Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Геоэкологическая оценка и районирование Азово-Черноморского побережья России

ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Геоэкологическая оценка и районирование Азово-Черноморского побережья России"

На правах рукописи

Кропянко Лариса Владимировна

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА И РАЙОНИРОВАНИЕ АЗОВО-ЧЕРНОМОРСКОГО ПОБЕРЕЖЬЯ РОССИИ

Специальность 25.00.36 - «Геоэкология»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

23 0К Г 2014

Ростов-на-Дону - 2014

005553825

Работа выполнена в Федеральном государственном автономном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Южный федеральный университет»

Научный руководитель: доктор географических наук, профессор

Беспалова Людмила Александровна

Официальные оппоненты: Куролап Семен Александрович

доктор географических наук, профессор, заведующий кафедрой геоэкологии и мониторинга окружающей среды Воронежского государственного университета

Камбарова Евгения Алексеевна

кандидат географических наук, доцент кафедры государственного и муниципального управления Новороссийского политехнического института (филиала) ФГБОУ ВПО «Кубанского государственного технологического университета»

Ведущая организация: Филиал федерального государственного

бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Российский государственный гидрометеорологический университет» в г. Туапсе Краснодарского края

Защита состоится «19» ноября 2014 г. в 14.00 на заседании диссертационного совета Д 212.208.12 при ФГАОУ ВПО «Южный федеральный университет» по адресу: 344090, г. Ростов-на-Дону, ул. Зорге, 40, Институт наук о Земле ЮФУ, ауд. 201.

С диссертацией можно ознакомиться в зональной научной библиотеке Южного федерального университета по адресу: 344090, г. Ростова-на-Дону, ул. Зорге 21, ж и на сайтах sfedu.ru/diss/announcements и vak.ed.gov.ru

Автореферат разослан « (Р » —2014 г.

Отзывы на автореферат (заверенные печатью, в двух экземплярах) просим направлять по адресу: 344090, г. Ростов-на-Дону, ул. Зорге, 40, Институт наук о Земле ЮФУ на имя ученого секретаря диссертационного совета Д 212.208.12. E-mail: diana@sfedu.ru. Факс: 8 (863) 222-57-01

Ученый секретарь Д.Ю.Шишкина

диссертационного совета Д 212.208.12 кандидат географических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность. В последние десятилетия приморские экосистемы Юга России испытывают интенсивное антропогенное воздействие, связанное, прежде всего, с развитием портовых комплексов, рекреационного хозяйства и других видов деятельности. С течением времени использование прибрежных территорий все усиливается и расширяется, а интенсивная эксплуатация природных ресурсов обусловливает перестройку прибрежных экосистем. В результате техногенеза происходит деформация окружающей среды, возникают локальные, региональные и глобальные ее нарушения. В этой связи для экологически безопасного и сбалансированного развития Азово-Черноморского региона необходима комплексная геоэкологическая оценка приморских территорий.

Объект исследования: Азово-Черноморское побережье России. Предмет исследования: геоэкологическое состояние территории при функционировании хозяйственной инфраструктуры.

Цель исследования: геоэкологическая оценка и районирование Азово-Черноморского побережья путем зонирования территории по степени благоприятности природных условий и уровню антропогенного воздействия.

Для достижения поставленной цели последовательно были решены следующее задачи:

- изучены природные условия побережья Азовского и Черного морей;

- дана экономико-географическая характеристика и выполнена оценка совместимости видов хозяйственной деятельности прибрежной зоны Азовского и Черного морей;

- созданы базы данных в виде электронных таблиц и ГИС-карт показателей природной среды и антропогенной нагрузки;

- оценено состояние уникальных береговых ландшафтов по степени благоприятности природных факторов для развития хозяйственной деятельности;

- выявлена степень антропогенной нагрузки на исследуемую территорию;

- проведены геоэкологическая оценка и районирование Азово-Черноморского побережья путем зонирования территории по показателю благоприятности природных условий и степени антропогенной нагрузки.

Соответствие диссертации паспорту специальности. Тема диссертационной работы соответствует паспорту специальности 25.00.36 -«Геоэкология»: п.1.9. «.Оценка состояния, изменений и управлений современными ландшафтами», п.1.17. «Геоэкологическая оценка территорий. Современные методы геоэкологического картирования, информационные системы в геоэкологии. Разработка научных основ государственной экологической экспертизы и контроля». Защищаемые положения:

1. На основе интегральной оценки выделено пять кластеров благоприятности окружающей среды Азово-Черноморского побережья России:

неблагоприятная (4% территории), малоблагоприятная (37%), относительно благоприятная (20%), благоприятная (18%) и наиболее благоприятная (21%).

2. Оценен уровень антропогенной нагрузки Азово-Черноморского побережья России, определены кластеры с очень высокой, сильной, средней, слабой и очень слабой антропогенной нагрузкой. Высокая и сильная антропогенная нагрузка характерна для Неклиновского района и г. Таганрога, г/о Новороссийск и Сочи, что составляет 24% площади побережья.

3. Территория Азово-Черноморского побережья России подразделяется на четыре геоэкологические зоны с различным характером благоприятности природных условий и степенью антропогенной нагрузки.

Научная новизна диссертационной работы заключается в том, что впервые

- выполнен анализ совместимости видов хозяйственной деятельности Азово-Черноморского побережья;

- создана база данных в виде электронных таблиц и ГИС-карт показателей природной среды и антропогенной нагрузки;

- проведено районирование Азово-Черноморского побережья по степени благоприятности компонентов окружающей среды для развития хозяйственной деятельности;

- оценен уровень антропогенной нагрузки на Азово-Черноморское побережье России на основе экспертных оценок и балльных классификаций;

- проведены геоэкологическая оценка и районирование Азово-Черноморского побережья на основе методологии экспертных оценок и балльной классификации путем зонирования территории по показателю благоприятности природных условий и степени антропогенной нагрузки.

