Геоэкологическая оценка малых водотоков Петербурга в условиях современной антропогенной нагрузки на основе геохимических баз данных и ГИС

Тимиргалеев, Азат Ирекович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Геоэкологическая оценка малых водотоков Петербурга в условиях современной антропогенной нагрузки на основе геохимических баз данных и ГИС
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Геоэкологическая оценка малых водотоков Петербурга в условиях современной антропогенной нагрузки на основе геохимических баз данных и ГИС"

На правах рукописи УДК- 502 64

ТИМИРГАЛЕЕВ АЗАТ ИРЕКОВИЧ

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА МАЛЫХ ВОДОТОКОВ ПЕТЕРБУРГА В УСЛОВИЯХ СОВРЕМЕННОЙ АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКИ НА ОСНОВЕ ГЕОХИМИЧЕСКИХ БАЗ ДАННЫХ И ГИС

Специальность 25.00 36 - геоэкология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Санкт - Петербург 2008

003167463

Работа выполнена на кафедре геологии и геоэкологии Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Российский государственный педагогический университет

имени Л.И. Герцена»

Научный руководитель

доктор педагогических наук, кандидат геолого-минералогических наук Евгений Михайлович Нестеров

Официальные оппоненты

доктор географических наук Игорь Анатольевич Карлович

доктор географических наук Сергей Валентинович Рянжин

Ведущая организация

Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им А П Карпинского (ВСЕГЕИ)

Защита состоится « УЧ.»

2008 года в часов на заседании

Диссертационного совета Д 212 19926 по присуждению ученой степени доктора наук при Российском государственном педагогическом университете им А И Герцена по адресу 191186, Санкт-Петербург, наб. р Мойки, 48, корп 12, ауд №> 15

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке Российского государственного педагогического университета им А И Герцена

Автореферат разослан » еидА20081

Ученый секретарь диссертационного совета

Махова

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Среди комплекса проблем, связанных с загрязнением водотоков, одной из важнейших является проблема загрязнения донных отложений тяжелыми металлами Тяжелые металлы сравнительно экспрессно и количественно определяются в объектах окружающей среды современными аналитическими методами Изменения в особенностях их распределения сопровождают практически все виды воздействий, что позволяет использовать их как чуткие индикаторы потоков загрязняющих веществ

Наиболее ценной информацией для анализа экологической ситуации являются данные натурных наблюдений Базы данных с результатами замеров конкретных показателей позволяют провести детальный анализ воздействия на природную среду на уровне отдельных производственных объектов оценить фактическое загрязнение, выделить его источники и пути распространения Пространственная привязка данных и, соответственно, необходимость их пространственного анализа, определяют необходимость применения технологии географических информационных систем Результаты геоинформационного картографирования позволяют наглядно выявить зоны экологической напряженности и определять первоочередные мероприятия по рациональному природопользованию и обеспечению экологической безопасности водных экосистем

Исходя из этого, диссертационное исследование посвящено актуальной проблеме -оценке геоэкологического состояния природной среды акваторий по данным геохимического исследования содержания тяжелых металлов в донных отложениях через создание базы данных и геоинформационного моделирования и на этом основании районированию малых водотоков по степени проявления загрязнений

Объект исследования: малые водотоки Санкт-Петербурга.

Предмет исследования: особенности распределения содержания тяжелых металлов в донных отложениях малых водотоков Санкт-Петербурга

Целью настоящей работы являлось исследование состояния и динамики поведения тяжелых металлов в донных отложениях малых водотоков Санкт-Петербурга через создание базы данных и геоинформационного картографирования экологической ситуации

Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:

- анализ изученности геоэкологического состояния малых водотоков Санкт-Петербурга в контексте истории развития мегаполиса,

- разработка алгоритма построения базы данных геохимического состояния донных отложений малых водотоков и выполнение ее программной реализации,

- создание геоинформационной системы, основой которой служит автоматизированная база данных, а также программно-аналитический инструментарий для геоэкологического картографирования,

- определения уровней загрязнения донных отложений малых водотоков тяжелыми металлами и анализ пространственного распределения на основе созданной ГИС;

- оценка влияния геохимических аномалий в донных отложениях на окружающую среду и выявление наиболее загрязненных участков используя разработанную ШС,

- разработка рекомендаций по совершенствованию анализа геоэкологического состояния малых водотоков Санкт-Петербурга

Защищаемые положения:

1) концептуальная модель хранения географических данных позволяет создать универсальную структуру для обработки, анализа и отображения геоэкологической информации,

2) программная реализация базы данных геохимического состояния донных отложений малых водотоков Санкт-Петербурга на основе применения метода реляционной организации данных позволяет создать геоинформационную систему «Малые водотоки Санкт-Петербургского региона»,

3) состав и закономерности распределения ассоциаций химических элементов в донных отложениях свидетельствуют о сопоставимом влиянии природных и антропогенных процессов на малые водотоки Санкт-Петербурга,

4) пространственный геоэкологический анализ позволяет производить типизацию малых водотоков Санкт-Петербурга и проектировать меры их экологической защиты

Фактический материал и методы исследования. В основу диссертации легли результаты изучения малых водотоков Санкт-Петербурга и его окрестностей, полученных автором в течении полевых сезонов 2005-2007 гг. Основой фактического материала исследования явилось большое количество поверхностных проб и кернов донных отложений, собственноручно отобранных и изученных автором Соискателем было выполнено общей сложностью более десяти тысяч элементо-определений в лабораториях Геохимии окружающей среды имени АЕ Ферсмана РГПУ имени А И Герцена и радиационной гигиены СЭС Санкт-Петербурга

Научная новизна работы заключается в выявлении пространственных закономерностей распределения тяжелых металлов в донных отложениях малых водотоков Санкт-Петербурга, выделении геохимических аномалий и определении их возможных источников Разработанная и реализованная база данных представлена в электронном виде и доступна для эффективного поиска, и использования в научных и практических целях имеющейся информации о местоположении пунктов опробования, результатов аналитических исследований, а также данных статистической обработки донных отложений На основе специализированной базы данных создана ГИС для малых водотоков Санкт-Петербурга Геохимические карты, построенные на основе разработанной ГИС, позволяют получать новые данные по распределению химических элементов в донных отложениях малых водотоков Санкт-Петербурга

Обоснованность и достоверность результатов исследования базируется на большом количестве качественных исходных материалов, применении современных методов исследования вещества с использованием новейших компьютерных технологий обработки аналитических материалов, ГИС технологии анализа и представления результатов, а также анализе отечественных и зарубежных литературных источников и публикаций по исследуемой проблеме

Теоретическая значимость диссертационного исследования заключается в разработке новейших подходов к геоэкологической диагностике окружающей среды через создание многокомпонентной управляемой базы данных в комплексе со специализированной геоинформационной системой

Практическая значимость работы. Полученные данные рекомендуется использовать для дальнейшего изучения процессов и явлений в геоэкологической 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 малых водотоков Созданная база данных и реализованная на ее основе информационно-аналитическая система могут быть использованы, как образец при решении аналогичных задач в других регионах Результаты используются экологическими организациями города, в учебном и научном процессе РГПУ им А И Герцена

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации изложены в 12 печатных работах Результаты исследования доложены на IV и V Международных семинарах «Геология и эволюционная география» (РГПУ им А И Герцена, 2004, 2005 гг), IV Международной конференции «Геология в школе и вузе Геология и цивилизация» (РГПУ им А И Герцена, 2005 г), VI и VII Межвузовской молодежной научной конференциях «Школа экологической геологии и рационального недропользования» (СПбГУ, 2005, 2006 гг), LIX Межвузовской конференции «География и смежные науки» (РГПУ им А И Герцена, 2006), XIII Международной научной конференции «Ломоносов-2006» (МГУ им М В Ломоносова, 2006), IV Международной научной конференции «География, геология, геоэкология опыт научных исследований» (ДНУ, Днепропетровск (Украина), 2007)

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения Она изложена на 154 страницах машинописного текста, содержит 69 рисунков и 23 таблицы Список литературы включает 120 наименований

II. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность избранной темы исследования, определены объект, предмет и цели исследования, основные задачи работы, сформулированы положения, выносимые на защиту, обоснованы научная новизна и практическая значимость результатов исследования Логика и результаты исследования представлены в главах диссертации

В главе первой «Окружающая среда Санкт-Петербурга и ее геоэкологическое значение» наряду с теоретическими изысканиями в области влияния антропогенеза, в частности такого явления, как урбанизация на динамику природных процессов, дается анализ современного состояния всех природных сред крупнейшего мегаполиса Северо-Запада России - Санкт-Петербурга

Урбанизация - исторический процесс роста городов и городского населения, сопровождаемый повышением роли городов в жизни общества и широким распространением городского образа жизни Урбанизация создает достаточно сложный комплекс проблем, среди которых одной из важнейших является экологическая проблема городской среды, а именно - загрязнение среды обитания

Источники загрязнения городской среды Петербурга различны по происхождению и степени утилизации, но все они несут угрозу человеку и окружающей его среде Это и сточные воды, и отходы, в том числе бытовые, промышленные, сельскохозяйственные, радиоактивные и др Одной из острейших экологических проблем городской среды является рост автомобильного транспорта и количества вредных веществ, выделяемых им в атмосферу

В условиях сильного антропогенного воздействия на территории Санкт-Петербурга существенно изменилось состояние природных компонентов городской среды За счет застройки территории появились новые формы техногенного рельефа, оказывающего воздействие на направление воздушных потоков внутри города, фильтрацию вод и тепловой режим города Все это привело к преобразованиям естественной составляющей ландшафта Большую роль в этом процессе играет и химическое загрязнение городской среды, а также тип и история землепользования на различных участках города В результате процессов формирования и развития города в значительной степени ухудшилось состояние атмосферного воздуха и природных вод, произошли микроклиматические изменения, вместо естественных почв формируются специфические почвы - урбаноземы Все это создает острые экологические ситуации, контроль за которыми осуществляется физико-химическими и биологическими методами оценки состояния городской среды

Наиболее актуальной геоэкологической проблемой водных объектов Санкт-Петербургского региона является, значительное загрязнение донных осадков тяжелыми металлами, нефтяными углеводородами и органикой

В рамках геоэкологических исследований аквальных геосистем донные отложения отражают интегрированную во времени сумму техногенного воздействия на придонную экосистему и представляют собой банк данных о состоянии придонной среды Донные осадки являются важнейшим составным элементом придонного фрагмента аквальной геосистемы, определяющим интенсивность процессов обмена веществом и энергией на барьере вода-дно

Одним из показателей развития техногенеза отражает абсолютные содержания химических ингредиентов в донных отложениях Концентрации поллютантов, представляющих группу тяжелых металлов, по отношению к фоновым содержаниям возрастают по мере усиления антропогенного воздействия, достигая значений, соответствующих рудным концентрациям, значительно превосходящими допустимые экологические нормативы В практике геоэкологических исследований используется ряд показателей, расчет которых основан, как правило, на сравнении абсолютных содержаний поллютантов с фоновыми характеристиками

Наибольшее загрязнение донных осадков происходит на малых водотоках, которые являются своеобразными отстойниками для промышленных и коммунальных стоков и источниками вторичного загрязнения воды Максимальное загрязнение донных осадков тяжелыми металлами отмечается в рр Екатерингофка, Красненькая, Черная речка, Карповка, Ждановка и Охта.

