Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Эколого-геохимический анализ территории г. Моа и бассейнов рек Моа и Кабанья на Северо-Востоке Кубы

ВАК РФ 11.00.01, Физическая география, геофизика и геохимия ландшафтов

Автореферат диссертации по теме "Эколого-геохимический анализ территории г. Моа и бассейнов рек Моа и Кабанья на Северо-Востоке Кубы"

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М. В. ЛОМОНОСОВА

Географический факультет

На правах рукописи

БОЛЬО МАНЕНТ Мануэль

ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТЕРРИТОРИИ г. MOA И БАССЕЙНОВ РЕК MOA И КАБАНЬЯ НА СЕВЕРО-ВОСТОКЕ КУБЫ

11.00.01 — Физическая география, геофизика и геохимия ландшафтов

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Москва - 1991

Работа выполнена на кафедра геохишш ландшафтов и ■ географии почв географического факультета Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова.

Научный досоводитедь - кандидат геолого-минералогических

наук, старший научный сотрудник В.В.Батоян

Официальные•оппоненты: доктор'географических наук, • профессор В.В.Добровольский;

кандидат географических наук, доцент Б.А.Алексеев

Ведущая организация - Университет Дружбы Народов • имени Патриса Лумумбы

Защита состоится " / " Лл/jjiuK 1991 г. в часов на заседании физико-географического специализированного совета Д-053.05.29 при Московском государственном университете им.Ы.В.Ломоносова по адресу: 119899, Москва, ГСП-З, Ленинские горы, МГУ, географический факультет, 18 этаж, аудитория 1807. .

G диссертацией можно ознакомиться в библиотеке географического факультета на 21 атаке.

Автореферат разослан "/J " ¿и^/пл.' 1991 г%

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат географических наук Т.И.Кондратьев;

Актуальность тот. В настоящее врош все возрастает акту-иьность проблей, связанных с охраной к рациональным испоиьзова-S9M природнюс ресурсов. Это характерно для всей территории плане-1, однако наибольшуо остроту яти проблеш приобретают для регао~ зв с наиболее интенсивной промышленной и сельскохозяйственной стивностыо, особенно, для городских агломераций.

Для Кубы в настоящее время на порвий план также наливают ссодить проблеш, связанные с улучшением жаэяи трудящихся и сологичеслоЭ обстановки. Один из наиболее важных промяаленЕшс штров Кубы - esбольшой город Moa, который уве з течение трад-1ти дет развивается как центр по добыче н переработке никеля.

Оценкой экологической ситуации в пределах г.Моа и сопрэ-(льннх с ним территорий занижались несколько научных и учебно-[аучних организаций, в том числе и географический факультет занского университета, где работы ведись по теме (II.11.24 ¡оздействие металлургической цромшпяойности на территории цу-дапалнтете Moa"). В этих исследованиях в период о 1986 г. по ' стоящее время принимал участие автор. Собранные т материалы гли в основу настоящей диссертации. Ее результаты могут ночь определить особенности техногенного воздействия горнодо-вагацой промншенности на территория к способствовать разра-тке практических рекомендаций по улучшения условий лизни и уда населения муниципалитета Moa.

Цель исследования заключается в определении геохимических рачетров влагнотропических ландшафтов на ультраосновньк по-цах в условиях Северо-Восточной Кубн, оценке характера и аиеви. влияния добычи никеиевкх руд, а также экодого-геохи-теского состояния города Moa. Для реализации этой цели реиа-зь следующие задачи:

' I - определить фоновые содержания элементов в природных , компонентах: - почвах, растениях, дочвообразующих породах, природных водах, донакх осадках, а такие особенности природной радиальной и латеральной дифференциация металлов го влагао-тропическЕХ ландшафтах;

2 - дать характеристику основных источников техногенного загрязнения территории, определить зону техногенного воздействия, уровни содержания токсичных элементов в зависимости от удаления от источников и других природных и антропогенных фай-торов; - ;

3 - определить особенности техногенного воздействия тяжевых металлов на территорию города Moa и на основе этого разработать схему зкологс-геохиигческого районирования территории.

Основным объектом коследования явились ландшафты бассей- • нов рек Кабанья и Moa, а также г.Ыоа, находящегося в прибрежной части этой территории, х*де исследовались уровни содержания микроэлементов в природных компонентах - почвах, горных породах, растительности, водах, донных осадках, а также в отходах промышленных предприятий (жидкие стоки; хвостохравилшца и др.).

Использовались методы лавдаафтно-геохшических исследований, хорошо зарекомендовавшие себя при проведении эколого-гаохи-кичэских оценок ооотояния территорий и акваторий. Коакретныё методики сбора, систематизации, химико-аналитической и матеда-тичеокой обработки материалов подробно рассматривается в тексте диссертации.

