возникновения литогеохимических аномалий.

Актуальность работы определяется научно-практической необходимостью обобщения и уточнения обширного геохимического материала по почвам и донным осадкам, а также специального изучения процессов и явлений в геологической среде с целью разработки рекомендаций для проведения мероприятий, направленных на улучшение экологической ситуации на территории юго-запада Ленинградской области.

Цель работы состоит в установлении эколого-геохимических закономерностей геологической среды на юго-западе Ленинградской области. Для этого поставлены и решены следующие задачи: 1) уточнение ландшафтно-геохимических условий; 2) выявление ассоциаций химических элементов в почвах и донных осадках и выяснение их пространственного распределения, а также определение уровня содержания элементов в депонирующих средах; 3) обнаружение возможных причин возникновения литогеохимических аномалий; 4) анализ и оценка эколого-геохимических параметров геологической среды.

Фактический материал и методы исследования. В основу диссертации положен материал, полученный автором в 2000, 2003 и 2004 гг. при полевых работах на юго-западе Ленинградской области, а также любезно предоставленный сотрудниками Л.Б.Скибиной и Е.С.Федотовой (ПКГЭ), В.А.Шахвердовым (ВСЕГЕИ) и О.В.Тамилиной («Минерал»), Химико-аналитические исследования осуществлялись в лабораториях ОМЭ «Севзапгеология», ВСЕГЕИ, Института минералогии Фрайбергской Горной Академии (Германия). Выполнено более 200 приближенно-количественных эмиссионных спектральных анализов (ПКЭСА) почв и донных осадков (Севзапгеология: спектрограф ДФС-8, О.Ю.Вальтер; ВСЕГЕИ: спектрограф СТЭ-1, Н.П.Баландина). Определен химический состав донных осадков и поверхностных вод р. Луга (9 проб) методами атомно-эмиссионной спектрометрии и масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (Институт минералогии ФГА: масс-спектрометр ELAN 1000; масс-спектрометр ELAN 9000, W. Klemm). В рамках работы обработаны результаты более 1000 ПКЭСА почв и донных осадков, около 80 атомно-абсорбционных анализов донных осадков, 613 рентгеноспектральных анализов почв, 65 стандартных химических анализов воды. Обработка аналитических данных производилась с применением пакетов программ Microsoft Excel, Statistica 6.0, Surfer 7.0.

Научная новизна работы. Впервые изучение закономерностей поведения химических элементов в геологической среде проведено с учетом сформировавшихся ландшафтно-геохимических условий на юго-западе Ленинградской области.

На основе полученных геохимических характеристик почв и донных осадков впервые выполнено геохимическое районирование изучаемой площади.

В ходе исследований на современном уровне обозначены и решены некоторые важные с научно-практической точки зрения вопросы о эколого-геохимических особенностях природных сред территории юго-запада Ленинградской области.

Полученная информация позволила сформулировать геохимические принципы эколого-геологического изучения и картирования совмещенных площадей в пределах территорий суши и прилегающих частей акваторий.

На основе ГИС технологий создана специализированная база данных для юго-запада Ленинградской области. База представлена в электронном виде и доступна для эффективного поиска и использования в научных и практических целях имеющейся информации о местоположении пунктов опробования природных сред, результаты химико-аналитических исследований, а также данные статистической обработки для почв, донных осадков и поверхностных вод.

Практическая значимость работы определяется уровнем внедрения целого ряда результатов выполненных исследований в геохимические, геоэкологические, эколого-геологические работы ПКГЭ и ВСЕГЕИ. Полученные данные рекомендуется использовать для дальнейшего изучения процессов и явлений в геологической среде с целью предотвращения или минимизации ее негативных изменений, вызванных природными процессами и под воздействием антропогенной нагрузки, а также для планирования мероприятий, направленных на обеспечение экологической безопасности территории юго-запада Ленинградской области.

Достоверность полученных результатов, выводов и рекомендаций определяется представительностью фактического материала, всесторонними эколого-геохимическими исследованиями с применением современных методов и подходов изучения почвенного покрова и донных осадков, а также подробным анализом опубликованных и фондовых материалов по исследуемой тематике.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждались на заседаниях отдела Региональной геоэкологии и

морской геологии ВСЕГЕИ. Результаты исследований докладывались на Всероссийских и Международных конференциях: научная конференция молодых ученых «Полезные ископаемые России и их освоение» (Санкт-Петербург, 2000), П-ая Международная Конференция «Геология в Школе и Вузе» (Санкт-Петербург, 2001); в Институте минералогии Фрайбергской Горной Академии (Фрайберг, 2005); на кафедре геохимии геологического факультета СПбГУ (Санкт-Петербург, 2005).

Значительная часть результатов исследований вошла в Информационный отчет о составлении и подготовке к изданию комплектов Госгеолкарты-200 РФ масштаба 1:200 000 (Информационный отчет..., 2002ф).

Исследования проводились в рамках НИР по проекту «Экология поверхностных водотоков» при поддержке программы Леонарда Эйлера, Института минералогии Фрайбергской Горной Академии и кафедры минералогии, кристаллографии и петрографии СПбГТИ (ТУ).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения и содержит 196 страниц, включая 25 рисунков, 33 таблицы и 4 приложения. Список литературы содержит 168 наименований. Во введении определены цели, задачи и актуальность работы. В главе 1 дана характеристика природных условий и антропогенной нагрузки изучаемой площади. В главе 2 выполнен обзор предшествующих исследований. В Главе 3 приведена методика эколого-геохимических исследований. Глава 4 посвящена ландшафтно-геохимическим условиям территории юго-запада Ленинградской области. Глава 5 содержит геохимические характеристики почв и донных осадков. В главе 6 выполнено геохимическое районирование и дана экологическая оценка параметров геологической среды с использованием геохимических данных. В заключении представлены основные выводы эколого-геохимических исследований и охарактеризована их научная и практическая значимость.