На большинстве водотоков вклад техногенных источников максимален, а поступление загрязняющих веществ осуществляется через промышленные сбросы предприятий и ливневые стоки При этом техногенные компоненты вовлекаются в природные седиментационные процессы и формируют природно-техногенные аномалии, уровень которых и отражает степень влияния техногенеза на окружающую среду Содержание в донных отложениях тяжелых металлов является надежным и достаточно стабильным показателем общего уровня техногенной нагрузки на городские водоемы, что и определяет актуальность нашего исследования

Во второй главе «Методика и этапы исследования, информационные ресурсы и алгоритмы» представлены общая схема и основные этапы исследования, методика сбора и обработки полученной информации Рассмотрены вопросы разработки структуры геохимической базы данных и реализации ее программного интерфейса Приведена структура и реализована ГИС для картографирования геоэкологической ситуации малых водотоков

Полевые исследования малых водотоков велись в зимний период со льда акваторий (февраль-март 2005-2007 гг) Донные отложения отбирались из поверхностного слоя осадков и вертикальных разрезов их толщ Большая часть образцов отбиралась по профилям, направленным поперек русел водотоков Всего было отобрано около 1200 проб донных отложений Для координатной привязки точек отбора проб использовался GPS-навигатор eTreex Legend Отбор и подготовка проб к анализу проводились в соответствии с ГОСТом (ГОСТ 171 5 01-80) и по разработанным методикам Среди опробованных малых водотоков находятся р Пряжка, рОхта, рОккервиль, р Мойка, р Монастырка, кан Грибоедова и другие

Отобранные образцы донных отложений анализировались в лаборатории Геохимии окружающей среды имени А Е Ферсмана рентгенофлуоресцентным методом на спектрометре «СПЕКТРОСКАН МАКС» В качестве методической основы была взята методика выполнения измерений массовой доли металлов и оксидов металлов в порошковых пробах почв методом рентгенофлуоресцентного анализа. Эта методика позволяет измерять такие элементы, как Cr, Со, Ni, Си, Zn, As, Sr, Pb, а также оксиды Ti02, MnO, Fe^Oj Ряд образцов анализировались на удельную активность радионуклидов

(К-40, Се-137, Ка-226, ТЬ-232) на базе комплекса «РДДЭК» по методике анализа счетных образцов изготовленных из проб грунта.

На первом этапе статистической обработки рассчитывались фоновые содержания элементов в донных отложениях малых водотоков Санкт-Петербурга Выбор средней величины осуществлялся с учетом анализа исследуемой совокупности и содержания изучаемого распределения так, чтобы примененная средняя величина позволила получить наиболее объективные статистические данные Для установления закона распределения содержаний химических элементов применялась программа ЗШйэЬса 6 О, которая показала, что наблюдаемое распределение концентрации элементов подчиняется логнормальному закону. В ходе дальнейшей статистической обработки данных применялись кластерный и факторный анализы.

Характерной особенностью данных в геоэкологических исследованиях является их пространственная и временная изменчивость, а также неоднородность состава информации для разных станций На каждой точке наблюдений выполняется регулярный отбор донных отложений на разных глубинах При этом фиксируется обширный набор химических данных, а также условия опробования Эти параметры определяются разновременно, как в процессе отбора проб, так и в результате выполнения специальных анализов При этом периодичность и состав определяемых параметров для разных точек наблюдения различные С целью оптимизации хранения и обеспечения уникальности и непротиворечивости данных результаты наблюдений и анализов организованы с использованием реляционной модели баз данных

Одна из главных функций администрации базы данных состоит в разработке концептуальной модели или модели предметной области Компонентами модели являются объекты и их взаимосвязи На рис 1 представлена разработанная концептуальная модель базы данных

одному одному одному

Рис 1 Концептуальная модель разработанной базы данных

Система связей описывается следующим образом Регионом исследования может быть административный район или район с определенными геологическими характеристиками В каждом регионе может находиться несколько объектов исследования, на каждом объекте может быть получено большое количество проб донных отложений Эти пробы исследуются на содержание химических элементов с помощью лабораторно-аналитических методов

На основе концептуальной модели автором была разработана структура базы данных в системе управления базами данных Microsoft Access Достоинством разработанной структуры базы данных является возможность неограниченного

добавления геохимических показателей для каждой пробы (как содержания отдельных химических элементов, так и их соединений) Разработанная БД также предусматривает возможность введения данных других сред исследования с определенным набором информации Все это делает данную БД развивающейся как вертикально (добавление новых регионов, объектов, проб исследования), так и горизонтально (добавление новых сред, элементов исследования), что, безусловно, являться неотъемлемой частью современных геоэкологических исследований Концептуальная модель хранения географических данных позволяет создать универсальную структуру и связи для обработки, анализа и отображения геоэкологической информации (первое защищаемое положение)

Для работы с базой данных автором была разработана компьютерная информационная система «Геохимия окружающей среды» Система работает под управлением операционных систем Windows и является приложением, разработанным в среде объектно-ориентированного программирования системы управления базами данных Microsoft Access Схема функционирования информационной системы представлена на рис 2

Рис 2 Схема функционирования информационной системы «Геохимия окружающей среды»

Информационная система реализована в виде трех основных блоков ввод новых данных, работа с данными, анализ данных и визуализация результатов

Первый блок позволяет вводить новые регионы, объекты исследования и данные по самой пробе (имя пробы, координаты, дату и глубину отбора, геохимические показатели)

Второй блок непосредственно работает с уже введенной информацией После выбора региона и объекта исследования он позволяет редактировать такие данные как имя образца, координаты, дату и глубину отбора проб, содержание химических элементов Также этот блок позволяет выбрать по определенным критериям (имя пробы, глубина, дата, координаты отбора и геохимическим показателям) пробы для дальнейшей их обработки

Третий блок позволяет для выбранных данных создавать отчеты на основе заранее продуманных шаблонов отображения информации, импортировать данные во внешней файл формата «сМ» для работы в других программах и производить статистическую обработку результатов

Автором была разработана геоинформационная система «Малые водотоки Санкт-Петербургского региона» В общем виде структура ГИС может быть представлена следующим образом (рис 3) программно-техническое обеспечение, база данных, блок геоинформационного моделирования, аналитический блок Построение ГИС выполнялось по блочному (модульному) принципу Это дало возможность расширять систему за счет добавления новых блоков (программ) или работать только с определенной частью (модулем) ГИС

База данных

Программно- |

техническое 1 ^-""Т.. обеспечение ввода и

вывода информации ■

Аналитический блок

Блок геоинформационного моделирования

Рис 3 Структура геоинформационной системы «Малые водотоки Санкт-Петербургского региона»

Блок программно-технического обеспечения включает устройства ввода-вывода графической информации сканеры и цифрователи Для построения и вывода

картографических изображений используются цветные струйные печатающие устройства - плоттеры

Блок база данных предоставляет доступ к информационным ресурсам, который в ГИС обеспечивается информационной системой «Геохимия окружающей среды»

Блок геоинформационного моделирования содержит следующие компоненты базу данных, которая учитывает все объекты геохимических исследований донных отложений, связи между ними и ориентируется на сбор и хранение геоданных, программные пакеты анализа данных для адекватной оценки геохимических показателей, связанные с задачами комплексного изучения малых водотоков, географическую информационную систему для комплексного анализа, визуализации и интерпретации результатов обработки (в данной работе МарМо 7 0)

Аналитический блок оценки рассчитан на различные режимы работы ГИС Наиболее простой — это использование ГИС как информационно-справочной системы, более сложный, касается разработки автоматизированной методики анализа результатов имитационного моделирования

Разработанная ГИС многоцелевая и выполняет следующие основные функции подготовку и ведение банков данных, информационно-справочные, имитационного моделирования, экспертного моделирования, автоматизированного картографирования, то есть ГИС может рассматриваться как информационная основа для изучения природных особенностей региона и как инструмент исследования динамики или прогноза явлений и процессов (система моделей) Программная реализация базы данных геохимического состояния донных отложений малых водотоков Санкт-Петербурга на основе применения метода реляционной организации данных позволяет создать геоинформационную систему «Малые водотоки Санкт-Петербургского региона» (второе защищаемое положение)

Все карты были построены с помощью картографического редактора Мар1пй) 7 0 растровым и векторным методом На базе слоя донных отложений созданы тематические карты по распределению содержания по каждому изучаемому элементу, распределению коэффициентов концентраций, и т д

В третьей главе «Геохимическая характеристика лонных отложений малых водотоков с использованием авторской базы данных» подробно представлены результаты геохимических исследований донных отложений р Мойка, кан Грибоедова, р Пряжка, р Оккервиль, р Охта и р Монастырка Проведена обработка данных с использованием многомерного факторного и корреляционного методов математического анализа Построены геохимические карты распределения микроэлементов

Совместное рассмотрение донных осадков разных водотоков города, имеющих различное происхождение (реки и каналы), обусловлено

- во-первых, единой позднрчетвертичной историей формирования осадочных пород всего района, которые дренируется исследуемыми водотоками,

- во-вторых, идентичностью современных условий формирования донных отложений, определившей близость фациально-генетических типов отложений, участвующих в строении вертикального профиля донных отложений

Как показали проведенные исследования, концентрация элементов для данных водотоков зависит от литологического состава донных отложений (табл 1) Наименьшим содержанием характеризуются различные по зернистости песчаные отложения, коэффициент накопления для РЬ, 2п, N1, Со, V, Аз, Бе, Мп и Т1 в них редко превышает 0,9 относительно фона. Увеличение глинистости песков сопровождается возрастанием концентрации для этих компонент Концентрации таких элементов как Сг и Бг практически не изменяются в зависимости от литологического состава (Кн=1,0-1,1)

Таблица 1

Среднее содержание компонентов в различных литологических составах

Компонент Крупно-среднезернисгые пески К, Тонкие илистые пески К, Техногенные ипы ки