Практическая значимость результатов исследования. Сведения, полученные при геоэкологическом районировании территории, дают пространственное представление об экологической обстановке окружающей среды на территории Азово-Черноморского побережья. Результаты исследования могут быть использованы для разработок рекомендаций по рациональному природопользованию, служить информационной базой для принятия стратегических решений развития хозяйственной деятельности органами отраслевого, местного и регионального управления. Материалы диссертации применяются в учебном процессе при чтении курсов лекций, проведении учебных и производственных практик студентов Института наук о Земле Южного федерального университета.

Достоверность результатов. В ходе выполнения исследования применялись обширные картографические и фактические материалы. При составлении картосхем использовались возможности ГИС-технологий, в средах Панорама 10.8.2., ArcGIS 9.3., авторского программного модуля Visual Basic for Applicahn (Кропянко, Сапрыгин, 2008).

Исходный материал и личный вклад автора. В основу работы положен комплекс данных: метеорологические исследования с 1903 по 2013 гг.,

экономические и социальные данные статистики 2008-2013 гг.. Исходная информация получена из фондовых источников Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды ФГБУ «ВНИИГМИ-МЦД», Федеральной службы по недропользованию ФГУГ «Гидроспецгеология» Центра Государственного мониторинга состояния недр, Федеральной службы государственной статистики по Ростовской области РОСТОВСТАТ и Краснодарскому краю КРАСНОДАРСТАТ, фондовых данных ЮНЦ РАН, ММБИ и картографических материалов ВТУ ГШ: электронные карты масштаба 1:500000 номенклатур К371, К372, Ь371, 1372, 1373, 1374. Общий объем исследований автора представлен в таблице 1.

Таблица 1

Общий объем исследований_

п/п Виды работ Количество

1 Обработка метеорологических данных ФГБУ «ВНИИГМИ-МЦД» по 13 административным единицам (за 1903-2008 гг.) Температура, осадки, ветер (90 табл.)

2 Обработка статистических данных Города и районы Краснодарского края, 2008-2013 гг. Сравнительные показатели социально-экономического положения городских округов и муниципальных районов Ростовской области, 2010-2013 гг. Данные Федеральной службы государственной статистики www.gks.ru Создана и обработана электронная база данных для определения антропогенной нагрузки (143 таб.)

3 Анализ и обработка картографической информации и космоснимков в программе Панорама 10.8.2 Электронные топографические карты (14 шт.) 2003-2004 гг.; Атласы (4 шт.) 2000,2004,2006 гг. Космоснимки 12 шт. за 2008-2010 гг. Прочие тематические карты (8 шт.)

4 Опрос экспертов и анализ экспертных оценок по методу анализа иерархий (МАИ) Всего обработано 90 таблиц

5 ГИС карта «Промышленность Азово-Черноморского побережья» (программа /\rcGIS 9.3) карта (1экз.)

6 Электронная база данных показателей благоприятности природной среды и антропогенной нагрузки 92 (электронные таблицы)

7 Создание серии ГИС карт «Районирование Азово-Черноморского побережья по степени благоприятности окружающей среды» (программа Панорама 10.8.2) карта (бэкз.)

8 Создание серии ГИС карт «Районирование Азово-Черноморского побережья по степени антропогенной нагрузки» (программа Панорама 10.8.2) карта (бэкз.)

9 Создание ГИС карты «Интегральная оценка геоэкологического состояния Азово-Черноморского побережья» (программа Панорама 10.8.2) карта (1экз.)

Апробация работы и публикации. Основные положения и результаты исследований докладывались на V Большом географическом фестивале «Актуальные проблемы географии новой России» (г. Санкт-Петербург, 2008); школе-семинаре «Молодежно-студенческие разработки и творческие проекты для исследования и освоения прибрежно-шельфовых зон юга России» (г. Геленджик, 2010); I Международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные исследования: проблемы и результаты» (г. Новосибирск, 2012); XI Всероссийской научно-практической конференции «Стратегия устойчивого развития регионов России» (г. Новосибирск, 2012); IX Ежегодной научной конференции студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН (г. Ростов-на-Дону, 2013); Международной конференции «Геоинформационные науки и экологическое развитие: новые подходы, методы, технологии» (п. Дюрсо, 2013); Ш Международной конференции «Создание искусственных пляжей, островов и других сооружений в береговой зоне морей, озер и водохранилищ» (г. Иркутск, 2013); Международной научной конференции, приуроченной к десятилетию открытия кафедры «Океанология» «Азовское море, Керченский пролив и предпроливные зоны в Черном море: Проблемы управления прибрежными территориями для обеспечения экологической безопасности и рационального природопользования» (п. Кагальник, 2014).

По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, из них в ведущих рецензируемых изданиях, соответствующих перечню ВАК - 2 работы в журнале «Естественные и технические науки» № 6, 2010 год, «Естественные и технические науки» № 2,2014 год.

Работа выполнена в рамках: Гранта РФФИ №08-04-10154-к «Организация и проведение морских и береговых экспедиций по изучению среды и биоты Керченского пролива и прилегающих районов Азовского и Черного морей», 2008 г. (тема «Применение новых информационных технологий для мониторинга и прогнозирования состояния биогеоценозов южных морей России в условиях влияния климатических факторов и антропогенной деятельности на водосборных территориях»); госконтракта № 02.740.11.0339 Министерства образования и науки «Изучение закономерностей продуцирования и трансформации органического вещества в экосистемах южных морей России в современных условиях изменения климата и антропогенной нагрузки: экспедиционные морские исследования, космический мониторинг, геоинфомационные технологии, математическое моделирование» (Шифр «2009-1.1-155-070-008»); внутреннего гранта ЮФУ, тема № 213 0124/2013-87 «Изучение опасных экзогенных процессов для оценки социально-экономических угроз и рисков при освоении Азово-Черноморского побережья и шельфа», 2013.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения, общим объёмом 216 страниц, в том числе 92 таблицы, 82 рисунка. Список литературы насчитывает 182 наименования.