■ Фактический ^атетз^ал. составивший основу работы был собран автором в составе экспедиции географического факультета Гаванского университета, которая начала свои исследования в 1986 году. В этих работах такае принимали участие сотрудники •

йстгаута метеорологии и Института геологии. Всего за время pato? бндо отобрано более 400 проб различных компонентов - почв,'

юрод и др/, которые в дальнейшем были подвергнуты различным

*

аетодам анализа. •

Научная новина. Защидаемая диссертация - первая на Kyóo :абота, в которой .попользованы ландгаафтно-геохимические методе для эколого—гоохщл1Ч9ской оценки состояния территории. 5 отличие от выполнявшихся ралее на Кубе экологических иссяедо-тнкй, настоящая работа носит комплексный характер, опирает*. ai на геохимические материалы по наиболее полному набору коыпо-!онтов природной среда,' а такге дает анализ их'геохимических ¡заимосвязей. Одним из важных блоков работы мояно считать обобщение и анализ большого объема фактического материала по био-■оохимии растепий на ультрабазитах.

Практическая значимость. Результаты работ ужо напли прак-;ичоское применение. Большая их часть передана в органы управ-юния города Moa и используются при разработке практических ш-юприятий по улучшению экологического состояния, а также при [лавировании новых районов застройки и проектировании рекульти-яционннх мероприятий на территориях открытых разработок.

Апробация результатов исследования. Материалы диссертации юленн быть опубликованы на Uli научно-координационном сове-saaiM и научном сголпозиуме "Экологические основы управления и [лакирования ландшафта" (Варшиа 1990). Работа была одобрена [а заседании ученого совета географического факультета Гаван-;кого университета (1990), на заседании Совета экспертов [аучно-техниче&.ой программы г.Моа (1990).

Дубтщкадш. По TQwe диссертации опубликованы 2 научные аботы.

Объем и структура таботк. .Диссертация содержит 159 стр. • основного текста. Ока состоит из введения, 5 глав, выводов и . паучно-пракгичэсккх рекомендаций, списка литературы. Текст иллюстрирован 60 таблицами и 95 рисунками. Список литературы включает Г2? наименований. .

Работа выполнена ва кафедре геохимии ландафтов н геограг-фии почв географического факультета МГУ под руководством кандидата геолого-минералогическпх каук В.В.Батояна, которого ав-' тор искренне благодарит за внимание, помощь и заботу. Большую благодарность автор высказывает проф. Н.С.Касимову и проф. А.Н.Геннадиеву за участие в эколого-геохимкческих исследованиях на Кубе и замечания на завершающих стадиях подготовки дко-. сертацпи. Автор такав благодарен сотрудникам кафедры геохимии ландафтов а географии почв МГУ В.А.Кондратьевой, М.Э.Раиовсксй, Е.А.'Иахпендерян за помощь в выполнении аналитических работ.

• ' СОПЕВШИЕ РАБОЧН

ШМШ "

ПодчеркиЬаотся актуальность и научная новизна работы, определяются даль и оововнне задачи исследования. •

I

Глава I. Ландаафтообразование на ультраосновных породах

В геологическом строении Кубы проявляется четкая последовав тельность структурно-формационних комплексов: I - континентальный край; 2 - офиолитная ассоциация; 3 - островные дзуги; 4 -континентальные блоки. Все они считаются реликтовыми структурами. В кошлексе офиолитвой ассоциации развивается гшгербазит-ный пояс, протягивающийся вдоль всего острова Кубы, ^ыходадий

на поверхность в ряда районов, особенно'в района Куэто - Баракоа.

Пояс, образованный офиолитовыми комплексами, является местом локализации рудных месторождений никеля, хрома, кобальта, келеза и золота, а также проявлений ьгедя, платины и ванадия.

Согласно Финько (1967) и Бугельскому (I9S7), процесс образования ферроникелевой кора выветривания на ультраосновных породах начался в дошастрихтское время, но ее продукты были разлиты послодущими морскими трансгрессиями. Таким образом, современная кора начала образовываться к концу слигоцзна и в миоцепе, г.е." в последний континентальный период развития'Кубы.

Формирование различных типов почв над серпентинитами зав!ь ЖФ в большей степени от ряда факторов, взаимодействие которых )бусловливает процесс образования почв. На древних пенепленах, глокевных ультраосновными и основными породами, в условиях от-госительно.тектонически стабильного горного рельефа, с древними говерхностями выравнивания, высоким увлажнением и темлература-и обязуются мощные коры выветривания, в которых преобладает ллитизацЕя, как главный'почвообразующяй процесс (ферритизация а ультраосновных и ферралиткзация на'основных породах), а так~ ©*гидратация и выщелачивание, как важные вторичные почвообра-ующзе процессы. Условия постоянной высокой влакности способ-твуют интенсивному выносу из почв,оснований, в результата поч-. а отличаются большой кислотностью и низким плодородием.

При условиях холмистого молодого рельефа, волнистых дену-ационных равнин с сезонным режимом увлакзевия, на уяьтраоснев-ьсх и основных породах, не развиваются такие мощные коры вывет-ивания и основными почвообразующими процессами являются сиая-атизация и ферскаляитизация.

Ультраосновные массивы Кубы явились фактором, определившим

высокую эндемичяость флоры. Кубшювая флора насчитывает всего около 75 родов и более 3000 видов эндемических растений, что составляет приблизительно 50£ всей флоры - самой эндемичной для Антильских островов. Среди основных причин зндешчности, кроме изолиравазня, характерного для островов, значительную роль играют геолого-геоыорфологическая и почвенная неоднородность, которые обуславливали образование очень древних территорий с резко различающимися экологическими условиями, которые способствовали изоляции многочисленных видов.' Так, например, в пределах ультраосновкнх массивов офиолитового' пояса Кубы сосредоточено около 65$ эндемических видов растений страны.

