Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Геоэкологическая память антропогенно измененных почв и грунтов

ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Геоэкологическая память антропогенно измененных почв и грунтов"

На правах рукописи УДК:502.17

Нестеров Денис Александрович

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ПАМЯТЬ АНТРОПОГЕННО ИЗМЕНЕННЫХ ПОЧВ И ГРУНТОВ

Специальность: 25.00.36 - геоэкология (науки о Земле)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

005546314

Санкт-Петербург 2014

2 ( ПАР 2014

005546314

Работа выполнена на кафедре геологии и геоэкологии федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена»

Научный руководитель: кандидат геолого-минералогических наук, доктор

педагогических наук, профессор Нестеров Евгений Михайлович, заведующий кафедрой геологии и геоэкологии Российского государственного педагогического университета имени А.И. Герцена

член-корреспондент РАН, доктор географических наук, профессор Валериан Афанасьевич Снытко, главный научный сотрудник Института истории науки и техники им. С.И. Вавилова РАН

кандидат географических наук, доктор педагогических наук, Комиссарова Татьяна Сергеевна, директор НИИ географии, экологии, природопользования Ленинградского

государственного университета имени A.C. Пушкина

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное

учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный областной университет»

Защита состоится «М/» аКкл^ллЛ^ 2014 года в 46 часов на заседании Совета Д 212.199.26 по защите Докторских и кандидатских диссертаций на базе Российского государственного педагогического университета имени А.И. Герцена по адресу: 191186, Санкт-Петербург, наб. р. Мойки, 48, корп. 12, ауд. № 21.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке Российского государственного педагогического университета им. А.И. Герцена, 191186, Санкт-Петербург, наб. реки Мойки, 48, корпус 5.

Автореферат разослан «¿Ю>> дое£кхл-<Я. 2014 г.

Официальные оппоненты:

Ученый секретарь //L^ S

диссертационного совета " tS^v^&X'^^'

И.П. Махова

1.0БЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Диссертационное исследование посвящено изучению закономерностей геохимической эволюции почв и грунтов во времени, влияния антропогенной деятельности на их состояние для решения вопросов геоэкологии, археологии, эволюционной географии, а также влияния этих изменений на особенности условий проживания человека в окружающей среде.

Параметры среды влияют на человека как непосредственно, так и косвенно: через изменения объектов его социальной и хозяйственной деятельности. Именно такие воздействия имеются в виду, когда речь идет об ухудшении экологической обстановки или её улучшении в рамках ноосферной концепции.

Почвенный покров является своеобразным природным архивом, в котором сохранена информация о развитии современных и прошлых геоэкологических обстановок местного и общепланетарного уровня.

Погребенные почвы и грунты являются источником важной информации о среде обитания древнего и исторического человека и её изменения в ходе когерентной эволюции природы и человека.

Почва — интегральный показатель экологического состояния окружающей среды, так как является источником вторичного загрязнения атмосферы и вод, служит начальным звеном пищевой цепи. Кроме того, возможно и прямое негативное воздействие загрязненных почв на здоровье населения - особенно детей. Именно поэтому большинство обследований урбанизированных территорий начинается с исследования состояния почв, а показатели их загрязненности входят в набор обязательных параметров при определении мест экологического бедствия или кризиса.

На некоторых урбанизированных территориях уже пройден порог самозащиты природы и нарушилось ее экологическое равновесие. Большую опасность представляет воздействие загрязняющих веществ на почву.

Объектом исследования являются современные городские почвы, а также погребенные почвы и грунты исследуемых регионов.

Предмет исследования - процессы геоэкологической эволюции почв и грунтов во времени и их современное состояние, устанавливаемое геохимическими методами исследования.

Цель данного исследования заключается в реконструкции геоэкологических обстановок во времени с помощью выявления геохимических особенностей эволюции почв и грунтов, а также в совершенствовании методов геоэкологического мониторинга окружающей среды.

Для достижения поставленной цели были поставлены и решены следующие задачи:

- расширить теоретические представления о «геоэкологической памяти» почв и грунта я, как важном индикаторе антропогенной деятельности человека;

— изучить современные геохимические особенности почв и грунтов крупной городской агломерации;

— посредством геоэкологического картирования выявить особенности распространения поллютантов в почвах Санкт-Петербурга;

— определить и проанализировать уровень техногенной нагрузки на почвы Санкт-Петербурга;

— через геохимические индикаторы выявить черты палеоэкологических обстановок прошлого;

— установить факторы и механизмы адаптации человека к меняющейся природной обстановке.

