Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Геоэкология почвенных покровов позднего голоцена Южного Приладожья

ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Геоэкология почвенных покровов позднего голоцена Южного Приладожья"

МАРКОВА МАРИЯ АЛЕКСАНДРОВНА

ГЕОЭКОЛОГИЯ ПОЧВЕННЫХ ПОКРОВОВ ПОЗДНЕГО ГОЛОЦЕНА ЮЖНОГО ПРИЛАДОЖЬЯ

Специальность: 25.00.36 - Геоэкология (Науки о Земле)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Санкт-Петербург 2011

4856291

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

имени А.И. Герцена»

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

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

доктор географических наук, профессор Карлович Игорь Анатольевич

кандидат географических наук, доцент Сушков Сергей Федорович

Ведущая организация:

Российский государственный гидрометеорологический университет

Защита состоится февраля 2011 года в часов на заседании

Совета Д 212.199.26 по защите докторских и кандидатских диссертаций при Российском государственном педагогическом университете им. 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.

Автореферат разослан М » 2011 г.

Ученый секретарь Совета / И.П.Махова

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы диссертации обусловлена необходимостью уточнения известных и установления новых закономерностей геохимической эволюции почвенных покровов голоцена, влияния антропогенной деятельности на состояние почв и фунтов для решения вопросов геоэкологии, археологии, эволюционной географии, детализации природных изменений в прошлом и настоящем, а также недостаточной степенью изученности этих вопросов для территории Северо-Запада Европейской части России.

Для исследуемой территории не существует детальных реконструкций эволюции окружающей среды, выполненных на основе изучения экогеохимии почв. Почвенный покров, среди других природных архивов, является летописью, в которой^ записана и сохранена информация (память) о современных и прошлых геоэкологических обстановках местного, регионального и общепланетарного уровня.

Известный ряд климатических и палеогеографических реконструкций эволюции окружающей среды (Хотнскш, 1977; Величко, 1989 и др.) не раскрывает в полной мере голоценовую историю Северо-Запада России. В последние годы уделяется все большее внимание проблеме ландшафтно-климатической изменчивости, а также факторам, приводящим к сменам палеогеографических параметров окружающей среды.

Объектом исследования являются почвы и почвогрунты среднего и позднего голоцена южной части Приладожского геоэкологического района.

Предметом исследования являются процессы геоэкологической эволюции почвенных образований в голоцене.

Цель исследования заключается в выявлении особенностей геохимии почвенных покровов, как основы реконструкции геоэкологических обстановок в голоцене и совершенствовании методов геоэкологического мониторинга окружающей среды.

Для достижения поставленной цели были поставлены и решены следующие задачи:

- изучить геохимические особенности почв и почвогрунтов голоцена южной части Приладожского геоэкологического района;

- через геохимические индикаторы выявить черты палеоэкологических обстановок прошлого и их влияние на поведение человека;

- определить закономерности геоэкологической эволюции в голоцене;

- характеризовать методологические основы и методы геоэкологического мониторинга почв.

На защиту выносятся следующие основные положения:

- почвенные покровы голоцена южной части Приладожского геоэкологического района обладают специфической памятью, уточняющей геоэкологические параметры отношений: окружающая среда - человек, человек - окружающая среда.

- пространственно-временной геоэкологический анализ почвенных образований различных территорий южной части Приладожского геоэкологического района позволил установить ряд закономерностей, отражающих как высокую, так и крайне низкую степень корреляции загрязнений, связанных с многоаспектным влиянием антропогенной деятельности на экологическое состояние региона.

- уникальное сочетание различных географических компонентов окружающей среды в среднем-позднем голоцене сформировало в нижнем течении реки Охты экологическую нишу, благоприятную для жизнедеятельности человека неолита - раннего металла и позднего средневековья.

- в ходе установленной нами внутрилиториновой трансгрессии деятельность человека на изучаемой территории временно была прекращена вследствие неблагоприятных геоэкологических условий.

- геоэкологические исследования почвенных образований голоцена южной части Приладожского геоэкологического района являются основой для разработки концепции геоэкологического мониторинга окружающей среды.

Теоретической и методологической основой диссертации являются конструктивные идеи и результаты исследований отечественных и зарубежных специалистов в области географии, геологии и геохимии: Е.И. Александровской, A.JI. Александровского, Х.А. Арсланова, Э.И. Гагариной, К.К. Маркова, H.H. Верзилина, Е.М. Нестерова, Д.А. Субетто, Г.И. Клейменовой, A.B. Маслова, М.А. Спиридонова, В.А. Шахвердова, Е.М.Емельянова, Э.А. Александровой, O.A. Чичаговой, П.Е. Сорокина, М.А. Кульковой, Ф.Я. Сапрыкина, Е.М. Bridges, Н.Р. Blume, и др. Научная новизна работы состоит в том, что:

- впервые выполнена детальная геохимическая характеристика почв и почвогрунтов голоцена южной части Приладожского геоэкологического района с использованием новых авторских данных, послуживших основой для палеогеоэкологических реконструкций развития окружающей среды;

- на основании комплексного анализа почвенных покровов южной части Приладожского геоэкологического района выявлены пространственно-временные закономерности геоэкологической эволюции окружающей среды в голоцене и ее связь с природно-климатическими и антропогенными процессами;

- на исследуемой территории выявлена резкая смена условий седиментогенеза (внутри^-литориновая трансгрессия), которую автор рассматривает как катастрофическое природное явление регионального масштаба;

- выполненные геоэкологические исследования почвенных образований голоцена показали их перспективность и необходимость развития этого

направления как нового инструмента для реконструкций

палеогеографических обстановок прошлого.

Теоретическая значимость диссертационного исследования заключается в выявлении ряда геоэкологических закономерностей эволюции почвенных покровов территории исследования в голоцене и дальнейшей разработки теории эволюции окружающей среды на основе междисциплинарного подхода.

Практическая значимость. Результаты работы позволяют реконструировать особенности геоэкологической эволюции окружающей среды в голоцене. Полученные данные могут служить основой геоэкологического мониторинга окружающей среды и природоохранных мероприятий. Материалы, полученные автором, используются научными и производственными организациями, внедрены в учебный процесс РГПУ им. А.И.Герцена, включены в научно-производственные отчеты кафедры геологии и геоэкологии по ее договорам и грантам, в которых автор принимала непосредственное участие как ответственный исполнитель и исполнитель (ИИМК РАН, ВСЕГЕИ, ВНИГРИ, Комитет по природопользованию... СПб и др.).