Pb, ррт 104 0,9 167 1,2 193 1,4

Zn, ррт 257 0,9 433 1,2 509 1,5

Си, ррт 31 1,5 27 1,3 23 1,1

№, ррт 37 0,9 49 1,1 57 1,4

Со, ррт 10 1,0 10 1,0 11 U

Fe2Cb, % 2 0,8 3 1,0 4 1,3

MttO, ррт 238 0,8 348 1,0 441 1,3

Cr, ррт 100 1,0 102 1,0 118 1,1

V. РРт 25 0,8 45 1,2 56 1,5

Ti02,% 0,2 0,8 0,3 1,1 0,4 1,4

As, ррт 27 0,8 39 1,2 44 1,3

Sr, ррт 185 1,0 184 1,0 177 1,0

Примечание К„ - коэффициент накопления относительно среднего геометрического

Для оценки уровня загрязнения использовались такие показатели как кларки концентраций (Кк) элементов - отношение среднего содержания микроэлементов в донных отложениях к условному их кларковому содержанию в земной коре, коэффициент концентрации (Кс) элементов - отношение фактического содержание элемента к среднему значению этого элемента в донных отложениях

Для донных отложений р. Мойка установлено, что большинство элементов обнаруживают недостаточность к кларку (#,.=0,2-0,9) (табл 2) Исключения составляют свинец (Кк=4,4), цинк (Кк=3,0) и мышьяк (Кк= 12,2)

Таблица 2

Средние концентрации тяжелых металлов в донных отложениях малых водотоков Санкт-Петербурга(мг/кг)_

Химический элемент РЬ Zn Си Ni Со Fe Мп Cr V Ti As Sr

р Мойка 70 252 27 32 3 46 17721 270 69 41 2149 20 185

кан Грибоедова 72 235 26 31 4,42 18410 273 67 38 1357 21 182

р Пряжка 162 519 22 44 5,09 20495 287 98 46 1953 40 180

р Оккервиль 19 170 30 34 9,65 29529 505 65 47 1482 9 216

р Охла 43 237 21 34 9,68 25290 520 68 51 1950 19 234

р Монастырка 61 249 334 44 9 27305 376 97 56 2246 20 179

Кларк земной коры* 16 83 47 58 18 46500 1000 83 90 4500 1,7 340

Среднее по городу 65 266 26 38 6 22514 344 82 46 1859 21 191

* по А П Виноградову

С помощью разработанной ГИС «Малые водотоки Санкт-Петербургского региона» построены трендовые поверхности для изучаемых элементов Сопоставление трендовых поверхностей тяжелых металлов позволило установить, что в закономерностях распределения и степени концентрации, таких элементов, как свинец, цинк и мышьяк наблюдается много общего Первый участок (исток - Зимняя канавка) характеризуется содержанием элементов (РЬ, 2л и Ав), близкими к фоновым значениям (/<"¿,=1-1,5), с небольшими увеличениями ниже по течению от истока Зимней канавки Второй участок (среднее течение р Мойка) - небольшими увеличениями концентраций в местах расположения мостов (Зеленый, Красный и Синий) до 2 долей фона Третий участок (от

Крюкова канала до устья) - резким увеличением содержания элементов (свинец до 3,5 долей фона, цинк и мышьяк - 3 фона) Это связано с увеличением доли глинистости в отобранных образцах и со сточными водами с расположенной вдоль русла р Мойка Содержания меди и стронция вдоль всего русла реки постоянны и не превышают средне городской фон (/(¿=0,5-1) Концентрации остальных элементов также постоянны по руслу с незначительными увеличениями в местах изменения гидрологических условий р Мойка (до 2 долей фона)

Анализ главных компонент позволил выделить ассоциации элементов 1) N1, Бе, Т1, V, Мп - отражает поступление элементов с естественными потоками вещества, 2) Аб, РЬ, Хп - отражают специфику техногенного воздействия на процессы осадконакопления

Большинство изученных элементов присутствуют в отложениях кан. Грибоедова в количествах ниже кларка (#¿=0,3-0,8) (табл 2) Исключения составляют свинец (Кк=4,5), цинк (Кк=2,8) и мышьяк (/0=12,3)

Анализ трендов распределения позволил выделить общую закономерность у 7x1, РЬ, Аб Сг, Си, Ре, Мп, N1, Т1 и Со - от истока до пересечения с Крюковым каналом равномерные фоновые значения (Кс=0,5-1,5), с небольшими повышениями концентраций Хп, РЬ и Аэ (до 2 долей фона) на участке Банковского - Демидова мостов На последнем участке (Крюков канал - устье кан Грибоедова) увеличение содержание элементов Кс=3 Концентрация Эг равна фоновому значению по всему руслу

По результатам факторного и кластерного анализов выделяются три основные ассоциации 1) N1, Сг, Со, Т1, V, 2) Ав, 2п, РЬ, 3) Ре, Мп Первая ассоциация отражает накопление изучаемых элементов при ведущей роли ассоциации металлов сидерофильной группы, он интерпретируется как породный Вторая и третья -техногенные, которые интегрально показывают комплексный характер промышленного воздействия на геосистему водотока

Для донных отложений р.Пряжка отмечается значительное превышение, по отношению к кларку по свинцу (АуЧОЛ), цинку (Кк-6,25) и мышьяку (Л"к.=23,31) (табл 2) Кроме того, концентрации этих элементов в два раза превышают их содержание в р Мойка и кан Грибоедова, что говорит о более интенсивном техногенном загрязнении р Пряжки Это же подтверждает превышение содержания некоторых элементов (РЬ -КС-2,А1, 2п - Кс=\,95, Ав -/Сс=1,89) по сравнению с фоновым геохимическим фоном по всем исследуемым водотокам

Сопоставление трендовых поверхностей тяжелых металлов позволило установить, что в закономерностях распределения и степени концентрации, таких элементов как свинец, никель и мышьяк наблюдается много общего Для этих элементов наблюдается постепенное увеличение концентрации вдоль всего русла реки Аэ - Кс изменяется от фонового значения до 5 долей фона, N1 - Кс от 1 до 3, РЬ - Кс от 2 до 6 фона Это связано с увеличением доли сточных вод промышленного предприятия «Адмиралтейские верфи» Концентрации Си, Мп, Сг, Бг, V, Со и "К - от истока до Бердова моста имеют равномерные, близкие к фону, значения, Кс изменяется от 0,5 до 1,0 (у Сг - А"с=1,0-1,5) Пространственное распределение Ъп характеризуется как от истока до Банного моста -2-х кратное превышение фонового значение, далее (от Банного моста до Подзорного) резкое увеличение содержание до 4 долей фона

Выполненный анализ главных компонент позволил выделить две основные ассоциации изучаемых элементов 1) РЬ, Аэ, Ъл, N1, Сг, 2) Т1, Ре, V, Со Первая ассоциация показывает неоднородность геохимического поля, т к представлена элементами, обусловленными как природными (№-Сг), так и техногенными (РЬ^п-Аб) закономерностями формирования химического состава донных отложений Второй и третий факторы интерпретируются как техногенные, характеризующие комплексный характер промышленного воздействия на геосистему реки

Большинство изученных элементов присутствуют в отложениях р. Оккервиль в количествах ниже кларка (Кк=0,3-0,6) (табл 2) Исключения составляют свинец (Кк= 1,2),

цинк (/^=2,1) и мышьяк (Кк-5,2) При этом для большинства элементов отмечаются низкие значения содержания по сравнению с геохимическим фоном по всем исследуемым водотокам

Сопоставление трендовых поверхностей тяжелых металлов позволило установить следующие закономерности РЬ и Аб - характеризуется относительно равномерным распределением с концентрациями ниже фоновых значений (Я"с=0,5-1), с увеличением до 1,5 долей фона в районе расположения котельной Ленмостостроя, Мп, Со и Бе - до Российского моста содержания в пределах фоновых значений Далее до Яблоновского моста постепенное увеличение концентрации до 1,5 долей фона. От Яблоновского моста до устья - резкое увеличение содержания Кс-3 (источником которых можно рассматривать железнодорожный переезд), Бг, V, П, № и а - равномерное распределение на уровне фоновых значений, с небольшим увеличением концентрации на участке от Яблоновского до Заневского мостов до Кс=2,5 (этот участок также приурочен к воздействию железнодорожного переезда), Си и Сг - характеризуются относительно равномерным распределением с концентрациями на всей исследуемой территории (Кс=0,5-1)

На основе факторного и корреляционного анализов установлены три ассоциации элементов 1) Сг, №, Т1, 2) Аэ, РЬ, Мп, 3) V, "Л, Бг, Со Первая ассоциация отражает поступление элементов с естественными потоками вещества. Вторая - специфику техногенного воздействия на процессы осадконакопления Ассоциация "П-У-Зг-Со говорит о том, что третий фактор вызван природными процессами дифференциации материалов

Изучение донных отложений р. Охта показало, что большинство элементов присутствуют в отложениях в количествах ниже кларка (#„=0,5-0,8) (табл 2) Исключения составляют свинец (Кк=2,7), цинк (К =2,9) и мышьяк (К =9,8)

Анализ пространственных закономерностей на основе созданных трендов позволил выделить следующие закономерности РЬ, Аэ, Эг и V - на исследуемой территории равномерные фоновые значения (/Сс=0,5-1,5), со значительными повышениями концентраций (до 3 долей фона) на участке Индустриальный - Уткин мосты, места расположения промышленных предприятий (ЗАО «Экспериментальный завод«, ОАО «Мостспецмонтаж», ООО «Сантехкомплект», ООО «Краски текс», и т д ), Сг, Си, №, Т1 и Бе - характеризуется равномерным распределением концентраций (#¿=0,5-1,0), с небольшими увеличениями (до 2 долей фона) в местах изменения гидрологических условий р Охта, Мп - характеризуется повышенными содержаниями (Кс~3) на участках железнодорожный переезд - плотина и мост Энергетиков - устье рОккервиль (источниками в данном случае могут рассматриваться железнодорожный переезд, НИИ «Химволокно», завод «Электропульт», Охтинский завод «Пластполимер» и тд) На остальных участках наблюдаются концентрации, близкие к фоновому значению, Со - на участках от железнодорожного переезда до Капсюльного моста и от устья р Оккервиаь до устья рОхты - концентрации близкие к фоновому значению На остальной исследуемой территории повышенное содержание {КС=Ъ)

Методы многомерной статистики выделили две основные ассоциации РЬ, Аэ, 7л, Бг - отражает: специфику техногенного воздействия на процессы осадконакопления, Ре, Со, Т1, V - поступление элементов с естественными потоками вещества.