Благодарности. Диссертационная работа выполнена под руководством кандидата географических наук М.А.Спиридонова, которому автор выражает глубокую признательность. Руководство по геохимической части работы осуществлял кандидат геолого-минералогических наук В.А Шахвердов, которого автор благодарит за ценные критические замечания и советы. Автор сердечно благодарит проф. В.В. Гавриленко (СПбГУ), проф. Ю.Б. Марина (СПбГГИ), Л.Б. Скибину, Е.С. Федотову (ПКГЭ) за предоставление материалов, поддержку при выполнении исследований и текущее обсуждение

основных положений диссертации. Автор признателен А.С.Иванскому («ЭКОИНЖИНИРИНГ»), В.О.Ильченко, В.А.Жамойде, Д.В.Рябчук, А.Г.Григорьеву, П.Е.Москаленко, Г.А.Суслову, Н.П. Баландиной, Н.В. Мышкиной, О.И.Евсеевой (ВСЕГЕИ), Л.Д.Насоновой, Э.Ю.Саммет, А.С.Яновскому (ПКГЭ), A.C. Духанину («КАД-КОПИ Сервис») за помощь в оформлении работы и полезные консультации. Особую благодарность автор выражает доктору геолого-минералогических наук, профессору В.Клемму (W.Klemm) за предоставленную научную литературу, ценные советы, возможность обмена опытом с зарубежными специалистами, обеспечение комплекса аналитических исследований в химико-аналитической лаборатории Института минералогии Фрайбергской Горной Академии. Исследования поддержаны фондом Леонарда Эйлера, которому автор также искренне благодарен.

КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ И АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКИ ЮГО-ЗАПАДА ЛЕНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ

Особенности геологического строения района исследований определяются его расположением в северо-западной части Русской плиты, сложенной магматическими и метаморфическими породами кристаллического фундамента и перекрывающими их образованиями осадочного чехла. Самые древние осадочные породы относятся к верхневендским отложениям, которые выходят на дочетвертичную поверхность на акватории Финского залива и в северной части Предглинтовой низменности. Они представлены преимущественно глинистыми образованиями мощностью от 8 до 75 м, которые содержат в повышенных концентрациях Си, Со, Zn, Ti, отчасти V (Информационный отчет..., 2002ф). На размытой поверхности пород верхнего венда залегают нижнепалеозойские отложения в составе кембрийской, ордовикской и девонской систем. Породы кембрия выходят на дочетвертичную поверхность на Предглинтовой низменности и вдоль Балтийско-Ладожского уступа (глинта). Кембрийская толща мощностью от 4 до 120 м сложена глинами, песчаниками и алевролитами, в которых отмечены повышенные содержания фосфора (до 0,2 %), серебра (до 0,1мг/кг) и титана (>1 %). В верхневендских и кембрийских глинах также обнаружены сидерит, пирит, пирротин, единичные знаки халькопирита, сфалерита и галенита (Информационный отчет..., 2002ф). Среди ордовикских отложений, слагающих Ижорскую возвышенность, преобладают доломитизированные известняки и доломиты. В области глинта

прослеживается толща оболовых песков и песчаников, керогенистых аргиллитов (диктионемовых сланцев). Мощность пород ордовика изменяется от первых метров до 140 м. Известняки содержат сульфидную минерализацию (пирит, галенит, халькопирит, сфалерит, касситерит). Оболовые песчаные породы характеризуются повышенными концентрациями урана, фосфора, в меньшей степени марганца, бария и хрома. С керогенистыми аргиллитами связаны месторождения урана с сопутствующими элементами - ванадием, никелем, серебром и др. Содержание урана в аргиллитах варьирует от 0,01 до 0,033 % при средних значениях 0,016-0,019 % (Информационный отчет..., 2002ф). Девонские отложения распространены локально в южной и юго-восточной частях района исследований и представлены доломитами, мергелями, песками и песчаниками мощностью в среднем от 20 до 50 м.

Четвертичные образования перекрывают палеозойские породы покровом неравномерной мощности от 2 до 150 м. Минимальные мощности четвертичных отложений приурочены к северной части Ижорской возвышенности и к северным склонам Балтийско-Ладожского уступа, максимальные - к руслам палеодолин Предглинтовой низменности. На исследуемой территории развиты отложения среднего и позднего звена плейстоцена и современного звена. Породы плейстоцена относятся к различным генетическим типам, среди которых преобладают ледниковые образования. Отложения голоценового горизонта представлены морскими и континентальными образованиями, относящимися к периодам существования литоринового и иольдиевого морей, анцилового озера, а также сформированные озерной, аллювиальной, элювиальной, биогенной и техногенной деятельностью.

Территория юго-запада Ленинградской области постоянно в течение многих лет испытывает негативное воздействие различных антропогенных источников, которые находятся как на рассматриваемой площади, так и за ее пределами. В первую очередь к ним относятся промышленные предприятия, транспортные и сельскохозяйственные комплексы. Наиболее существенное влияние на геологическую среду оказывает деятельность Кингисеппского месторождения фосфоритов. В районе месторождения происходит нарушение природных ландшафтов на глубину до 25 м, загрязнение вод р. Луга и ее притоков медью, цинком, фосфатами (Информационный отчет..., 2002ф). К важным с экологической точки зрения объектам исследуемого района относится комплекс защитных сооружений (КЗС) Санкт-Петербурга от наводнений, который возводится в створе пос.Горская-о.Котлин-

пос.Бронка. Строительство КЗС уже явилось мощным фактором техногенного изменения дна Невской губы (Геоэкологический атлас..., 2002). По данным мониторинга 1993-2002 гг. установлено, что в Невской губе продолжается накопление осадков с повышенным содержанием целого ряда токсичных элементов - Ъл, N1, Со, РЬ и Ag (Невская губа, 2004).

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ИХ ОБОСНОВАНИЕ

1. Под влиянием природных процессов и хозяйственной деятельности человека на юго-западе Ленинградской области сформировались природно-техногенные и техногенные ландшафты, которые по гидрохимическим свойствам природных вод подразделяются на ландшафты кальциевого кислородного, кислого кислородного и кислого глеевого классов. Техногенные ландшафты в соответствии с формой антропогенного воздействия разделяются на три типа: горнопромышленный, городской и транспортно-технический.

Классификация геохимических ландшафтов юго-запада Ленинградской области выполнена с использованием классификационных признаков А.И. Перельмана (1975, 1999) и В.А.Алексеенко (2000, 2005). Основная цель классификации заключается в выяснении роли сформировавшихся ландшафтно-геохимических условий изучаемой территории в закономерностях поведения химических элементов в геологической среде.

Геохимическим ландшафтом является участок биосферы, верхнюю часть которого составляет атмосфера, а нижнюю - коренные горные породы и подземные воды (Перельман, 1975). Большинство ландшафтов относится к биогенным с непосредственным участием живого вещества в процессах миграции химических элементов в биосфере (Вернадский, 1926). Природный ландшафт представляет собой биогенный ландшафт, т.е. не испытывающий непосредственного антропогенного влияния либо испытывающий его в очень слабой степени. В настоящее время состояние ландшафтов определяется не только природными факторами, но и влиянием на них разнообразной и активной деятельности человека (Алексеенко и др., 2003), что приводит к возникновению природно-техногенных ландшафтов. Природно-техногенный ландшафт - ландшафт, измененный хозяйственной деятельностью человека, который аналогично природному ландшафту обладает способностью самовосстанавливаться и саморегулироваться, только это требует больших затрат времени. Граница между природными и природно-техногенными ландшафтами условна, т.к.