Составлены авторские картосхемы содержания тяжелых металлов для исследуемого региона; выявлены геохимические особенности поверхностных почвенных горизонтов в пределах Санкт-Петербурга; осуществлено зонирование территории по величине коэффициента суммарного загрязнения; осуществлено функциональное ранжирование территории археологического памятника «Охта» на основании геохимических параметров.

Обоснованность и достоверность результатов исследования базируется на большом объеме количественных и качественных исходных материалов, применении сертифицированных 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 почвенного покрова южной части Приладожского геоэкологического района, береговой зоны Финского залива (от г.Санкт-Петербурга до г.Хамина в Финляндии), полученные автором в течение полевых сезонов 2006-2010 гг., а также материалы ВСЕГЕИ им. А.П. Карпинского, любезно предоставленные В. А. Шахвердовым, данные Северо-Западного института Наследия, техническая документация проектных организаций.

Соискателем использовано более 1300 образцов для литологического, минералогического, геохимического (более 10000 элементоопределений) и радиоуглеродного анализа (получено 15 радиоуглеродных дат). Отбор и подготовка проб к анализу проводились в соответствии с официально утвержденными и разработанными методиками (ГОСТ 17.4.4.02-84; ГН 2.1.7.204106: 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 7.0 и др.

Апробация исследований. Результаты исследований были доложены на VIII Межвузовской молодежной научной конференции «Школа экологической геологии и рационального недропользования» (СПбГУ, Санкт-Петербург, 2007 г.); LX Межвузовской конференции «Герценовские чтения» (РГПУ им. А.И. Герцена, Санкт-Петербург, 2007 г); VIII-X Международных семинарах «Геология, геоэкология, эволюционная география» (РГГГУ им. А.И. Герцена, Санкт-Петербург, 2008-2010 гг.); IX Международном форуме «День Балтийского моря» (ХЭЛКОМ, Санкт-Петербург, 2008 г.); VI Международной конференции «Геология в школе и вузе: Геология и цивилизация» (РГПУ им. А.И. Герцена, Санкт-Петербург, 2009 г.); Международной научно-практической конференции «Устойчивое развитие и геоэкологические проблемы Балтийского региона» (НГУ им. Я.Мудрого, В.Новгород, 2009 г.); I Международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов, посвященной памяти академика А.П. Карпинского (ВСЕГЕИ им. А.П.Карпинского, Санкт-Петербург, 2009); VI Международной научной конференции студентов и аспирантов «Геология, геоэкология, геология: опыт научных исследований» (ДГУ, Днепропетровск, 2009 г.).

Содержание работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы, двух приложений. Цитированная литература содержит 146 названий. Объем работы - 189 страниц машинописного текста, включая 35 таблиц и 60 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, выносимьк на защиту, обоснованы научная новизна и практическая значимость результате! исследования. Логика и результаты исследования представлены в глава? диссертации.

В первой главе «Характеристика окружающей среды южной част» Приладожского геоэкологического района и методы исследований» даете; общая характеристика природных и техногенных условий исследуемо* территории,, рассматриваются геоэкологические параметры эволюции окружающее среды в голоцене, обосновывается выбор почвенных покровов как объекп изучения, приводится общая схема и основные этапы работ, характеризуют« методы и приемы исследований.

Развитие природы исследуемого района в голоцене проходило в условия? постоянных климатических колебаний, чередования теплых и холодных, сухих i влажных отрезков времени, длительность которых колеблется от нескольких соте^

до первых тысяч лет. В конце рассматриваемого интервала времени начали появляться первые неолитические поселения человека вдоль рек и морских берегов.

По геоэкологическому районированию Л.Л.Розанова (2010, 2006) территория исследования относится к южной части Приладожского района Западного сектора Северо-Евразиатской зоны, который охватывает территорию Ленинградской области и Республики Карелия. Кроме этого, исследования береговой зоны северо-восточной части Финского залива были проведены на территории Финляндии, для которой подобного геоэкологического районирования не проводилось. Несмотря на это физико-географическйс условия рассматриваемого участка схожи с таковыми для российской части береговой зоны северо-западной части Финского залива.

В естественных условиях для подзоны южной тайги, к которой относится изучаемая территория, характерны хвойные леса на почвах подзолистого типа. Однако в условиях сильной антропогенной нагрузки почвы городов района исследования (в особенности Санкт-Петербурга) существенно изменены по сравнению с первоначальными типами почв. 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) сохраняются преимущественно на окраине города, среди жилых массивов - в пределах старых лесопарковых участков. Для почв города характерны такие свойства как дискретность распространения, отсутствие некоторых горизонтов; появление горизонтов антропогенного генезиса; наличие включений антропогенного происхождения, переуплотнение, засоление почв и другие изменения их физико-химических свойств. В городской застройке селитебного типа открытые поверхности с почвенным покровом занимают не более 40% от общей площади микрорайонов, в производственных зонах города - не более 20%. (Тимиргалеев, 2007).

В последние годы увеличивается интерес к проблеме ландшафтно-климатической изменчивости, а также факторам, приводящим к сменам палеогеографических параметров окружающей среды. Большое внимание в работах специалистов уделяется созданию высокоразрешающих баз данных о природно-климатических изменениях, основанных на детальном, послойном изучении разрезов континентальных и озерных отложений с использованием современных методов исследований (Величко и др., 2001; Субетго, 2002, 2007 и др.). Тем не менее, для Северо-Запада России практически не существуют детальных реконструкций эволюции окружающей среды, выполненных на основе изучения экогеохимии почвенных покровов. Почвенные покровы, среди других природных архивов, являются летописями, в которых записана и сохранена информация о современных и прошлых геоэкологических обстановках местного, регионального и общепланетарного уровня. В связи с этим объектом исследования

выбраны почвенные покровы голоцена южного Приладожья и других территорий, расположенных в различных ландшафтно-климатических условиях.

Вторая глава «Геоэкологические особенности погребенных поверхностей позднего голоцена в устье реки Охга» посвящена реконструкции палеоэкогогических обстановок времени освоения человеком территории региона.

Погребенные почвы содержат ценные сведения о палеоэкологии поселений и других местообитаний, отражают негативное и позитивное воздействие человека на природу и поэтому служат важным объектом исследований. Почвы несут на себе отпечаток антропогенной деятельности, дошедшие до нас в виде осколков, обломков или целостных предметов или объектов, а также различных геохимических полей, формирующихся под воздействием жизни и деятельности человека. Археологические памятники - это не только исторический источник, но и хранилище многочисленных данных об окружающей среде, эволюции почв, растительного покрова и древнего животного мира.

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.