Сравнивая полученные фоновые значения по р. Монастырка с кларками земной коры установлено, что большинство элементов обнаруживают недостаточность к кларку (К*=0,4-0,8) (табл 2) Исключения составляют хром (Кк= 1,2), свинец (Кк=3,8), цинк (Я>=3,0) и мышьяк (#¿=11,68)

Анализ трендов позволил выделить следующие закономерности Ре, N1, Сг, Си, Аб и РЬ - на всем протяжении р Монастырка наблюдается равномерное распределение с концентрациями близких к фоновым значениям (/<-=0,5-1), с небольшими увеличениями содержания в местах изменения гидрологического режима, Мп, V и Т1 - повышенные

концентрации (7^=1,5) р Монастырка, бассейна Обводного канала (Л"с=2-2,5) и участок Обводного канала от р Монастырка до Атаманского моста (1<ГС=1,5-2,5, у марганца Кс-1), Со - характеризуется значительными превышениями фоновых значений (Кс=3) на исследуемой территории, Хп - участок от бассейна Обводного канала до р Волковка повышенное содержание (КС=Ъ), на остальной исследуемой территории - низкие концентрации (Кс=0,5), вг- характеризуется относительно равномерным распределением на всей исследуемой территории (Л"с—1)

Анализ главных компонент позволил выделить три ассоциации I) Сг, Ре, Си, Со, Ъа., Т1, V, Мп, 3) Аз, РЬ Первая и вторая ассоциации отражают поступление элементов с естественными потоками вещества Третья - специфику техногенного воздействия на процессы осадконакопления

Изучение разрезов донных отложений выделяет две основные группы элементов, характеризующиеся идентичными распределениями 1) РЬ, Хп и Аб, 2) N1, Ре, V и Мп Наибольший разброс содержания по колонке отмечается у р Мойка и р Охта по 2п, V, Со и Си Поверхностные слои на всех исследуемых водотоках характеризуются значениями, близкими к фону Следует также отметить трудности интерпретации распределений по толще отобранных донных отложений вследствие дноуглубительных работ на р Мойка, кан Грибоедова и р Охта

Среди источников поступления поллютантов можно выделить промышленные предприятия (р Пряжка, р Охта) и транспортную инфраструктуру (все рассматриваемые водотоки), что обусловливает большой объем промышленных сбросов Наравне с промышленными предприятиями большую роль в загрязнении водотоков города играют автомобильные и железнодорожные переезды (р.Оккервиль, р Охта), сток ливневых вод и вод коммунально-бытового использования

Рассматривая водотоки между собой, можно сделать вывод, что р Мойка, кан Грибоедова, р Монастырка - водотоки, подверженные активному воздействию автомобильного движения и стоку вод коммунального использования (РЬ /^.=3,8-4,5; Хп /0=2.8-3 0 и Ай К=\1 7-12 3) Р Пряжка подвержена воздействию автомобильного движения и сточных вод с промышленного предприятия «Адмиралтейские верфи» Воздействие железнодорожных переездов на р Охта и р Оккервияь отмечается повышенными значениями марганца и кобальта. Кроме этого, воздействие комплекса промышленных предприятий на рОхта привело к загрязнению водотока медью и железом Состав и закономерности распределения ассоциаций химических элементов в донных отложениях свидетельствуют о сопоставимом влиянии природных и антропогенных процессов на малые водотоки Санкт-Петербурга (третье защищаемое положение)

Четвертая глава «Экологическая оценка с использованием геохимических данных» посвящена выяснению степени благоприятности малых водотоков для человека на основе вычисления экологических параметров Рассмотрены проблемы геоэкологического анализа малых водотоков и пути их решения

Анализ степени загрязненности донных отложений по критериям оценки уровня загрязнения токсичными химическими элементами, где учитывается класс опасности элементов, показал, что для водотоков центральной части Санкт-Петербурга (р Мойка, р Пряжка, кан Грибоедова) характерен очень высокий уровень загрязнения по мышьяку, свинцу и цинку Низкий уровень загрязнения донных отложений для этих водотоков отмечается по хрому, меди, никелю и ванадию По Со и Мп - минимальный уровень загрязнения

Для таких водотоков как р Охта, р Оккервиль и р Монастырка по мышьяку отмечается очень высокий уровень загрязнения донных отложений По Со, Си, Уп, № и V для этих водотоков характерен переход от минимального уровня загрязнения к низкому на участках слива сточных вод от промышленных предприятий и изменения к гидрологического режима водотоков По хрому - низкий уровень загрязнения По свинцу

и цинку для р Монастырка, р Охта (начиная от плотины) и р. Оккервиль (от Российского моста до устья) характерен очень высокий уровень загрязнения донных отложений Для участков рек Охта (выше плотины) н Оккервиль (выше от Российского моста) отмечается переход от минимального уровня загрязнения до низкого, с локальным очень высоким загрязнением в месте изменения гидрологического режима р. Охта

В соответствии с /^-индексом Мюллера (Müller G, 1979) осуществлялась геохимическая оценка донных отложений, которая позволила сделать следующие выводы

Р Мойка и кан Грибоедова (от истока до пересечения с Крюковым каналом) характеризуются по As как незагрязненные, по РЬ и Zn - переходом от незагрязненных к умеренно загрязненным, далее (от Крюкова канала до устья) по As и Zn - умеренно загрязненные, по РЬ - средне загрязненные Р Пряжка по мере продвижения по руслу реки характеризуется по уровню загрязнения металлами донных отложений переходом от незагрязненных до умеренно загрязненных по As и Zn, по РЬ - от умеренно до средне загрязненных По таким элементам как Со, Cr, Си, Мп и № донные отложения всех исследуемых водотоков центральной части Санкт-Петербурга относятся к незагрязненным,

Р Охта, Оккервиль и Монастырка по уровню загрязнения Со, Cr, Мп, № и As относятся к незагрязненным На р Охта и рассматриваемом участке Обводного канала фиксируются лишь локальные участки загрязнения, которые по содержанию РЬ и Zn относятся к средне - сильно загрязненным На оставшихся участках исследуемых водотоков уровень загрязнения донных отложений по свинцу и цинку соответствует переходу от незагрязненных до умеренно загрязненных

Кроме этого, для оценки загрязненности малых водотоков использовались следующие показатели (Янин Е П, 2002)

1) суммарный показатель загрязнения Zc - представляет собой сумму коэффициентов концентрации Кс элементов (за вычетом фона), входящих в геохимическую ассоциацию, отражает аддитивное превышение фонового уровня группой ассоциирующихся элементов и характеризует уровень техногенного загрязнения водотока.

2) показатель санитарно-токсикологической опасности Zcm представляет собой сумму Кс (за вычетом фона) химических элементов 1-го и 2-го классов опасности, входящих в ассоциацию Показатель характеризует степень потенциальной санитарно-токсикологической опасности данного уровня техногенного загрязнения.

Оценка загрязнения донных отложений комплексов элементов по показателям Zc и Zcm проводиться по оценочной шкале, градации которой разработаны на основе изучения состояния здоровья населения, проживающего на территориях с различным уровнем загрязнения донных отложений

Оценка исследуемых водотоков по суммарному показателю загрязнения и показателю санитарно-токсикологической опасности показала что, большинство донных отложений малых водотоков имеют средний уровень техногенного загрязнения и одновременно умеренную степень санитарно-токсикологической опасности На участках р Мойка и кан Грибоедова, ниже Крюков канала, фиксируется высокий уровень загрязнения и опасная степень санитарно-токсикологической опасности (рис 4) Для р Пряжка характерен высокий уровень загрязнения с постепенным переходом к устью к очень высокому уровню и одновременно очень высокую степень санитарно-токсикологической опасности Р Охта (до плотины) и р Оккервиль (до Российского моста) имеют слабый уровень загрязнения по суммарному показателю и допустимую -умеренную степень санитарно-токсикологической опасности (рис 5 ) На оставшихся участках по этим водотокам фиксируется средний уровень загрязнения, кроме участка по р Охта между Индустриальным мостом и мостом Энергетиков, где отмечается высокий -очень высокий уровень загрязнения и одновременно опасная - очень опасная степень

санитарно-токсикологической опасности. Для р. Монастырка отмечается средний уровень загрязнения, с локальным высоким уровнем загрязнения по Обводному каналу.

Масштаб-1 ст = 0,1500 кт * Изменяемой НЕТ

и чрезвычайно высоким

□ очень высокий

□ высокий В средний ■ слабый

Рис. 4. Карта-схема уровня загрязнения донных отложений по суммарному показатели: р. Мойка, р. Пряжка и кан. Грибоедова

Атаманский мост

■ чрезвычайно высокии

□ очень высокий

□ высокий В средний В слабый

МаситаО: 1 ст •» 0,3000 кт * Изменяемый. НЕТ

* Выбранный НЕТ

Рис. 5. Карта-схема уровня загрязнения донных отложений по суммарному показатели} р. Ох та, р. Оккервиль и р. Монастырка I

Экологическая оценка по комплексу показателей рассматриваемых водотоков показала, что основными загрязняющими элементами являются мышьяк, свинец и цинк, это отмечается как по допустимому уровню загрязнения, так и по оценки степени загрязнения донных отложений с помощью игео-классов Места наиболее сильного загрязнения этими элементами приурочены к участкам, на которых наблюдается слив сточных вод от промышленных предприятий, и к участкам, где происходит обильное осадконакопление илисто-глинистых частиц, вследствие изменения гидрологических режимов водотоков

В геохимии донных отложений в целом природный фактор доминирует. Однако на основе оценки комплексом экологических показателей отмечены и локальные участки, характеризующиеся высокими концентрациями химических элементов, имеющих техногенную природу Полученные материалы позволили выделить отдельные участки, где донные осадки как индикаторы состояния требуют регулярного мониторинга, выявления и устранения причин загрязнения тяжелыми металлами

Следует отметить, что в предложенные в литературе подходы к разработке нормативов преимущественно тяжелых металлов в донных отложениях несут в себе определенные ограничения сложность установления геохимического фона, отсутствие анализа накопления токсиканта по пищевой цепи или отсутствие анализа механизма действия токсиканта

Геохимическая специализация города (как источников техногенного загрязнения водных систем) в первую очередь проявляется в различной интенсивности концентрирования (в уровне аномальности) химических элементов, которые типичны только лишь для ассоциации данного источника загрязнения Наиболее интенсивные по уровню концентрирования химических элементов и комплексные по составу ассоциации характерны для донных отложений водотоков, принимающих сток промышленных предприятий, использующих в технологическом цикле различные физико-химические процессы, связанные с переработкой черных и цветных металлов и т п

Пространственный геоэкологический анализ позволяет производить типизацию малых водотоков Санкт-Петербурга и проектировать меры их экологической защиты (четвертое защищаемое положение) Для решения водоохранных проблем необходима разработка комплексных экологических нормативов Экологические нормативы должны бьггь региональными, так как эффект воздействия антропогенных нагрузок на геосистему водотока зависит от комплекса климатических, гидродинамических, морфометрических и антропогенных факторов конкретного водного объекта и при одной и той же нагрузке различен для разных водотоков Осуществление комплексного экологического мониторинга водной системы как источника объективной информации представляется исключительно важным для принятия эффективных мер, направленных на ограничение антропогенного воздействия на водную среду с помощью системы поддержки принятия решений и разработки научно обоснованных экологических нормативов