Благодарности. Автор искренне благодарен председателю ЮНЦ РАН академику Г.Г. Матишову, директору института ИАЗ ЮНЦ РАН, зав. кафедрой океанологии чл. корр. Д.Г. Матишову за предоставленную возможность работать над диссертацией, всестороннюю поддержку и помощь, оказанную на всех этапах работы. Автор выражает глубокую признательность за помощь в работе, ценные советы и рекомендации своему научному руководителю Л.А. Беспаловой. Считаю своим долгом выразить благодарность и признательность -А.Р. Иошпе, C.B. Бердникову, О.В. Ивлиевой, А.Е. Цыганковой, которые помогали автору на различных этапах подготовки диссертации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность выбранной темы, формулируются цель и задачи исследования, описывается научная новизна, приводится оценка полученных результатов, а также обозначаются выносимые на защиту положения и структура работы.

ГЛАВА 1. Физико-географические условия Азово-Черноморского побережья России

В данной главе дается характеристика природных условий Азово-Черноморского побережья. Изучены тектоническое и геологическое строение, характерные черты рельефа, климатические условия, особенности гидрографической сети, уникальные береговые ландшафты.

ГЛАВА 2. Экономико-географическая характеристика и оценка совместимости хозяйственной деятельности побережья Азовского и

Черного морей

Район исследования включает в себя приморские территории двух субъектов Российской Федерации - Ростовской области и Краснодарского края, состоит из 13 административных единиц, примыкающих к берегам Азовского и Черного морей: Неклиновский (включая г. Таганрог), Азовский, Щербиновский, Ейский, Каневской, Приморско-Ахтарский, Славянский, Темрюкский и Туапсинский районы, а также городские округа - Анапа, Новороссийск, Геленджик, Сочи (рис. 1).

Отрасли рыночной специализации формируются в соответствии с потребностями агропромышленного, портового и курортно-рекреационного комплексов, являющихся ведущими в регионе. Важной является добывающая, металлургическая, нефтехимическая, пищевая и лёгкая промышленности, а также продуктивное сельское хозяйство, которое специализируется на культивировании зерновых, технических и субтропических культур, овцеводстве и мясо-молочном животноводстве. Крупными промышленными центрами являются Таганрог и Новороссийск.

Рис. 1. Район исследования

Интересы многих из перечисленных видов деятельности перекрываются или конфликтуют между собой (рис. 2). В результате анализа совместимости хозяйственной деятельности (по методике Turner, 2005; Parry 2000) в прибрежных районах Азово-Черноморского побережья России установлено, что в большинстве случаев, при оценке взаимовлияния, на исследуемой территории наблюдается нейтрализм - 46%, в 22% случаев — односторонний ущерб, 18% - одностороннее стимулирование, 8% - взаимное стимулирование, 3% - конкуренция, 3% - антагонизм. Для того чтобы минимизировать конфликты между различными видами хозяйственной деятельности используются методы интегральной геоэкологической оценки, планирования и управления природопользованием.

■ Взаимное стимулирование

* Одностороннее стимулирование

□ Нейтрализм

Односторонний ущерб

■ Конкуренция

Рис. 2. Доля случаев взаимовлияния видов хозяйственной деятельности Азово-Черноморского побережья

ГЛАВА 3. Оценка состояния Азово-Черноморского побережья по степени благоприятности природных условий

Оценка состояния территории по степени благоприятности окружающей среды выполнена с учетом природных особенностей с точки зрения хозяйственной деятельности. Применялись методы, позволяющие оценить и ранжировать различные объекты и условия окружающей среды, выявить степень взаимосвязи между ними: методы оценки географических объектов, шкалирования и картографирования, методы экспертных оценок и анализа разнообразных данных и их взаимосвязи (Закруткин, Шишкина, 1993; Саати, Керне, 1991; Хованский и др., 2008; Коробов, 2008; Коробов, Тутыгин, 2010).

Для района исследования выделены 5 групп природных факторов (геолого-геоморфологические, экзогенные геологические процессы (ЭГП), климатические, гидрологические и ландшафтно-экологические), включающих 24 показателя.

Выражение для расчета суммарных балльных оценок имеет вид:

I,=±K±k,P, (1)

j

где I = количество ячеек или альтернатив, k¡ - весовые коэффициенты влияющих факторов, i = 1.. .п - количество факторов в группе, kj - весовые коэффициенты групп факторов, j= 1...R - количество групп, р - балльные оценки показателей факторов (Коробов, 2008).

Так как количество факторов в каждой группе не совпадает, во избежание искажения результатов введен мультипликативный множитель, на который необходимо умножить соответствующие коэффициенты в формулах:

т

т1- N , (2)

где тпj - масштабный множитель, щ - количество влияющих факторов в группе, N— общее количество факторов, R - число групп (Коробов, 2008).

Выражения для нахождения балльных оценок внутри групп факторов представлены в таблице 2, результаты вычислений проиллюстрированы на рисунке 3.