Защищаемые положения:

1) Закономерности образования аномалий с высокими уровнями загрязнения, с учетом карт распределения тяжелых металлов в городских почвах.

2) Динамика изменения антропогенной нагрузки на исследуемой территории в позднем голоцене.

3) Результаты геохимических исследований памятника археологии «Охта», являющегося источником генетической информации отношений между человеком и окружающей средой.

4) Временная динамика пребывания древнего человека в пещере Петралона и содержание геоэкологической памяти среды пребывания в ней древнего человека.

Теоретической и методологической основой диссертации являются конструктивные идеи и результаты исследований отечественных и зарубежных специалистов в области геохимии, геоэкологии, геологии, археологии и палеогеографии: А.Л. Александровского, Е.И. Александровской, Э.И. Гагариной, М.А. Глазовской, В.В. Докучаева, Е.М. Емельянова, Ю.А. Израэля, Н.С. Касимова, М.А.Кульковой, Е.М.Нестерова, А.И. Перельмана, А. Пуляноса, Б.А. Ревича, A.B. Русакова, Ю.Е. Саета, П.Е. Сорокина, Д.Ю. Ступина, ДА. Субетго, O.A. Чичаговой, Я.Э. Юдовича, ЕЛ. Янина, Е.М. Bridges, HP. Blume и др. Научная новизна работы:

— получены новые авторские данные по геоэкологии городских почв г.Санкт-Петербурга;

— построены геохимические карты, установлены закономерности распределения тяжелых металлов в городских почвах Санкт-Петербурга;

— получены геохимическими методами исследования новые данные по эволюции окружающей среды обитания человека на археологическом памятнике «Охта»;

— выполнена детальная геохимическая характеристика погребенных грунтов пещеры Петралона, которая послужила основой для палеогеоэкологических реконструкций развития окружающей среды;

— проведены комплексные геохимические реконструкции качества окружающей среды и установлена роль влияния природных условий на поведение человека под их воздействием;

- выполненные геоэкологические исследования почв и грунтов показали их перспективность и необходимость развития этого направления как нового инструмента для реконструкций палеогеографических обстановок прошлого.

Теоретическая значимость диссертационного исследования заключается в выявлении новых геоэкологических сведений об эволюции почв и грунтов районов исследования во времени и в развитии теории геоэкологии антропогенно измененных территорий.

Проведена модернизация существующих методологических основ и методов геоэкологического мониторинга, обеспечивающих получение новых результатов по исследованной тематике.

Расширено понятие о памяти почв, как источнике взаимоотношений между человеком и окружающей средой.

Практическая значимость. Результаты проведенных исследований позволяют реконструировать особенности геоэкологической эволюции окружающей среды во времени и влияние этих особенностей на условия его проживания, а материалы, изложенные в работе, могут быть использованы и используются в целях палеогеографических и палеогеоэкологических реконструкций истории взаимоотношений общества и окружающей среды. Детальные геохимические исследования пещеры Петралона, позволили выявить геоэкологические особенности эволюции среды обитания человека. Полученные данные могут служить основой геоэкологического мониторинга окружающей среды и природоохранных мероприятий. Материалы, полученные автором, внедрены в учебный процесс РГПУ им. А.ЛГерцена, включены в научно-производственные отчеты кафедры геологии и геоэкологии по договорам и грантам, в которых автор принимал непосредственное участие как исполнитель.

Построенные картосхемы содержания тяжелых металлов для исследуемого региона и выявленные геохимические особенности городских почв в пределах Санкт-Петербурга, а также осуществленное зонирование территории по величине коэффициента суммарного загрязнения являются основой рекомендаций на проведение экологических мероприятий по экологическому оздоровлению.

Обоснованность и достоверность результатов исследования базируется на большом объеме количественных и качественных исходных материалов, применении высокоточных методов исследования вещества на современном оборудовании с использованием новейших компьютерных технологий обработки аналитических материалов, ГИС технологий, а также анализе отечественных и зарубежных литературных источников и публикаций по исследуемой проблеме.

Фактический материал и методы исследования. В основу диссертации легли результаты исследований современных городских почв шести районов Санкт-Петербурга (Адмиралтейский, Приморский, Выборгский, Красногвардейский, Пушкинский (г.Пушкин, гЛавловск), Василеостровский). Погребенные грунты исследовались в пещере Петралона (Греция), а также на

археологическом памятнике «Охта» (Санкт-Петербург) в течение полевых сезонов 2009-2012 гг.