Проблема восстановления и реабилитации городских водотоков может быть решена в результате реализации комплекса мер, выбор которых зависит от ввда антропогенного воздействия на водную геосистему Решение задач по очистке русел водотоков на урбанизированных территориях должна производиться при помощи комплексного использования инженерных методов, направленных на сохранение и восстановление естественной способности акваторий к самоочищению Комплекс инженерных мероприятий должен предусматривать как очистку сбросных и сточных вод и особенно поверхностного стока, являющихся источниками загрязнения взвесей, поступающих в водотоки с поверхности урбанизированных территорий, так и различные способы регулирования и очистки водотоков от загрязненных донных отложений

Определены следующие основные меры по совершенствованию существующей системы геоэкологического анализа и более эффективному использованию полученных данных

- разработка региональных ПДК (экологически допустимых уровней) содержания поллютантов в водных объектах Санкт-Петербурга,

- оценка природной и антропогенной составляющих внешней нагрузки на водные объекты города,

- разработка теоретических подходов к решению проблемы устойчивости водных объектов к антропогенному воздействию, приводящему к их эвтрофированию и загрязнению химическими веществами,

- расширение спектра измеряемых ингредиентов на водных объектах города и пригородов за счет создания экологического мониторинга и системы ранней диагностики кризисных ситуаций,

- обеспечение оперативного поступления информации о степени за!рязненности водотоков в Комитет по природопользованию за счет организации автоматизированной системы измерения характеристик акваторий Санкт-Петербурга

В заключении приведены основные выводы и результаты, полученные в ходе проделанной работы

- в настоящее время для большинства водотоков Санкт-Петербурга типичен переход к техногенному режиму функционирования, который выделяется в первую очередь утратой ассимиляционной способности водотоков, развитием процессов техногенного осадконакопления аквальных геосистем,

- концептуальная модель, на основе которой разработана база данных «Геохимия окружающей среды» ориентирована на хранение большого количества информации о проведенных наблюдений, позволяет организовать процессы обработки, анализа и отображения геоинформации В рамках интерактивного прикладного программного обеспечения реализован набор функций и методов манипулирования геохимической информацией - ввод и редактирование данных по пробе донных отложений, контроль качества исходной геоинформации и вывод заранее определенных отчетных форм,

- разработанная ГИС «Малые водотоки Санкт-Петербургского региона», основой которой служит база данных «Геохимия окружающей среды», позволяет создать корректную информационную базу для решения задач геоинформационного моделирования геоэкологической ситуации, происходящей на территориях малых водотоков Структура геоинформационной системы представляет возможность интегрировать разнородную геохимическую информацию го реляционных баз данных и обеспечивать оперативность управления массивами данных Использование функций пространственного анализа геоинформационных систем позволяет моделировать сложные геохимические процессы по результатам исследований,

- с применением геоинформационных технологий произведена оценка загрязнения донных отложений тяжелыми металлами, которая позволила определить уровень загрязненности водотоков, типизировать малые водотоки по степени загрязненности, выделить ассоциации элементов-загрязнителей и закономерности распределения,

- оценка по экологическим параметрам показала, что большинство рассматриваемых малых водотоков Санкт-Петербурга имеют средний уровень техногенного загрязнения и среднюю степень санитарно-токсикологической опасности Наиболее загрязненными являются р Пряжка (высокий уровень загрязнения и очень высокая степень санитарно-токсикологической опасности) и участок р Охта (высокий уровень загрязнения и очень опасная степень санитарно-токсикологической опасности),

- изучение геоэкологического состояния малых водотоков Санкт-Петербурга позволило выявить ряд проблем, как и возможностей оценки геоэкологического состояния, так и восстановление водотоков Предложены меры по совершенствованию существующей системы геоэкологического анализа и более эффективному использованию полученных данных в системе поддержки принятия решений по минимизации вредного воздействия поллютантов на экологию аквальных геосистем

III. СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

1. Тимиргалеев AM., Нестеров Е.М., Маспова Е.В. Оценка техногенного воздействия на городскую среду через изучение геохимии донных отложений // Экология урбанизированных территорий. -М.: Издательский дом «Камертон», 2007, т. - С. 31-36 (0,6/0,5 пл.).

2 Тимиргалеев А И., Нестеров ЕМ, Марков ВЕ, Мавопулос ПН Валаам -позднеголоценовая история // Научно-технический прогресс в лесном хозяйстве, охране природы и ланшафтном строительстве сборник статей СПб СПбГЛТА, 2007, №3 С 118-123 (0,2/0,1 пл)

3 Тимиргалеев А И Тяжелые металлы в донных отложениях малых водотоков мегаполиса Санкт-Петербург // География, геоэкология, геология опыт научных исследований Материалы Международной научной конференции / Под ред ЛИ Зеленской - Днепропетровск (Украина): Изд-во ДНУ, 2007 - вып 4 - С. 213-216 (0,2 п л)

4 Тимиргалеев АИ, Воронцова AB, Зарина JIM Мониторинг поведения тяжелых металлов в снежном покрове РГПУ им А И Герцена // Геология в Школе и ВУЗе Геология и Цивилизация Материалы V Международной конференции - СПб Изд-во Эпиграф, 2007 -С 90-94 (0,3/0,1 п я)

5 Тимиргалеев А.И, Марков В JE. Геоэкологические особенности поведения тяжелых металлов в донных отложениях малых водотоков центральной части Санкт-Петербурга // География и смежные науки LIX Герценовские чтения Материалы межвузовской конференции / Под ред ВН Ловелиуса. - СПб Тесса, 2006 - С 131-139 (0,5/0,3 п л)

6 Тимиргалеев А И Геоэкологические проблемы малых водотоков Санкт-Петербурга И Материалы XIII Международной конференции «Ломоносов-2006» - М, 2006 - С 116-117(0,1 пл.).

7 Тимиргалеев А И, Марков В Е Геохимическое картирование малых водотоков центральной части Санкт-Петербурга II Школа экологической геологии и рационального недропользования- Материалы VII Межвузовской молодежной научной конференции - СПб Изд-во СПбГУ, 2006 - С 283-284 (0,2/0,1 п л )

8 Тимиргалеев А.И, Петров AM, Александров ПД, Нестеров ЕМ Оценка степени техногенного воздействия на естественный водоток путем изучения геохимии донных отложений // Геология и эволюционная география / Под ред Е М. Нестерова -СПб, 2005 - С 80-85 (0,3/0,2 п л)

9 Тимиргалеев АИ, Марков ВЕ, Кочубей OB. Тяжелые металлы в донных отложениях р Пряжка // Геология в Школе и ВУЗе- Геология и Цивилизация Материалы IV Международной конференции - СПб Изд-во Эпиграф, 2005 - С 317-319 (0,2/0,1 пл)

10 Тимиргалеев АИ, Марков ВЕ Геохимические исследования донных отложений реки Мойка // Геология в Школе и ВУЗе Геология и Цивилизация Материалы IVМеждународной конференции -СПб Изд-во Эпиграф, 2005 -С 330-331 (0,2/0,1 п л)

11 Тимиргалеев А И Геохимия донных осадков реки Мойка // Школа экологической геологии и рационального недропользования Материалы VI Межвузовской молодежной научной конференции - СПб Изд-во СПбГУ, 2005. С 286-287 (0,1 п л )

12 Тимиргалеев А И, Нестеров Е М, Зарина Л М Теория и практика тестирования в области науки о Земле // Геология и эволюционная география / Под ред ЕМ Нестерова - СПб Изд-во Эпиграф, 2004 - С 122-127 (0,3/0,2 п л)

Подписано в печать 07 02 2008 г Формат 60/84'/хб Бумага офсетная Печать ризограф Усяпечл 1,2 Тираж 100 экз Заказ № 57 Отпечатано в издэтельско-полиграфическом центре «Эпиграф» Санкт-Петербург, Южное шоссе, 54-а.

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Тимиргалеев, Азат Ирекович

Введение

Глава 1. Окружающая среда Санкт-Петербурга и ее геоэкологическое значение

1.1. Урбанизация

1.2. Географическое положение и история формирования мегаполиса

1.3. Литогенная основа, рельеф и подземное пространство

1.4. Особенности климата и состояния атмосферного воздуха

1.5. Биоценоз города

1.6. Городские почвы и грунты

1.7. Природные воды и антропогенез

1.8. Геоэкология аквальных геосистем

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Геоэкологическая оценка малых водотоков Петербурга в условиях современной антропогенной нагрузки на основе геохимических баз данных и ГИС"

Актуальность исследования. 300-летний период существования городских рек и каналов в черте Санкт-Петербурга характеризовался постепенным переходом от природных условий к этапу техногенеза, что было вызвано ростом численности населения и развитием промышленности.

Среди комплекса проблем, связанных с загрязнением водотоков, одной из важнейших является проблема загрязнения донных отложений тяжелыми металлами, которые по оценке многих специалистов являются самыми опасными загрязнителями (Янин Е.П., 2003 и др.). Тяжелые металлы сравнительно экспрессно и количественно определяются в объектах окружающей среды современными аналитическими методами. Изменения в особенностях их распределения сопровождают практически все виды воздействий, что позволяет использовать их как чуткие индикаторы потоков загрязняющих веществ.

Особенностью геоэкологических задач является необходимость комплексной обработки разнообразных форм представления данных о процессах и явлениях, происходящих на поверхности Земли. Оптимизировать проведение исследований, сократить время и усилия, затрачиваемые на привязку информации и выполнение картографических работ, и систематизировать исходный объем информации позволяет применение современных компьютерных технологий.

Наиболее ценной информацией для анализа экологической ситуации в регионе являются данные натурных наблюдений. Базы данных с результатами замеров конкретных показателей позволяют провести детальный анализ воздействия на природную среду на уровне отдельных производственных объектов: оценить фактическое загрязнение, выделить его источники и пути распространения. Пространственная привязка данных и, соответственно, необходимость их пространственного анализа, определяют необходимость применения технологии географических информационных систем (ГИС).

Результаты геоинформационного картографирования позволяют наглядно выявить зоны экологической напряженности и определять первоочередные мероприятия по рациональному природопользованию и обеспечению экологической безопасности водных экосистем.

Исходя из этого, диссертационное исследование посвящено актуальной проблеме - оценке геоэкологического состояния природной среды акваторий по данным геохимического исследования содержания тяжелых металлов в донных отложениях через создание базы данных и геоинформационного моделирования и на этом основании районированию акваторий по степени проявления загрязнений.