происходит то усиление, то ослабление антропогенного влияния на ландшафты, что приводит к постоянным сменам их качеств и свойств. Как писал в 1944 г. В.И.Вернадский, «человек становится крупнейшей геологической силой». Отсюда следует необходимость выделения техногенных (антропогенных) ландшафтов. Техногенный (антропогенный) ландшафт представляет собой ландшафт, преобразованный (непреднамеренно или целенаправленно) воздействием хозяйственной деятельности человека с изменением связей между компонентами природной среды, что приводит к формированию нового по сравнению с ранее существующим комплекса, равновесие в котором постоянно поддерживается человеком.

Изучение ландшафтов юго-запада Ленинградской области показало, что основная их доля (более 80 %) является в той или иной степени преобразованной в результате антропогенного влияния. Природные ландшафты имеют ограниченное распространение. Наиболее значительные по площади природные ландшафты сохранились частично на северо-западе и севере района исследований (в пределах Кургальского и Котельского заказников). Природно-техногенные ландшафты напротив пользуются широким развитием. Они занимают практически всю Ижорскую возвышенность, значительную часть Предглинтовой низменности и акватории Финского залива. В связи с ограниченными площадными характеристиками природных ландшафтов и условную границу между ними и ландшафтами, измененными хозяйственной деятельностью человека, они объединены с последними под общим термином природно-техногенные ландшафты. Техногенные ландшафты сформировались на юго-западе и северо-востоке рассматриваемой территории. К ним относятся Кингисеппское месторождение фосфоритов, крупные городские агломерации, охватывающие гг. Кингисепп, Сосновый Бор, Ломоносов и Петродворец, а также западная часть Невской губы, испытывающая сильную антропогенную нагрузку, обусловленную в первую очередь близостью Санкт-Петербурга.

Природно-техногенные и техногенные ландшафты в зависимости от гидрохимических свойств природных вод разделяются на три класса: кальциевый кислородный, кислый кислородный и кислый глеевый (табл. 1, 2). В геоморфологическом отношении кальциевые кислородные ландшафты приурочены к Ижорской возвышенности, кислые кислородные ландшафты - к Предглинтовой низменности и впадине юго-восточной части Финского залива. Кислые глеевые ландшафты характерны для относительно глубоководных участков

Классификация природно-техногенных ландшафтов юго-запада Ленинградской области*

Группа Бореальная континентальная равнина

Тип Таежный

Семейство Южнотаежное

Класс Кальциевый кислородный Кислый кислородный Кислый глеевый

Типоморфные воздушные мигранты и окислительно-восстановительные условия Ог (окислительная обстановка) СО2 (восстановительная обстановка без Н23)

Типоморфные водные мигранты Са2+, Ме2\ НСО,- Н+, Саг+, органические кислоты, НСО1", СГ

Щелочно-кислотные условия вод Нейтрапьные и слабощелочные Кислые и слабокислые

Род Элювиальный Субаквальный

Особенности рельефа Равнины слабоволнистые хорошо дренированные с развитием карстовых форм, склон с оврагами, гидрографическая сеть практически отсутствует Равнины выровненные, слабоволнистые, волнистые сравнительно хорошо дренированные, расчлененные небольшими реками; встречаются холмистые формы рельефа Равнины выровненные, слабоволнистые и волнистые со сложным мезо- и микрорельефом Равнины выровненные и слабоволнистые со сложным мезо- и микрорельефом

Вещественный состав и геохимическая специализация подстилающих горных пород Валунные суглинки, супеси, пески на карбонатных породах (доломитах и известняках), керогенистых аргиллитах, кварцевых песках и песчаниках (1), Р, V и др ) Валунные суглинки, супеси, глины, пески (Т1, Мп и др ) Пески разной зернистости, часто алевритис-тые, суглинки и супеси, с гравием, галькой, валунами (Мп и ДР) Алевриты глинистые и песчаные, алевролиты, алевро-пелиты, пелиты, глины (Мп и др.)

Примечание: * С использованием классификационных признаков Б Б Полынова (1952), А И. Перельмана(1975), В А. Алексеенко (2000)

Классификация техногенных ландшафтов юго-запада Ленинградской области*

Группа Промышленная Селитебная (населенных пунктов) Транспортная

Тип Горнопромышленный Городской Транспортно-технический

Класс Кислый кислородный Кислый глеевый

Типоморфные воздушные мигранты и окислительно-восстановительные условия О) (окислительная обстановка) ССЬ (восстановительная обстановка без Н28)

Типоморфные водные мигранты Са", Ыа*, 804", С1\ НСО,\ го42- Са2+, М§2+, Ыа+, НСОЗ\ СГ Са2*, Ыа+, Ре", НСОЗ", СГ

Щелочно-кислотные условия вод Кислые и слабокислые

> Род Элювиальный Субаквапьный

Геоморфологические особенности Выровненные, слабоволнистые равнины в значительной степени (по площади и на глубину) преобразованы хозяйственной деятельностью человека

Вещественный состав и геохимическая специализация подстилающих пород Суглинки, супеси, нередко валунные, пески, известняки (Р, 11, 8г и др.) Валунные суглинки и супеси, глины, пески СП, Мп и ДР) Глинистые и суглинистые образования, пески разной зернистости с гравием, галькой, валунами (Мп и др )

Примечание: * С использованием классификационных признаков А И. Перельмана, Н.С Касимова (1999), В А Алексееико (2000,2005)

Лужской и Копорской губ, а также для западной части Невской губы, увеличение площадей с восстановительными обстановками в которой является результатом длительной деятельности человека (Невская губа, 2004).

Несмотря на то, что в пределах техногенных ландшафтов природные факторы продолжают оказывать действие на их свойства, основной причиной изменения ландшафтов, что в свою очередь способствует формированию специфических условий миграции и накопления химических элементов, является антропогенная нагрузка. В связи с тем, что она выражается посредством использования территории в тех или иных хозяйственных целях, техногенные ландшафты юго-запада Ленинградской области подразделяются на горнопромышленный, городской и транспортно-технический типы (табл. 2). К первому типу относятся открытые горные разработки Кингисеппского месторождения фосфоритов, сопровождающиеся образованием отвалов, отстойников и т.п. Городские агломерации, возникшие вокруг городов Кингисепп, Сосновый Бор, Ломоносов и Петродворец, представляют собой городские ландшафты. Западная часть Невской губы выделена автором как транспортно-технический тип ландшафтов, включающий в себя подводные, водные и надводные коммуникации с сопутствующими техническими сооружениями.