Соискателем использовано более 1600 образцов для геохимического анализа (более 19000 элементоопределений). Отбор и подготовка проб к анализу проводились в соответствии с официально утвержденными и разработанными методиками (ГОСТ 17.4.4.02-84; ГН 2.1.7.2041-06; ГН 2.1.7.2042-06). Экспериментальная и аналитическая часть работ выполнена в лаборатории геохимии окружающей среды им. А.Е. Ферсмана кафедры геологии и геоэкологии РГПУ им. А.И. Герцена. Обработка аналитических данных производилась с применением пакетов программ Statistica 6.0, Surfer 8.0, Arc GIS Geostatistical Analyst и др.

Апробация исследования и публикации. Основные положения диссертации изложены в 8 печатных работах, в том числе в двух статьях в изданиях, рекомендованных ВАК. Результаты исследований были доложены на LIX Межвузовской конференции «Герценовские чтения» (РГПУ им. А.И. Герцена, Санкт-Петербург, 2007 г); VI Международной конференции «Геология в школе и вузе: Геология и цивилизация» (РГПУ им. А.И. Герцена, Санкт-Петербург, 2009 г); Международной молодежной конференции «Науки о Земле и цивилизация» (РГПУ им. А.И. Герцена, Санкт-Петербург, 2012 г).

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, трёх глав и заключения. Цитированная литература содержит 191 названий. Объем работы 166 страниц машинописного текста, включая 17 таблиц и 67 рисунков.

II. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обосновывается актуальность избранной темы исследования, показана значимость исследований для разработки геоэкологических реконструкций эволюции окружающей среды, 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 первой главе «Состояние проблемы эколого-геохимического изучения почвенного покрова и его эволюции во времени» наряду с теоретическими проблемами изучения почвенного покрова определяется необходимость и актуальность его применения при мониторинге экологического состояния урбанизированных территорий, рассматривается характер воздействия таких приоритетных загрязнителей окружающей среды, как тяжелые металлы.

При проведении оценки экологического состояния той или иной территории почвенный покров является важнейшим индикатором. Хотя на урбанизированных территориях они не представляют интерес как начальное звено пищевых цепей, однако являются интегральным показателем экологического состояния окружающей среды и потенциальным источником

6

вторичного загрязнения приземного слоя атмосферы, поверхностных и грунтовых вод.

В настоящее время загрязнение почвенного покрова тяжелыми металлами через атмосферные выпадения в городах и промышленных районах России возрастает с каждым годом. Городские почвы выступают в качестве механического барьера на пути аэрогенных потоков техногенных веществ и являются долговременной депонирующей средой. Для почв городов аэрогенные потоки загрязнителей не являются единственными их источниками, так как в почвы они могут поступать также с талыми водами, при внутрипочвенном и поверхностном стоке загрязненных вод и другими путями. При длительном загрязнении городских почв происходит изменение их химического состава.

Источники загрязнения урбанизированной среды 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.

Современные почвы Санкт-Петербурга в целом за время существования города изменены по сравнению с первоначальными типами почв Приневской низменности. Городские почвы представляют собой в большинстве случаев искусственные образования, созданные путём постоянной подсыпки смеси естественного природного материала (глина, песок, торф и т.д.) и антропогенных веществ (строительные, бытовые, промышленные отходы). Естественные ненарушенные почвы (дерново-подзолистые, болотные и аллювиальные) сохранились преимущественно на окраине города, среди жилых массивов - в пределах старых лесопарковых участков.

Почва находится на границе, где проникают друг в друга и взаимодействуют все три геосферы, судьбы компонентов которых в течение всей геологической истории Земли оказались сильно переплетенными. Они проникли друг в друга и взаимодействуют через круговороты вещества и энергии, что и обусловливает их развитие. Многие естественные глобальные механизмы, регулирующие состояние экосферы, протекают в почвенном покрове.

Основой ландшафта является рельеф, который во многом определяет особенности геохимических процессов: дальность переноса, интенсивность миграции, аккумуляцию элементов в определенных геоморфологических условиях и т.д. Примером негативного влияния рельефа на загрязнение окружающей среды является Санкт-Петрбург, где вещества, поступающие из атмосферы, концентрируются на его территории, расположенной на Приневской низине — звене местного поверхностного и подземного стока.

Вторая глава «Геохимические особенности городских почв Санкт-Петербурга в условиях современного техногенеза» раскрывает общие

закономерности поведения тяжелых металлов в почвах и грунтах, сформулированные на основе результатов анализов и построенных карт.