Объект исследования: малые водотоки (р. Мойка, р. Пряжка, кан. Грибодова, р. Охта, р. Оккервиль, р. Монастырка, Обводный кан.) Санкт-Петербурга.

Предмет исследования: особенности распределения содержания тяжелых металлов в донных отложениях малых водотоков Санкт-Петербурга.

Цель и задачи работы. Целью настоящей работы является исследование состояния и динамики поведения тяжелых металлов в донных отложениях малых водотоков Санкт-Петербурга через создание базы данных и геоинформационного картографирования экологической ситуации.

Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:

- анализ изученности геоэкологического состояния малых водотоков Санкт-Петербурга в контексте истории развития мегаполиса;

- разработка алгоритма построения базы данных геохимического состояния донных отложений малых водотоков и выполнение ее программной реализации;

- оценка влияния геохимических аномалий в донных отложениях на окружающую среду и выявление наиболее загрязненных участков, используя разработанную ГИС;

- разработка рекомендаций по совершенствованию анализа геоэкологического состояния малых водотоков Санкт-Петербурга.

Защищаемые положения:

- концептуальная модель хранения географических данных позволяет создать универсальную структуру для обработки, анализа и отображения геоэкологической информации;

- программная реализация базы данных геохимического состояния донных отложений малых водотоков Санкт-Петербурга на основе применения метода реляционной организации данных позволяет создать геоинформационную систему «Малые водотоки Санкт-Петербургского региона»;

- состав и закономерности распределения ассоциаций химических элементов в донных отложениях свидетельствуют о сопоставимом влиянии природных и антропогенных процессов на малые водотоки Санкт-Петербурга;

- пространственный геоэкологический анализ позволяет производить типизацию малых водотоков Санкт-Петербурга и проектировать меры их экологической защиты.

Фактический материал и методы исследования. В основу диссертации легли результаты изучения малых водотоков Санкт-Петербурга и его окрестностей, полученных автором в течение полевых сезонов 2005-2007 гг. Основой фактического материала исследования явилось большое количество кернов и поверхностных проб донных отложений, собственноручно отобранных и изученных автором. Соискателем было выполнено общей сложностью более десяти тысяч элементо-определений в лабораториях Геохимии окружающей среды имени А.Е. Ферсмана РГПУ имени А.И. Герцена и радиационной гигиены СЭС Санкт-Петербурга.

Разработанная и реализованная база данных представлена в электронном виде и доступна для эффективного поиска и использования в научных и практических целях имеющейся информации о местоположении пунктов опробования, результатов аналитических исследований, а также данных статистической обработки донных отложений. На основе специализированной базы данных создана ГИС для малых водотоков Санкт-Петербурга.

Геохимические карты, построенные на основе разработанной ГИС позволяют получать новые данные по распределению химических элементов в донных отложениях малых водотоков Санкт-Петербурга.

Созданная база данных и реализованная на ее основе информационно-аналитическая система могут быть использованы, как образец при решении аналогичных задач в других регионах.

Результаты используются экологическими организациями города, в учебном и научном процессе РГПУ им. А.И. Герцена.

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации изложены в 12 печатных работах. Результаты исследования доложены на IV и V Международных семинарах «Геология и эволюционная география» (РГПУ им. А.И. Герцена, 2004, 2005 гг.); IV Международной конференции «Геология в школе и вузе: Геология и цивилизация» (РГПУ им. А.И. Герцена, 2005 г.); VI и VII Межвузовской молодежной научной конференциях «Школа экологической геологии и рационального недропользования» (СПбГУ, 2005, 2006 гг.); LIX Межвузовской конференции «География и смежные науки» (РГПУ им. А.И. Герцена, 2006); XIII Международной научной конференции «Ломоносов-2006» (МГУ им. М.В. Ломоносова, 2006); IV Международной научной конференции «География, геология, геоэкология: опыт научных исследований» (ДНУ, Днепропетровск (Украина), 2007).

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Тимиргалеев, Азат Ирекович

2.6. Основные результаты

Концептуальная модель, на основе которой разработана база данных «Геохимия окружающей среды», ориентирована на хранение большого количества информации о проведенных наблюдениях. Модель позволяет организовать процессы обработки, анализа и отображения геоинформации.

В рамках интерактивного прикладного программного обеспечения реализован набор функций и методов манипулирования геохимической информацией - ввод и редактирование данных по пробе донных отложений, контроль качества исходной геоинформации и вывод заранее определенных отчетных форм.

Разработанная база данных вместе с информационной системой полностью решает задачи сбора и хранения информации о геохимических свойствах донных отложений малых водотоков Санкт-Петербургского региона, а также поддержки заранее определенных отчетных форм.

Интеграция базы данных и методов их обработки с географической информационной системой создает качественно новый инструмент исследования экологической ситуации малых водотоков и обеспечивает комплексный анализ геоинформации.

Разработанная ГИС «Малые водотоки Санкт-Петербургского региона» позволяет создавать новые тематические слои, изменять имеющиеся слои, производить анализ и обработку данных и др. Таким образом, разработанная ГИС позволяет создать корректную информационную базу для решения задач геоинформационного моделирования геоэкологической ситуации происходящих на территориях малых водотоков.

В настоящее время разработанная база данных находится в компьютерной сети Лаборатории Геохимии окружающей среды имени А.Е. Ферсмана, и постоянно пополняется новой и дополнительной информацией. Также она распространена на компакт дисках для внешнего пользования. База данных в комплексе с ГИС «Малые водотоки Санкт-Петербургского региона» активно используется в научно-исследовательских работах студентов и аспирантов факультета географии РГПУ имени А.И. Герцена.

Глава 3. ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ МАЛЫХ ВОДОТОКОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АВТОРСКОЙ БАЗЫ ДАННЫХ

3.1 Проблемы малых водотоков

Проблемы малых водотоков чрезвычайно многообразны. Как уже отмечалось в главе 1, их тип, характер и масштабы зависят от вида и направленности хозяйственной деятельности. Во всех случаях в итоге они являются экологическими, так как, в конечном счете, все, что происходит с малыми водотоками, в той или иной степени отражается на экосистеме. При этом чем меньше река, тем сильнее она подвержена антропогенному воздействию, тем меньше ее способность к самоочищению, саморегуляции и самовосстановлению. То есть из-за небольших размеров, невысокого энергетического потенциала и меньшего противодействия окружающим условиям, малые реки подвержены влиянию большого количества таких внешних факторов, действие которых на крупные реки не всегда заметно.

Донные отложения в малых водотоках представляют собой сложную многокомпонентную систему и играют чрезвычайно важную роль в формировании гидрохимического режима водных масс и функционировании водной экосистемы. При накоплении донных отложений (заилении) изменяются морфометрические показатели водотоков, происходящие в грунтах дна и придонном слое воды, химические и биологические процессы приводят к изменениям состава воды.

Донные отложения, с одной стороны, обладая свойствами сорбента, могут благоприятствовать удалению веществ из водной толщи и таким образом способствовать улучшению качества воды. С другой стороны, аккумулирая различные химические соединения, являться источниками вторичного загрязнения, что особенно актуально для малых водотоков.

Интенсивное использование малых рек в хозяйственной деятельности в г. Санкт-Петербурге вызывает необходимость проведения различного рода природоохранных мероприятий. Ухудшение качества воды и донных отложений поверхностных водотоков не может не сказаться на условиях жизнедеятельности населения пятимиллионного города. Кроме того, реки и каналы оказывают существенное влияние на качество воды р. Невы.

Донные отложения исследуемых водотоков являются сложными, как по происхождению, так и по составу и времени накопления, что предопределило пеструю, порой «мозаичную» картину их распределения на дне водотоков. При этом большая часть из этих образований относится «к собственно» современным донным осадкам, находящимся в равновесии с существующим режимом осадконакопления и гидродинамики. Остальные отложения сформировались в иные палеогеографические этапы при более высоком уровне моря (Рыбалко А.Е. и др., 2002). В настоящее время они не участвуют в литодинамических процессах, являясь субстратом для формирующемся на них своеобразном типе аллювиальных отложений - техногенных илах. Подобные осадки формируются на всем протяжении русла рек, испытывающих мощнейшую техногенную нагрузку, и по своим литолого-геохимическим характеристикам существенно отличаются от типичного руслового аллювия. Это позволяет провести границу между техногенными отложениями - продуктами техноседиментогенеза — и загрязненными донными осадками (Опекунов А.Ю., 2005), являющимися в основе своей результатом естественных процессов осадкообразования, на которые накладывается внешний фактор, приводящий к их химическому загрязнению.

Общей особенностью исследуемых водотоков является высокая насыщенность прилегающей территории промышленными предприятиями и транспортной инфраструктурой, что обусловливает большой объем промышленных сбросов. Наравне с промышленными предприятиями большую роль в загрязнении водотоков города играют автомобильные и железнодорожные мосты, судоходное движение в летнее время года, сток ливневых вод, который становится причиной роста концентраций в воде и осадках нефтяных углеводородов, тяжелые матыллы и взвешенных веществ.

Совместное рассмотрение донных осадков разных водотоков города имеющих различное происхождение (реки и каналы) обусловлено:

- во-первых, единой позднечетвертичной историей формирования осадочных пород всего района, который дренируется исследуемыми водотоками;

Анализ вещественного состава и особенностей распространения осадков по литературным источникам (Рыбалко А.Е. и др., 2002; Опекунов А.Ю., 2005) и результатам собственных исследований (Тимиргалеев А.И., 2006; Тимиргалеев s

А.И. и др., 2005; Гильдин С.М. и др., 2006; Марков В.Е. и др., 2005), показал, что для изученных водотоков характерен довольно пестрый состав поверхностных донных отложений. Большая их часть представлена песчаными разностями, которые находятся в сложном чередовании с илистыми осадками (в основном техногенными илами). Последние обычно занимают осевые части рек и каналов, а также образуют скопления под мостами либо напротив впадения других рек или каналов, а так же фиксируют места сброса сточных вод (Янин Е.П. и др., 1992).

По разрезу осадки изученных водотоков, представленные техногенными илами (Опекунов А.Ю., 2004), сохраняют относительно неизменный гранулометрический и валовой микроэлементный состав, указывающий на относительную стабильность гидродинамических и физико-химических условий водотоков. Эта стабильность обусловлена, по-видимому, кратковременностью стадии формирования илов, что обеспечивает относительное постоянство состава поступающего техногенного материала, высокую скорость осадконакопления (местами до 10 см в год (Рыбалко А.Е. и др., 2002)) и устойчивость геохимических условий.