Таблица 2

Определение балльных оценок групп факторов природных показателей

Формулы Показатели (в линейном порядке балльные оценки)

1 2

Геолого-геоморфологические факторы

Ii =ОДООрт + 0,800ргг2 уклон местности, интенсивность землетрясений

Эюогенно-геологические процессы

12 = 0,148рэгш + 0,025рэгщ + ОДОбрэгга + 0,348рэгп4 + 0,273рэгго средняя скорость абразии, средняя скорость аккумуляции, годовая активность овражной эрозии, годовая активность селевых процессов, годовая активность оползневого процесса

Продолжение таблицы 2

1 2

Климатические факторы

13 = 0,049рК1 + 0,460рК2 +0,386ркз термический режим, атмосферные осадки,

+0,105рК4 среднегодовая скорость ветра, среднее многолетнее число дней с ОГЯ

Гидрологические факторы

14 = 0,177рп + 0,274рг2 +0,121рг3 +0,353рг4 +0,049рг5+0,026рг6 длина рек, плотность речной сети, площадь озер, плотность озер, площадь болот, заболоченность

Ландшафтно -экологические факторы

15 = 0,021 рлэ! + О.ОЗбр лэ2 + 0,179рлэз + 0,133рЛЭ4+ 0,531рЛЭ5 + 0,037рЛЭб + 0,063РЛЭ7 среднее содержание гумуса, средняя мощность гумусового горизонта, биологическая эффективность климата, первичная биологическая продукция фитомассы, интенсивность внутреннего влагооборота, площадь и плотность ООПТ

Районы: ~1~1 Неклиновский район ["2~ Азовский район ГП Щербиновский район _4] Ейский район ~5~1 Каневской район

Приморско-Ахтарский район ГП Славянский район Гв] Твмрюкский район Г91 г/о Анапа |10| г/о Новороссийск ГП1 г/о Геленджик [Г2 Туапсинский район ГГ5" г/о Сочи

Степень благоприятности относительно гидрографических характеристик

Степень ландшафтно-экологической благоприятности

Обстановка; ■ Неблагоприятная Малоблагоприятная I Относительно благоприятная I Благоприятная Ц Наиболее благопри)

Рис. 3. Оценка благоприятности окружающей среды Азово-Черноморского побережья

Степень благоприятности относительно геолого-

Степень благоприятности относительно ЭГП

Степень климатической благоприятности

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

С учетом весового коэффициента групп факторов произведена интегральная оценка Азово-Черноморского побережья по степени благоприятности окружающей среды и, следовательно, благоприятности функционирования хозяйственной деятельности. Итоговое выражение имеет следующий вид:

1Б = 0,4171! + 1,04212 + 0,83313 + 1,2501, + 1,45815, (3) где в порядке возрастания индекса общий показатель геолого-геоморфологических, ЭГП, климатических, гидрологических, ландшафтно-экологических факторов.

Районирование территории проведено с применением шкалы экологического потенциала ландшафтов (Экологический атлас Ростовской области, 2000). Ранжирование интегрального показателя выполнено методом линейной интерполяции по принципу, чем больше значение, тем выше ранг (табл. 3).

Исследуемая территория дифференцирована по степени благоприятности окружающей среды на пять кластеров с различной обстановкой. Наибольшую площадь занимает кластер с малоблагоприятной обстановкой 37%, наиболее благоприятной - 21%, относительно-благоприятной - 20%, благоприятной - 18% и неблагоприятной - 4% (рис. 4).

окружающей среды

Таблица 3

Ранжирование интегральной оценки благоприятности окружающей среды

Сумма рангов Ранг Степень благоприятности

>16,834 5 Неблагоприятная

15,92-16,834 4 Малоблагоприятная

15,006-15,92 3 Относительно-благоприятная

14,092-15,006 2 Благоприятная

13,178-14,092 1 Наиболее благоприятная

ГЛАВА 4. Оценка антропогенной нагрузки Азово-Черноморского побережья России

Антропогенная нагрузка оценивалась по видам использования земель и характеру заселения территории. Были приняты во внимание следующие группы факторов: сельскохозяйственные, промышленные, транспортные, демографические, рекреационные, экологические, всего 28 показателей. Формулы для нахождения балльных оценок внутри групп факторов даны в таблице 4. На рисунке 5 представлены результаты проведенной оценки антропогенной нагрузки на исследуемую территорию.

Таблица 4

Определение балльных оценок групп факторов антропогенной нагрузки

Формулы Показатели (в линейном порядке балльные оценки)

Сельскохозяйственные факторы

16 = 0,370рсх| + 0,065рсх2 + 0,131рсхз + 0,033рсх4 + 0,162рСХ5 + 0,239рсх6 степень распаханности территории, валовый сбор зерновых и технических культур, валовый сбор винограда, плодов и ягод, поголовье скота и птицы общее количество и плотность тыс. голов/км2

Факторы промышленной нагрузки

17 = 0,28р„рОМ1 + 0,09р„рОМ2 + 0,63рпроыЗ выброс загрязняющих веществ (ЗВ) в атмосферу от стационарных источников, выбросы ЗВ на одного жителя, сброс ЗВ в поверхностные водные объекты

Факторы транспортной нагрузки

18 = 0,034ртра„сп1 + ОД^р-фансй + 0,149ртран;пЗ + 0,024р7рансп4 + О^Эр-^анспЗ + +0,067ртранспб + О^Овртрансп? протяжённость и плотность автомобильных дорог, число собственных легковых автомобилей в расчете на 1000 населения, протяженность и плотность железных дорог, станции и платформы, морские порты - общий грузооборот

Факторы демографической нагрузки

19 = 0,156рде„| + 0,202рдем2 + численность и плотность населения, количество,

0,028рДе„з + 0,042рдем4 + 0,079рде„5 +0,493рде„б площадь, плотность населенных пунктов, коэффициент антропогенного давления (К)