В период с 2009 по 2011 год, автор принимал участие в проведении исследований городских почв шести административных районов г. Санкт-Петербурга (Адмиралтейский, Приморский, Выборгский, Красногвардейский, Пушкинский (г.Пушкин, г.Павловск), Василеостровский). Исследование выполнялось в рамках договоров с управлениями садово-паркового хозяйства районов Санкт-Петербурга.

Первый этап исследования включал в себя отбор образцов поверхностных городских почв в исследуемых районах. Во время второго этапа проводилась рентгенофлуоресцентная спектроскопия отобранных образцов. Было определено содержание валовых форм следующих элементов: ванадий (V), хром (Сг), марганец (Мл), кобальт (Со), никель (Ni), медь (Си), цинк (Zn), стронций (Sr), свинец (РЬ), мышьяк (As). Предпочтение отдано именно этим тяжелым металлам (ТМ), так как они являются приоритетными загрязнителями в пределах изученной территории и Северо-Западного региона. Все эти элементы относятся к первым трем классам опасности химических веществ. Исследования были направлены на выявление содержания ТМ в почве в валовой форме.

Множественность и неупорядоченность в пространстве и времени воздействий выражается в практически бесконечно возможном сочетании природных и антропогенных факторов, формирующих почвенный покров города. Поэтому при почвенно-экологическом анализе городской территории первостепенное значение приобретает задача обработки исходных данных, направленная на скомпанованность имеющейся информации и представлении её в виде, удобном для сопоставления. Наиболее эффективным способом решения этой задачи является широкое использование картографического метода, позволяющего представить территориальные особенности совместного проявления качественно разных факторов урбопедогенеза.

Построение поверхностей распределения и пространственный анализ данных выполнялся в пакете программ Are GIS с помощью модуля Are GIS Geostatistical Analyst.

На базе слоя почвенного покрова изученных районов, были созданы тематические картосхемы 2 типов: моноэлементные картосхемы концентраций тяжелых металлов в почвенном покрове районов исследования для выявления закономерностей пространственного распределения тяжелых металлов; картосхемы суммарного загрязнения почвенного покрова районов исследования для эколого-геохимической оценки ситуации в регионе.

Для построения первого типа картосхем использовались данные рентгенофлюоресценгного анализа проб почвенного покрова; второго (рис.1) результаты вычисления индекса суммарного загрязнения (Zc) депонирующих сред по группе тяжелых металлов трех классов опасности: Си, Со, Ni, Pb, As, Сг, Mn, Zn, V, Sr.

Легенда

Красногвардейский район почва Zc (Log) 2010 Карта проынтерполированных значений

f(nanetvnrf2DiO|42e] \ ••

Лмлдннао nvnarira \ -

Несмотря на ряд существенных недостатков, на которые обращают внимание многие исследователи, показатель Хс является одним из немногих утвержденных санитарно-гигиенических нормативов, он унифицирован для основных депонирующих сред, относительно просто рассчитывается, даег возможность осуществить комплексную оценку загрязненности депонирующих сред. Таким образом, применительно к данной работе показатель является наиболее оптимальным вариантом.

Результаты расчетов суммарного показателя загрязнения почв показали, что в наибольшей степени загрязнены почвы Василеостровского района (2с=33,2), а в наименьшей степени — почвы Выборгского района ^с=14,8).

Для выявления приоритетных (наиболее значимых) металлов, загрязняющих почвы, были рассчитаны коэффициенты концентрации (Кс), определяемые отношением реального содержания тяжелого металла в почве к его фоновой концентрации. В перечень приоритетных металлов были включены те металлы, для которых Кс> 2 (табл. 1).

По уровню загрязненности почв исследованных районов они могут быть ранжированы следующим образом: Василеостровский > Адмиралтейский > Красногвардейский > Приморский > Пушкин > Павловск > Выборгский.

Рис. 1. Карта-схема суммарного показателя загрязнения почв Красногвардейского района

Таблица 1.

Суммарный показатель загрязнения почв Санкт-Петербурга и приоритетные загрязняющие вещества

Район гс Приоритетные загрязняющие вещества

Красногвардейский 24,8 V, Сг, Со, 2п, Эг, РЬ, Аэ, Мп

Выборгский 14,8 Сг, 7.п, РЬ, Ля, Мп

Адмиралтейский 32,9 V, Сг, /п, 5г, РЬ, Ля, Мп

Василеостровский 33,2 V, Сг, Со, Си, 7п, РЬ, Ав, Мп

Приморский 22,9 V, Сг, Со, Си, '¿п, РЬ, Ав, Мп

Пушкин 19,8 V, Сг, 7,п, РЬ, Ля, Мп

Павловск 17,0 V, Сг, Тп, РЬ, Ля, Мп

Согласно санитарным требованиям качества почв, низкий уровень загрязнения почв отмечен только в Выборгском районе Тс<\6. В Красногвардейском, Приморском, Пушкине и Павловске наблюдается средний уровень загрязнения почв 2с=16-32. Почвы Адмиралтейского и Василеостровского районов относятся к высокому уровню загрязнения почв гс>32.