Геохимическое картирование культурных слоев археологического памятника «Охта» позволяет определить расположение артефактов, стоянок древнего человека, основные направления деятельности человека и оценить состояние природных компонентов. Использование результатов геохимического, палинологического анализа и методов радиоуглеродного датирования позволяет с высокой точностью осуществлять временную привязку к событиям голоценовой истории Северо-Запада России. Кроме этого, изучение геохимических индикаторов позволит уточнить методику геохимического поиска следов деятельности древнего человека и может послужить началом создания геохимической базы данных маркеров хозяйственной деятельности человека на территории Санкт-Петербурга. Некоторые свойства-признаки органической и минеральной части почв сохраняются в исторических и геологических масштабах времени, являются их «памятью».

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

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

В 2009 г. на территории археологического памятника были проведены детальные исследования отложений из разреза северо-восточной стенки раскопа 7/2. Отбор образцов производился последовательно в каждом 5-ти сантиметровом слое от уровня абсолютной отметки 110 см. Отобрано 40 образцов в горизонтах 110-320 см (Кулькова и др., 2010; Нестеров и др., 2010). Формирование голоценовых отложений, вмещающих культурные слои неолитического поселения происходило в условиях мелководного залива при периодическом увеличении и уменьшении уровня воды. Горизонтальная слоистость отложений, ритмичность которых обусловлена колебаниями уровня воды, археологические артефакты, типологически связанные с определенными прослоями отложений, анализ распределения радиоуглеродных дат, который показывает четкую корреляцию комплексов полученных дат по разным типам органогенных материалов с выделенными стратиграфическими комплексами - все эти фактические данные свидетельствуют о формировании отложений и связанных с ними остатков материальной культуры в основном in situ в результате процессов седиментогенеза. Можно отметить незначительные процессы перемывания уже образовавшихся слоев отложений, которые проявляются по площади их распространения в результате подъема уровня воды. Данные мультидисциплинарных исследований позволяют выделить несколько этапов развития палеогеографических и культурно-исторических событий в районе устья реки Охты в голоценовый период.

В период 6459-5666 лет до н.э., во время максимума литориновой трансгрессии район устья реки Охты представлял собой открытый мелководный опресненный залив Литоринового моря, который находился в свободном сообщении с морем. В силу того, что волны, вступавшие в этот залив, встречали здесь более спокойную воду, их энергия уменьшалась, и перемещаемый ими песок отлагался при входе в залив, образуя на его дне песчаную косу, которая, постепенно увеличиваясь, поднялась до поверхности воды и отгородила Охтинский залив от моря, превратив его в лагуиу. По мере понижения уровня Литоринового моря происходила частичная изоляция Охтинского залива и заболачивание его прибрежной зоны (Александровский и др., 2009; Dolukhanov et al., 2009; Miettinen et al., 2007; Sandgren et al., 2004). Появление первых людей, носителей ямочной и ямочно-гребенчатой культурной традиции на этой территории относится к периоду около 4070 лет до н.э., во время морской регрессии, они занимают побережье мелководного морского залива и используют эту территорию как промысловую зону для охоты и рыболовства, которые преобладали в их хозяйственной деятельности.

Следующий этап начинается около 3500 лет до н.э. Для него характерно ухудшение климатических условий, понижение уровня водоема и формирование системы мелководных речных проток. Археологических находок, относящихся к слоям этого периода, зафиксировано не было. Возможно, резкое уменьшение уровня воды и формирование мелководных речных проток делает сложным дальнейшее развитие промысловой деятельности (особенно рыболовства) и древнее население ищет другие экологические ниши. Изменение ландшафтно-климатических условий около 3200-3000 лет до н.э. делает эту территорию снова привлекательной для обитания. Формируются прибрежные условия мелководного, периодически заболачивающегося бассейна. Происходит распространение березовых лесов. Берега зарастают черной и серой ольхой. Климатические условия достаточно теплые и влажные. В этот период на побережье появляются поселения с зонами жилой и хозяйственной деятельности, погребения, материальные остатки которых относятся к культуре гребенчатой традиции эпохи позднего неолита-энеолита. Пик антропогенной активности населения приходится на период 28002100 лет до н.э.

Около 1500 лет до н.э. палеогеографическая обстановка на исследуемой территории вновь изменяется. Климатические условия характеризуются как нестабильные. Данная территория представляет собой дельту речной системы, впадающей в мелководный морской залив. По-видимому, такая обстановка могла сложиться при формировании в этот период р. Невы (около 1350 г. до н.э.), что привело к выносу большого количества песчано-алевритовых отложений в Финский залив и в течение 300 лет происходил рост дельты и формирование ее надводной части (Саарнисто, 1996). В дальнейшем на этой территории появляются носители культурных традиций эпохи бронзы и римского времени около 1000 г. до н.э.

Проанализированные данные позволяют сформулировать защищаемое положение о том, что на изучаемой территории, установленное в ходе исследования уникальное сочетание различных географических компонентов окружающей среды в среднем-позднем голоцене сформировало в нижнем течении реки Охты экологическую нишу, благоприятную для жизнедеятельности человека неолита - раннего металла и позднего средневековья.

Наиболее ранние свидетельства о погребенных почвах обнаружены в раскопе 16 (рис.1). Они представляют собой сорванные в ходе, установленной нами, внутрилиториновой трансгрессии прямоугольные куски гумусовой части почвенного покрова с калибровочным возрастом от 6450 до 6200 лет до н.э. (СП6 69; табл. 1). По предварительной оценке профессора, доктора с.-х. наук, заведующего кафедрой почвоведения и экологии почв биолого-почвенного факультета СПбГУ Б.Ф. Апарина данные почвы можно отнести к гидроморфно-аллювиальным с признаками оторфования и ожелезнения.

Исходя из положения органогенного горизонта в данном профиле (и распределению таких участков в раскопе), его залегания и свойств ниже- и

вышележащих слоев, можно предположить, что почвенный слой непосредственно не образовался в данном районе, а был, вероятно, привнесен с близлежащих районов потоками воды в условиях катастрофического (внезапного) наводнения в ходе внутрилиториновой трансгрессии.

Рис.1. Фрагмент погребенной почвы

Для установления этого события в Лаборатории Геохимии окружающей среды им. А.Е.Ферсмана было проведено радиоуглеродное датирование. Анализу подвергались образцы палеопочв и древесины (СП6 73, СП6 76, СП6 69). Полученные возрастные привязки позволяют нам предположить, что данное катастрофическое для человека событие произошло ориентировочно в период 3989-3633 лет до н.э. (5000-5050 лет назад).

Таблица I.