Факторы рекреационной нагрузки

1ю - 0,057рРекр1 + 0,218ррокр2 + количество отдыхающих в пиковое время, пиковая

0,725рре1фз нагрузка на пляж, интенсивность рекреационного освоения

Факторы состояния окружающей среды

1,1 = 0,16р2с + 0,30рукизв + 0,54РИЗА5 индекс загрязнения почвы, УКИЗВ, ИЗА5

Степень сельскохозяйственной нагрузки

YVJI y

Степень промышленной нагрузки

Степень транспортной

нагрузки

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Районы: ГЛ Неклиновский район И Азовский район Г31 Щербиновский район Г4~| Ейский район Гб1 Каневской район Гб1 Приморско-Ахтарский район ПН Славянский район Га! Темрюкский район Г91 г/о Анапа П0| г/о Новороссийск РГП г/о Геленджик [12] Туапсинский район [131 г/о Сочи Нагрузка:

■ Очень сильная РЯД Сильная

I |Средняя I I Слабая

■ Очень слабая

Степень демографической нагрузки

Степень рекреационной

нагрузки

Цифрами обозначены районы:

1 Неклиновский район

2 Азовский район

3 Щербиновский район

4 Ейский район

5 Каневской район

6 Приморско-Ахтарский район

7 Славянский район

8 Темрюкский район

9 г/о Анапа

10 г/о Новороссийск

11 г/о Геленджик

12 Туапсинский район

13 г/о Сочи

Обстановка: _J Неблагоприятная

_| Умеренно благоприятная

П Вполне благоприятная Щ Благоприятная

Состояние окружающей среды Рис. 5 Оценка видов антропогенной нагрузки и состояния окружающей среды Азово-

Черноморского побережья России

Интегральная оценка антропогенной нагрузки на окружающую среду находилась по следующей формуле:

1А = 1,216 + 0,617 + 1,4b + 1,21g + 0,61ю + 0,61, „ (4)

где в порядке возрастания общий показатель сельскохозяйственной, промышленной, транспортной, демографической, рекреационной нагрузки, экологическое состояние среды.

В результате интегральной оценки было выделено пять кластеров с различной антропогенной нагрузкой: очень сильная, сильная, средняя, слабая, очень слабая (табл. 5). Полученные результаты проиллюстрированы в программном обеспечении Панорама 10.8.2. (рис. 6).

Таблица 5

_Ранжирование общей антропогенной нагрузки_

Общая нагрузка Ранг Степень нагрузки

18,59-21,00 5 Очень сильная

16,09-18,59 4 Сильная

13,81-16,09 3 Средняя

11,09-13,81 2 Слабая

8,59-11,09 1 Очень слабая

Рис. 6. Районирование Азово-Черноморского побережья по степени антропогенной

нагрузки

По результатам проведенной интегральной оценки установлено, что на исследуемой территории наибольшую площадь занимает кластер со слабой антропогенной нагрузкой - 58% Азово-Черноморского побережья, очень сильной - 16%, средней -13%, сильной - 8%, очень слабой - 5%.

ГЛАВА 5. Геоэкологическая оценка и районирование Азово-Черноморского побережья России

Для геоэкологической оценки территории Азово-Черноморского побережья в пространстве «антропогенная нагрузка - благоприятность окружающей среды» применялась матрица Мак-Кинси, представляющая собой координатную плоскость, разделенную на четыре зоны, каждая из которых отличается соотношением показателей «нагрузка» - «среда» (рис. 7) (Тутыгин, Коробов, 2005; Коробов, 2008).

♦ i 1 - ■ -S--j ♦ ♦ 1 а

1 // 5" A i

S ▼ J É 1 2 1 111 i I ♦ ♦ 2 « 1 V 4 S IV ♦ ♦

Антропогенная нагрузка, ранги

Рис. 7. Матрица дифференциации квадратов по показателям антропогенной нагрузки и благоприятности окружающей среды

Зона I - неблагоприятная окружающая среда - антропогенная нагрузка выше среднего, зона II - благоприятная окружающая среда - высокая антропогенная нагрузка, III - благоприятная окружающая среда - низкая антропогенная нагрузка, IV - неблагоприятная окружающая среда - низкая антропогенная нагрузка.

По полученным координатам в системе «антропогенная нагрузка -благоприятность окружающей среды» выделены геоэкологические зоны: Северо-Таганрогская-Анапа-Новороссийская, Восточно-Причерноморская (Туапсинско-Сочинская), Восточно-Приазовская, Южно-Таганрогская-Таманско-Геленджикская.

Для визуализации геоэкологического районирования Азово-Черноморского побережья России в программном обеспечении Панорама 10.8.2. составлена карта территориального распределения выделенных зон (рис. 8). Значительную часть побережья (37% площади) занимают зоны со сложной экологической обстановкой: Северо-Таганрогская-Анапа-Новороссийская и Восточно-Причерноморская.

В зону I (Северо-Таганрогская-Анапа-Новороссийская) входят территории Неклиновского района с г. Таганрогом, г/о Новороссийск и Анапа. На долю этой зоны приходится 15% площади исследуемого побережья с населением

768,6 тыс. чел., и средней плотностью - 213,6 чел/км2, т.е. в 2 раза выше этого показателя для всего района исследования. Территория имеет неблагоприятную и малоблагоприятную природную обстановку практически по всем факторам оценки. Здесь зафиксирована малая водная обеспеченность (плотность речной сети составляет 209,8 м/км2 при среднем показателе для побережья 223м/км~), высокая повторяемость ОГЯ, особенно в г/о Новороссийск и Анапа (140,14 и 134,24 дня соответственно), высокая ветровая активность (среднегодовая скорость ветра составляет около 5 м/с), частый ливневой характер осадков, приводящий к мощным паводкам на реках. Неблагоприятная геолого-геоморфологическая обстановка связана с высокими скоростями абразии берегов (Азовское побережье), значительными уклонами местности (9%, при среднем по побережью 3,8%), в сочетании с максимальным баллом интенсивности землетрясений (г/о Анапа).