Статистическая обработка геохимических данных осуществлялось для донных отложений каждого малого водотока Санкт-Петербургского региона раздельно. Основное внимание уделено установлению общих закономерностей пространственного распределения химических элементов Pb, Zn, Си, Ni, Со, Fe,

Mn, Cr, V, Ti, As и Sr и связей между ними, а также обнаружению возможных источников их возникновения. На начальном этапе рассчитывались основные параметры: среднее гармоническое (Сгар„), среднее геометрическое (Сге0„) и стандартный множитель ).

Для выяснения уровня содержания изученных элементов в малых водотоках Санкт-Петербургского региона осуществлялось их сопоставление с кларками химических элементов в земной коре по А.П. Виноградову (табл. 4) (Виноградов А.П., 1962). Для этого были рассчитаны кларки концентраций (Кк) элементов — отношение среднего содержания микроэлементов в донных отложениях к условному их кларковому содержанию в земной коре.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные выводы и практические результаты заключаются в следующем:

- концептуальная модель, на основе которой разработана база данных «Геохимия окружающей среды» ориентирована на хранение большого количества информации о проведенных наблюдениях, позволяет организовать процессы обработки, анализа и отображения геоинформации. В рамках интерактивного прикладного программного обеспечения реализован набор функций и методов манипулирования геохимической информацией - ввод и редактирование данных по пробе донных отложений, контроль качества исходной геоинформации и вывод заранее определенных отчетных форм;

- разработанная ГИС «Малые водотоки Санкт-Петербургского региона», основой которой служит база данных «Геохимия окружающей среды», позволяет создать корректную информационную базу для решения задач геоинформационного моделирования геоэкологической ситуации, происходящих на территориях малых водотоков. Структура геоинформационной системы представляют возможность интегрировать разнородную геохимическую информацию из реляционных баз данных и обеспечивать оперативность управления массивами данных. Использование функций пространственного анализа геоинформационных систем позволяет моделировать сложные геохимические процессы по результатам исследований;

- оценка по экологическим параметрам показала, что большинство рассматриваемых малых водотоков Санкт-Петербурга имеют средний уровень техногенного загрязнения и среднюю степень санитарно-токсикологической опасности. Наиболее загрязненными являются р. Пряжка (высокий уровень загрязнения и очень высокая степень санитарно-токсикологической опасности) и участок р. Охта (высокий уровень загрязнения и очень опасная степень санитарно-токсикологической опасности);

- изучение геоэкологического состояния малых водотоков Санкт-Петербурга позволило выявить ряд проблем, как и возможностей оценки геоэкологического состояния, так и восстановление водотоков. Предложены меры по совершенствованию существующей системы геоэкологического анализа и более эффективному использованию полученных данных в системе поддержки принятия решений по минимизации вредного воздействия поллютантов на экологию аквальных геосистем.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Тимиргалеев, Азат Ирекович, Санкт-Петербург

1. Алябина Г.А., Сорокина И.Н. Оценка внешней нагрузки на водные объекты в условиях урбанизированного ландшафта // В кн.: Экологические и метеорологические проблемы больших городов и промышленных зон. СПб.: Изд-во РГГМУ, 1999. - С. 9-11.

2. Андреева Т.А. Экологические основы природопользования: учебное пособие. М.: Издательство РИОР, 2005. - 65 с.

3. Атре Ш. Структурный подход к организации баз данных. М.: Финансы и статистика, 1983. - С. 319.

4. Бабьева И.П., Зенова Г.М. Биология почв. — ML: Изд-во МГУ, 1989. —336 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: Мат. конф. М., 2004.

9. Батоян В.В. Решение задач геохимии ландшафтов и почвоведения с применением математических методов. -М.: Изд-во МГУ, 1983. 121 с.

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

11. Беус А.А. Геохимия литосферы. М.: Недра, 1981. - 335 с.

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

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

14. Бутылкин В.П., Рыбалко А.Е., Спиридонов М.А. Результаты и перспективы развития геоэкологических исследований в Финском заливе и дельте Невы // Проблемы геоэкологии акваторий и побережий. СПб., 1991. - С.81-85.

15. Вайчис М.В., Славенес Л.В., Онюнас В.М. Влияние промышленного загрязнения атмосферы на содержание микроэлементов и некоторых ТМ в растениях // Влияние промышленного загрязнения на лесные экосистемы. -Каунас, 1984. С. 42-44.

16. Виноградов А.П. Среднее содержание химических элементов в главных типах изверженных горных пород земной коры // Геохимия. 1962. — №7.-С. 565-571.

17. Водные объекты Санкт-Петербурга / Под ред. С.А. Кондратьева и Г.Т. Фрумина. СПб., 2002. - 348 с.

18. Восстановление и охрана малых рек. Теория и практика. М.: Наука., 1989.-317 с.

19. Гавриленко В.В. Экологическая минералогия и геохимия месторождений полезных ископаемых. СПб.: СПбГГИ (ТУ), 1993. - 150с.

20. Геологический атлас восточной части Финского залива. Справочно-информационное издание / Под ред. В.М. Питулько. СПб., 2002. - 51с.

21. Головин А.А., Самаев С.Б., Соколов J1.C. Современные подходы к методике эколого-геохимических исследований урбанизированных территорий // Разведка и охрана недр. — Вып. 3. М.: Недра, 2004. - С. 67-72.

22. ГОСТ 17.1.5.01-80 «Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб донных отложений водных объектов для анализа на загрязненность». — М., 1980.

23. Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды в Санкт-Петербурге и Ленинградской области в 1999 году». СПб., 2000. -309 с.

24. Государственный доклад о состоянии окружающей среды Санкт-Петербурга и Ленинградской области в 1998 году. T.I, Т.2. - СПб., 1999.

25. Грушко Я.М. Ядовитые металлы и их неорганическое соединения в промышленных сточных водах. -М.: «Медицина», 1972. 174 с.

26. Дайвальтер в.А. Загрязнение донных отложений бассейна реки Пасвик тяжелыми металлами. Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология — 1997. -№6.

27. Дашко Р.Э. Анализ и оценка геоэкологического состояния подземного пространства Санкт-Петербурга // Материалы годичной сессии «Сергеевские чтения». -Вып.З. -М., ГЕОС, 2001.

28. Дмитриев Е.А. Математическая статистика в почвоведении: Учебник. -М.: Изд-во МГУ, 1995.-320 с.

29. Добровольский Г.В. Почва. Город. Экология. М., 1997. - 332 с.

30. Иванов В.В. Экологическая геохимия элементов. Кн. 1-6. М.: Недра, 1994.-304с.

31. Иванов Г.И. Сорбционный потенциал поверхностного слоя донных осадков // Сборник тезисов VII Международного экологического форума «День Балтийского иоря». СПб.: Изд-во Диалог, 2006. - С. 156-158

32. Инструкция по геохимическим методам поисков рудных меторождений / С.В.Григорян, А.П. Соловов, М.Ф. Кузин. М.: Недра., 1983. -191 с.

33. Исаченко А.Г. География сегодня. М.: Просвещение, 1979. - 192 с.

34. Исидоров В.А. Введение в курс химической экотоксикологии. СПб.: СПбГУ., 1997. - 88с.

35. Истомин А.В., Судницина Д.Н. Использование растений в экологическом мониторинге городов // Учебное пособие. Псков: ПГПИ, 2001. -132 с.

36. Каждая А.Б., Гуськов О.И. Математические методы в геологии. М.: Недра, 1990.-251с.

37. Касимов Н.С., Пеннин P.JI. Геохимическая оценка состояния ландшафтов речного бассейна по донным отложениям // Мониторинг фонового загрязнения природных сред. Вып. 7. JI.: Гидрометеоиздат, 1991. - С. 204-213.

38. Касимов Н.С., Перельман А.И. Геохимическая систематика городских ландшафтов. М., 1995. - С. 13-19.

39. Кильстрем Я.Э. Токсикология экологическое воздействие загрязняющих веществ на жизнь. Урок 6. Балтийское море и его окружающая среда / Пер. В.В. Голосова. - СПб.: Гидрометеоиздат, 1997. - 30с.

40. Кисилев И.И., Проскуряков В.В., Саванин В.В. Геология и полезные ископаемые Ленинградской области. СПб., 1997. - 196 с.

41. Климат Ленинграда / Под ред. Ц.А. Швер. Л.: Гидрометеоиздват, 1982.-251 с.

42. Коршиков И.И. Адаптация растений и условия техногенного загрязнений среды. Киев, 1996. - С. 27-32.

43. Кузин А.В., Демин В.М. Разработка баз данных в системе Microsoft Access. М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2005. - 224 с.

44. Ленинградский географический атлас г. Ленинграда. Л.: ЛГУ, 1997. -С. 40-53.

45. Малюга Д.П. Биогеохимический метод поисков рудных месторождений. Л.: АН СССР. 1963. - 264с.

46. Марков В.Е., Петров A.M., Нестеров Е.М. Геохимические особенности донных отложений малых рек городских агломераций // Геология и эволюционная геграфия: Коллект. моногр. / Под ред. Е.М. Нестерова. СПб., 2005.-С. 76-80.

47. Марков В.Е., Тимиргалеев А.И., Кочубей О.В. Тяжелые металлы в донных отложениях р. Пряжка // Геология в Школе и ВУЗе: Геология и Цивилизация: Материалы IV Международной конференции. СПб.: Изд-во Эпиграф, 2005. - С. 317-319.

48. Межеловский Н.В., Смыслова А.А., Алексеев Г.К. и др. Экология городских англомераций // Недра России. В 2 т. Т.З. Экология геологической среды. СПб., М., 2002. - С. 420-458.

49. Мейер Д. Теория реляционных баз данных. М.: Издательство «Мир», 1987.-608с.

50. Методика выполнения массовой доли металлов и оксидов металлов в порошковых пробах почв методом рентгенофлуоресцентного анализа. ООО «НПО Спектрон». СПб., 2004.

51. Методические и нормативно-аналитические основы экологического аудирования в РФ. Учебное пособие по экологическому аудированию. 4.1. — М.: Тройка. 1999.-776с.

52. Методические рекомендации по составлению эколого-геологических карт масштаба 1:200 000 1:100 000 / Под ред. В.Н. Островского, JT.A. Островского и др. - М.: ВСЕГИНГЕО, 1998. - 61 с.

53. Мягкова А.Д., Строгонова М.Н. Неблагоприятные процессы и их влияние на почвенный покров города // Почва. Город. Экология. М.: Фонд за экономическую грамотность, 1997. - С. 266-289.

54. Опекунов А.Ю. Аквальный техноседиментогенез // Тр. ВНИИОкеанологии Министерства природных ресурсов РФ. Т. 208. СПб.: Наука, 2005.-278с.

55. Опекунов А.Ю. Влияние техногенного воздействия не геохимическую структуру современных донных осадков. Вестник СПбГУ, Сер. 7, Вып. 2., 2004.