Результаты радиоуглеродного датирования по раскопу 16_

Наборах орный индекс Описание образца Материа л Результаты датирования

Радиоуглерод ный возраст (лет назад) Калиброванны й возраст (2о) лет до н.э. (ВР)

Спб-69 Р. 16., Зап.стенка. Почвы 7500±80 6450-6200

СПб-68 Раскоп 16/3,слой отложений под платформой, гл.80 Органик а 7288±85 6274-6007

СПб-84 Раек. 16/3,слой отложений под платформой, гл.80 Почвы 7449±90 6459-6201

СПб-83 Раек. 16/3,слой отложений под платформой, гл.80 Почвы 6959Ü00 6013-5666

СПб-75 Раек. 16, обр.4, гл. 105 Кора 5100±100 4071-3656

СПб-76 Раек. 16, обр.4, платформа, сл. 3, гл.80 Дерево 5050±60 3964-3708

СПб-73 Раск.16, обр.2, низ платформы, гл.70 Дерево 5000±100 ВР 3989-3633

Несогласное залегание, косая слоистость, угловатые куски органики, грубая сортировка отложений указывают на внезапную трансгрессию (Шмитт, 2009). Трансгрессия, по-видимому, привела к прекращению деятельности человека на этом участке. Грубозернистые, неокатанные обломки горных пород, косая слоистость, остроугольные куски палеопочв свидетельствуют о резкой смене физико-географических условий от континентально-прибрежных на трансгрессивные. Выше по разрезу осадки указывают на существование морских условий. Вышележащие слои законсервировали неолитические памятники, сохранив их от разрушения природными и антропогенными агентами последовавших времен.

Данное событие согласуется с так называемой Сайменской трансгрессией - прорывом Сайменских озер в Финляндии около 5500 л.н„ поступлением вод в Ладожское озеро (Субетто, 2007; Субетто и др., 2009).

Выявленные закономерности позволяют сформулировать защищаемое положение о том, что в ходе установленной нами внутрилиториновой трансгрессии деятельность человека на изучаемой территории временно была прекращена вследствие неблагоприятных геоэкологических условий.

Некоторые авторы (Costa, Kern, 1999) отмечают, что воздействие человека на окружающую среду проявляется в увеличении концентраций биогенных элементов в местах древних стоянок. Аналитические исследования характера распределения отдельных элементов-индикаторов антропогенных систем, а также их ассоциаций, выявленных с помощью методов математической статистики, составление моно- и полиэлементных карт, сравнение геохимических материалов с историко-археологическими данными дают возможность установить местоположение и площадь функциональных зон, таких как жилище, очаг, выгребная яма и др., а также проследить изменение во времени их расположения. Применение геохимических методов в основном ограничивается определением общего содержания фосфатов в почвах (Веллесте, 1952), однако в последнее время начинают использоваться другие геохимические показатели, связанные с антропогенной активностью. Деятельность человека изменяет свойства, состав почв и оставляет свой геохимический след в отложениях. Модификация почв проявляется в увеличении концентрации химических элементов и их соединений, которые связаны с определенной деятельностью человека. Главные элементы-индикаторы антропогенного воздействия - это фосфор, кальций и стронций (Nunez, 1990; Costa, Kern, 1999), которые входят в состав минеральной части костной ткани, зубов, роговых образований. В местах поселений, в местах ; захоронений людей и животных, содержания фосфора, кальция и стронция имеют сильные аномальные значения. Это связано с тем, что карбонат-апатит (минеральная составляющая костной ткани) практически не растворяется и не вымывается. Аномально высокие содержания калия на местах древних поселений связаны с зонами очагов, куда этот элемент интенсивно поступает с золой древесных растений (Middleton et al, 1996). Древесина и древесная зола в высокой степени обогащена марганцем и в некоторой степени цинком (Aston et al, 1998).

Повышенные концентрации в почвах калия и фосфора могут быть связаны с поступлением и накоплением на данном участке экскрементов человека или животных, а также тканей и шкур (Griffith, 1981). Повышенные значения стронция в структурах жилых помещений древних поселений связаны с накоплением остатков ороговевшей ткани (Middleton, 1996). Для оценки древнего антропогенного влияния на окружающую среду в настоящее время используют способ «многоэлементного» анализа (Wilson et al., 2007; Costa, Kern, 1999).

С целью выявления характера воздействия человека позднего неолита на среду его обитания нами было проведено исследование отложений раскопа 7/2, на участке размером 7,8 х 6 м. по двум уровням: А и Б (на 0,3 м ниже уровня А). Пробы отбирались через каждые 0,6 м, методом координатной сетки. Всего было отобрано 28 образцов (по 11 профилям).

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 калий, рубидий, кальций и стронций, входящие в состав антропогенных остатков, от кальция и стронция, 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 и очажных ям. 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 7/2-1В 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) могут характеризовать зоны расположения очагов и очажных ям. Для более точной интерпретации данных необходимо сравнение полученных результатов с данными распределения археологических находок (рис.2).

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.

Мысовое городище новгородцев, Ландскрона и Ниеншанц шведов, следы штурма крепости Петром I также оставили свои «документы», читаемые геоэкологическими методами исследований.

' Раскоп7/2-1 Ре (%) гаскоп ш-\. ги(Г\-1-|ча/, -л

Рис.2. Участки функциональных зон, выявленные по распределение фосфора, кальция,калия и железа по площади раскопа 7/2-1

0-0026 0.0025 0.002а 0.0023 0.0022 0.0021 0.002 0 0019 0,0018 0.001? 0.0016 0 0015 0.0011 0.0013 0.0012 0.0011

оооов

0.0007«

о.оооге 000074

0.00072 00007 000068 0.00066 0 00064 0.00002 00005 0 00058 0.00056 0 0005-1 0.00052 00005 0 00048 0.00040 О.ОООМ 0 00042 00004

ооооза

0.00036 0 00034 0.00032

Анализ полученных результатов по геохимии палеопочв позволяет предложить следующее защищаемое положение: почвенные покровы голоцена Южного Приладожья обладают специфической памятью, уточняющей геоэкологические параметры отношений: окружающая среда - человек, человек — окружающая среда.

В третьей главе «Поведение тяжелых металлов в почвах и почвогрунтах в условиях современного техногенеза» рассматриваются особенности, связанные с многоаспектным влиянием деятельности человека на экологическое состояние окружающей среды.

В рамках работ, инициированных кафедрой геологии и геоэкологии, автор вместе с аспирантами Е.В.Масловой, В.Е.Марковым принимала участие в изучении донных и береговых отложений Лахтинского разлива с целью установления влияния техногенеза на окружающую среду в течение последних 300 лет. В двух скважинах, отобранных на северном побережье Лахтинского разлива на глубине 6,65-6,95 м от уреза воды нами был обнаружен горизонт слабо разложившегося торфяника. Возраст торфяника по результатам радиоуглеродного датирования составил 314±100 лет. Ниже по разрезу залегает слой голубовато-серых плотных глинистых отложений, перемытых с торфом.