2. Состав и закономерности распределения ассоциаций химических элементов в почвах и донных осадках свидетельствуют о сопоставимом влиянии природных и антропогенных процессов на геологическую среду юго-запада Ленинградской области. Наиболее широким спектром элементов характеризуются антропогенные ассоциации, что обусловлено различными типами источников поступления элементов-загрязнителей в верхнюю часть геологического разреза.

В качестве основного предмета исследований выступают почвы и донные осадки. Это объясняется относительной стабильностью депонирующих сред и их способностью накапливать и хранить продолжительный период времени информацию о состоянии и изменении геологической среды, что не характерно для транспортирующих сред (водных потоков) (Опекунов и др., 2000).

На первом этапе статистической обработки данных ПКЭСА и РФСА почв и донных осадков рассчитывались фоновые содержания элементов. В качестве геохимического фона выступает величина среднего гармонического (Сгарм). Относительно Сгарм подсчитаны коэффициенты концентрации (IQ для каждого элемента по формуле:

Кс=С,7Сгарм, где С, - фактическое содержание элемента. Дальнейшие статистические операции включали в себя анализ тренда, факторный и кластерный анализы Кс Ъп, РЬ, Си, №, Сг, Со, 8п, Мп, ¿г, и, Ва, Л, V и Р.

Анализ статистических данных показал, что по закономерностям пространственного распределения химических элементов и уровню их накопления в почвах и донных осадках на юго-западе Ленинградской области наблюдается много общего. Зоны с наиболее высокими по отношению к фоновой величине концентрациями широкого набора элементов локализуются преимущественно на северо-востоке изучаемой площади. Здесь Кс Ъп, РЬ, Си, N5 и Мп в депонирующих средах изменяется от 1,5 до 4 с резким увеличением в пределах техногенных ландшафтов городского и транспортно-технического типов. На юго-западе района исследований непосредственно к промзоне Кингисеппского месторождения фосфоритов тяготеют повышенные относительно величины геохимического фона содержания урана (Кс > 2,5). На остальной территории с достаточно равномерным распределением К« элементов установлены две главные особенности: в области глинта, где основным источником поступления химических элементов в верхнюю часть геологического разреза являются керогенистые аргиллиты и оболовые песчаные породы, большинство изученных элементов концентрируется в повышенных содержаниях по отношению к фоновой величине (1,5-3,5 Кс), особенно и, V и №; на акватории максимальные концентрации ряда элементов зафиксированы в осадках алевро-пелитового состава, развитых в восстановительных условиях. Т1, V, Со и Мп, тяготеющие преимущественно к осадкам Лужской и Копорской губ, скорее всего, обязаны своим происхождением составу верхневендских глинистых пород. Минимальные содержания химических элементов (< 1,5 фона) характерны для отдельных участков на северо-западе и юго-востоке рассматриваемой территории.

Ассоциации химических элементов в почвах и донных осадках, выделенные по результатам интерпретации данных факторного и кластерного анализов, разнообразны по составу и отличаются набором элементов (табл. 3). Для техногенных ассоциаций характерен более широкий спектр элементов. Это обусловлено наличием на изучаемой площади и за ее пределами различных типов источников поступления загрязнителей в почвы и донные осадки. К ним, в частности, относятся предприятия и населенные пункты (№-Сг, 8п-РЬ, 8п-А£ и др.), разработка месторождения фосфоритов (и, Р-Ва),

Ассоциации химических элементов в почвах и донных осадках природно-техногенных и техногенных ландшафтов юго-запада Ленинградской области

3 Ижорская возвышенность Предглинтовая низменность Впадина юго-восточной части Финского залива

о. донные осадки

У © почвы донные осадки почвы донные осадки слабоокислительные условия восстановительные условия

1 Мп-[5п-Р]-РЬ-гп--[Си-К1]-У-Сг-Со-и [Й1-Сг]-Мп-Т1-[Со-У]- Бг-Ва-Р Си-Ва-|2п-РЬ]-Мп-А& (1М1-У]-Со-Сг-(и), -[Т1-Сг-Со-8г]-Р^1-У* [Со-У-Т|]-№-РЬ- -Мп-[2п-Р]-(Аё) Р*Н-Со]-Си-Т1-У--Сг-РЬ-вп-Мп Ь)|-Си-[Сг-гп]-РЬ-Ag-Sn-Co-(Tl)-(V); [М-СгЬСо-У-РЬ-вп--Си-гп*; АВ»

2 А8-5Г; [Ва-Т|]-У Р-(Си) Сг-Со-[Ть5г], рьчи)*, 8г-(Сг-Со-Т1)* РЧгп); Cr.Ni Ag-Zn-(Ba); V Мп-Со-(У); Sn-Ag, Ва-(А^)*; Т|*

3 Т1-[Сг-Со] У-(Ва), 8п [P-Sr]-Sn-Ag-Mn, Ва-(У)* Ва-(У) Ва-Мп-(РЬ), Сг Т1-У, Мп-(Ва); РЬ-Бп*, Ъп*

4 и Ва, Ва-Р* Бп; Си Бп, 2п-(Р)** Мп*

5 и и* 8г-(Ва)

Примечание * Ассоциации химических элементов, характерные для техногенных ландшафтов ** С использованием литературных данных

[Ы|-У] - тесная ассоциация элементов, внутри комплексной ассоциации (Со) - элемент, тяготеющий к той или иной ассоциации, элементу

сельскохозяйственная деятельность (8г-ТьСг-Со, А§-8г, 2п-Р и др.). Ассоциации элементов в почвах существенно отличаются от элементных ассоциаций донных осадков. Возможно, это объясняется различными геохимическими условиями миграции химических элементов и специфическими особенностями источников их поступления в депонирующие среды.

3. По особенностям поведения химических элементов в почвах и донных осадках выделено 9 геохимических районов, приуроченных к природно-техногенным ландшафтам, и 5 геохимических районов, - к техногенным ландшафтам. К типоморфным элементам антропогенной деятельности относятся Ъп, РЬ, Ag, Сг, Си, Бп, №, вг и Ва. Природные содержания и, Р, Мп, ТЧ, V и Со сопоставимы с концентрациями этих элементов, поступающими в компоненты геологической среды от антропогенных источников, а в отдельных случаях даже их превышают.

Геохимическое районирование территории юго-запада Ленинградской области выполнено на основе данных по уровню содержания химических элементов в почвах и донных осадках относительно геохимического фона и с учетом закономерностей пространственного распределения элементных ассоциаций в депонирующих средах. При районировании территории суши в качестве основной среды, опробование которой осуществлялось достаточно равномерно и в большом объеме, выступают почвы.