Оценивая обстановку в целом по исследуемой территории города, можно констатировать, что в городских почвах накоплено значительное количество тяжелых металлов. Содержание свинца, цинка и мышьяка указывает на обширное качественное загрязнение городской среды. Содержание и аномал™ валовых форм других исследованных металлов носит очаговый характер. Выявлены резкие градиентные переходы в содержании ТМ между близко расположенными точками, что может быть обусловлено множеством факторов природного и антропогенного происхождения. Прослеживается взаимосвязь между ареалами загрязнения и особенностями городской территории — транспортной загруженностью улиц, рельефом, особенностями типов городской почвы. Для всех исследованных ТМ характерна пространственная схожесть ареалов загрязнения, что указывает на общие районы концентраций валовых форм ТМ в почвах города, а также на источники попадания ТМ в почвы. Транспорт и промышленные зоны - основные источники загрязнения ТМ окружающей местности. Эти исследования позволили обосновать следующее защищаемое положение:

Закономерности образования аномалий с высокими уровнями загрязнения, с учетом карт распределения тяжелых металлов в городских почвах.

Проведенное исследование геохимического состояния погребенных почв неолита, по отношению к современным почвам позволило выделить объем антропогенной нагрузки в разные временные интервалы изучаемого объекта. Для этого было произведено сравнение данных геохимического состояния почв неолита памятника археологии «Охта» (раскоп 15-5), к данными содержания химических элементов в почвах Красногвардейского района г. Санкт-Петербурга (табл. 2).

Таблица 2.

Содержание химических элементов в погребенных почвах неолита и в современных городских почвах на территории Красногвардейского района, мг/кг

Сг Мп Ре Со N1 Си Хп Эг РЬ

Современные городские почвы 60 502 20262 10 24 28 271 223 83

Погребенные почвы неолита 34 152 14485 11 13 26 28 154 15

Проведенные исследования сравнения содержания тяжелых металлов в современных городских почвах с погребенными почвами неолита позволяют сделать вывод о том, что в период неолит - рашгий метал содержание тяжёлых металлов в почвах было близко к геохимическому фону. В отложениях, формировавшихся с момента активного освоения исследуемых территорий человеком, отмечаются максимальные концентрации химических элементов, связанные с усилением антропогенной нагрузки на изучаемую территорию.

Вышеизложенные результаты исследования позволили сформулировать следующее защищаемое положение:

Динамика изменения антропогенной нагрузки на исследуемой территории в позднем голоцене.

Третья глава «Палеогеоэкологическне реконструкции окружающей среды по погребенным почвам и грунтам и их геохимическое картирование» посвящена характеристике культурного слоя, как источника генетической информации об истории общества, эволюции ландшафтов и их компонентов. Описаны методики отбора, обработки и анализа полевых материалов.

По материалам исследований памятника археологии «Охта» (Санкт-Петербург) и погребенных грунтов Греции (Пещера Петралона), производится реконструкция палеоэкологических обстановок времен освоения данных территорий человеком.

Антропогенная деятельность способствовала и способствует преобразованию горных пород и почв в специфический литогенно-почвенный субстрат — культурный слой. Геоэкологическое изучение культурных слоев в целом и геохимическое картирование в частности открывает новые возможности для палеогеографических и палеоэкологических реконструкций. Известно, что каждый вид хозяйственной деятельности человека характеризуется глубоким преобразованием исходных пород и почв и одновременным накоплением специфических веществ. Если анализ макроэлементов в основном направлен на изучение природных процессов, то по накоплению тех или иных микроэлементов можно более четко реконструировать интенсивность и род деятельности человека, наличие тех или иных производств. Также по данным этого анализа можно определять величину и характер примеси антропогенного вещества в культурном слое, а по составу привнесенного вещества — реконструировать тип хозяйственной деятельности человека, выявить используемые им вещества.