В пределах развития ультраосновыцк массивов Кубы, характерны разные растительности формаций. Горные влаано-тропические леса, замещаются здесь так называемыми склерофилышми или иначе "сухой" ллювисильэой серпентинитовых гор. Вечнозеленая кустарниковая формация (высокий чарраскаль является типичной форма- ' дней для гор Моа-Баракоа. Коероморфно-колючая кустарниковая формация на серпентинитах (сабаль) характерна только для денудационных равнин и холмов. Ксероморфиая подуколзочая кустарниковая формация (чарраокаль) встречается только на востоке Куб1ь Сосновый лес (пинар) характерен для фэрритных почв.

ГЛАВА 71. Природные и антропогенные ландшафты массива Моа

Ландшафты северо-востока Кубы принадлежат физико-географической субпровивдии, называемой Восточная Куба и к физико-географической области с тем же названием (Ыатео и др., 1У89). Эта физико-географическая область разделяется по геологической структуре на две большие подобласти - горы Нипэ-Кристаль и горн Сагуа-Баракоа. .

3 фйзкко-географичесйсоЗ подобласти' гор Сагуа-Баракоа соответственно выделяется физико-географические районы: Песета i плато) Майей, Месета Гуасо, горы Моа-Тоа-Баракса и горы Дури-1ль~йжао-!.'лкой.

Район горы Моа-Гоа-Баракоа разделяется на два главных мас-¡ива: Moa и Toa (кроме того, равнина и возвышенность Баракоа).

Комплексный анализ компонентов ландшафта позволяет опреде-шть отличительные ландшафтные особенности массива Ыоа.

1. Равнины, примыкающие к массиву; представляют собой уз- ; :ую и прерывистую полосу и являются, как правило, очень ыолода-и, находящимися в начальной стадии развития аккумулятивными образованиями. •

2. Ландшафты холмов и возвыгенностей, занимающие значительна часть массива, особенно в севервой и западной его частях, 'аходятся в ранней стадии развития с почвепно-растителызым половом, слабо адаптированнш к окружающей среде.

3. Наиболее характерны для данного физико-географического •айона ландшафты плоскогорий, сильно отличающиеся от окрунаэ-,их ландшафтов. Эти пркродио-терркториалькые комплексы имеют релый реликтовый характер и находятся среди еще более древних андшафтов кубанского архипелага. За счет значительной продолки-ельноста их формирования к настоящегду времени все природные ошонентн полностью адаптированы к окружающим условиям.

4. Для массива характерно преобладание литологического фун-амента, слеженного ультраосновными и основании породами, кото-ые обусловливают наличие определенной нарагенетической ассо-иации литофильных элементов (лселезо, кобальт', никель, хром л .д.). Это обстоятельство определяет характеристики различных изико-географяческих компонентов (почва, растительность, гидро-

геохимия И Т.д.). * "

5. Чрезмерно высокое увлажнение (без застойных условий) определяется близостью атлантического антициклона и быстрым подъемом воздушных масс, насыщенных влагой, внизу близкого расположения гор от побережья к относительно низкого уровня образования облаков (700-900 м). Такое увланкэние проявляется в свойствах почв и растительности.

6. Асимметричная структура, горных ландшафтов* выражающаяся ' в различном высотном уровне тех паи иных зон и в их наборе обусловлена двумя факторами: во-первых, орографической ассиммот-рией, характерной для всей страны (северные макросклоны длиннее

и положе, чем гзнные, утлы наклона 4-20° и 30-45° соответственно)", во-вторых, преобладанием северо-восточных ветров, несущих на северные склоны влагу. Однако, на шных подветренных склонах, тем не менее выпадает значительное количество осадков (1400-1600 мм/год), и по характеру увлажнения они относятся к умеренно-влажным. Это связано с их относительной близостью к океану, в результате чего воздушные массы еще не успевают иссушиться, .

7. Территория" характеризуется особым спектром высотной зональности из-за высокого увлажнения и низкого уровня конденсации влаги; что отличает ее от остальных горных районов страны. Этот спектр (близкий к спектру островных гор Малых Антильских островов), характеризуется низкой высотой распространения ландшафтов "вданных" зон и ландшафтов так называемой зоны туманов, а такое не очень ярко выраженной ролью экспозиции склонов.

Совокупность характеристик физико-географических комплексов территории Моа, позволяет определить эти ландшафты как уникальные и весьма неустойчивые, с высокой ландщафтно-экологиче-

окой чувствительностью.