В рамках работы основное внимание уделялось установлению возможных негативных изменений геологической среды, связанных с повышенными концентрациями токсичных элементов в почвах и донных осадках. В связи с этим при выделении геохимических районов учитывались элементы, содержание которых в почвах и донных осадках превышает местный геохимический фон. В набор главных элементов входят элементы, концентрации которых не менее чем в 30 % проб, включенных в район, составляют 1,5 и более фоновой величины. Пространственное расположение геохимических районов подчиняется закономерностям распределения выявленных элементных ассоциаций в депонирующих средах.

В процессе обработки геохимических данных применялась процедура иерархической кластеризации, т.е. объекты (точки наблюдений) объединялись в кластеры (группы) с учетом их пространственного распределения и Ко изучаемых элементов. Для проведения кластерного анализа отобраны наиболее представительные объекты, которые позволили достаточно ясно интерпретировать

полученную информацию. Геохимическое объяснение дано кластерам, отвечающим наиболее крупным районам.

В результате на территории юго-запада Ленинградской области выделено 9 геохимических районов, приуроченных к природно-техногенным ландшафтам и 5 геохимических районов, - к техногенным ландшафтам.

Максимальный уровень антропогенного воздействия испытывают геохимические районы, относящиеся к городским (гг.Ломоносов, Петродворец), транспортно-техническим и горнопромышленным типам техногенных ландшафтов. Влияние природных процессов наиболее активно проявляется в пределах Ижорской возвышенности и на севере Предглинтовой низменности.

Установлено, что в пределах геохимических районов, приуроченных к ландшафтам преимущественно кислого кислородного класса природных вод, наиболее подвижными элементами являются 5г, и, РЬ, и N1. Благодаря повышенной миграции, эти элементы получают возможность активно вступать в биологический круговорот, что может привести к негативным последствиям для биоты, в частности человека. Ижорская возвышенность в этом смысле более благоприятна. Хорошая подвижность в ее пределах характерна для ванадия, содержание которого в почвах и донных осадках относительно невысоко (до 150мг/кг). Геохимические районы, приуроченные к кислым глеевым ландшафтам, характеризуются накоплением РЬ, N1, Си, V и Тк При изменении условий миграции химических элементов может произойти вторичное загрязнение водной толщи за счет перехода элементов в подвижные формы.

Максимальные концентрации Мп (до 1 %), Ва (до 0,3 %) и Р (до 0,93%) зафиксированы в почвах, развитых на севере Предглинтовой низменности вдоль озер Бабинское, Глубокое и Копанское. Нижнекембрийские и вендские глинистые породы могут определять повышенные содержания этих элементов в почвах. Наибольшие концентрации титана (до 8000 мг/кг), марганца (до 5000 мг/кг), ванадия (до 500 мг/кг) и кобальта (до 50 мг/кг) в донных осадках акватории связываются с котлинскими глинами. Значительные содержания и (до 10,8 мг/кг) и Р (до 0,9 %) выявлены в области Балтийско-Ладожского уступа, преимущественно на участке его максимальной выраженности в рельефе (пос.Котлы-пос.Гостилицы). Они обусловлены составом подстилающих пород - керогенистых аргиллитов и оболовых песков и песчаников. В пределах промзоны Кингисеппского месторождения фосфоритов содержание и в почвах достигает 7 мг/кг, Р - 0,98 %.

С деятельностью сельскохозяйственного комплекса связаны такие элементы, как Zn (до 265 мг/кг), РЬ (до 65 мг/кг), Ag (до 1,6мгЛсг), Р (до 5400 мг/кг), Ti (до 9200 мг/кг), Ва (до 500 мг/кг), V (до 250 мг/кг), Сг (до 73 мг/кг), Со (до 74 мг/кг), Sr (до 930 мг/кг), Мп (до 4700 мг/кг) и Си (до 52 мг/кг). В качестве элементов-индикаторов транспортных средств выступают цинк (до 800 мг/кг), свинец (до 350 мг/кг), хром (до 285 мг/кг), медь (до 70 мг/кг), ванадий (до 97 мг/кг), никель (до 48мг/кг). С бытовыми и промышленными отходами в геологическую среду, вероятнее всего, поступают олово (до 178 мг/кг), серебро (до 1,7мг/кг), цинк (до 175 мг/кг).

На территории суши элементы концентрируются в депонирующих средах и частично выносятся с природными водами в акваторию Финского залива, формируя ореолы, в частности цинка, хрома, свинца, меди в донных осадках. Так, Лужская и Копорская губы характеризуется концентрациями цинка (до 400мг/кг), хрома (до 100мг/кг), свинца (до 80 мг/кг), меди (до бОмг/кг). В западной части Невской губы содержания хрома, цинка и свинца достигают 300 мг/кг, меди - 100 мг/кг.

В результате анализа геохимических данных установлены типоморфные элементы антропогенной деятельности. К ним относятся Zn, Pb, Ag, Сг, Си, Sn, Ni, Sr и Ва. Природные концентрации U, Р, Мп, Ti, V и Со сопоставимы с содержаниями этих элементов, поступающими в почвы и донные осадки от антропогенных источников, а в ряде случаев даже их превышают.

В соответствии с суммарным показателем загрязнения (Zc) выделены аномальные геохимические поля комплексного состава со слабым и умеренным уровнем загрязнения почв и донных осадков (на акватории Финского залива) тяжелыми металлами: Pb, Zn, Си, Ni, Со, Сг, Мп и V. Для водных объектов суши с учетом Zc для донных осадков и ПДКрх для поверхностных вод установлено слабое и умеренное загрязнение комплексом элементов, включающим Pb, Zn, Си, Ni, Со, Сг, Мп, V и Fe.

На основе геохимических и экологических данных построена карта оценки эколого-геохимических параметров геологической среды юго-запада Ленинградской области. Она отражает состояние геологической среды под воздействием природных и антропогенных факторов. Анализ карты показал, что наиболее значительные по площади и интенсивности аномалии приурочены к техногенным ландшафтам, сформировавшимся на северо-востоке изучаемой территории. В качестве приоритетных загрязнителей исследуемой площади выступают цинк, марганец, никель и хром.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполненные исследования позволили установить эколого-геохимические закономерности геологической среды на юго-западе Ленинградской области и сделать следующие выводы:

1 - Ландшафтно-геохимические условия оказывают значительное влияние на поведение химических элементов в геологической среде и должны учитываться при проведении исследований эколого-геохимической направленности.