В устье реки Охты, на мысу, образовавшемся при слиянии р.Охты и р.Невы, в ходе проведения охранных археологических исследований крепостей Ландскрона

11

и Ниеншанц, в которых автор лично принимал участие, были выявлены исторические сооружения и участки культурного слоя различных эпох: неолита -раннего металла (VII-Ш тысл.н.), средневековья, нового времени. Неолитические слои мощностью до 1,1-2,3 м были выявлены в центральной части мыса на глубине 3,0-5,0 м. Они распространяются на территории около 10 тыс. м2 (Сорокин и др., 2009; Результаты историко-культурной экспертизы..., 2010; Сорокин, Гусенцова и др., 2009).

В 2009 г. на территории археологического памятника были проведены детальные исследования отложений раскопа 7/2. С целью выявления характера воздействия человека позднего неолита на среду его обитания было проведено исследование отложений раскопа 7/2, на участке размером 7,8 м х 6,0 м по двум уровням: А и Б (уровень Б на 0,5 м ниже уровня А). Пробы отбирались через каждые 0,6 м по координатной сетке. Всего было отобрано 308 образцов.

Отобранные образцы погребенных почв анализировались рентгенофлуоресцентиым методом на рентгеновском сканирующем кристалл-дифракционном портативном вакуумном спектрометре «СПЕКТРОСКАН MAKC-GV».

По полученным данным с помощью компьютерной программы Surfer Mapping System (Version 8.0) были построены карты, отображающие распределение геохимических индикаторов, связанных с антропогенной активностью. Для того чтобы отделить элементы, входящие в состав антропогенных остатков, от элементов, входящих в состав породообразующих минералов, использовались соотношения Ca0/(Ca0+Na20) и Sr/(Sr+Na), K/(K+Na), Rb/K. Аномальные значения показателя K/(K+Na) могут быть связаны с зонами расположения очагов. По данным распределения аномальных значений показателя Rb/K можно более детально определить местоположение очагов и проследить изменение их расположения во времени.

Анализ содержания геохимических компонентов, связанных с антропогенной деятельностью, показал, что в слоях 7/2-1 и 7/2-1Б отмечаются аномальные по сравнению с фоновыми значения фосфора, кальция - Ca0/(Ca0+Na20), что может быть связано с зонами накопления костных остатков. Аномальные значения показателя K/(K+Na) и Sr/(Si+Na), могут характеризовать зоны расположения очагов и очажных ям. Для более точной интерпретации данных необходимо сравнение полученных результатов с данными распределения археологических находок (рис.2-5).

Можно констатировать, что в позднем неолите на территории мыса Охта существовало устойчивое поселение, оставившее заметные следы в виде не только артефактов (керамики, очагов, следов от жилищ, рыболовных промыслов), но и, что важнее для нас, в виде геохимических аномалий, позволяющих выявить новые, недоступные классическим подходам в археологии, свидетельства жизнедеятельности и условий жизни человека.

Рис. 2. Са/(Са+Ыа) раскоп 7/2-1 Рис. .3. Р раскоп 7/2-1, мг/кг

Рис. 4. К/(К+1Ма) раскоп 7/2-1 Рис. 5. Зг/(8г+Ыа) раскоп 7/2-1

Проанализированные данные позволяют сформулировать защищаемое положение:

Результаты геохимических исследований памятника археологии «Охта», являющегося источником генетической информации отношений между человеком и окружающей средой.

В ходе масштабного изучения экологического состояния современных городских почв и погребенных почв, археологического памятника «Охта», относящегося к позднему неолиту, возникла необходимость проверить наработанные модели на более древних объектах. С этой целью была выбрана карстовая пещера Петралона, находящаяся на севере Греции, в провинции Халкидоники, южнее города Салоники, на холме Катсика (Ка1з&а НШ).В пещере Петралона обнаружены древнейшие останки человека, возраст которых определяется в 900 и более тыс. лет. В ходе исследования данной пещеры было выделено 34 слоя погребенных грунтов, которые сформировались в разные временные интервалы. Самый древний слой датирован в 1,7 млн лет.

Грунтовые слои пещеры начинают формироваться в период плейстоцена, и это подтверждается, главным образом фауной. Следы животных и людей обнаруживаются в различных слоях пещеры. Также на основании этих слоев узнаются и другие данные: вид животных или людей, прошедшие через пещеру, различные геологические события, как, например, климат, флора и т.д.

В ходе изучения геохимических особенностей слоев пещеры из каждого слоя были взяты образцы для проведения рентгенофлуоресцентного анализа.

По описанию слоев была построена схема интенсивности человеческой активности в пещере и данных о палеоклимате (рис.6).