Разнообразие антропогенных модификаций ландшафтов (АШ1) в массива Moa во многом обусловлено наличием значительных природных ресурсов. Можно выделить две основные группы антропогенных модификаций ландшафтов: I) техногенные и 2) природнс-антро-иогепные. К первым следует отнести горно-добываящие, селитебные, селитебно-прошшлвкныв и зсдохозяйственныэ. Ко второй группе - лесохозяйственгоза и -сельскохозяйственные, которые в свою очередь подразделяются на полевые, плантационные и пастбищные. В целом же к интенсивно нарушенным (или сильно измененным) природным ландшафтам в этом радоне мокко отнести только 25% тер-ратории. . •

ГЛАВА Ш. Методика исследоватй

Основные методические положения планирования, организации и проведения наших работ опираются за у»з суцествуащне методики зколого-геохимических оценок состояния территорий, опубликованные в работах (Касимов а др., I9SQ; Батояа, 1939).

Можно выделить три различных блока исследований, каздай из которых характеризуется своими специфическими методическими подходами: половые иссдэдсвання, лабораторные аналитические-работы и обработка (математическая; и компьютерная) полученных результатов.

Работа в ноле подразделялась на два этапа: исследования фоновых территорий в пределах бассейнов рек Кабанья и Moa и эко-аого-геохимкческая оценка состояния территории г.Moa.

Изучение фоновых территорий заключалась в лаядшфтно-гео-гамическом профилировании. Десять профилей были ориентирована сакЕМ образом, чтобн охарактеризовать наиболее представитель-

ные ландаафтно-геохшиеские сопряжения в бассейнах рек Moa и Кабанья. На ландаафтно-геохимических профилях было заложено 70 точек наблюдения, из них на 50 точках были описаны и опробованы почвенные разрезы, из которых отобрано 143 пробы почв и кор выветривания, 41 проба почвообразующих пород и 69 проб растительности.

В почвах, корах выветривания породах, растениях и донных осадках методом эмиссионной спектрометрии определены валовые со-■ держания 35 элементов. Такой же набор элементов определен в золе растений, . j )

í

На реках Moa, Кабанья и их основных притоках опробование проводилось в 34 точках, на каждой из которых измерялись физико-химические параметры методами традиционной "мокрой" химии определялись содержания макрокошонентного состава. На К точках отобраны образцы донных осадков, в которых мякроэлементный состав вод определялся методом атомно-адсорбцконной спектрофото-метрии без' предварительного концентрирования проб.

В пределах города была проведена литохимическая съемка по сети станций. Всего в городе и его периферии опробовались почвы „ в 143 точках, на 17 пунктах в пределах города были установлены специальные ловушки для сбора пыли. Кроме того, на 6 пунктах исследовались геохимические характеристики аквальных ландшафтов р.Аосеррио. Было такав отобрано 57 биогёохимических проб, из которых 30 проб плодов и 27'- листьев деревьев (манго).

В отличие от опробования фоновых территорий при исследования-химического состава почв ийыли определялись подвижные фор-i мы микроэлементов, наиболее доступные для биоты и населения города. .Подготовка проб осуществлялась путей разложения однонор^ мальвой соляной кислоты; затеи методом атомной абсорбции в ла~

боратории географического факультета МГУ на спектрофотометре $ирмы "Хитачи" определялись содержания железа, марганца/ никеля, хрома, калеза, кобальта, кадмия, меди и цинка.

Микроэлементный состав растений определялся методом разло-кения ее с нагреванием до 120°С в азотной кислоте'(ОСЧ). Затем, раствор анализировался атомно-абсорбцнонннм методом на содержание яелеза, марганца, никеля, хрома, кобальта, кадмия, меди а цинка. Результаты рассчитывались на сухое вещество.

Математическая и компьютерная обработка результатов аналитических и полевых, исследований проводилась следующим образом. Зое измеренные геохимические параметры были подвергнуты стата-зтической обработке в соответствии с рекомендациями по обобщении результатов почвенных, ландшафтно-геохкмкческих и биологи-зеских данных (Урбах, 1964; Дмитриев, 19V8; Батоян, 1983). Были рассчитаны величины средних арифметических, среднеквадратичные отклонения, выделены величины минимальных и максимальных значений выборочных совокупностей и другие характеристики.

Для определения закономерностей ландшафтно-геохимической неоднородности распределения исследованных параметров, тенденций миграции и концентрации элементов в различных компонентах гандшафтов, а также особенностей фонового распределения элементов и генезиса геохимических аномалии был рассчитан ряд геохи-жческкх коэффициентов, традиционно используемых в ландшафтно--геохимических исследованиях.

ГЛАВА U. Геохимические особенности ландшафтов бассейнов рек Кабанья и Moa

Проведенные нами исследования охватывали несшею часть бао-:ейна раки Moa к практически весь бассейн ее основного притока

- Кабанья, что в дедом составляет приблизительно 100 Основная часть изучаемой площади, располагается в пределах у ль т^-основного массива Moa.

По сравнении со средними содержаниями элементов в литосфере, ультраосвовные порода обогащены хромом, никелем и кобальтом и обеднены титаном и цирконием. Однако, по отношению к кпаркам ультраосновных пород эффект концентрирования этих элементов не отмечается, проявляется обратная зависимость - рассеяние кобальта (реже никеля) и накопление титана и ванадия (pese циркония). В основных породах, до отноиению к кларкам литосферы и кларкам этих пород, накапливаются никель, хром и кобальт и характерно рассеяние титана, ванадия и меди.