2 - Пространственное распределение элементных ассоциаций в почвах и донных осадках контролируется в сопоставимой мере природными и антропогенными процессами. Наиболее широкий спектр элементов характерен для антропогенных ассоциаций, что обусловлено различными источниками поступления элементов-загрязнителей в геологическую среду. На состав антропогенных литогеохимических аномалий влияет в первую очередь специфика выбросов и отходов промышленных, сельскохозяйственных и транспортных комплексов. Природные содержания и, Р, Мп, "Л, V и Со сопоставимы с концентрациями этих элементов, поступающими в компоненты геологической среды в связи с хозяйственной деятельностью человека, а в отдельных случаях их превышают.

3 - Максимальный уровень антропогенного воздействия испытывают геохимические районы, приуроченные к городским (гг .Ломоносов, Петродворец), транспортно-техническим и горнопромышленным типам техногенных ландшафтов. Для первых двух типов характерны наиболее значительные по площади и интенсивности комплексные аномалии, наибольший вклад в которые вносят Хп, N1 и Сг. В пределах Кингисеппского месторождения фосфоритов основным загрязнителем почвенного покрова является уран.

Результаты проведенных исследований могут быть использованы не только для выполнения соответствующих экологических мероприятий, но и как основа для научно-практических методов оценки эколого-геохимических параметров геологической среды для контроля над ее изменениями. Кроме того, полученная информация дает возможность дальнейшей детализации эколого-геохимических исследований, а также необходимых обобщений, например, на уровне экологических атласов Северо-Западного региона.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Тяжёлые металлы в почвах и водотоках юго-запада Ленинградской области // Школа экологической геологии и рационального недропользования. СПб.: СПбГУ. 2000. С. 140-141.

2. Тяжёлые металлы в донных отложениях водотоков юго-запада Ленинградской области / Сборник трудов молодых учёных СПбГГИ. Вып.7. СПб.: СПбГГИ. 2001. С. 57-59.

3. О связи эколого-геохимических особенностей почв с геологическим строением территории (на примере урана в Ленинградской области) // Материалы II Международной Конференции «Геология в Школе и Вузе». СПб.; 2001. С. 241-242.

4. Распределение токсичных элементов в почвах Кингисеппского района Ленинградской области // Годичное собрание Всероссийского Минералогического общества 2002 года. Роль минералогических исследований в решении экологических проблем. М.; 2002. С. 65-67 (соавторы: М.А. Спиридонов, В.А.Шахвердов).

5. Некоторые особенности распределения тяжелых металлов в водных объектах юго-запада Ленинградской области / Сборник материалов конференции Акватерра. СПб.: ВСЕГЕИ. 2002. С. 73-74 (соавторы: В.В. Гавриленко, В.А. Шахвердов).

6. Оценка геоэкологического состояния водотоков урбанизированных территорий (на примере юго-запада Ленинградской области) / Сборник материалов конференции «Сергеевские чтения». Вып 5. М.: ГЕОС. 2003. С. 255-259 (соавторы: М.А. Спиридонов, В.В. Гавриленко, В.А. Шахвердов).

7. Геохимические аномалии в донных осадках юго-восточной части Финского залива / Сборник материалов конференции Акватерра. СПб.: ВСЕГЕИ. 2004. С. 83-87 (соавтор: В.А. Шахвердов).

Подписано в печать 14.03.2006 Формат 60x84 1/16.Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,2. Тираж 120 экз. Заказ № 286

Отпечатано в ООО «Издательство "ЛЕМА"»

199004, Россия, Санкт-Петербург, В.О., Средний пр., д.24, тел./факс: 323-67-74 e-mail: izd_lema@mail.ru

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Иванская, Татьяна Борисовна

Введение.

Глава 1. Природные условия и антропогенная нагрузка района исследований.

1.1. Общая физико-географическая характеристика.

1.2. Геоморфологические особенности.

1.3. Геологическое строение и геохимическая специализация пород.

1.4. Тектонические движения.

1.5. Гидрогеоло гические условия.

1.6. Антропогенная нагрузка.

Глава 2. Результаты предшествующих исследований.

Глава 3. Методика проведения эколого-геохимических исследований.

3.1. Основные принципы выбора природных сред.

3.2. Методика сбора и обработки информации.

3.2.1. Полевые исследования.

3.2.2. Химико-аналитические работы.

3.2.3. Статистическая обработка геохимических данных.

Глава 4. Классификация геохимических ландшафтов.

Глава 5. Геохимические характеристики почв и донных осадков.

5.1. Почвы.

5.2. Донные осадки.

5.2.1. Донные осадки поверхностных водотоков.

5.2.2. Донные осадки юго-восточной части Финского залива.

Глава 6. Оценка эколого-геохимических параметров геологической среды.

6.1. Геохимическое районирование.

6.1.1. Природно-техногенные ландшафты.

6.1.2. Техногенные ландшафты.

6.2. Экологическая оценка с использованием геохимических данных.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Эколого-геохимическая характеристика почв и донных осадков юго-запада Ленинградской области"

Актуальность работы. В настоящее время территория юго-запада Ленинградской области привлекает внимание в связи с перспективами хозяйственного использования, поисками, разведкой и эксплуатацией месторождений полезных ископаемых. Кроме традиционных видов минерального сырья, применяемого в промышленности (карбонатные породы, торф, сапропель и др.), известны месторождения горючих сланцев и фосфоритов, прогнозируется вкрапленное комплексное оруденение золото-молибден-уран-ванадий-никелевого геохимического типа, обнаружены минералы-спутники алмазов (Информационный отчет., 2002ф). Широким развитием на территории пользуются породы, содержащие сидерит. В пределах акватории Финского залива распространены железо-марганцевые конкреции (Жамойда и др., 2000ф и др.).

Экономическому развитию юго-запада Ленинградской области способствует хорошо развитая инфраструктура и близость Санкт-Петербурга. Увеличение роста промышленного производства ведет к возрастанию антропогенной нагрузки на рассматриваемую территорию и сопредельные площади. В совокупности с антропогенным воздействием значительное влияние на состояние геологической среды оказывают специфичный состав горных пород и структурно-тектонические особенности района исследований.

Своеобразие юго-запада Ленинградской области определяется наличием уникальных рекреационных зон. Здесь расположены комплексные заказники регионального значения: Кургальский, Котельский, Лебяжий, Гостилицкий, дубрава у д. Велькота, а также радоновые источники и озёра в д. Лопухинка. На южном побережье Финского залива в городах Ломоносов и Петродворец находятся неповторимые садово-парковые комплексы, имеющие большое культурно-историческое значение.