Межледникскье

тшшмшттттттт

;никсеы

¡.нихсеыи

Рис. 6. Интенсивность человеческой деятельности и палеоклимат по разрезу пещеры Петралона

Интенсивность человеческой деятельности определялась количеством обнаруженных артефактов в каждом исследуемом слое. Базисом для относительного метода датирования слоев пещеры является фауна. Хронология жизни различных животных в Европе достаточно хорошо известна.

При анализе построенной схемы выделяется следующая особенность -разрезы с высокой активностью жизнедеятельности совпадают с разрезами похолоданий в ледниковые периоды. Разрезы с отсутствием человеческой жизнедеятельности совпадают с межледниковыми периодами, в которых существовали условия для проживания древних людей на открытых территориях.

Территория Балканского полуострова, и современной Греции в том числе, была свободна от покровных оледенений, хотя их мощное влияние регулярно ощущалось.

В качестве базовой шкалы временных оледенений была использована альпийская терминология для Центральной и Западной Европы.

С целью подтверждения установленных и выявления новых палеоэкологических обстановок при помощи геохимических методов была построена схема, в которой сопоставлены слои известных оледенений Европы (Донау, Гюнц, Миндель, Рисс, Вюрм) по разрезу пещеры Петралона, с показателями геохимических модулей ТЮ2/А1203, С АРМ АО. Ре203/Са0 (рис. 7). Совместное использование данных модулей позволяет получить наиболее точную информацию об условиях формирования отложений.

Ре^О./СаО - позволяет выявить изменение степени увлажненности. Более интенсивное накопление гидроокислов железа происходит в более влажных климатических условиях по отношению к карбонату кальция, преобладание которого характерно для сухих условий.

Рис. 7. Отражение оледенений Европы в разрезах пещеры Петралона по показателям модулей ТЮ2/А120з, СЛЬМАв, Ре203/Са0

: №><ят»:

[Эндосредне /1 едн икрвыЯ

500-400

здосреднелеаниковыи

Иечц'еднхкоаье

: сухой лоимат

САЬМАв = A1203/(A1203+Ca0+Mg0)x 100 - новый модуль, который часто используют зарубежные исследователи. Данный модуль может служить индикатором влажности климата. Его значения выше в гумидных условиях, чем в аридных.

ТМ=ТЮ2/А120з — титановый модуль зависит от климатических условий образования отложений. Его значения выше в гумидных условиях, чем в аридных.

Увеличения значений индикаторных соотношений элементов Ре2Оу'СаО, САЬМАв, ТЮг/АЬОз характеризуют усиление процессов физического и химического выветривания и могут отражать переход к увлажненности в ледниковые периоды.

Геологические, палеоботанические и палеонтологические исследования также свидетельствуют о том, что во время ледниковых эпох на Балканском полуострове увеличивалась влажность и снижалась температура.

Оледенение Донау отражают повышенные значения модулей в слоях 24 и 25. Повышенные значения модулей в 20 слое отражают ухудшение климатических условий в сторону понижения температуры и увеличения влажности. Повышенные значения модулей в слое 13, 18 отражают оледенение Гюнц. Слои 3, 5, 7,9, отражают промежуточные межледниковые фазы оледенения Миндель. Слои 2,4, 6, 8 отражают ледниковые стадии оледенения Миндель.

Первый слой представляет собой сталагмитовое вещество, образовавшееся после естественного закрытия пещеры около 200 тыс. лет назад. Следовательно, со времени закрытия пещеры и до сегодняшнего дня должно было пройти ещё два ледниковых периода, это Рисс и Вюрм.

Следовательно, во времена оледенений климатические условия были неблагоприятными для проживания на открытых территориях древних людей. Люди входили в пещеру во время холодных периодов. Не было нужды использовать пещеру, когда климат был тёплым.

Полученные результаты позволяют сформулировать следующее защищаемое положение:

Временная динамика пребывания древнего человека в пещере Петралона и содержание геоэкологической памяти среды пребывания в ней древнего человека.

В заключении перечислены основные выводы, которые сводятся к следующему:

— городские почвы Санкт-Петербургской агломерации испытывают сильнейшую техногенную нагрузку, что проявляется в нарушении физических и химических свойств, ведущих к потере почвами своих функций. По уровню загрязненности почв исследованных районов они могут бьггь ранжированы следующим образом: Василеостровский (2с=33,2) > Адмиралтейский (7с~32,9) > Красногвардейский (7с=24,8) > Приморский (2с=22,9) > Пушкин (7с=19,8) > Павловск (2с=17,0) > Выборгский (2с=14,8). Низкий уровень загрязнения почв отмечен только в Выборгском районе 7с<16. В Красногвардейском, Приморском, Пушкине и Павловске наблюдается средний уровень загрязнения

почв Zc=16-32. Почвы Адмиралтейского и Василеостровского района относятся к высокому уровню загрязнения почв Zc>32.