Осадочные порода отличаются накоплением хрома, кобальта, никеля по сравнению с кларками литосферы и накоплением меди и марганца по сравнению с кларками этих пород. В тоже время наблюдается рассеяние галия, титана, циркония и ванадия.

• Наименьшие концентрации никеля, хрома и кобальта устав овлв-■ нн в горных породах и максимальные содержания в горизонте с почв, что отражает основные процессы почво- и латерито-образоваг ния во влаано-тропических ландаафтах Кубы.

Распределение элементов в почвах исследуемой территории определяется в первую очередь литогеохимической неоднородностью почвообразующлх пород. Выделяются три геохимические ассоциации элементов в почвах: I - никель, хром, марганец и кобальт; 2 -медь и цинк, 3 - титан и цирконий.

- Биогеохимические особенности вданных тропиков изучены сла^ бо, особенно на Кубе. Наши исследования химического, в частности микроэлементного, состава растительности были направлены на выяснение как общих региональных биогеохимических особенностей

влазязотропнческих ландшафтов, так и видовой и эдафической (породной) специализации растений. Особое внимание обращалось на-сравнение кикроэлементного состава эндемических и нзэядемических для данной территории видоз и специфические биогеохимические особенности флоры на ультраосновных породах, в том числе и с рудной хром-никелевой минерализацией.

Коэффициенты общей биогенности (Бо) (Гавриаова, Касимова, 1989) для целого ряда элементов существенно отличаются от среднемировых значений этого коэффицтепта (Axj по А.И.Перельмаву). Он примерно на порядок больше у никеля, хрома, титана, циркония и в 3-4 раза больше у кобальта и свинца, что отражает литогеохимиче-скую специализацию доминирующих в районе ультрабазктов. Относительно среднего понижена общая биогеиность бария, цинка, меди и молибдена. '

Ряды коэффициентов концентрации - Кк по сравнению с кларками растений континентов В.В.Добровольского (1983) еще более четко подтверждают положительную титан-хром-виколевую к отрицательную цинк-барий-молибденовую специализацию территории. Ряды этих коэффициентов имеют вид:.

Шиг)'СЪъ)> vou %)¡ ?Ь(ол)> M%,¡) '

В бассейне p.Moa, где шире развита рудная минерализация, накопление никеля и особенно хрома вырагено еще контрастнее (в 1,5-2 раза), чем в бассейне р .Кабанья.

Различные вида техногенного воздействия существенно кзменяют геохимические особенности вод территории: макро- и sraspo-эаементннй сост; з вод рек Moa и Кабанья. В местах добычи латерита вода притоков реки, .дренирующей карьеры, имеют повышенные зодеркания микроэлементов,, особенно кобальта и никеля. Ка участ-

ках сброса сточных вод никелевых заводов Педро-Сотто-Альва в Эрнесто-Че-Гиевара воды рек становятся сально кислыми (рй = 2*6 - 4,8). Содержания хрома возрастают в две тысячи раз, никель и хром - более, чем в тысячу, марганец, келезо и медь - в сотни раз, а свинец - в пятьдесят раз.

Для характеристики радиальной и латеральной дифференциации элементов в ландшафтах были проведены ландаафтно-геохимические исследования на 10 профилях с последующим Я и -анализом.'

Коэффициент Я в каждом разрезе рассчитывался для почвенных горизонтов по сравнению с горизонтом С Коэффициент

рассчитан для гумусовых горизонтов подчиненных почв относительно

»

гумусового горизонта почв автономной ЭПГС. Для ранжирования интенсивности радиальной и латеральной дифференциации элементов в катенах были выбраны градации геохимической дифференциации Я н I_ (Касимов, Гаврилова 1989): менее I - дифференциация отсут- ' ствует; 1-2 - слабая; 2-5 - средняя, 5 - 10 - сильная; более 10 - очень сальная. . - .

Детальный литоло^о-геохимический анализ исследованных ланд-шафтно-геохимических профилей и коэффициентов Я и А позволил определить, что рудогенные факторы имеют большее значение чем катенарная потаенно-геохимическая дифференциация, (таб.1).

Неоднородность в распределении элементов в верхнем гори-^ зонте почв бассейнов рек Кабанья и Ыоа отражена на рис. i , • где в пределах исследуемой территории выделены четыре зоны, в пределах которых сформированы полиэлементные геохимические ано-.. малии. Первая из них образована под воздействием рудогеннаго . фактора.. Близкая к ней по ассоциации аномально содержащихся элементов - зона П, где наряду с рудогенвым проявляется деятельность горнодобывающей промышленности. В других зонах рудо-

• • • /г

Таблица . ¿ • Радиальная дифференциация элементов в почвах катени 1IA в бассейне р. Moa виз влияния РДО-гяниого фактора

¿азрез____1 гор' глуб. 1 {___i___¡

R«2~5

Ri 5—10

автоьомнне ландшафты

ферритные псивч i

44 ÍA-1IC0-213 ! Ь 1 Cu,Ga .11 II

Il . S 1 I

1B-J1¡C21-473I 6 I Со, Cu, Zn i

I -I i t Ni ,Mn, Ti I

I I I ! Zr,V,Ga !