Данные указывают на вероятность того, что на момент основания Санкт-Петербурга уровень воды в Лахтинском разливе и, соответственно, на прилегающей акватории был ниже нынешнего ординара. Следовательно, строительство города велось на относительно высокой на тот момент суше. Позднее уровень Балтийского моря, вероятно, снова повысился, и основной проблемой города на многие столетия стала проблема наводнений.

Намыв тяжелых минеральных частиц на поверхность торфа, предположительно происходил в течение последних столетий в результате нагонов воды из Финского залива, продолжающегося опускания территории и колебаний уровня Балтийского моря, опережающих накопление торфа. Воздействие периодических нагонов воды - специфичная черта ландшафтов Лахтинской впадины. Следовательно, примерно за 300 лет могли накопиться залегающие выше данного слоя примерно 2 м глинистых отложений. С образования Санкт-Петербурга антропогенное воздействие на геосистему Лахтинского разлива возрастает, что подтверждается геохимическим анализом донных отложений.

Торф служит своеобразной границей между отложениями, резко различающимися по химическому составу. Это служит косвенным, дополнительным подтверждением того, что торфяник не является переотложенным, а так называемым «in situ». Для всех элементов, за исключением стронция и мышьяка наблюдаются более низкие уровни значений содержания в отложениях, лежащих ниже слоя торфяника.

Верхний слой отложений, к которому приурочены максимальные концентрации химических элементов, сформировался примерно за последние 5060 лет, то есть с середины XX века (Шмитт, 2009). Полученные данные подтверждают возросшее влияние Санкт-Петербурга на вещественный состав

донных отложений Лахтинского разлива в связи с резко возросшим уровнем техногенеза, выраженное в повышении содержания ряда химических элементов в осадках.

В ходе полевых работ в июле 2008 г. автором производился отбор образцов почвенного покрова береговой зоны северо-восточной части Финского залива от г. Хамина до г. Зеленогорск с целью установления поведения тяжелых металлов в экосистеме региона. Данные статистической обработки результатов анализа представлены в таблице 2.

Максимальные концентрации исследуемых элементов выявляются в районах, близких к крупным населенным пунктам. На территории России выделяется несколько участков береговой зоны с повышенными концентрациями тяжелых металлов - западнее г.Зеленогорска, вблизи населенных пунктов Приморска, Выборга и Высоцка, что, вероятно, связано с повышенным уровнем техногенеза в районе городов. Литофильные элементы Сг и V распределены по территории достаточно равномерно, что связано с однородным литохимическим составом подстилающих пород.

Таблица 2.

Данные статистической обработки результатов анализа проб почвенного

покрова береговой зоны Финского залива

Показатель Содержание химическим элементов

Бг 2п N1 Со Бе Мп Сг V "Л

С гарм, мг/кг 123 61,8 14,5 7 6,5 13473 169 53 22,7 1587

С геом, мг/кг 117 50,7 13,9 5,9 11586 152,8 52,5 21,0 1491

Б 1,4 1,9 1,38 1,6 1,8 1,6 1,2 1,5 1,4

Мин., мг/кг 47,9 21,8 7,86 2,4 4719 77,6 42,9 8,8 849

Макс., мг/кг 177 169,2 31,5 12,0 30197 367,2 75,5 40,6 2918

Число проб 31 28 27 28 29 25 31 27 29

одк1 . 55 20 - . . - . _

ПДК2 - 23" 4" 5" - 1500 6П 150

Кларк в земной коре3, мг/кг 340 83 58 18 46500 1000 83 90 4500

Кларк в почве4, мг/кг 380 84 110 13 38000 850 150 4900

" - ПДК для подвижной формы;1 - ГН 2.1.7.2042-06;3 - ГН 2.1.7.2041-06;5 - Виноградов А.П., 1962;4

- Скляров и др., 2001

Результаты вычисления суммарного показателя концентрации аномальных химических элементов (¿с) показывают общий достаточно невысокий уровень загрязнения территории исследуемыми элементами и позволяют отнести почвы юго-восточной части береговой зоны Финского залива к допустимой категории

загрязнения. Во всех образцах значение Ъс не превышают 11 у.е. (в то время как умеренно-опасная категория загрязнения при Ъс-16-32 у.е.). Наибольшее значения Ъс, выявлены для почв, отобранных в районе г.Выборг, а минимальные на берегу залива Лупинлахти. Более высокий по сравнению с остальными участками уровень загрязнения наблюдается также в близи населенных пунктов Песочное и Ермилово (2с>5 у.е.). Несколько меньшее содержание поллютантов в почвах на исследованной территории Финляндии объясняется невысокой степенью антропогенной нагрузки на территорию и, возможно, влиянием западного переноса воздушных масс.

Почвенный покров Санкт-Петербургской агломерации и прилегающих территорий Ленинградской области испытывает сильнейшую техногенную нагрузку, что проявляется в нарушении физических и химических свойств, загрязнении почвенного покрова отходами строительства и хозяйственной деятельности человека и, как следствие, потере почвами своих функций.

Расчет основных параметров распределения тяжелых металлов в почвенном покрове показывает, что самые большие величины среднего содержания большинства элементов (РЬ, 7л\, N1, Со, Ре, Мп, Сг, Аб, 8г) характерны для центра Санкт-Петербурга, для РЬ и Ъ\\ максимальные концентрации отмечены в Кронштадте. Весьма интересно распределение максимальных концентраций элементов по участкам исследования. Максимумы РЬ отмечены для профилей на Выборг и Кузнечное, а максимум Ъа. - для Лужского профиля. Наибольшие средние содержания Си, V, И характерны для профилей V Санкт-Петербург -Волхов и VII Южное полукольцо; среднее содержание Ре в пределах этих профилей также весьма велико. Наблюдается тенденция к уменьшению концентраций тяжелых металлов по мере удаления от Санкт-Петербурга (рис.3).

Индекс суммарного загрязнения (2с) свидетельствует о высоком уровне техногенной нагрузки и достигает в центральной части Санкт-Петербурга 62 у.е. По мере удаления от Санкт-Петербурга значения 2с уменьшаются. Повышенные значения Ъс выявлены также городов - районных центров Ленинградской области. Большая часть Санкт-Петербурга, Грузино и Гатчина и окрестности относятся к территориям со средним (2С= 16-32) и высоким (2с=32-128) уровнем загрязнения почвенного покрова. Низкий уровень загрязнения ^с<16) отмечен для западных, северо-восточных и восточных окраин Санкт-Петербурга, так же как и для большей части территории вне города.