38°

МАСШТАБ 1 :2 ООО ООО

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ Границы зон

Границы районов

Цифрами обозначены районы:

1 Неклиновский район

2 Азовский район

3 Щербиновский район

4 Ейский район

5 Каневской район

6 Приморско-Ахтарский район

7 Славянский район Аб

8 Темрюкский район

9 г/о Анапа

10 г/о Новороссийск

11 г/о Геленджик

12 Туапсинский район

13 г/о Сочи

ЮЖНО-Т«ГАНРОГСКАЯ-тдыднсуо-гепЕнджикогАЯ '.

Рис. 8. Геоэкологическое районирование Азово-Черноморского побережья России по степени благоприятности природной среды и уровню антропогенной нагрузки

В зоне I расположены крупные промышленные, портовые и курортные центры юга России. В период курортного сезона коэффициент антропогенного давления, рассчитанный по показателю плотности населения, увеличивается в 1,5 раза, а в г/о Анапа в 3,5 раза. Очень сильная степень транспортной нагрузки связана с высокой плотностью автомобильных дорог (406,7 км/1000 км2), железнодорожных магистралей (46,4 км/1000 км) и наличием крупных российских портов (порт Новороссийск грузооборот - 59,8 млн.т., порт Таганрог - 1,4 млн. т.). Северо-Таганрогский анклав данной зоны характеризуется высокой сельскохозяйственной нагрузкой (распаханность территории - 84%).

Высокая промышленная, транспортная, сельскохозяйственная нагрузка определяет и значительные объемы выбросов в атмосферу от стационарных источников, в среднем 16,3 т/км2, что в три раза превышает среднее значение по району исследования. Количество выбросов на душу населения по зоне составляет 53,5 кг, при среднем значении для побережья 36,8 кг. Основные загрязняющие вещества: взвешенные частицы, бен(а)пирен, ксинол, оксид азота, сероводород, формальдегид, диоксид азота и оксид азота. ИЗА5 для зоны составляет 6,8, что говорит о повышенном уровне загрязнения атмосферного воздуха. Сброс загрязняющих веществ в поверхностные объекты достигает 32,1 млн. м3 (среднее значение - 25,3 млн. м3). Доля нефтепродуктов в загрязняющих веществах р. Дон составляет практически более 70 %, остальные вещества — это тяжелые металлы: железо, медь, кадмий, марганец, цинк (Федоров и др., 2006). Сложная экологическая ситуация усугубляется еще и тем, что здесь наблюдается разнообразные виды хозяйственной деятельности, зачастую конкурирующие и взаимоисключающие друг друга.

Подобная обстановка в конечном итоге может привести к нежелательным необратимым процессам в окружающей среде. На основании проведенного анализа геоэкологической обстановки в Зоне I следует рекомендовать ограничение антропогенной нагрузки на территорию.

Зона П - Восточно-Причерноморская (Туапсинско-Сочипская) имеет площадь 5901,3 км2. На территории данной зоны проживает 542,5 тыс. чел., средняя плотность населения зоны - 92 чел/км2. Восточно-Причерноморская зона характеризуется относительно благоприятными природными условиями. Исключение составляют высокая сейсмическая активность территории, достигающая 9 баллов по шкале МБК-64 (Медведева-Шпонхойера-Карника), развитие оползней и селей, а также ливневый характер осадков (суточный максимум осадков 212,5 мм, при среднем по побережью - 112 мм) (Панов, Базелюк, Лурье, 2012).

Высокая антропогенная нагрузка (прежде всего рекреационная, демографическая, транспортная) зоны обусловлена основным видом хозяйственной деятельности - курортным комплексом. В г/о Сочи плотность автомобильных дорог достигает 462 км/1000 км2. В летний сезон здесь наблюдается максимальное количество отдыхающих 1031,8 тыс. чел.

Коэффициент антропогенного давления в Зоне П с притоком туристов увеличивается в 3,5 раза.

Данная территория выделяется по количеству сбрасываемых загрязняющих веществ в поверхностные водные объекты — 46,3 млн. м3, что в два раза больше средних значений для исследуемого побережья. В сельскохозяйственной отрасли здесь важную роль играет разведение скота и птицы, плотность поголовья которых равно 3,2 тыс. голов/км2, что в четыре раза превышает средний показатель. Здесь наблюдается высокая доля (6%) антагонирующих (взаимоисключающих) и конкурирующих видов хозяйственной деятельности. В Зоне П высокая антропогенная нагрузка сочетается с благоприятной окружающей средой. Главное в пределах данного участка побережья хозяйственную деятельность осуществлять на основе рационального природопользования, чтобы не утратить уникальные прибрежные черноморские ландшафты.

К зоне Ш (Восточно-Приазовская) площадью 4702,2 км2 (18% от территории побережья) относятся Приморско-Ахтарский и Славянский районы. Численность населения зоны достигает 190,6 тыс. чел., плотность - 40,5 чел/км2, это самые низкие показатели плотности населения из всех экологических зон. Территория характеризуется благоприятной окружающей средой и низкой антропогенной нагрузкой. Однако здесь наблюдается максимальное количество дней без осадков 24, при среднем по району 21,2 дня, а также абсолютный максимум (40,7°С) и абсолютный минимум (-29,8°С) температур, наибольшая скорость абразии берегов 4,8 м/год (в Приморско-Ахтарском районе отмечается максимальная площадь потерянных земель - 64 га/год) (Ивлиева, Беспалова, Ивлиев, 2010). По остальным показателям зона определяется как благоприятная. Все показатели промышленной нагрузки - ниже среднего, кроме выбросов загрязняющих веществ в атмосферу на душу населения (70,4 кг, при среднем значении по побережью 36,8 кг).