I

I Co,Zr,Cr 1 N1 ,Mn.Ti I Ir Cr

подчиненные ландшафты

1 A—11EQ—203 I 3 I 1 .

I 1 '

B-21С10-403I 6 ! Oa,V,Cr I 2rl,Co,Cu

I 1

43

1 Zr,Co,V 1 1 Cr , Ni » Mr> I I Ti.Ba I

! Zr,Mn,Til

Cu

Ni

Zn

Таблица . i . Радиальная дифференциация, элементов в почвах катени У А в бассейне р. Кабанья под влиякшш $доогвиного факгора

разрез iFô^J_My(J7~TpH Т й< ï~T~r7Т-2Т~йГ2-зТп15^15

•1-

¿i~т* "ьГ

R>iO

В I О H О И 11 H в

Ферритные"почвы"

13

ланд

~7 i t i i i IZr,Ti,I I Zn' I

I I

Со,V I Cr.NiI Cu»Ga I I

«л

аГн1 дЧПГ t¡r т 1Г~ ' "

IB

ферритные почвы . 1А-ШО-73 I 5 II. I

iB-2117-503 15.5

"фёрР

t I I I

I 1Сг,Ш , ITi.Co, {

I I V I Cu.Zrl

I Cr,V ¡Co,Cu,! Ti,«ni IQa,Zn,I Ki ! I

I Zr t I 1

Sa

m

2r>

итные поyвы

i

i

I

I A—11 СО—33 I I I I I I

¡Co,Cu,i Ni,Mnl

ICr,Tí, I I

I Zr,V,I I

I Sa I 1

I

Zn I I I I

IB—21 ES—423 I 3,3 ICo.Cr, 1 Ni,Ti ICu,Hn,I Zr,Zn

...... I Sa I

I

V

-I-

-I-

V

носный фактор но проявляется и ассоциация накапливающихся элементов сформирована иными воздействиями, например, как в зоне 17 - влияние города.'

Глаза У. Эколого-геохимическая оценка территории г.Moa

Природная геохимическая аномальность района (высокий фон и наличие на ней местороздений никеля и хрома), несовершенство технологий переработки никеля, значительные выбросы загрязняющих веществ в окружающую среду никелевыми комбинатами и их нерациональное расположение по отношении к городу - все это создает кризисную экологическую ситуацию на территории г.Moa. В связи с этим нами быка предпринята попытка оценить распределение основных загрязнителей (никеля, хрома, других металлов) в депонирующих средах - почвах, растениях, донных осадках с целью выявления наиболее опасных зон загрязнения и зонирования территории по комплексу природных и техногенных факторов. В работе использовались методические принципы геохимической оценки загрязнения городов, разработанные в СССР (Сает и др., 1990; Касимов и др., I9S0) и некоторых других странах.

Город Moa расположен в северо-восточной части одноименного муниципального района провинции Ольгин. Главные источники техногенного загрязнения г.Moa связаны с добычей и производством никеля, разработкой месторождения и г ори оыеталлургиче ск ими комбинатами "Педро-Сото-Альба" и "Че Товара". Процесс загрязнения начинается с момента добычи минерального сырья, происходящей на территориях известных местороздений.

Основными источниками загрязнения являются процессы выщелачивания и промывания минерала, а загрязнителями являются ки-

слотные отхода и такие металлы, как никель, кобальт, алюминий, цинк, железо и др., которые в растворённом или взвооенном состоянии поступают вместе с отходами в аквасвстемы.

. . Педогеохимический анализ

Сплошное полурегулярное опробование поверхностного горизонта (0-5 см) почв позволило достаточно точно выявить пространственное распределение загрязняющих веществ на территории города и эпицентры техногенных геохимических аномалий. Каждый элемент имеет свои конфигурацию аномальных полей.

Для того, чтобы определить возможные ассоциации между химическими элементами изучались подвижные и валовые формы в почвах, а также рассчитывались коэффициентами корреляции. Кислотно-растворимая медь составляет более 60? общего содержания (далее в скобках подвижность), т.е. является наиболее подвижным элементом; кобальт и марганец - это подвижные элементы (50-60,^), никель а цинк - слабо подвижные элементы (20-30%), хром - очень слабо подвижный элемент (мен~е 2%).

Таким образом, можно выделить три ассоциации химических элементов по их подвижности и коэффициентам линейной и множественной корреляции: Си.'2п ] У Ре -М' - Сг ассоциация Со -Мп , состоящая из подвижных элементов с высокой корреляцией; ассоциация С«.- ,'где первый (более подвижный), второго, при низкой корреляции между ними, ассоциация

/ё - А'(.'-Сг - низкоподвижные среднекоррелируемые эле-

менты. . ' *

Эколого-геохиыическое зонирование города по педогвохшли-ческим данным.