Территория собственно г. Санкт-Петербурга не отличается равномерностью уровней загрязнения почвенного покрова. Максимальные показатели коэффициента суммарного загрязнения выявлены для Центрального и Адмиралтейского районов города, а также в районе г.Сертолово и г.Ломоносов.

За пределами города, в целом, уровень загрязнения незначительный, появляются значения с индексом 5. Мозаичность и высокие аномальные значения 2С в пределах Санкт-Петербурга сами по себе свидетельствуют об основном вкладе в загрязнение воздействия урбанизированной среды.

250

|200

1150

л *

!оо

о о

50 -

I

РЬ 2п Си № Со Сг V Ав □ СПб О 30 км ЕЗ 60 км И 90 км Ш >90 км

вг

Рис. 3. Сравнительная диаграмма средних содержаний тяжелых металлов и мышьяка в почвенном покрове района исследования по мере удаления от

Санкт-Петербурга, мг/кг

В целом почвы и почвогрунты центральной части Санкт-Петербурга в высокой степени загрязнены такими элементами как Аз, РЬ, Ъи (I класс опасности). Концентрации свинца во всех точках опробования в 2005-2009 гг. (за исключением точки №7 в 2005 г.) выше уровня предельно-допустимых концентраций в 3-10 раз. Наименьшее количество мышьяка в почвах наблюдалось в 2005 г., когда его содержание в почвах не превышало 5 ПДК.

Таким образом, на основе данных по изучению состояния почв центральной части Санкт-Петербурга можно сформулировать следующее защищаемое положение: геоэкологические исследования почвенных образований голоцена Приладожского геоэкологического района являются основой для разработки концепции геоэкологического мониторинга окружающей среды.

Наименьший уровень загрязнения тяжелыми металлами среди исследованных участков характерен для почвенного покрова района геостанции Железо в Лужском районе. Отбор образцов почв на территории г/с Железо проводился на различных элементах комплекса «коренной берег-пойма» бассейна р.Луги. Содержание большинства представленных элементов значительно ниже кларка земной коры. Содержание свинца в почвах в целом выше почти в 2 раза, меди - близки к кларку почв.

По суммарному коэффициенту загрязнения большинство исследуемых образцов относятся к почвам с низким уровнем загрязнения (максимальные значения Zc не превышают 6 у.е.). Максимальные концентрации исследуемых элементов выявлены в почвах центральной и прирусловой частях поймы. Это, вероятно, связано с общим более высоким содержанием элементов в данных

почвах, одни из которых формируются на карбонатных породах, а другие в условиях развитого травянистого покрова.

Пространственно-временной геоэкологический анализ почвенных образовании различных территорий южного Приладожья позволил установить ряд закономерностей, отражающих как высокую, так и крайне низкую степень корреляции загрязнений, связанных с многоаспектным влиянием антропогенной деятельности на экологическое состояние региона. Данный вывод, являясь результирующим не только для третьей главы, но и для всего исследования в целом, предлагается в качестве защищаемого положения.

В заключении перечислены основные выводы, которые сводятся к следующему:

В ходе исследования предпринята попытка количественно оценить степень влияния техногенеза на геохимическую эволюцию почвенных покровов голоцена.

Уникальное сочетание различных географических компонентов окружающей среды в среднем-позднем голоцене сформировало в нижнем течении реки Охта экологическую нишу благоприятную для жизнедеятельности человека раннего металла-неолита и позднего средневековья. В ходе установленной внутрилиториновой трансгрессии деятельность человека на изучаемой территории временно была прекращена вследствие неблагоприятных геоэколологических условий.

В геохимической структуре палеопочв для среднего-позднего неолита антропогенное влияние отмечается моно- и полиэлементными ареалами, свойственными для функциональных зон жизнедеятельности. Индикатором антропогенного вклада в данном случае является соотношения Р2О5, Sr, СаО, К20 и Rb. Кроме того, вариации содержания ряда макро- и микроэлементов отражают изменения физико-географических условий окружающей среды.

Несколько более значительная информативность геохимических данных отмечается в осадках, сформировавшихся на территории крепости Ниеншанц II в позднем средневековье. Хозяйственная и военная деятельность, появление литейного производства явилось причиной увеличения содержания ряда "антропогенных" элементов (в частности свинца) в почвах этого периода.

Полученные нами данные радиоуглеродного анализа и геохимические материалы фиксируют кратное усиление антропогенной нагрузки на территорию с момента начала строительства города Петром I. Существенное увеличение поступления поллютантов в депонирующие среды региона отмечается с середины XX века.

Почвенный покров Санкт-Петербургской агломерации и прилегающих территорий Ленинградской области испытывает сильнейшую техногенную нагрузку, что проявляется в нарушении физических и химических свойств, загрязнении почвенного покрова отходами строительства и жизнедеятельности и, как следствие, потере почвами своих функций. На значительной части территории зафиксирована высокая степень загрязнения почвенных покровов такими

элементами как Ав, РЬ, (I класс токсикологической опасности); Со и Сг (II класс).

Индекс суммарного загрязнения (7х) свидетельствует о высоком уровне техногенной нагрузки и достигает в центральной части Санкт-Петербурга 62 у.е. По мере удаления от Санкт-Петербурга значения 2с уменьшаются. Почвенный покров пригородов Санкт-Петербурга, а также районных и областных центров Ленинградской области характеризуется средним и высоким уровнем загрязнения (до 52 у.е.).

III. СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

1. Пискунова М.А., Нестеров Е.М., Зарина Л.М. Мониторинг поведения тяжелых металлов в снежном и почвенном покровах центральной части Санкт-Петербурга // Ж. «Вестник Московского государственного областного университета». Серия «Естественны науки». - №1. - 2009. - С.27-34 (0,5/0,4).

2. Пискунова М.А. Геоэкология неоподзоленных железистых почв лужскоп геохимического района // Школа геологической экологии и рациональноп недропользования. Материалы 8-ой межвуз. науч. конф. / Под ред. Проф В.В. Куриленко. - СПб, 2008. - С. 239-240 (0,1).

3. Пискунова М.А. К вопросу о характеристике неоподзоленных железисты: почв // География и смежные науки. ЬХ Герценовские чтения. Материаль межвузовской конференции. Факультет географии РГПУ им. А.И. Герцен; 26-27 апреля 2007 г. / Под ред. проф. Н.В. Ловелиуса. - СПб. Издательство «Тесса», 2007. - С. 169-176 (0,3).

4. Пискунова М.А., Нестеров Е.М., Тимиргалеев Т.И., Маслова Е.В Техногенные потоки тяжелых металлов в донных отложениях малы: водотоков // Материалы IX Международного экологического форум: «День Балтийского моря». - СПб: Издательство «Диалог», 2008. - С. 277 279 (0,2/0,1).