Хозяйственная деятельность в основном характеризуется нейтрализмом (50%), однако развитие нефтяной промышленности конкурирует с начинающей развиваться рекреацией и природоохранной деятельностью. С экологической точки зрения здесь зафиксирована высокая степень загрязнения почв и поверхностных водных объектов, что связано с активной сельскохозяйственной деятельностью и нефтедобычей. Территория зоны Ш с благоприятными природными условиями содержит в себе неиспользованный потенциал и является перспективной для развития различных отраслей хозяйства, таких как аквакультура, рекреация, создание заповедных территорий (например, на косах Ачуевской, Ясенской).

Зона IV (Южно-Таганрогская-Таманско-Геленджикская) занимает наибольшую площадь исследуемой территории 12029,2 км2, что составляет 45% от всего исследуемого побережья, и включает в себя Азовский, Щербиновский, Ейский, Каневской, Темрюкский районы и г/о Геленджик. Здесь проживает 581,1 тыс. чел., плотность населения зоны - 48 чел/км2.

Зона характеризуется неблагоприятными природными условиями, главным образом из-за континентальности климата, высокой ветровой активности, малой водной обеспеченности (плотность речной сети не превышает 150,1 м/км2). На большей части территории получили распространение сухостепные, степные и лесостепные ландшафты, являющиеся слабыми по интенсивности функционирования, что связано с невысокой биологической эффективностью климата, менее интенсивным влагооборотом, низкой первичной биологической продуктивностью фитомассы. Берега в основном относятся к абразионно-оползневому типу, скорость разрушения которых достигает от 1-10 м/ год. В результате потеря ценных земель достигает 94 га/год.

Зона имеет низкую антропогенную нагрузку, невысокую плотность населения и слабое развитие транспортной сети. Так как здесь нет крупных промышленных предприятий, показатели выбросов в атмосферу ниже среднего для исследуемого побережья. В Темрюкском районе функционируют три порта (Кавказ, Тамань, Темрюк), общий грузооборот составляет 5,4 млн.т. Главным фактором нарушения естественных ландшафтов побережья является сельскохозяйственное производство - прежде всего высокая степень распаханности территорий (60-80%). Слабая антропогенная нагрузка данной зоны в сочетании с неблагоприятной природной обстановкой является оптимальным условием, при котором природа сама лимитирует хозяйственную деятельность.

Таким образом, проведенные исследования и разработанный алгоритм позволили выполнить зонирование Азово-Черноморского побережья России по природным и антропогенным факторам. На районы со сложной экологической обстановкой необходимо обратить особое внимание при разработке схем территориального и стратегического планирования социально-экономического развития регионов и разработать превентивные мероприятия по повышению экологической безопасности и минимизации ущербов от опасностей природно-техногенного характера.

В рамках программы комплексного управления территориями для Азово-Черноморского побережья предложена концептуальная схема «Основные эколого-экономические проблемы Азово-Черноморского побережья России и стратегии их решения», в соответствии с рекомендациями В.В. Денисова (2002) (рис. 9).

выводы

Проведенное диссертационное исследование позволило достигнуть поставленной автором цели, заключающейся в решении проблемы геоэкологической оценки и районирования Азово-Черноморского побережья России на основе комплекса применяемых методов.

Основные принципиальные обобщения и выводы по результатам работы можно сформулировать в следующем виде.

¡.Изучены природные особенности Азово-Черноморского региона. Побережье Азовского моря характеризуется выровненным рельефом, умеренно-континентальным типом климата и развитием степных, лугостепных, луговых, болотистых ландшафтов. Черноморское побережье имеет типично предгорный и горный рельеф, субтропический морской тип климата, в условиях которого сформировались уникальные ландшафты кустарниковых, колхидских лесных, собственно-средиземноморских лесных, аридно-редколесных и горных растительных комплексов. Флора и фауна Азово-Черноморского побережья очень богата и разнообразна, присутствует большое количество эндемичных, реликтовых и краснокнижных видов. В условиях интенсивного хозяйственного освоения стоит проблема сохранения, защиты, восстановления и укрепления природных ресурсов Азово-Черноморского побережья.

2. Исследование экономической деятельности позволило выделить основные отрасли специализации районов Азово-Черноморского побережья России: агропромышленный комплекс, рекреация, портовое хозяйство. В результате проведенного анализа взаимовлияния видов хозяйственной деятельности установлено, что в большинстве случаев при их взаимодействии наблюдается нейтрализм - 46%, в 22% случаев - односторонний ущерб, 18% -одностороннее стимулирование, 8% - взаимное стимулирование, 3% -конкуренция, 3% - антагонизм.

3. С целью проведения геоэкологической оценки и районирования территории создана база данных в виде электронных таблиц и ГИС-карт показателей природной среды и антропогенной нагрузки на основе данных статистики, картографической информации, фондовых данных Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, Федеральной службы по недропользованию.

4. Выполнена оценка состояния уникальных береговых ландшафтов по степени благоприятности природных факторов (геолого-геоморфологические, ЭГП, климатические, гидрологические и ландшафтно-экологические) для развития хозяйственной деятельности. Выделено пять кластеров благоприятности окружающей среды. Наибольшую площадь занимают кластеры с неблагоприятной и малоблагоприятной обстановкой - более 40% побережья (Неклиновский, Щербиновский, Ейский, Темрюкский районы, г/о Анапа, Новороссийск и Геленджик), относительно-благоприятной - 20% (Азовский и Каневской районы), благоприятной -18% (Приморско-Ахтарский и

Туапсинский районы), наиболее благоприятной - 21% (Славянский район и г/о Сочи).