Для реализации этой задачи использовался метод кластер-

ного анализа, направленный на поиск связей между распределением тяжелых металлов в почвах и природно-антропог'енными факторами, влияющими на него. Зонирование проводилось по трем основным ассоциациям загрязнителей: Си - 2п , t¿¿ - с г -Ре и Со-Ыо , связанными с соответствующими природно-автропогенны-ми факторами. В результате на территории застроенной части города выделено 7-8 зон, каждая из'которых характеризуется уровнем содержания элементов, ландшафтными условиями, экспозицией и углами наклона, степенью обнаженности поверхности почвы, типом насаждений, удаленностью от источников загрязнения и зданий, дренированностыо. В известной, степени такое зонирование является шагом к созданию более целостной ландаафтно-геохимиче-ской классификации городских территорий.

Наложение описанных выше трех вариантов зонирования с учетом только наиболее опасных экологических ситуаций позволило осуществить общее районирование города Moa по сумме показателей (рис.2). В результате выделены три основных района с поли-* элементами'геохимическими аномалиями и соответствующими ланд-шафтно-гэохцмическими и техногенными условиями.

Первый район - нижние террасы р.Ассеррио, которые занимает самая старая часть города. Она очень сильно урбанизирована, . с узкими дорогами, испытывает влияние выхлопов машин и сточных вод с простым искусственным дренажом и древесными насаждениями без покрытия. Утот район отличается наиболее высоким уровнем загрязнения тяжелыми металлами и тремя ассоциациями загрязнителей. *

Второй район состоит из трех участков. Первый - это низменная, приморская засоленная и заболоченная равнина с участками мангров периодически затопляемая, находящаяся под влияни-

Pec. i Псгрэлеысвтные гестическяе евсга^рг в верхнек горизонте почв öaccefas p. les

M 1:50000

ем сточных вод, слабо урбанизированная. Второй участок - это дельта р.Ассеррио, очень сильно урбанизированная с; газонами, испытывающая влияние сточных вод, со средним естественным дренажом.

Третий участок - высокие и средние террасы р.Асеррио, испытывающие влияние сточных вод и жидких, отходов механического завода., с хорошим естественным дренажом и древесными насаждениями без покрытия, очень сильно урбанизированный. Для района характерны две ассоциации металлов ( А/с-Сг - Ге и Си -£п).

Третий район занимает юго-восточную и восточную часть города. Это низкая аллювиально-морская террасированная равнина. Она очень сильно урбанизирована, находится под влиянием сточных вод, атмосферной пыли и выхлопов машин, с простым искусственным дренажом и древесными насаждениями. Как видно на карте маленький участок такого типа приурочен к холму Роло-Монтеррей. Он характеризуется двумя ассоциациями ( - Сг-Ге и Ып-Со).

Баогеохиыичесний анализ

В качестве одного из методов оценки состояния городской среди применялось биогеохимическое опробование. Основными биоиндикаторами использовались листья и плоды манго - вида наиболее распространенного на территории города. Выбор древесного вида для биоиндикации связан со способностью деревьев кумцуля-тивно концентрировать загрязняющие вещества и точно отражать в аномальности своего химического состава ареал загрязнения. .

На основании анализа площадного распределения элементов в листьях нами проведено зонирование территории. Выделяется зона (I) с повышенным содержанием широкого комплекса элементов (кобальта, никеля, хрома, меди, цинка и железа) в пределах терра-

сы реки Ассэррио. К холму Ролло Монтеррей (Д) приурочена территория, где з листьях растений повышено содержание нкхеля и хрома, но содержится мало цинка, меди и железа. Третья зона (ш) с повышенными содержаниями пикэля, хрома, меда и марганца. Остальная территория имеет среднае а малые содержания всех исследованных элементов. Конфигурация к расположение этой комплексной биогеохныической аномалии (зона I) свидетельствует о преимущественно техногенном ое происхождении, т.к. аномальная зона непосредственно примыкает к промышленному комплексу "Педро-Сото--Альба". Аномальная зона П хром-яиколввой специализации, приуроченная к холму Ролло Монтеррей, скорее обязала своим возникновением пылевым выбросам завода "Эрнесто-Че-Гевара".

Пространственно совпадая в.обедах чертах с педогеохгаличе-скими аномалиями наиболее старой части города, бяогеохимиче-ские аномалии фиксируют менее продолжительное по времени (при опробовании листьев и плодов манго - в течение нескольких месяцев или года), но зато более четко пространственно выраженное-техногенное воздействие.

Выводы

Ландшафтно-гбохимические исследования в бассейне р.Moa позволяли определить общие черты фоновой геохимической структуры территории, характер и интенсивность антропогенного воздействия 'на природные ландшафты. Основные защищаемые положения работы базируются на следующих результатах.

I. Фоновая геохимическая структура влажно-троцических аандпафтов Северо-Восточной Кубы определяется литогеохимпче-зкой специализацией ультраосновных пород, особенностями ради-

Рис. 2 Суммарное зонирование содержания тяжелых металлов в верхнем горизонте почв и социально-природных факторов г.Мза .

адьной и латеральной дифференциации химических элементов.

1) Дитогеохамичеекая специализация ультраосновных пород и их кор выветривания заключается в селективном накоплении никеля, хрома и кобальта, превышающим кларки литосферы этих элементов в 5-20 раз. Минимальные концентрации элементов установлены в четвертичных рыхлых отлозениях.