5. Пискунова М.А., Егоров П.И. Геохимические особенности подзолов А1-Р гумусовых юга Ленинградской области // Актуальные проблем! географии новой России. Материалы молодежной научно-практическо конференции студентов и аспирантов и молодых преподавателей (в рамка V Большого географического фестиваля) 4 апреля 2008 г./Факульте географии и геоэкологии СПбГУ. - СПб, 2008. - С. 219-222 (0,2/0,1).

6. Пискунова М.А. Геохимия погребенных почв Ландскроны-Ниеншанца // Международная научно-практическая конференция молодых ученых специалистов, посвященная памяти академика А.П. Карпинского, 24-2 февраля 2009 г. Доклады. СПб.: Изд-во ВСЕГЕИ, 2009. - С. 381-381. (0,2)

7. Пискунова М.А., Гильдин С.М., Проскурин Г.Ю. Обоснована использования литогеохимических показателей при выявлени повышенной проницаемости в околоскважинном пространстве.

Геология, геоэкология и эволюционная география. Коллективная * монография / Под ред. Е.М. Нестерова. - СПб.: Изд-во «Эпиграф», 2008. -С.31-33 (0,1/0,05).

8. Пискунова М.А., Маслова Е.В. Распределение тяжелых металлов в донных отложениях и почвах прибрежной зоны северо-восточной части Финского залива//Материалы VI Международной научной конференции студентов и аспирантов «Геология, геоэкология, геология: опыт научных исследований», посвященной 255-летию со дня рождения первооткрывателя криворожских железных руд Василия Зуева/ Под ред. проф.Л.И Зеленской. - К.: ГНПП «Картография», 2009. - Вып.6. - С. 233235 (0,2/0,1).

9. Пискунова М.А., Мавопулос П.Н. Сравнительная характеристика геохимии погребенных почв археологического памятника «Охта» Н Геология в школе и вузе: Геология и цивилизация: Материалы конференции. Том 1 / Под ред. Е.М.Нестерова. - СПб.: Изд-во РГПУ им.А.И.Герцена, 2009. - С. 188-192 (0,2/0,1).

10. Пискунова М.А., Марков В.Е., Гильдин С.М. Некоторые геохимические особенности поверхностных отложений о. Валаам // Устойчивое развитие и геоэкологические проблемы Балтийского региона: Мат-лы Международной научно-практич. конф. - В.Новгород: ИПЦ НГУ им. Ярослава Мудрого, 2009. - С.310-315 (0,2/0,1).

11. Маркова М.А., Нестеров Е.М., Кулькова М.А., Егоров П.И., Нестеров Д. А. Анализ антропогенных отложений эпохи неолита на памятнике охта 1 (раскоп 7/2) по данным геохимического картирования // Геология, геоэкология и эволюционная география. Сб.науч.т. / Под ред. Е.М. Нестерова. - СПб.: Изд-во РГПУ им.А.И.Герцена, 2010. - С. 171-173 (0,2/0,1).

Подписано в печать 20.01.2011. Формат 60/84 ^/jg.

Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл.печл. 1,3. Тираж 100 экз. Заказ №750. Отпечатано в цифровом копировальном центре «Восстания-1» Санкт-Петербург, пл. Восстания, 1.

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Маркова, Мария Александровна

Введение.

Глава 1. Характеристика окружающей среды южной части Приладожского геоэкологического района и методы исследований.

1.1. История развития окружающей среды региона исследования в голоцене.

1.2. Общая физико-географическая характеристика региона исследования.

1.3. Источники загрязнения окружающей среды региона исследования.

1.4. Методы сбора и обработки информации.

1.4.1. Полевые и лабораторные исследования.

1.4.2. Статистическая обработка результатов.

Глава 2. Геоэкологические особенности погребенных поверхностей' позднего голоцена в устье реки Охты.

2.1. Реконструкция палеогеографических событий эпохи неолита-энеолита.

2.1.1. Определение гранулометрического состава отложений.

2.1.2.0пределение геохимического состава отложений.

2.1.3. Реконструкция«ландшафтно-климатических условий.

2.2. Погребенные почвы неолита устья реки Охта.

2.3. Реконструкция функциональных зон на неолитическом памятнике «Охта» по данным геохимического анализа палеопочв и грунтов.

2.4. Погребенные почвы позднего средневековья устья реки Охты.

2.5.Геохимическое картирование отложений крепости Ландскрона

Глава 3. Поведение тяжелых металлов в почвах и почвогрунтах в условиях современного техногенеза.

3.1. Геохимические особенности позднеголоценовых отложений Лахтинского разлива.

3.2. Закономерности поведения экологически опасных элементов в почвах береговой зоны северо-восточной части Финского залива.

3.3. Тяжелые металлы в почвах и почвогрунтах южной части Приладожского геоэкологического района.

3.3.1. Содержание тяжелых металлов в почвах и почвогрунтах Ленинградской области по результатам профильной съемки.

3.3.2. Содержание тяжелых металлов в почвогрунтах центральной части Санкт-Петербурга по результатам площадной съемки.

3.3.3. Содержание тяжелых металлов в почвах территории геостанции Железо по результатам площадной съёмки.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Геоэкология почвенных покровов позднего голоцена Южного Приладожья"

Актуальность темы диссертации обусловлена необходимостью уточнения известных и установления новых закономерностей геохимической эволюции почвенных покровов голоцена, влияния антропогенной деятельности на состояние почв и грунтов для решения вопросов геоэкологии; археологии, эволюционной географии, детализации природных изменений» в прошлом и. настоящем, а также недостаточной) степенью изученности этих вопросов для территории Северо-Запада Европейской^ частиРоссии.

Для исследуемой территории не существует детальных реконструкций» эволюции окружающей среды, выполненных на основе изучения экогеохимии почв. Почвенные покровы, среди других природных архивов, являются «летописями, в которых записана и сохранена информация (память) о современных и прошлых геоэкологических обстановках местного, регионального и общепланетарного уровня. Известный ряд климатических и палеогеографических реконструкций эволюции окружающей среды (Хотинский, 1977; Величко, 1989 и- др.) не раскрывает в полной мере голоценовую историю Северо-Запада России. В последние годы уделяется все-большее внимание проблеме ландшафтно-климатической изменчивости, а также факторам, приводящим к сменам палеогеографических параметров окружающей среды.

Объектом исследования являются почвы и почвогрунты среднего и позднего голоцена южной части Приладожского геоэкологического района.

Предметом исследования являются процессы геоэкологической эволюции почвенных образований в голоцене.

Цель исследования заключается в выявлении особенностей* геохимии почвенных покровов как основы реконструкции геоэкологических обстановок в голоцене и совершенствовании методов геоэкологического мониторинга окружающей среды.