- на значительной части территории зафиксирована высокая степень загрязнения городских почв такими элементами как, As, Pb, Zn (I класс токсикологической опасности). Наибольшему техногенному воздействию подвергаются территории промышленных предприятий, автомобильных и железных дорог.

- в позднем неолите на территории Охтинского мыса существовало устойчивое поселение, оставившее заметные следы не только в виде артефактов, но и в виде почвенных геохимических аномалий, позволяющих выявить новые, недоступные классическим подходам в археологии, свидетельства жизнедеятельности и условий жизни человека. Индикатором антропогенного вклада в данном случае является соотношения Р205, Sr, СаО, К20 и Rb.

- использованные геохимические модули ТЮ2/А1203, CALMAG и Fe203/Ca0, позволили выявить закономерные природно-климатические изменения окружающей среды на Балканском полуострове в период плейстоцена, определявшие время пребывания древнего человека в пещере Петралона. Полученные геохимические данные отражают климатическую обстановку по известным оледенениям Европы.

III. СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

1. Нестеров, Д.А. Влияние палеогеоэкологических условий на эволюцию доисторического человека / П.Н. Мавопуло, Д.А. Нестеров // Известия Российского государственного педагогического университета им. А.И. Герцена. Серия Естественные и точные науки. - 2012. - № 144. - С. 130-135 (0,5/0,3 п.л.).

2. Нестеров, Д.А. Загрязнение почв Красногвардейского района Санкт-Петербурга тяжелыми металлами / Д.А. Нестеров, А.М. Максимова, Д.П. Финаров И Известия Российского государственного педагогического университета им. А.И. Герцена. Серия Естественные и точные науки. - 2012. - № 153 (2). - С. 104-109 (0,6/0,5 п.л.).

3. Нестеров, Д.А. Гоминиды и окружающая среда / Мавопуло П.Н., Нестеров Д.А., Пулианос А.Н. // Вестник МАНЭБ. Научно-технический журнал Международной академии наук экологии, безопасности человека и природы. - Т.15. - №5. - СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 2011. - С. 49-56 (0,7/0,5 п.л.).

4. Нестеров, Д.А. Геохимическая оценка антропогенных отложений эпох неолита-энеолита на памятнике Охта 1 (Санкт-Петербург) / Нестеров Е.М., Кулькова М.А., Маркова М.А., Нестеров, Д.А. // Вестник МАНЭБ. Научно-технический журнал Международной академии наук экологии, безопасности человека и природы. - Т.15. - №5. - СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 2011. - С. 56-61 (0,7/0,4 п.л.).

5. Нестеров, Д.А. Геохимическая характеристика озера Ставок / Е.М. Нестеров, Д.А. Субетго, Е.В. Шмитг, Д.А. Морозов, П.И. Егоров, Д.А. Нестеров // Геология, геоэкология, эволюционная география: сборник научных трудов. — СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 2010. - С. 59-64 (0,4/0,1 пл.).

6. Нестеров, Д.А. Обоснование необходимости очистки рек и каналов Санкт-Петербурга от донных отложений / A.M. Максимова, Д.А. Нестеров // Материалы VIII Международной конференции и летней школы «Геология в школе и вузе: геология и цивилизация». - СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 2013. - С. 67-72 (0,4/0,3 пл.).

7. Нестеров, Д.А. Анализ антропогенных отложений эпохи неолита на памятнике Охта 1 (раскоп 7/2) по данным геохимического картирования / Е.М. Нестеров, М.А. Кулькова, П.И. Егоров, М.А. Маркова, Д.А. Нестеров // Геология, геоэкология, эволюционная география: сборник научных трудов. -СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 2010.-С. 171-173 (0,2/0,1п.л.).

8. Нестеров, Д.А. Загрязнение почв тяжелыми металлами и оценка их влияния на здоровье в Красногвардейском районе Санкт-Петербурга / Нестеров Д.А., Максимова A.M. // Науки о Земле и цивилизация: Материалы Международной молодежной конференции. Том. 1. — СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 2012. -С.208-212 (0,3/0,2 пл.).

Подписано в печать 14.02.2014. Формат 60/84'Лб. Бумага офсетная. Объем 1,25 усл.печл. Тираж 100 экз. Заказ № 51-18

Отпечатано в издательско-полиграфическом центре «Эпиграф». Санкт-Петербург, Южное шоссе, 56-а.