На протяжении почти 30 лет сотрудниками ФГУП «Петербургская комплексная геологическая экспедиция», «ВСЕГЕИ», ГГП «Севзапгеология», «Невскгеология», ГГУП«Минерал» проводятся исследования эколого-геохимической направленности в Санкт-Петербургском регионе. Важный вклад в решение проблем, связанных с анализом и оценкой эколого-геохимических параметров геологической среды, внесли Ф.Я.Сапрыкин (1984), А.ВЛапо (1989ф), В.П. Бутылин (1989ф), Э.Я. Яхнин (1994ф), Л.Д. Насонова, Э.Ю. Саммет (1995ф), В.А.Шахвердов (1995ф), Б.Г. Дверницкий (1999ф) и др. Однако, несмотря на значительную изученность, недостаточно внимания уделялось выяснению поведения химических элементов в депонирующих средах, дискуссионными остаются причины возникновения литогеохимических аномалий.

Актуальность работы определяется научно-практической необходимостью обобщения и уточнения обширного геохимического материала по почвам и донным осадкам, а также специального изучения процессов и явлений в геологической среде с целью разработки рекомендаций для проведения оценочных, контрольных, рациональных, восстановительных и оптимизационных мероприятий, которые могут и должны быть применены для территории юго-запада Ленинградской области.

Цель работы состоит в установлении эколого-геохимических закономерностей геологической среды на юго-западе Ленинградской области. Для этого поставлены и решены следующие задачи: 1) уточнение ландшафтно-геохимических условий; 2) выявление ассоциаций химических элементов в почвах и донных осадках и выяснение их пространственного распределения, а также определение уровня содержания элементов в депонирующих средах; 3) обнаружение возможных причин возникновения литогеохимических аномалий; 4) анализ и оценка эколого-геохимических параметров геологической среды.

Фактический материал и методы исследования. В основу диссертации положен материал, полученный автором в 2000, 2003 и 2004 гг. при полевых работах на юго-западе Ленинградской области, а также любезно предоставленный сотрудниками Л.Б.Скибиной и Е.С.Федотовой (Петербургская комплексная геологическая экспедиция), В.А.Шахвердовым (ВСЕГЕИ) и О.В.Тамилиной («Минерал»), Химико-аналитические исследования осуществлялись в лабораториях ОМЭ «Севзапгеология», ВСЕГЕИ, Института минералогии Фрайбергской Горной Академии (Германия). Выполнено более 200 приближенно-количественных эмиссионных спектральных анализов (ПКЭСА) почв и донных осадков (Севзапгеология: спектрограф ДФС-8, О.Ю.Вальтер; ВСЕГЕИ: спектрограф СТЭ-1, Н.П.Баландина). Определен химический состав донных осадков и поверхностных вод р. Луга (9 проб) методами атомно-эмиссионной спектрометрии и масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (Институт минералогии ФГА: масс-спектрометр ELAN 1000; масс-спектрометр ELAN 9000, W. Klemm). В рамках работы обработаны результаты более 1000 ПКЭСА почв и донных осадков, около 80 атомно-абсорбционных анализов донных осадков, 613 рентгеноспектральных анализов почв, 65 стандартных химических анализов воды. Обработка аналитических данных производилась с применением пакетов программ Microsoft Excel, Statistica 6.0, Surfer 7.0.

Научная новизна работы. Впервые изучение закономерностей поведения химических элементов в геологической среде проведено с учетом сформировавшихся ландшафтно-геохимических условий на юго-западе Ленинградской области.

На основе полученных геохимических характеристик почв и донных осадков впервые выполнено геохимическое районирование изучаемой площади.

В ходе исследований на современном уровне обозначены и решены некоторые важные с научно-практической точки зрения вопросы о эколого-геохимических особенностях природных сред территории юго-запада Ленинградской области.

Полученная информация позволила сформулировать геохимические принципы эколого-геологического изучения и картирования совмещенных площадей в пределах территорий суши и прилегающих частей акваторий.

На основе ГИС технологий создана специализированная база данных для юго-запада Ленинградской области. База представлена в электронном виде и доступна для эффективного поиска и использования в научных и практических целях имеющейся информации о местоположении пунктов опробования природных сред, результаты химико-аналитических исследований, а также данные статистической обработки для почв, донных осадков и поверхностных вод.

Имеющиеся результаты сопоставлялись с отечественными и зарубежными аналогами (Beuge u.a., 1999; Папин и др., 2000ф; Шахвердов, 2002; Klemm u.a., 2004). В работе использованы современные методические рекомендации и требования к проведению эколого-геохимических исследований ВСЕГИНГЕО (Методические рекомендации., 1998), ВСЕГЕИ (Камеральная обработка., 1999), ИМГРЭ (Требования к производствам и результатам., 2002).

Практическая значимость работы определяется уровнем внедрения целого ряда результатов выполненных исследований в геохимические, геоэкологические, эколого-геологические работы ПКГЭ и ВСЕГЕИ. Полученные данные рекомендуется использовать для дальнейшего изучения процессов и явлений в геологической среде с целью предотвращения или минимизации ее негативных изменений, вызванных природными процессами и под воздействием антропогенной нагрузки, а также для планирования мероприятий, направленных на обеспечение экологической безопасности территории юго-запада Ленинградской области.

Достоверность полученных результатов, выводов и рекомендаций определяется представительностью фактического материала, всесторонними эколого-геохимическими исследованиями с применением современных методов и подходов изучения почвенного покрова и донных осадков, а также подробным анализом опубликованных и фондовых материалов по исследуемой тематике.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждались на заседаниях отдела Региональной геоэкологии и морской геологии ВСЕГЕИ. Результаты исследований докладывались на Всероссийских и Международных конференциях: научная конференция молодых ученых «Полезные ископаемые России и их освоение» (Санкт-Петербург, 2000), II-ая Международная Конференция «Геология в Школе и Вузе» (Санкт-Петербург, 2001); в Институте минералогии Фрайбергской Горной Академии (Фрайберг, 2005); на кафедре геохимии геологического факультета СПбГУ (Санкт-Петербург, 2005).

Значительная часть результатов исследований вошла в Информационный отчет о составлении и подготовке к изданию комплектов Госгеолкарты-200 РФ масштаба 1:200 000 (Информационный отчет., 2002ф).