Для достижения поставленной цели были поставлены и. решены следующие задачи:

- изучить геохимические особенности' почв и почвогрунтов голоцена южной части Приладожского геоэкологического района;

- через геохимические индикаторы выявить черты палеоэкологических обстановок прошлого и их влияние на поведение человека;

- определить закономерности геоэкологической эволюции в голоцене;

- характеризовать методологические основы и* методы геоэкологического мониторинга:

На защиту выносятся следующие основные положения:

- почвенные покровы голоцена- южной части Приладожского геоэкологического 1 района^ обладают специфической памятью1 уточняющей геоэкологические параметры» отношений: окружающая среда — человек, человек — окружающая среда;

- пространственно-временной геоэкологический^ анализ почвенных образований различных территорий южной части Приладожского геоэкологического района позволил- установить ряд закономерностей, отражающих, как высокую, так и крайне низкую степень корреляции загрязнений, связанных с многоаспектным влиянием антропогенной деятельности.на экологическое состояние региона;

- уникальное сочетание различных географических* компонентов окружающей среды в среднем-позднем голоцене сформировало, в нижнем течении реки Охты экологическую нишу, благоприятную для жизнедеятельности, человека неолита — раннего металла и позднего средневековья;

- в ходе установленной нами внутрилиториновой трансгрессии деятельность человека на изучаемой территории временно была прекращена вследствие неблагоприятных геоэкологических условий;

- геоэкологические исследования почвенных образований" голоцена южной части Приладожского геоэкологического района являются основой для разработки концепции геоэкологического мониторинга окружающей среды.

Теоретической и методологической, основой диссертации являются конструктивные идеи и результаты исследований отечественных и зарубежных специалистов в области географии, геологии и геохимии: Е.И.Александровской", А. Л. Александровского,- Х.А.Арсланова,

Э.И.Гагариной, К.К.Маркова, Н.Н.Верзилина; Е.М.Нестерова, Д1А.Субетто, Г.И.Клейменовой, А.В'.Маслова, М.А.Спиридонова, В.А.Шахвердова, Е.М.Емельянова, Э.А.Александровой, О.А.Чичаговой, П.Е.Сорокина, М.А.Кульковой, Ф.Я:Сапрыкина, E.M.Bridges, Н.Р.В1ише, и др. Научная новизна работы состоит в том, что:

- впервые выполнена детальная геохимическая характеристика почв и почвогрунтов голоцена южной части Приладожского геоэкологического района с использованием! новых авторских данных, послуживших основой для палеогеоэкологических реконструкций развития окружающей среды;

- натосновании!комплексного анализа почвенных покровов.южной'части Приладожского геоэкологического района выявлены^ пространственно-временные закономерности геоэкологической эволюции окружающей среды в голоцене и ее связь с природно-климатическими* и антропогенными процессами;

- на исследуемой территории выявлена резкая смена условий седиментогенеза (внутрилиториновая трансгрессия), которую автор рассматривает как катастрофическое природное явление регионального масштаба;

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

Теоретическая значимость диссертационного исследования заключается в выявлении ряда геоэкологических закономерностей эволюции; почвенных покровов, территории исследования в голоцене № дальнейшей? разработки теории, эволюции окружающей среды на основе междисциплинарного подхода.

Практическая значимость. Результаты работы позволяют реконструировать особенности геоэкологической? эволюции окружающей? среды в голоцене. Полученные данные могут служить, основой; геоэкологического мониторинга окружающей среды и природоохранных мероприятий. Материалы; полученные автором- используются; научными», и производственными организациями, внедрены в учебный процесс РГПУ им:А.И.1'ерцена, включены в; научно-производственные отчеты кафедры, геологии и геоэкологии по ее договорам и грантам- в которых автор принимала непосредственное участие как ответственный* исполнитель и исполнитель (ИИМК РАН, ВСЕРЕИ, ВНИГРИ, Комитет по природопользованию. СПб и др.).

Составлены авторские картосхемы^содержания тяжелых металлов дгш исследуемого региона; выявлены геохимические особенности; поверхностных почвенных- горизонтов в пределах Санкт-Петербурга; осуществлено? зонирование территории по величине коэффициента суммарного загрязнения; осуществлено функциональное ранжирование территории1 археологического памятника «Охта» на* основании геохимических параметров.

Обоснованность иг достоверность, результатов исследования* базируется на большом объеме количественных, ш качественных исходных материалов, применении сертифицированных 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 почвенного покрова южной части Приладожского геоэкологического района, береговой зоны Финского залива (от г.Санкт-Петербурга до г.Хамина в Финляндии), полученные автором в течение полевых сезонов- 2006-2010 гг., а также материалы ВСЕГЕИ' им. А.П.Карпинского, любезно предоставленные

В.А.Шахвердовым, данные Северо-Западного института Наследия, техническая документация проектных организаций.

Соискателем использовано более 1300 образцов для цитологического, минералогического, геохимического' (более 10000 элементоопределений) и радиоуглеродного анализа (получено 15 радиоуглеродных дат). Отбор и подготовка проб к анализу проводились в соответствии1* 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 m 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 7.0 и др.

Апробация'исследования; Результаты исследований были доложены, на VIII Межвузовской4 молодежной научной конференции «Школа экологической геологии и рационального недропользования»- (СПбГУ, Санкт-Петербург, 2007 г.); LX Межвузовской конференции «Герценовские чтения» (РГПУ им. А.И. Герцена, Санкт-Петербург, 2007 г); VIII-X Международных семинарах «Геология, геоэкология, эволюционная география» (РГПУ- им. А.И. Герцена, Санкт-Петербург, 2008-2010 гг.); IX Международном форуме «День Балтийского моря» (ХЭЛКОМ, Санкт-Петербург, 2008 г.); VI Международной конференции «Геология в школе и вузе: Геология и цивилизация» (РГПУ им. А.И.Гёрцена, Санкт-Петербург,

2009 г.); Международной научно-практической конференции «Устойчивое развитие и геоэкологические проблемы Балтийского региона» (НГУ им. Я.Мудрого, В.Новгород, 2009 г.); I Международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов, посвященной памяти академика А.П.Карпинского (ВСЕГЕИ им. А.П.Карпинского, Санкт-Петербург, 2009); VI Международной научной конференции студентов и аспирантов «Геология, геоэкология, геология: опыт научных исследований» (ДГУ, Днепропетровск, 2009 г.).

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, трёх глав, заключения и двух приложений. Цитированная литература содержит 146 названий. Объем работы 189 страниц машинописного текста, включая 35 таблиц и 60 рисунков.