По характеру накопления, рассеяния и радиальной геохими-. ческой дифференциации выделяется три группы почв: а) красно-бурые ферромагниевые ферросиалдитные почвы на ультраосновных породах о преобладанием рассеяния большинства элементов; б) бурые бескарбопатные почвы на основных породах с накоплением всех элементов в профиле, преимущественно в гориаояте ВС! к Ср р) красные ферритные и ферралитные почвы на серпентинитах и гаврях. с накоплением большинства элементов, особенно никеля и ' хрома в коре выветривания и гумусовых горизонтах.

2) Биогеохимия горних влажно-тропических ландшафтов на уяьтраосновных породах характеризуется следующими основными Чертами: - тотальным поглощением растениями, особенно эндемич&~ скимн видами, рудогенвых элементов - никеля, хрома и элементов -спутников - кобальта, циркония, титана, почти на порядок и более превышающими кларки растений континентов. Катионоген-

^ые элементы, обычно активно поглощаемые лесными растениями (марганец, цинк,, барий), имеют относительно низкие уровни концентраций, сохраняя повышенные коэффициенты биологического поглощения, что указывает на интенсивный характер их биологического круговорота.

3) В ландшафтах вне зов локального техвогенного воздействия геохимическое поле многих микроэлементов (особенно никеля, хрома, кобальта, свинца) обусловлено латеральной лито- и педо-

24

> ■

геохимической дифференциацией, главным образом размещением зон рудной минерализация в массивах ультраосновных пород, рудоген-ный фактор имеет большее значение, чем.катенарная почвенно-гео-химическая дифференциация. В речных бассейнах, дренирующих зоны рудной хроьь-никелевой минерализации (бассейн р.Кабанья), уста^ новлены геохимические аномалии рудных элементов в донных отложениях.. ' ; ' _

Л. Техногенное воздействие открытой добычи никэля карьерным способом приводит к резкой трансформации химического состава и загрязнению водных потоков. В водах и донных отложениях рок Касанья и Moa максимальные концентрации химических элементов (никеля, хрома, кобальта к др.) в тысячи раз выше фоновых . • установлены в местах сброса стоков никелевых комбинатов "Педро--Сотс-Альба" и "Чв-Гевара".

Ш. Эко лого-ге охш-щчеекая оценка состояния г.Moa выявила критический уровень загряанэняя городской среды тяжелыми металлами. Геохимическое изучение депонирующих сред (шли, почвенного и растительного покровов, донных отложений) показало:

I) Основными источниками техногенного загрязнения окружающей среда г.Моа связаны с открытой разработкой никелевых месторождений, производственной деятельностью горно-металлур- ■ -гических комбинатов и нерациональным складированием в городской черте твердых отходов.

' 2) Геохимические аномалии основных загрязнителей - никеля и хрома территориально совпадают с зонами замедления атыотехно-гбнннх потоков и совмещены преимущественно с застроенной частью города. .

3) Подогеохимическая оценка распределения загрязнения о использованием кластерного анализа природных и техногенных фак-

торов позволила, выявить связи между пространственным распределением тяжелых металлов и рядом социально-хозяйственных факторов и выделить три зоны о различными ассоциациями загрязнителей а уровнями загрязнйния, совпадавшими со старой застроенной часть» города, располагающейся в наиболее подчиненных позициях (долина р.Ассеррио и приморская равнина). Особенностью техногенных аномалий в городе является их относительно аизкая контрастность на фене пряродно-аномальпых концентраций рудных а со-, путствущих ёдементов. По сравнению с кларяами литосферы суммарные показатели загрязнения городских почв превысаот 100-150 кларков концентрации, что превышает опасные н очень опасные ¡гровви задрязневия и создает реальную угрозу здоровью населения^

4) Биогеохимические аномалии в листьях и плодах манго в делом пространственно совмещены с аномалиям^ тяжелых металлов i почвах. Однако биогеохимическая оценка по сравнении с почвами зает информацию о самых последних этапах загрязнения окружающей ¡рбдц (сезоны, годы) и позволяет выявить наиболее динамичные за-саточные очаги загрязнения, например, относительно частого по ючвам района Ролло Монтеррей.

17. Специфической эколого-геохимичэской особенностью ео-1тояння окружающей среды г.Moa является наложение проиыптен-ого загрязнения на хром-никелевую рудную минерализацию и в цели на повышенный фон никеля и хрома в ультраосновных породах, ри этом контрастность природных аномалий выше, чем контраст-ость техногенных аномалий на природно-аномальиом условном она. Город Moa - это уникальная природно-техногенная педо- и. иогеохимическая аномалия, что нужно учитывать при разработке эроприятий по ликвидации кризисных экологических ситуаций и зтимиэацяи природопользования в этом регионе.

Но материалам диссерталии опубликованы работы:

1. Условия миграции химических элементов в ландшафтах Кубы (Карта) "Новый национальный атлас Кубы". Мадрид, Испания, 1989.

2, "Эколого-геохимаческое зонирование по содержанию химических элементов в верхнем горизонте почв на основе использования кластерного анализа применительно к территории

г.Moa (Куба)". Тезисы доклада на научном международном симпозиуме "Экологические основы управления в планировании ландшафта. Инстит. геогр. П.А.П., Варшава 3-8/9/90.