Исследования проводились в рамках НИР по проекту «Экология поверхностных водотоков» при поддержке программы Леонарда Эйлера, Института минералогии Фрайбергской Горной Академии и кафедры минералогии, кристаллографии и петрографии СПбГГИ (ТУ).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения и содержит 196 страниц, включая 25 рисунков, 33 таблицы и 4 приложения. Список литературы содержит 168 наименований. Во введении определены цели, задачи и актуальность работы. В главе 1 дана характеристика природных условий и антропогенной нагрузки изучаемой площади. В главе 2 выполнен обзор предшествующих исследований. В Главе 3 приведена методика эколого-геохимических исследований. Глава 4 посвящена ландшафтно-геохимическим условиям территории юго-запада Ленинградской области. Глава 5 содержит геохимические характеристики почв и донных осадков. В главе 6 выполнено геохимическое районирование и дана экологическая оценка параметров геологической среды с использованием геохимических данных. В заключении представлены основные выводы эколого-геохимических исследований и охарактеризована их научная и практическая значимость.

Заключение Диссертация по теме "Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых", Иванская, Татьяна Борисовна

Основные выводы

Выполненные исследования позволили установить эколого-геохимические закономерности геологической среды на юго-западе Ленинградской области и сделать следующие выводы:

1) Ландшафтно-геохимические условия оказывают значительное влияние на поведение химических элементов в геологической среде и должны учитываться при проведении исследований эколого-геохимической направленности.

2) Пространственное распределение элементных ассоциаций в почвах и донных осадках контролируется в сопоставимой мере природными и антропогенными процессами. Наиболее широкий спектр элементов характерен для антропогенных ассоциаций, что обусловлено различными источниками поступления элементов-загрязнителей в геологическую среду. На состав антропогенных литогеохимических аномалий влияет в первую очередь специфика выбросов и отходов промышленных, сельскохозяйственных и транспортных комплексов. Природные содержания U, Р, Mn, Ti, V и Со сопоставимы с концентрациями этих элементов, поступающими в компоненты геологической среды в связи с хозяйственной деятельностью человека, а в отдельных случаях даже выше.

3) Максимальный уровень антропогенного воздействия испытывают геохимические районы, приуроченные к городским (ггЛомоносов, Петродворец), транспортно-техническим и горнопромышленным типам техногенных ландшафтов. Для первых двух типов характерны наиболее значительные по площади и интенсивности комплексные аномалии, наибольший вклад в которые вносят Zn, Ni и Сг. В пределах Кингисеппского месторождения фосфоритов основным загрязнителем почвенного покрова является уран.

К первоочередным природоохранным мероприятиям, основанным на ландшафтно-геохимических и геологических особенностях локализации аномалий, относятся: строительство и реконструкция очистных сооружений населенных пунктов Ломоносов, Петродворец, Бол. Ижора для снижения антропогенной воздействия на городские агломерации и акваторию Невской губы. Это необходимо и для сохранения садово-парковых комплексов Ломоносова и Петродворца, которые имеют культурную и историческую ценность;

- усовершенствование очистных сооружений ООО «Фосфорит-Портстрой» с целью уменьшения поступления фосфора, урана и марганца в геологическую среду;

- ликвидация несанкционированных свалок, расположенных в пределах водосбора р.Стрелка, и оборудование действующих полигонов складирования отходов специализированными комплексами для утилизации и переработки накопленных отходов.

Данные мероприятия необходимы для снижения загрязнения бассейна р. Стрелка тяжелыми металлами, прежде всего, Си, Mn, Ni и Zn.

Результаты проведенных исследований могут быть использованы не только для выполнения соответствующих экологических мероприятий, но и как основа для научно-практических методов оценки эколого-геохимических параметров геологической среды для контроля над ее изменениями. Кроме того, полученная информация дает возможность дальнейшей детализации эколого-геохимических исследований на изученной площади, а также необходимых обобщений, например, на уровне экологических атласов СевероЗападного региона.

Следует обратить внимание, что в настоящее время существует необходимость нового подхода при разработке эколого-геохимических нормативов, критериев и рекомендаций. В связи с этим весьма полезен обмен опытом с зарубежными исследователями, что будет способствовать созданию и применению единых норм и методик изучения изменений геологической среды в природных условиях и под воздействием антропогенной нагрузки.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Иванская, Татьяна Борисовна, Санкт-Петербург

1. Опубликованнная

2. Алексеенко В.А. Экологическая геохимия. М.: Логос. 2000. 627 с.

3. Алексеенко В.А. Распространение химических элементов как один из показателей экологического состояния геохимических систем // Известия русского географического общества. Т. 135. Вып. 1. М.; 2003. С. 28-45.

4. Алексеенко В.А. Геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых. М.: Логос. 2005. 354 с.

5. Баженова В.А., Булдаков Л.А., Василенко И.Я. и др. Вредные химические вещества: Радиоактивные вещества. Л.: Химия. 1990. 464 с.

6. Бандман А.Л., Волкова Н.В., Грехова Т.Д. и др. Вредные химические вещества. Неорганические соединения V-VIII групп. Л.; 1989. 592 с.

7. Барабанов В.Ф. Геохимия. Л.: Недра. 1985. 423 с.

8. Барабошкина Т.А., Самаев С.Б. Дискуссионные вопросы эколого-геохимической оценки состояния приповерхностных горизонтов литосферы / Ломоносовские чтения. М.; 2004.

9. Басыров Н. Ф., Валеева Э. И., Московченко Д. В. Эколого-геохимические исследования Белоярского района Тюменской области // Вестник экологии, лесоведения и ландшафтоведения. Вып. 1. Тюмень: ИПОС СО РАН. 2000. С. 3-10.

10. Батурин Г.Н. Геохимия железомарганцевых конкреций океана. М.: Наука. 1986. 328 с.

11. Белонин М.Д., Голубева В.А., Скублов Г.Т. Факторный анализ в геологии. М.: Недра. 1982. 269 с.

12. Беус А.А. Геохимия литосферы. М.: Недра. 1981. 335 с.

13. Беус А.А., Грабовская Л.И., Тихонова Н.В. Геохимия окружающей среды. М.: Недра. 1976. 248 с.

14. Беус А.А., Григорян С.В. Геохимические методы поисков и разведки месторождений твердых полезных ископаемых. М.: Недра. 1975.280 с.

15. Будников Г.К. Тяжелые металлы в экологическом мониторинге водных систем // Соросовский образовательный журнал. № 5. 1998.

16. Букс И.И., Фомин С.А. Экологическая экспертиза и оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС). М.: МНЭПУ. 1999. 126 с.

17. Васильева Л.И., Кадацкий В.Б. Формы тяжелых металлов в почвах урбанизированных и заповедных территорий / Геохимия. № 4. 1998. С. 426-429.

18. Вернадский В.И. Биосфера. Л.: Научн. хим.-техн. 1926. 148 с.18,1922,23,24,25,26,27.