5. В ходе оценки антропогенной нагрузки на исследуемую территорию (сельскохозяйственной, промышленной, транспортной, демографической и рекреационной) выполнено районирование Азово-Черноморского побережья России с применением методов экспертных оценок, балльной классификации и электронного картографирования. Побережье ранжировано на 5 кластеров с очень высокой, сильной, средней, слабой и очень слабой антропогенной нагрузкой. На долю территорий с очень высокой и сильной нагрузкой приходится 24% исследуемого побережья, это г/о Новороссийск, г/о Сочи, Неклиновский район и г. Таганрог.

6. Проведены геоэкологическая оценка и районирование Азово-Черноморского побережья путем зонирования территории по показателю благоприятности природных условий и степени антропогенной нагрузки с применением матрицы Мак-Кинси. Выделено четыре геоэкологические зоны: Северо-Таганрогская-Анапа-Новороссийская (неблагоприятная природная обстановка - высокая антропогенная нагрузка), Восточно-Причерноморская (Туапсинско-Сочинская) (благоприятная природная обстановка - высокая антропогенная нагрузка), Восточно-Приазовская (благоприятная природная обстановка - низкая антропогенная нагрузка), Южно-Таганрогская-Таманско-Геленджикская (неблагоприятная природная обстановка - низкая антропогенная нагрузка). Установлено, что 37% побережья занимают зоны со сложной экологической обстановкой: Северо-Таганрогская-Анапа-Новороссийская и Восточно-Причерноморская.

7. На основе разработанной схемы «Основные эколого-экономические проблемы Азово-Черноморского побережья России и стратегии их решения» сформулированы основные рекомендации по улучшению геоэкологического состояния исследуемой территории.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Статьи в ведущих рецензируемых изданиях, соответствующих перечню ВАК:

1. Кропянко Л.В., Беспалова Л.А. Оценка воздействия городов на приморские экосистемы юга России с использованием ГИС-технологий // Естественные и технические науки. 2010. - №6. - С.384-389.

2. Кропянко Л.В., Беспалова Л.А., Беспалова Е.В. Оценка состояния уникальных береговых ландшафтов Азово-Черноморского побережья по степени благоприятности природных факторов для развития хозяйственной деятельности // Естественные и технические науки. 2014. - №2. - С.146-152.

Прочие публикации:

3. Беспалова Л.А., Кропянко Л.В. Интегральная оценка антропогенной нагрузки на Азово-Черноморское побережье // Материалы международной конференции «Экология. Экономика. Информатика» (8-13 сентября 2013 г.)

Т.2: Геоинформационные науки и экологическое развитие: новые подходы, методы, технологии. Геоинформационные технологии и космический мониторинг. - Ростов-на-Дону: Из-во Южного федерального университета. 2013.-С. 113-118.

4. Беспалова Л.А., Кропянко Л.В., Иошпа А.Р., Цай С.Н. Оценка антропогенной деятельности на уникальных морских береговых ландшафтах и проблемы совместимости различных видов хозяйственной деятельности Азово-Черноморского побережья // Труды 3-ей Международной конференции «Создание и использование искусственных земельных участков на берегах и акватории водных объектов» Иркутск (29 июля - 3 августа 2013 г.).-Иркутск: Институт земной коры СО РАН. 2013. - С. 37-42.

5. Кропянко Л.В. Оценка антропогенной деятельности на уникальных морских береговых ландшафтах Азово-Черноморского побережья // Материалы IX ежегодной научной конференции студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН (11-24 апреля 2013 г.). - Ростов-на-Дону: Изд-во ЮНЦ РАН. 2013. - С. 54-55.

6. Кропянко Л.В. Совместимость деятельности приморских городов юга России // Сборник материалов XI Всероссийской научно-практической конференции «Стратегия устойчивого развития регионов России» (10 ноября 2012 г.). - Новосибирск: Из-во НГТУ. 2012. - С. 136-141.

7. Кропянко Л.В. Применение Гис-технологий для оценки демографической нагрузки на береговую зону южных морей // Сборник материалов I Международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные исследования: проблемы и результаты» (25 октября 2012 г.). - Новосибирск: Изд-во НГТУ. 2012. - С. 35-38.

8. Беспалова Л.А., Кропянко Л.В. Оценка воздействия городов на приморские экосистемы юга России с использованием ГИС-технологий // Материалы II конференции «Геоинформационные технологии и космический мониторинг» (9-11 сентября 2009 г.). Ростов-на-Дону: Изд-во СКНЦ ВШ. 2009. - С. 30-35.

9. Кропянко Л.В., Сапрыгин В.В. Применение современных информационных технологий для изучения видов хозяйственной деятельности и антропогенного давления на акватории южных морей // Материалы научно-практической конференции студентов, аспирантов и преподавателей в рамках V Большого Географического Фестиваля «Актуальные проблемы географии новой России» (4 апреля 2008 г.). - СПб: Факультет географии и геоэкологии СПбГУ. 2008. - С.260-266.

Подписано в печать 16.09.2014 г. Печать цифровая. Бумага офсетная. Гарнитура «Тайме». Формат 60x84/16. Объем 1.0 уч.-изд.-л. Заказ № 3502. Тираж 100 экз. Отпечатано в КМЦ «КОПИЦЕНТР» 344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Суворова, 19, тел. 247-34-88