56. Опекунов А.Ю., Рыбалко А.Е., Спиридонов М.А., и др. Оценка геоэкологической ситуации в системе Ладожское озеро р. Нева - Невская губа — восточная часть Финского залива по результатам изучения донных осадков //

57. Концептуальные задачи геоэкологического изучения шельфа. СПб.: ВНИИОкеангеология, 2000. - с. 135-144.

58. Опекунов А.Ю., Холмянский М.А., Куриленко В.В. Введение в экологию шельфа. СПб.: СПбГУ., 2000. - 176с.

59. Опекунов А.Ю., Холямянский М.А. К вопросу о балансе загрязняющих веществ в Невской губе Финского залива // Тез. докладов международной конф. «Экологическая геология и рациональное недропользование». СПб.: Изд-во СПбГУ, 2000. - С. 213-214.

60. Охрана окружающей среды, природопользование и обеспечение экологической безопасности в Санкт-Петербурге в 2001 году / Под ред. Д.А. Голубева, Н.Д. Сорокина. СПб, 2002.

61. Охрана окружающей среды, природопользование и обеспечение экологической безопасности в Санкт-Петербурге в 2002 году / Под ред. Д.А. Голубева, Н.Д. Сорокина. СПб, 2003.

62. Охрана окружающей среды, природопользование и обеспечение экологической безопасности в Санкт-Петербурге в 2003 году / Под ред. Д.А. Голубева, Н.Д. Сорокина. СПб, 2004.

63. Охрана окружающей среды, природопользование и обеспечение экологической безопасности в Санкт-Петербурге в 2004 году / Под ред. Д.А. Голубева, Н.Д. Сорокина. СПб, 2005.

64. Охрана окружающей среды, природопользование и обеспечение экологической безопасности в Санкт-Петербурге в 2005 году / Под ред. Д.А. Голубева, Н.Д. Сорокина. СПб, 2006.

65. Охрана окружающей среды, природопользование и обеспечение экологической безопасности в Санкт-Петербурге в 2006 году / Под ред. Д.А. Голубева, Н.Д. Сорокина. СПб., 2007.

66. Папина Т.С. Транспорт и особенности распределения тяжелых металлов в ряду: вода — взвешенное вещество — донные отложения речных экосистем. Аналит обзор ИВЭП СО РАН. Новосибирск, 2001. - 58 с.

67. Парибок И.Д. Содержание металлов в листьях деревьев в городе // Ботанический журнал, Т.67. 1982.-№ 11.-С. 1533-1535.

68. Перельман А.И. Очерки геохимии ландшафта. М.: Географгиз.,1961.

69. Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта: Учебное пособие. Издание 3-е, М.: Астерия-2000, 1999. 768 с.

70. Питулько В.М. Показатель суммарного загрязнения почв и оценка их экологического состояния // Материалы I международной научной конференции: Геология, геохимия и экология Северо-запада России. СПб. 2005. - С. 128-130.

71. Полевая практика по исторической геологии и геоморфологии / Под ред. В.А. Зубкова. Л., 1981 - С. 52-54.

72. Праг Керри Н., Ирвин Майкл P. Microsoft Access 2000. Библия пользователя. М.: Диалектика, 2001. - С. 1039

73. Радионов Д.А., Коган Р.И., Горбунова В.А. и др. Справочник по математическим методам в геологии. -М.: Недра. 1987.

74. Ревич Б.А., Сает Ю.Е., Смирнова Р.С., Сорокина Е.П. Методические рекомендации по геохимической оценке загрязнения территорий городов химическими элементами. М.: ИМГРЭ, 1982. - 112 с.

75. Руководство по санитарно-химическому исследованию почвы. Государственный комитет санитарно-эпидемиологического надзора России. М.; 1993.-23 с.

76. Рыбалко А.Е. и др. Донные отложения и загрязнения водотоков Санкт-Петербурга / Водные объекты Санкт-Петербурга. — СПб., 2002.

77. Рыбалко А.Е., Федорова Н.К. Антропогенные преобразования рельефа и формирование геоэкологической обстановки в Невской губе // Материалы Международной конференции «Экологическая геология и рациональное недропользование». СПб., 2003. - С. 70-71.

78. Сает Ю.Е., Ревич Б.А., Янин Е.П. и др. Геохимия окружающей среды. -М.: Недра, 1990.-335 с.

79. Сахаров А.А. конценпции построения и реализации информационных систем, ориентированных на анализ данных // СУБД. 1996. - №4. - С. 55-70.

80. Сенов A. Access 2003. Практическая разработка баз данных. СПб.: Питер, 2005. - 256 с.

81. Смирнов Б.И. Статистические методы выделения ассоциаций химических элементов и минералов. -М.: ВИЭМС, 1975. 62 с.

82. Сочава В.Б. введение в учение о геосистемах. Новосибирск: Наука, 1978.-320 с.

83. Спиридонов М.А., Рыбалко А.Е. Финский залив в условиях антропогенного воздействия // Литология донных осадков. СПб.: Изд-во РАН, 1999.-С. 67-77.

84. Спиридонов М.А., Рябчук Д.В., Шахвердов В.А., Звездунов С.И., Нестерова Е.Н., Григорьев А.Г. Невская губа: эколого-геологический очерк. -СПб, 2004,- 181 с.

85. Стратиграфия верхнекембрийских и кембрийских отложений запада Восточно-Европейской платформы. АН СССР. М.: Наука, 1979. - 234 с.

86. Тимигралеев А.И, Марков В.Е. Геохимические исследования донных отложений реки Мойка // Геология в Школе и ВУЗе: Геология и Цивилизация:

87. Материалы IV Международной конференции. СПб.: Изд-во Эпиграф, 2005. - С. 330-331.

88. Тимиргалеев А.И. Геоэкологические проблемы малых водотоков Санкт-Петербурга // Сб. тезисов по материалам XIII Международной конференции «Ломоносов-2006». М., 2006.

89. Уфимцева М.Д., Банарь С.А. Биогеохимические критерии оценки экологического риска для здоровья городского населения // Вестник СПбГУ. Сер. 7, 2003 (№7), вып. 1. — СПб., 2003. С. 99-110.

90. Уфимцева М.Д., Терехина Н.Б. Экспрессный фитоиндикационный метод оценки экологической состояния среды: Метод, пособие. СПб.: Изд-во СПбГУ, 2000. - 32с.

91. Шахвердов В.А. Невская губа проблемы изучения и оценки экологической обстановки // Минерал. - №1. - 1998. - С. 56-64.

92. Шахвердов В.А., Кулаков С.В. Некоторые особенности регионального распределения тяжелых металлов в донных отложениях оз. Пясино, р. Пясина и

93. Пясинского залива // Сборник материалов конференции Акватерра. СПб.: ВСЕГЕИ., 2002. - С. 171-172.

94. Экологическая обстановка в Санкт-Петербурге / Под ред. Д.А. Голубева, Н.Д. Сорокина. СПб.: ФомаТ, 2004. - 784 с.

95. Экологическая обстановка в Санкт-Петербурге в 1992 г. Аналитический обзор. СПб., 1993. - 21с.

96. Экологической Атлас Санкт-Петербурга. Мониторинг. СПб., 1992.

97. Экология России. Т.1. Европейская часть / Под ред. Г.С. Вартаняна. -М.: Геоинформмарк, 2000. 300 с.

98. Янин Е.П. Истоки, принципы и основные понятия экологической геохимии // Геохимические исследования городских англомераций. М.: ИМГРЭ. 1998.-С. 13-40.

99. Янин Е.П. Техногенез и эколого-геохимические аспекты аллювиального осадкообразования в реках промышленно-урбанизированных территорий // Геологический вестник Центральных районов России. №4. - 1999. - С.41-47.

100. Янин Е.П. Техногенные геохимические ассоциации в донных отложениях малых рек (состав, особенности, методы оценки). М.: ИМГРЭ, 2002. -52с.

101. Янин Е.П. Тяжелые металлы в малой реке в зоне влияния промышленного города. М.: ИМГРЭ, 2003. - 89 с.

102. Янин Е.П. Эколого-геохимические аспекты аллювиального осадконакопления в реках городских англомераций // Материалы Международной конференции «Экологическая геология и рациональное природопользование». -СПб., 200.-С. 395-396

103. Янин Е.П., Разенкова Н.И., Журавлева М.Г. Техногенные илы -потенциальный источник загрязнения речных систем // Геоэкологические исследования и охрана недр. Научно-техн. информ. сб. Вып. 1. М.: Геоинформмарк, 1992. С. 43-52.

104. Ярошевский А.А. Применение математики в геохимии: некоторые типы задач и методы решения // СОЖ. Науки о Земле. №7. - 1996. - С. 67-73.

105. Blume Н.Р. Classification of soils in urban agglomeration // Catena vol. 16., 1989.-Pp. 269-275.

106. Bridges E.M. Waste materials in urban soils in the urban environment. Edited by P. Bullock, P.G. Gregory. Blackweil scientific publications. Oxford, United Kingdom, 1991. - Pp. 29-46.

107. Die Schwarmetallsituntion im Muldesystem / P. Beuge, A. Greif, T. Hoppe, W. Klemm u.a. 1, 2, 3, TU Bergakademie Freiberg. Universitat Hamburg, 1999.-901 pp.

108. Mucha H.J. Anwendurg der Zuordnungsanalyse und der Hauptkjmponentenanalyse in der Geologie. 1990. Pp. 36-60.

109. Muller G. Schwermetalle in den Sedimenten des Rheins. Veranderungen seit 1971. Umschau 79. 1979. Pp. 778-783.

110. Turekian K.H., Wedepohl K.H. Distribution of the elements in some major units of the earth's crust. Bull. Geol. Soc. Am. 72. 1961.

111. Untersuchungen zut Arsen- und Schwermetallbelastung in Wilisch und Zschopau / A. Horst. TU Bergakademie Freiberg. 2003.

112. Wood J.M. Biological cycles for toxic elements in the environment // Science/ Vol. 183. - 1974. - Pp. 1049-1052.1. ФОНДОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ

113. JTano A.B., Баранова С.Г., Быков А.А. и др. Усовершенствовать и внедрить методику оценки загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами (на примере ряда районов Прибалтийского бассейна). Фонды ВСЕГЕИ. СПб., 1989.-226с.

114. Яхнин Э.Я. Отчет о геолого-экологических работах на территории Ленинградской области, Кн. 1. П. 1. ГГП Севзапгеология. СПб., 1994.

Информация о работе

Тимиргалеев, Азат Ирекович
кандидата географических наук
Санкт-Петербург, 2008
ВАК 25.00.36

Диссертация

Геоэкологическая оценка малых водотоков Петербурга в условиях современной антропогенной нагрузки на основе геохимических баз данных и ГИС - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы