Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Оценка деградации почвенного и растительного покровов Крайнего Севера наземными и дистанционными методами в районах воздействия медно-никелевого производства

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Оценка деградации почвенного и растительного покровов Крайнего Севера наземными и дистанционными методами в районах воздействия медно-никелевого производства"

(Л.

ч л^у На правах рукописи

л.

Куликов Кирилл Иванович

ОЦЕНКА ДЕГРАДАЦИИ ПОЧВЕННОГО И РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВОВ КРАЙНЕГО СЕВЕРА НАЗЕМНЫМИ И ДИСТАНЦИОННЫМИ МЕТОДАМИ В РАЙОНАХ ВОЗДЕЙСТВИЯ МЕДНО-НИКЕЛЕВОГО ПРОИЗВОДСТВА

Специальность 03.00.27 - почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук

Москва - 1997

Работа выполнена в Российском институте мониторинга земель и экосистем Государственного комитета по земельным ресурсам н землеустройству Российской Федерации и кафедре географии почв факультета почвоведения МГУ.

Научные руководи гели: кандидат биологических наук

Т.В.Афанасьева

кандидат сельскохозянствепых ., наук

А.Е. Басманов

Официальные оппоненты: доктор географических наук

в.н.с. А.В.Евсеев

кандидат биологических наук в.н.с. В.Д.Скалабан

Ведущее учреждение: Институт почвоведения и фотосинтеза РАН (г.Пущино)

Зашита состоится .1997 года в 15 час. 30 мин.

в ауд. М-2 на заседании диссертационного совета К 053.05.16 МГУ им. М.В.Ломоносова по адресу: 119899. Москва, Воробьёвы горы, МГУ, факультет почвоведения, Учёный совет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ.

Автореферат разослан /ГРА&рЬ 1997 г.

¡Учёный секретарь диссертационного совета доктор биологических наук

Г.В. Мотузопа

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Промышленное освоение Российского Севера привело к тому, что, по оценочным данным (Проблемы ..., 1995; Евсеев, Красовская, 1996), более 700 тыс. км2 земель этого региона в той или иной степени подвержены влиянию техногенной нагрузки. Из них более 60 тыс. км2 испытывают прямое токсическое воздействие - пыль, тяжелые металлы, углеводороды, что оказывает непосредственное влияние на здоровье проживающих здесь людей. На территории, превышающей 7 тыс. км2 происходят коренные изменения экосистем. Исследованиями (Крючков, 1987; Савченков, 1993; Игамбердиев и др. 1994 ; Касимов 1995 и т.д.) показано, что наибольшее влияние на северные экосистемы оказывает горно-металлургическая промышленность, доля выбросов от которой превышает 70%. По величине коэффициента эмиссионной нагрузки Е такие города как Норильск и Мончегорск не имеют равных в мире по выпаденшо загрязняющих веществ из расчёта на одного жителя (до 12-13 тонн промышленных выбросов в год).

Несмотря на сокращение промышленного производства и, соответственно, загрязняющих веществ в последние годы, площади нарушенных земель продолжают увеличиваться. Это происходит как из-за устаревшей технической базы, так и из-за шзкой устойчивости Северных экосистем. В связи с этим все более актуальным ста-ШВ1ПСЯ получение максимально достоверной и оперативной информации, позво-шющей оценивать состояние ландшафтов, в том числе почвенно-растительного по-:рова, и определять границы земель, подверженных техногенному воздействию. По íepe повышения информативности дистанционных методов исследований, важной адачен становится привлечение их, наряду с традиционными наземными методами, 1ля выявления и оценки антропогенно-нарушенных земель.

Наряду с большим количеством данных о раздельном применении наземных и шстанционных методов изучения ландшафтов, крайне недостаточно информации о 1езультатах и возможностях их совместного применения, особенно для территории 'осснйского Севера. В то же время, именно комплексный подход наиболее перспекти-ен и позволяет использовать эти методы с максимальным результатом.

Цель исследования. На примере Норильского и Мончегорского промышленных айонов выявить возможности оценки и картографирования почвенно-растительного окрова импактных районов Российской Субарктикп на основе совместного приме-ення наземных и дистанционных методов обследования.

Поставленная цель определила следующие задачи:

1.Оценить возможности основных наземных и дистанционных методов обследований почвенно-растительного покрова в зонах воздействия горно-металлургической промышленности.

2. Провести обследование почвенно-растительного покрова с применением наземных и дистанционных методов вблизи Норильского и Мончегорского горнометаллургических комбинатов.

3. Оценить степень, выявить характер и особенности пространственного распределения загрязнения почв и деградации растительности на территории Норильского и Мончегорского промышленных районов; сопоставить полученные результаты.

4. Установить региональные фоновые концентрации для приоритетных загрязняющих веществ (Си, N1, Со) в почвах и растениях.

5. Выявить наиболее информативные показатели и методы для оценки техногенной нагрузки на почвенно-растительный покров Севера в зонах воздействия горнометаллургической промышленности.

Научная новизна. Создана почвенноокологическая карта долины р.Рыбной в зоне воздействия Норильского горно-металлургического комбината (НГМК) М 1:200 ООО на основании изучения основных закономерностей строения почвенного покрова долины и степени антропогенной нагрузки на почвенно-растительный покров.

Определён региональный геохимический фон для приоритетных загрязняющих веществ (Си, N1, Со) в почвах н основных типах растительности на территории, прилегающей к Норильскому промышленному району и показано его значение для оценки реальной техногенной нагрузки.

На основе идентификации наземной, аэровизуальной и космической информации созданы эталоны дешифрирования техногенно-нарушенных и естественных южнотундровых, лесотундровых и северотаёжных ландшафтов Западного Таймыра.

Практическая ценность. Проведенные работы позволили: I) оценить степень антропогенной нагрузки на значительных территориях, в том числе на землях сельскохозяйственного назначения - оленеводческих хозяйств;:.:' "Хантайское" и "Потаповское" Таймырского АО, колхоза "Мончегорский" вблизи комбината "Севсроникель"; 2) разработать методические принципы комплексной оценки нарушенных земель на основе наземных и дистанционных методов обследования; 3) создать ландшафтно-экологическую карту Российского Севера М 1:8 ООО ООО.

Результаты исследований могут быть использованы научными и производственными организациями, в т.ч. экологическими и земельными комитетами для проведения мониторинга, районирования и сертификации нарушенных земель.

Апробация работы. Результаты исследований были представлены и обсуждены на научно-технической конференции "Почва, отходы производства и потребления: проблемы охраны и контроля" (Пенза, 1996); совещании "Научно-методические основы мониторинга биоразнообразия" (Москва, 1996); международной конференции "Проблемы антропогенного почвообразования" (Москва, 1997); заседании кафедры географии почв факультета почвоведения МГУ 22 мая 1997 г., заседании отделов №№ 6 и11 Российского института мониторинга земель и экосистем 5 августа 1997 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ.

Объём работы. Диссертация изложена на/^страницах машинописного текста, включает ^таблиц и рисунков. Диссертация состоит из введения, 6 глав и выводов. Список литературы включает,^/наименований. Приложение содержит страниц машинописного текста/*1* страниц таблиц и //страниц рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Особенности природной среды районов исследований

Районы исследований относятся к Субарктическому географическому поясу. Ландшафты, где проводились исследования, формируются в условиях дефицита тепла, непродолжительного вегетационного периода, высокой степени переувлажнён-ностн, а на полуострове Таймыр - повсеместного развития многолетней мерзлоты.

/. 1. Характеристика природных условий Западного Таймыра

Исследования на Западном Таймыре проводились на территории между 69и30' и 68°40' с.ш., которая характеризуется сложными и неоднородными физико-географическими и климатическими условиями. Она включает правобережье Енисея в пределах Западно-Сибирской равнины, юго-западную часть Северо-Сибирской низменности и северо-западную оконечность Средне-Сибирского плоскогорья, занятую лавовым плато Путорана. Район обследования расположен в трёх географических зонах - тундровой, лесотундровой и таёжной. Территория характеризуется холодным континентальным климатом со среднегодовой температурой ~ -12°С и повсеместным залеганием многолетнемёрзлых пород. Годовые осадки превышают испаряемость более чем в 1,3 раза.

Геоботанические и физико-географические исследования Путоранского района и Ю-3 части п-ва Таймыр, проведённые С.П.Сусловым (1935), Б.Н.Городковым (1944), СЛХронцким (1966), Ю.П.Пармузиным (1979), Р.П.Щелкуновой и В.С.Демнчевой (1984) и др., а также собственные наблюдения автора, показали, что для района исследований характерна высокая неоднородность растительности и по-чвообразующих пород. К основным типам отложений здесь относятся морские -древней морской трансгрессии, озёрио-ледниковые, ледниковые и флювиогляциаль-ные отложения Зыряновского оледенения. По мере приближения к горным частям территории в почвообразовании всё большее участие начинают принимать элювиально-делювиальные отложения основных пород трапповой формации, слагающих горные массивы. В прирусловой части долины р.Рыбной распространены слоистые аллювиальные отложения, которые могут встречаться, а иногда и перекрывать все остальные даже на значительном удалении от русла.

На тундровых территориях ценотическое господство имеют гипоарктические элементы, формирующие характерные ерниковые тундры, которые сочетаются со сфагновыми, дикраново-лишайниково-сфагновыми болотами и тундровыми ивняками. В долине р.Рыбной распространены лиственнично-берёзово-еловые моховые леса с небольшим участием смешанных злаково-хвощёвых редколесий и берёзовых вторичных травяных лесов. В лесотундровой зоне древесная растительность приурочена к хорошо дренированным участкам в долинах рек. Вследствие распространения многолетней мерзлоты и избыточного увлажнения плоские водораздельные поверхности почти безлесны, здесь господствуют тундровые и болотные сообщества.

Преобладающими типами почв являются тундровые глеевые и мерзлотно-таёжные глеевые почвы (Добровольский, Урусевская, 1984), а также тундровые и таёжные подбуры и мерзлотные гомогенно-глеевые почвы (Таргульян,1971, Соколов, 1973, 1974, 1982). За исключением предгорных и горных участков территория более чем на 70% заболочена, при этом происходит формирование торфяных и торфянистых болотных верховых и переходных почв, в разной степени оглееных.

1.2. Природные условия центральной части Кольского полуострова

Район обследований расположен между 67°50' и 67°30' с.ш. в пределах северовосточной части Балтийского кристаллического щита, входящего в состав Русской платформы и находится в подзоне северной тайги. Влиянием тёплого течения в южной части Баренцева моря обусловлена более мягкая зима по сравнению с другими

районами Крайнего Севера, а также влажное и прохладное лето. Среднесуточная температура самого тёплого месяца - июля составляет + 13,4°С, самого холодного -января: -12,8°С. Многолетняя мерзлота здесь встречается крайне редко. Древесная растительность представлена из хвойных пород в основном елью (Picea exelsa, P.abovata) и сосной (Pinus sylvestris, P.Lapponi). Из лиственных пород распространены берёза (Betula pubescens), кроме того, осина серая, ольха, рябина. В районе исследовании фнтоценозы представлены ельниками кустарничково-зеленомошнымн.

В автоморфных условиях преимущественное распространение имеют Al-Fe-гумусовые подзолистые почвы (Белов, Барановская, 1969; Никонов, Переверзев, 1989 и др.). В полугидроморфных и пщроморфных условиях развиваются преимущественно глее-подзолистые и торфяные болотные почвы, соответственно. Почвообразутощие породы почти повсеместно представлены моренными и флювиогляциальными отложениями последнего оледенения.

Можно сделать вывод, что рассматриваемые районы различны по природно-климатическим и физико-географическим условиям, что сказывается на формировании различных типов почв, особенно в автоморфных условиях. При этом территории незначительно различаются по своему широтному расположению.

Глава 2. Воздействие горно-металлургической промышленности

па северные экосистемы и диагностика результатов воздействия

. Работами М.А.Глазовской (1983, 1988), В.Н. Большакова (1986), G.Tyler (1986), А.В.Дончевой (1992) и др. показано, что цветной металлургии присущи высокая от-ходность производства и особенно высокая токсичность выбросов.

Первое место в России по выбросу загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников занимаеет г.Норильск. Максимальные объёмы выбросов Норильским горно-металлургическим комбинатом в атмосферу составляли около 2,4 млн.тонн загрязняющих веществ в год (в последнее время ок. 1,9 млн.т), из которых до 95% составляет диоксид серы. Пылевая нагрузка в центре пмпактного района - 3 т. на км2 в сутки при фоновых значениях 4 кг. На площади более 2000 км2 среднегодовое содержание диоксида серы в воздухе составляет 0,3-0.5 мг/м3, а в отдельные дни достигает 2-3 мг/м3. В.В.Крючков (1987, 1994) отмечает, что для нормального развития растительности содержание серы в воздухе не должно превышать 0,02 мг/м1.

Вторым центром аэротехногенного загрязнения является Кольский импактный район с такими мощными источниками загрязнения как комбинаты "Печенганикель" и "Североникель". Суммарные выбросы этих источников составляют до 800 тыс.тонн

загрязняющих веществ в год. Многие авторы (Дончева, 1978, 1992; Кашулнна, 1988, 1993; Баркан, 1994 и др.) приводят факты, свидетельствующие о том, что за последние 10-15 лег степень загрязнения ландшафтов тяжёлыми металлами заметно возросла, увеличились и площади поражения растительности в результате выпадения кислотных осадков. Выбросы в атмосферу комбинатом "Североникель" меди и никеля в последние 15 лет составляют до 4000 тонн ежегодно. В зоне, прилегающей к комбинату, уровень выпадающей серы может достигать 17 т/км: в год.

В результате техногенной нагрузки на ландшафты, вокруг промышленных центров формируются "импактные районы" - районы локализации загрязняющих веществ и деградации ландшафтов: от зон "техногенной пустыни" до территорий со слабыми признаками антропогенных нарушений.

Обследования земной поверхности, в том числе антропогенно-изменённых ландшафтов, возможно проводить наземными и дистанционными методами. М.А.Глазовская (1972, 1988), Н.П.Солнцева (1981), Г.В.Мотузова (1988) указывают, что при проведении наземных обследований техногенного воздействия на ландшафты. наиболее важным и информативным блоком является оценка состояния почвенного покрова. Принципы проведения работ для определения степени загрязнения почв аэротехногенным путём от точечного источника хорошо освещены в литературе (Зырин и др. 1980;. Гаврилова, Касимов, 1983 Методические указания ..., 1992 и др.). При незначительном различии такие работы выполняются в соответствии с "'розой ветров" по румбическон сетке (радиально-лучевой метод - по А.В.Дончевой).

Для определения исходного состояния ландшафта необходимо знать фоновое содержание элементов-загрязнителей в почвах, растительности, воде и других его компонентах. Эти величины и будут точкой отсчёта при определении уровня техногенной нагрузки. К настоящему времени установлены фоновые содержания многих элементов для крупных регионов. Показана роль микроэлементов в биогеохнмн-ческом круговороте (Перельман, 1961; Добровольский, 1984; Ковда, 1985). Однако пока недостаточно данных о фоновых содержаниях микроэлементов в различных типах почв и растительности в пределах сравнительно небольших по площади районов, в т.ч. "импактных" - испытывающих воздействие промышленного производства. В связи с этим существует необходимость учёта именно этих региональных фоновых концентраций для определения величины техногенной нагрузки и возможной устойчивости и адаптации к ней бноты (Мотузова, 1988; Тр. ПЭМ, 1992. 1993).

Всё возрастающая необходимость в получении более оперативной и масштабной информации предопределяет использование методов дистанционного зондирования (ДЗ) ландшафтов, з т.ч. подверженных антропогенным изменениям. За последние годы накоплен большой опыт как по вопросам получения и обработки аэрокосмической информации для определённых объектов, таких как почва, растительность, горные породы (Орлов и др., 1982; Выгодская и др., 1987, 1991; Кравцова, 1995; Ray, 1960; Kristof. 1971; Stoner, 1980: Collins. 1983 и др.), так и обобщающей и анализирующей определённые этапы в развитии методов дистанционного зондирования (Толчельников. 1971; Виноградов, ¡981; 1984; Кронберг, 1988; Кравцова, 1992 и та.)

Особое значение для определения различных компонентов ландшфтов и происходящих з них изменений по материалам ДЗ имеет возможность фиксации их спех-тральной отражательной способности. ВЛАндронников (1990) указывает, что наилучшей отражательной способностью почва обладает в красном и ближнем инфракрасном (ИЮ спектральном каналах (от 0.7 до 1.1 мкм).

Большая часть суши покрыта растительностью, поэтому при дистанционном зондировании ландшафтов, оценке их состояния приходится иметь дело с оптическими свойствами распгтельного покрова. Установлено, что в интервале длин волн 0,71.1 мкм (ближняя ИК зона) большая часть потока солнечной энергии отражается от листьев. В более длинноволновой (ИК) и коротковолновой (красной) части спектра кривая спектрального отражения здоровой листвы снижается. В ближнем ИК канале наилучшей отражательной способностью обладают лиственные растения, несколько худшей - хвойные. При угнетении растений происходит вырождение хлорофилла, что приводит к заметному снижению поглощения видимой часта спектра в голубой и красной зонах . Соответственно, в этих зонах угнетённая растительность оказывается более светлой, чем здоровые растения того же зида. Некоторыми авторами (Labovitz, Masuoka, 1983; Darch. Barber, 1983) также указывается, что в случае произросгания растительности на почвах, загрязнённых тяжёлыми металлами, заметно возрастает её отражательная способность в интервалах 0,63-0,69 и 1.55-1,75 мкм.

Итак, к настоящему времени достаточно хорошо разработаны и наземные и дистанционные методы шучення природной среды, выяснены их потенциальные возможности. При этом пока недостаточно фактического материала по особенностям регионального и совместного применения этих методов, что ентгжает результаты их использования для оценки состояния ландшафтов в зоне воздействия промышленности.

Г.юла 3. Объекты и методы

Наземное н дистанционное обследование почвенно-растнтельного покрова проводилось на территориях Норильского и Мончегорского промышленных районов и на фоновых участках вне зоны промышленного воздействия.

Работы в районе Норильска были проведены на пяти ключевых участках и 25 точках мониторинговых наблюдений. Первый участок расположен в 50 км к З-С-З от г.Норильска примерно на границе влияния комбината при зимнем переносе загрязняющих веществ (в соответствии с "розой ветров"). Участок находится в подзоне южной тундры с преимущественным распространением тундровых подбуров и тундровых торфяно-глеевых почв в автономных позициях и торфяных болотных верховых и переходных почв в подчинённых.

Остальные четыре ключевых участка заложены в соответствии с летним переносом и выпадением загрязняющих вешеств в Ю-Ю-В направлении от г.Норильска. Три ключевые участка 2. 3, 4) расположены в долине р.Рыбной в пределах Хакгай-ско-Рыбнинского прогиба на расстоянии от комбината примерно 25, 46, и 75 км соответственно. Участок 5. фоновый, заложен в том же направлении на расстоянии около 100 км от НГМК в зоне ветровой тени на склоне Ю-В экспозиции одного из отрогов плато Путорана - хребта Дея с высотой до 500 м н.у.м. При этом участок № 2 расположен в зоне лесотундры, участки 3, 4. 5 в подзоне северной тайги с преобладанием берёзово-лиственничной мохово-кустарничковой растительности. Почвенный покров территории представлен в основном подбурами и мерзлотно-таёжкыми глее8ыми почвами в автономных позициях и торфяно-(перегнойно)-глеевыми и торфяными болотными почвами в подчинённых.

В зоне воздействия комбината "Северо никель" вблизи Мончегорска был заложен ключевой участок № б в 5 км к Ю-В от комбината в зоне "антропогенной пустыни", частично захватывает сильно деградированные кормовые угодья совхоза "Мончегорский". В качестве фоновой территории был выбран участок вблизи пос.Октябрьский (участок 7) примерно в 80 км к Ю-В от Мончегорска., отгороженный от влияния комбината основным массивом Хибинских гор.

Оба эти участка расположены в подзоне северной тайги с преобладающей еловой и берёзово-сосново-еловой растительностью. Автономные позиции здесь занимают Аа-Ре-гумусовые подзолистые почвы, подчинённые - полугидроморфные и гид-роморфные - глееползолистые и торфяные болотные почвы.

Всего в ходе проведения полевых работ было выбрано и обследовано 7 кточе-э!Х участков, на которых заложено 49 почвенных разрезов, отобрано и проанализи-эвано 126 образцов почв, 24 образца растительности, 12 образцов воды, 4 образца эисталлической породы, 3 образца речных наносов. Также были использованы дан->ю, полученные автором в составе комплексной экспедиции по определению зоны »здействия Норильского горно-металлургического комбината на земли хозяйств "Санатайское" и "Потаповское" на 25 мониторинговых точках в Ю, Ю-В и Ю-3 сек->рах от Норильска на площади более 10 ООО км-.

Для решения поставленных задач были выбраны методы, позволяющие прово-ггь работы с максимально оперативным и точным получением информации: метод шродной индикации, развитый. А.П Виноградовым, МА.Глазовской и др., осно-нный на определении различий в индивидуальной реакции разных компонентов шродной среды на изменение её условий, а также тесно связаное с этим методом [станционное зондирование ландшафтов на основе обработки космических сним-в, проведения аэровизуальных наблюдений и телевизионной съёмки.

Полевые работы осуществлялись ключевым методом и методом обследования 'чвенно-геохимических катен. Изучение и описание почвенных профилей произво-лось в соответствии с существующими инструкциями. Образцы почв отбирались из 1 индивидуальных проб в соответстсвии с Методическими рекомендациями (1992). Пробоотбор осуществлялся из каждого генетического горизонта. В некото-[х случаях производился точечный отбор проб из верхнего почвенного горизонта. В эм случае применялся метод "конверта". Образцы растительности отбирались по-изости от заложенного почвенного разреза из 5-7 растений одного вида.

Для окончательного уточнения мест заложения ключевых участков проводились эовизуальные наблюдения с борта вертолёта МИ-8, а по окончании этапа полевых Зот осуществлялась аэротелевизионная съёмка всех ключевых участков и террито-и, подлежащей картографированию.

На всех этапах работы использовалась космическая информация, полученная ¡мочными системами МК-4, КАТЭ-1000, МСУ-Э и МСУ-СК.

Аналитическая обработка образцов производилась в соответствии с общеприня-ми методиками. Анализы были выполнены на факультете почвоведения и химиком факультете МГУ и межфакультетской лаборатории атомно-абсорбционного шиза (МГУ). Всего было проведено около 1200 определений.

Г.шва 4. Почвенный покров районов обследования

Наличие большого количества литературных материалов, отражающих особенности строения и свойств почвенного покрова вблизи Мончегорского промышленного района, позволило выполнять поставленные задачи без проведения специальных полевых работ по изучению особенностей почвенного покрова. Отсутствие же сколько-нибудь подробной информации о почвенном покрове в намеченном районе работ в пределах Хантайско-Рыбнинского прогиба вблизи Норильска определило проведение необходимого объёма исследований в этом направлении.

4.1. Особенности почвенного покрова в районе исслеОований на территории Западного Таймыра

Расположение территории на стыке трёх природно-географических зон, полиге-нетнчность почвообразуюших пород, влияние многолетней мерзлоты, различия в условиях дренажа обусловили высокую неоднородность почвенного покрова.

При хорошем дренаже в автономных позициях на выпуклых незаболоченных водоразделах, грядах, крупных минеральных буграх, дренированных речных терассах на породах тяжёлого механического состава формируются тундровые глеевые. гомо-генно-глеевые, мерзлотно-таёжные глеевые почвы, часто имеющие оторфованный верхний органогенный горизонт Ат. При облегчении механического состава на тех же формах рельефа, а также в предгорных частях на делювиальных отложениях пород трапповой формации, часто при некотором увеличении обшей массы фитоценозов. формируются охристые подбуры. При ухудшении дренажа в полугидроморфных и гидроморфных условиях распространены соответственно оглеенные и оторфованные тёмные подбуры, перегнойно-глеевые торфяные и торфянистые почвы. Обширные заболоченные водоразделы и терассы заняты торфяными болотными верховыми и переходными почвами, имеющими в ряде случаев (особенно в пределах терасс) достаточно мощный - до 30 см глеевый горизонт О. Достаточно редко, в случае формирования в депрессиях между грядами, сложенными богатыми почвообразуюшими породами. особенно делювиальными отложениями, распространены болотные низинные почвы. В пределах поймы р.Рыбной и её крупных притоков формируются аллювиальные лугово-болотные и аллювиальные дерновые почвы. В пределах долины многие почвы, формируясь в настоящее время по зональному типу,: подбуры, мерзлотно-таёжные и т.д. имеют нижнюю часть профиля, сохранившую черты древнеаллюви-ального происхождения.

Уровень залегания многолетней мерзлоты колеблется от 30-40 см под органогенными торфяными болотными верховыми почвами, особенно на заболоченных водораздельных пространствах, до 70-80 см (иногда до 1м) для почв с маломощным органогенным горизонтом, формирующихся на породах лёгкого механического состава - охристых подбуров. Для территории исследований характерен ряд мерзлотных процессов и форм рельефа, присущих им: участки трещинно-нанополигональных тундр, пучинно-бугорковатые и мерзлотно-бугристые ландшафты, термокарсговые просадки, солифлюкшюнные склоны.

Практически все почвы характеризуются более кислой реакцией верхней части профиля и постепенным уменьшением кислотности вниз по профилю. Для водной вытяжки характерны значения pH от 5-5,5 в верхних органогенных горизонтах до 77,5 в нижних. В солевой вытяжке значения pH составляют от 3,5-4,5 до 5-5,5!-, в верхних и нижних частях профиля соответственно. В целом в подбурах, аллювиальных и болотных торфяных почвах отмечена более высокая кислотность, чем в мерзлотно-таёжных, гомогенно-глеевых и перегнойно-глеевых почвах. Все почвы имеют невысокое содержание гумуса (не выше 2% в верхних горизонтах); в составе обменных катионов Ca.2* преобладает над Mg2*. Степень насыщенности основаниями увеличивается вниз по профилю и достигает 90 и более процентов. Подвижные формы железа и ал-люминия составляют в иллювиальных горизонтах подбуров величины 1-1,1 и 0,6-0,7 % соответственно.

На основании проведённых маршрутных исследований, определения содержания загрязняющих веществ в почвах, растительности, почвообразуюших породах и водах, а также материалов различных видов дистанционного зондирования, была создана почвенно-экологическая карта долины р.Рыбной М. 1:200 000, фрагмент которой представлен на рис. 1. На карте показаны ареалы распространения основных почв в пределах указанной площади, разные степени деградации растительности (по морфологически видимым признакам) по мере удаления от источника загрязнения - согласно критериям, предложенным НИИСХ КС, эрозионные и термоэрозионные нарушения почвенного покрова и зона повышенного техногеннообусловленного содержания тяжёлых металлов в почвах.

4.2. Особенности почвенного покрова в зоне воздействия комбината "Североникель "

На обследованных участках в районе Мончегорска почвенный покров в авто-морфных условиях представлен в основном иллювиально-железистыми или желе-

ФРАГМЕНТ ПОЧВШШО-ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ КАРТЫ ДОЛИНЫ РОКИ РЫБНОЙ

Н*ЛЛ1ШЫКО|,Ъ.»Мл'|1.1|||)| к Фршмсшу Iio'inciimi-JKCIJKII inccKoll кирш jmiinij

M 1:200 000

Рис.1

' If4m.it H nipnclHc мяломпщмис iticliiincio-__I миеиисше

Ш

•'rpi.mino-rnfжиме Mctmic и nwtf)rM <пГисшс и спеглыс

Ш

WpUOItlO.LÍxill.K ГЛСГП1.1Р >1 »Прф«|,„СТ„-,1СрС1110«-

3 ||Í4C 1ЛСГПЫС к г™.......с 1,ОД«)рПЧ,| СМТЛ,.,»,,, II

iemiimmii

ючшпмтчлеепме ii мер|лоп,о-1яГ:

жиме глгепмс

|mrtiini.iclÍMniiit,K пшншишлкпмгнмгрмошо-

Jm^iiMcMrrm.ip

"j '"I'i'Mllllclll-nrprttlliniin-ijiccni.lf торфиимеВолопшк jllltjllllmi.ic ii lirpcminilmc

7 llitp'fimil.lc (|<1Л<||цмг nrpvm,.«. i, треолнме n мермо.мо-infamie !1'Г|л"11С1гыл1тгиг

I 8 I Г npifinriMC fi'l.'i'MMt.ir пгрстл/шые ! I_r*"»w II мер 1ЛПIHCl-шОжпыс I

f 1Л1ГЛЫС. OCIBIO'llln. НЩ-ШСжИЫС IЛГСПМС

!| 5 ...... lra «inmiiiH II tprmiraiHiHiMT юрфях , снс,,,,,,,

jl_|c Игр1ЛЛ|1ГП-|Пр*|||.|,МЦ 1ЛГГ1ШМИ |«рф|ШПС1ММ|| И Юрфв-

111.14)11 6л I,M,„.IM,. m,>,шимми II игреттошми глккчмц

lu И.рфлимс ЛГ1 рялир) luilinc III среднем,ш,пмх л иомшчх __J 11>рфя*

ЮНА ПОЛНОЙ nuлм ArUECMM гдешкльмости

юи енлиш поыощниа rwniTUkxocra

кмсгинмпоисиимтсллиыюсп и

ЮНА елдгых ЛООГСКДСММА ГАСТКГСЛЬМЭСТМ

мнл тинопннш гюмопьа а птигаисны« КАгтисниАлоча

»u wnoHCMU лоча ткшыми мпам&м i ЕСИУНТТЩЩ. КИМ им » IГШ ПЩЩИП1Щ мгионмымА похминн! аМ *си

юрф.нчг П.> innii.tr ,тш„„ме n «ллтщцлмше J ипПмешше лерпппме | ПЛГШМКОЛМС

р плПмсшм.

12|лл™,п„,МОП»,Г,,,,,.,С Л,ияв-Полошме п |лРф.,,,К№| '----1|ЧР''М,„|П1П.1ЛСГП,,,Р I

зисто-гумусовыми подзолами, формирующимися на флювиогляциальных и моренных отложениях, местами сильно завалуненных, преимущественно супесчаного или легкосуглинистого механического состава. Подчинённые позиции (полугидроморфные и гидроморфные условия) занимают глееподзолистые в разной степени оторфованные и торфяные болотные низинные и переходные почвы. На сельскохозяйственных землях отделения ""Верхний Нюд" колхоза "Мончегорский" под многолетними сенокосными угодиями сформировались дерново-подзолистые в разной степени оглеенные окультуренные почвы.

Основные химические характеристики некоторых почв в районе Мончегорска представлены в табл.1:

Таблица 1

Разрез, рН Гу- Кислотность Обменные мг- Р;0$, к,

горизонт, водн. мус, мг-экв/100 г экв/100 г N. % мг/. мг/кг

см % обмен. гидр. Са> 100 г

Подзолы А1-Ре-гумусовые

М-3

Ал. 0-10 5.3 2.49 6.2 11,7 219.0 15.0 0.78 224.0 92,0

А2 10-20 6.2 0,73 1.9 7,1 40,0 1,0 0.32 7,0 24,0

вт 20-30 5.2 0.93 6,4 7,9 66,0 1,0 0,38 7,5 34,2

ВС 40-65 5.5 0.44 2.1 7.0 120.0 18.0

0-5

А1А2 5-15 4,9 1,28 2.8 6,8 41.0 0,1 0.47 64,5 14,8

А2 15-20 4.3 0,37 2,7 6.8 6.0 0,1 0.16 5,5 9,3

ВГ 20-30 5.9 0.54 1,5 7.1 15.0 6,0

ВС 40-50 6.6 0.24 1.2 7.2 5.0 0.1

Глееподзолистая торфянистая почва

МК-4

ОТ 0-8 4,7 7,5 18,6

А-2 8-14 5,6 0,76 5,3 6,5 81.0 0,1 '

ВП1 15-25 6,1 2,36 5,1 6,6 111,0 0,1

ВС? 40-50 6.4 0.91 2.2 6.9 5.0 0.1

Находясь вблизи от комбината "Североникель", практически все почвы ключевого участка >6 6 имеют признаки эрозионной деградации, в некоторых случаях до вскрытия иллювиального горизонта В Г

Глава 5. Техногенные изменения почвенного и растительного покрова

5.1. Особенности деградации почвенно-растительного покрова

в зоне воздействия Норильского горно-металлургического комбината

Исследования выявили повышенные ( близкие к ПДК по валовому содержанию) концентрации таких тяжёлых металлов как Си, N4, Со в почвах и растительности на территориях, примыкающих к Норильскому промышленному району (НПР). в том числе хозяйствах "Потаповское" и "Хантапское" более чем 100 километровом удале-

нии от комбината, даже в секторах с минимальным ветровым переносом загрязните лей, По литературным и фондовым источникам нами было установлено, что обследс ванные территории находятся в пределах Енисейско-Североземельского рудного поя са с повышенным содержанием многих микроэлементов, в том числе и техногенны: загрязнителей. Существование природной геохимической ано> лмалии и необходи мость в этих условиях адекватной оценки доли антропогенного загрязнения обусло вили решение двух взаимосвязанных проблем: применение установленных значенш ПДК, обладающих различной информативностью дня геохимически различающихся регионов (Глазовская, 1988; Касимов, 1995), и проблему выбора способа определена загрязняющих веществ, отражающего как их техногенное поступление в ландшафты так и потенциальную опасность. Для оценки опасности и степени техногенного загрязнения наиболее информативной является экстракция тяжёлых металлов 1н. солянокислой вытяжкой (Методические указания ..., 1992; Загрязнение почв ..., 1993; Бато-ян, Касимов, 1995 и др.). Так как в настоящее время отсутствуют установленные значения ПДК для этой вытяжки, нами было предложено за критерий техногенного загрязнения принять региональные фоновые значения содержания тяжёлых металлов.

На основании имеющегося материала, как нашего так и данных Норильской геологоразведочной экспедиции, нами впервые для территории Хантайско-Рыбнинского прогиба были расчитаны региональные фоновые значения для кислотной вытяжки из почв и для отдельных видов растительности (табл.2):

Таблица 2

Статистические Содержание, мг/кг

Объект характеристики

Си Ni Co

1 2 3 4 5

Q 33,8 30.6 18,3

Почвы er 13,6 9,5 6,2

n 36 36 36

Betula пала (листья) С 3,04 2,61 0,16

а 1,17 0,94 0,03

n 22 22 22

Salix lanata (листья) С 2,15 2,70

а 1,97 1,12

n 16 16

Larix Gmelini (кора) С 3,01 0,71

CT 1,34 0.26

n 15 15

Ciadma stellaris С 3,46 0,93 0,12

ff 1.64 0.47 0,04

n 23 23 9

Sphaimum С 4.20 1.39

с 2.10 0.71

n Q о _

где <3 - среднее взвешенное содержание, С - среднее содержание, а - стандартное отклонение - количество точек пробоотбора

Проведенные обследования показали, что на более близком к источнику загрязнения ключевом участке № 2 содержание меди и никеля в почвах превышает средний фоновый уровень в 15-20 раз, достигая 830 и 520 мг/кг почвы соответственно, содержание БО.!2" в водной вытяжке достигает 1000 мг/кг почвы. При этом средние фоновые концентрации БОд2" в почвах для северных регионов составляют 8-12 мг/кг (Евдокимова, 1995), т.е. содержание серы на этом участке превышает фоновые значения в 100 раз. Содержание никеля в листьях уцелевшей кустарниковой ивы превышает как фоновое содержание , так и максимально допустимый уровень более чем в 90 раз. Эти показатели в обследуемом районе почти идентичны и составляют соответственно 2,7 и 3,0 мг/кг. На участке полностью погибла вся древесная растительность и мохово-лишайниковый ярус, кустарники и кустарнички погибли на 70-80%.

В почвенном покрове в результате гибели растительности активизируются процессы мерзлотной и эрозионной деградации - смыв, солифлюкция. усиление процессов мерзлотного выпучивания и криотурбации. Территория начинает приобретать облик более северных тундровых аналогов.

По мере удаления от источника эмиссии содержание тяжёлых металлов в почвах постепенно уменьшается, но морфологические признаки деградации ландшафтов продолжают соответствовать чрезвычайно высокому уровню и на значительном удалении от комбината. Это объясняется высокими и переносящимися на гораздо большие расстояния, чем тяжелые металлы, концентрациями серв1, а также , возможно, и синергетическим эффектом. Так содержание тяжёлых металлов в почвах участков № 3 и № 4 превышает фоновые значения в среднем в 5-7 и в 2-3 раза соответственно. Содержание серы в почвах лишь незначительно ниже, чем на участке № 2 и составляет 850-900 мг/кг, превышая фоновые значения в 80-90 раз. Деградация растительности и соответственно механическая деградация почв на участке №3 практически соответствует участку №2; на участке №4 она лишь незначительно ниже: при полной гибели мохово-лишайникового покрова уцелело около 15-20% лиственницы, наблюдается возобновление кустарников и кустарничков; содержание меди в листьях ивы почти в 10 раз превышает фон, никеля - более чем в 6 раз.

Содержание микроэлементов в почвах и растительности фонового участка №5 незначительно колеблется в пределах фоновых концентраций. У растительности, однако, отмечаются некоторые признаки угнетения: ослабление жизненных форм ли-

шайников, суховершинность отдельных лиственниц. Содержание серы в почвах составляет здесь 100-120 мг/кг, что можно объяснить как значительной дальностью переноса , так и повышенным её содержанием в высокосернистых местных рудах.

Анализ распределения тяжёлых металлов и серы в почвах в районе Норильска показывает аккумуляцию до 90% токсикантов в верхних органогенных горизонтах, причём с увеличением мощности торфяного горизонта увеличивается и количество аккумулированного загрязнителя. При переходе к нижележащим, особенно минеральным горизонтам, содержание тяжёлых металлов и серы может уменьшаться почти на порядок, что согласуется с данными и других исследователей (Зырин и др. 1980; Кашулина, 1993; Горяинова, 1996 и др.). Наибольшая аккумуляция загрязнителей отмечается в почвах, формирующихся в замкнутых понижениях или в нижних аккумулятивных частях катен, особенно при смене условий миграции на геохимических барьерах: при наличии глеевого или мерзлотного горизонта в почвах в пределах катен. Наивысшие концентрации загрязнителей отмечены в торфяно-и торфянисто-ппеевых почвах. Наименьшей аккумулятивной способностью характеризуются почвы с признаками активного мерзлотного массообмена- гомогенно-глеевые, в аллювиальных почвах с режимом периодического подтопления, в почвах с маломощным или эродированным верхним органогенным и гумусоаккумулятивным горизонтами. В этих почвах, в основном формирующихся на склонах, особенно при наличии мерзлотного или кристаллического основания, происходит вынос значительной части загрязняющих веществ за пределы почвенного профиля. Отмеченные особенности в почвах наиболее загрязнённого участка №2 показаны на рис.2.

По мере удаления от источника загрязнения содержание тяжёлых металлов в нижних минеральных горизонтах почв (при наличии таковых) всё более существенно преобладает над содержанием в вышележащих, за счёт уменьшения техногенного поступления и повышающейся роли породного содержания микроэлементов. В почвах фонового участка в нижних горизонтах С отмечается наивысшее, по сравнению с вышележащими горизонтами, содержание тяжёлых металлов. Таким образом критерием незагрязнённости почв тяжелыми металлами, особенно в регионах с повышенным природным геохимическим фоном этих микроэлементов, можно считать равное содержание тяжёлых металлов в верхних и нижних горизонтах почв или превышение их содержания в нижних горизонтах над верхними.

Основные закономерности распределения тяжёлых металлов в профилях почв по мере удаления от источника загрязнения, показаны на рис.3.

Рис.3

поведение тя/кёлых металлов в почвах в районе норильска

1-10 и-.) 111-7 IV-2 1-10 и-.) Ш-7 1У-2 МО II-:. Ш-7 1\-2

ТОРФЯНИСТО-ГЛЕЕВЫЕ БОЛОТНЫЕ

Разрезы: 1-2 и 1-10 - ключевой участок .N42: П-2 н Н-5 - участок 111-6 и Ш-7 - участок .N44:1У-2 - участок .N45

5.2. Техногенная деграОаиия почв и растительности вблизи комбината "Североникель "

Обследования вблизи Мончегоска проводились на участке №6, представляющем собой два направленных друг к другу склона, с расстоянием между их основаниями около 1 км. Ближний к комбинату подветренный склон Ю-В экспозиции - это полностью деградированный участок тайги, на котором практически не сохранилось растительности. Почвенный покров на всём склоне эродирован до вскрытия иллювиального горизонта Bf и лишь на некоторых участках до подзолистого горизонта А2. Содержание тяжёлых металлов даже в лишённых органики остатках супесчаных иллю-впалыго-железистых подзолов достигает 300-400 мг/кг, а в заболоченном понижении между склонами в глееторфянистых подзолистых и торфяных болотных почвах превышает 1000 мг/кг почвы. В листьях уцелевшей берёзки максимально допустимый уровень содержания никеля превышен в 46 раз и достигает 140 мг/кг. В образце погасшего сфагнума содержание меди составляет 1654 мг/кг, никеля - 240 мг/кг. Противоположный наветренный склон до последнего времени использовался под сенокосные угодья. На нём не отмечено признаков сильной эрозионной деградации, сохраняется густой высокий травостой. В кормовых травах при этом отмечено превышение МДУ меди в 5 раз, никеля - более, чем в 10 раз, кобальта - в 6 раз. Ежегодный вынос микроэлементов со скашиваемыми травами, перемешивание почвы при вспашке (аналог криотурбации вблизи Норильска) привели к тому, что здесь в почвах гораздо более низкое, чем на противоположном склоне, содержание тяжёлых металлов, не превышающее 250 мг/кг почвы.

Закономерности аккумуляции тяжёлых металлов почвами в зоне воздействия комбината "Североникель"в основном аналогичны отмеченным закономерностям в почвах вблизи Норильска: это усиление аккумулятивной способности с увеличением мощности органогенного (торфяного, гумусоаккумулятивного) горизонта, в аккумулятивных формах рельефа и при наличии геохимических (мерзлотных или глеевых) барьеров. Различия заключаются в том, что если в подбурах, мерзлотно-таёжных и других типах почв в районе Норильска наблюдается постепенное уменьшение содержания тяжёлых металлов от верхних горизонтов к нижележащим (за исключением значительного - до 90% максимума в верхнем органогенном горизонте), то в подзолистых почвах в районе Мончегорска отмечается минимальное содержание загрязнителей в подзолистом горизонте А2, затем второй максимум (после верхнего органогенного горизонта) в иллювиальных горизонтах, посте чего уже происходит посте-

Сравнение повеления тяжёлых металлов в основных типах почв в районах Норильска и Мончегорска

Высокое загрязнение

Со

fin. Tí

i-io м-1 i-:; mu-í

1-1» М-1 I-.Í мк- i

ЛОТ А2$

Vn

1-10 М-1 1-3 МК- i

Фоновые участки

40' 35 30 25 20 15' 10'

Си

-ОТ - 8fh

лг

—ли

-— ас —¿ai «f

IV-2

O-l

35 30 25 20 15' 10

Ni

— с

--0Т

ЙС

1V-2

10'

5 '

Со

—

0-2

[\-2

0-2

Г' сг

-V

Разрезы: [-3 - торфяннсто-глеевая мерзлотная. [-10 - полбур светлый. 1V-2 - полбур тёмный (Норильск)

М-1 - лерново-подзолистая пахотная. МК-4- подзол лювиально-гумусовыи торфянисто-глееватын. 02 - подзол идлювиально-железистыи (Мончегорск)

Pite, i

пенное уменьшение концентраций вниз по профилю. Безусловно обращает на себя внимание различие г содержании микроэлементов как в почвах фоновых участков, так и в нижних, переходных к почвообразуюшей породе горизонтах почв в зоне техногенной нагрузки: з почвах обследованных участков вблизи Мончегорска содержание Си. N1. Со в среднем в 5 раз ниже, чем в районе Норильска. В почвах фонового участка в районе Мончегорска не отмечается, в отличии от почв фонового участка в районе Норильска, более высоких концентраций микроэлементов в нижних горизонтах по сравнению с вышележащими.

Низкие фоновые концентрации элементов-токсикантов определяют большую уязвимость неадаптированных компонентов экосистем (почвенной биоты, растительности и тл.), Повышенное геохимическое содержание элементов обуславливает большую толерантность растительности и биоты. имеющу ю многовековую адаптацию к фоновой специфике региона, но при незначительных техногенных поступлениях элементов (Солнцеза. 1983: Реймерс. 19941. Высокие концентрации поступающих загрязняющих элементов (соответствующих элементам, определяющим геохимическую аномалию) приводят к быстрому достижению критических пределов для нормальной жизнедеятельности биоты ландшафта, и без того обогащенной тяжёлыми и редкими металлами.

Сопоставление содержания тяжёлых металлов в загрязнённых и нсзагрязнных почвах в двух районах обследований представлено на рис.4.

Глава 6. Особенности применения методов ДЗ для оценки и

картографирования земель в районах антропогенного воздействия

Дистанционные методы обследований играют важную роль на всех этапах (предполевом. полевом и камеральном) работы. Изменения в облике ландшафтов. :вязанные с цветом и степенью дефолиирования растительности, уверенно дешифрируются по материалам дистанционного зондирования, что было использовано при зыборе ключевых участков хтя наземного обследования. Изменения цвета, рисунка и гона фото- или сканерного изображения по мере удаления от источника загрязнения и гипичностъ названной совокупности дешифровочных признаков в пределах опреяе-генных территорий: например верхнего, среднего и нижнего течения р.Рыбной, яви-гись основными критериями для определения ключевых участков в районах исследо-аний.

Наиболее отчётливо различные степени угнетения растительности распознаются . о синтезированные з ч-расном и ближнем инфракрасном ,'ИЮ спектрозональным

(СПЗ) снимкам с разрешением не менее 12-15 м на местности. По мере возрастать гехногенкой нирузки ландшафты ;т таких .-нимках приобретают всё -5олее ярко выраженный оранжево-жёлтый тон и более однородный мелкозернистый рисунок.

Увеличение степени азмученности и эвтрофизированности водоёмов лучше всего читается в более коротковолновой части спектра - зелёной и красной по сканерным изображениям или чёрно-белым фотоотпечаткам. Вода при этом имеет белёсый тон. интенсивность которого увеличивается по мере уменьшения прозрачности. Разные степени содержания механических примесей з водоёмах лучше фиксируются з красном спектральном канале.

Эрозионное и термоэрознонное нарушение почвенного покрова хорошо дешифрируется как в районе Норильска, так и Мончегорска з случае вскрытия более темноцветных иллювиальных горизонтов Bf(h) у подбуров и подзолов. На спектрозо-нальных снимках такие массивы имеют жёлтый или желтовато-бурый оттенок, мелко-пятннсто-полосчатую структуру и округлые или вытянутые формы контуров. По сканерным снимкам наиболее контрастно такие нарушения выявляются в ближней PIK и красной зонах спектра, особенно при существовании в ландшафтах уцелевшей растительности. выделяющейся более светло-серым тоном. Вообще, вскрытые на поверхность почвенные горизонты (кроме подзолистого) имеют почти одинаковую низкую спектральную яркость во всех зонах спектра и по этому свойству хорошо дешифрируются при сопряжённом анализе снимков, полученных в разных спектральных каналах.

Среди ненарушенного почвенного покрова наиболее уверенно по всем типам ДЗ дешифрируются болотные почвы. По СПЗ снимкам болотные торфяные верховые почвы характеризуются терракотово-буро-жёлтым цветом и крупно- или мелкопятнистым рисунком: болотные торфяные низинные почвы - оттенками светло- и средне-зелёного цвета ц однородным почти не выраженным рисунком. Верховые плоскобугристые торфяники более уверенно распознаются по чёрно-белым снимкам, где отличаются белёсым или почти белым тоном и пористой иди губкообразной структурой. Охристые подбуры и подзолы, формируясь под лишайниковыми редколесьями, отображаются на СПЗ снимках жёлто-зелёным цветом. Мерзлотно-таёжные и торфянистые глееподзолистые почвы, формируясь под густой еловой, сосново-^ловой или смешанной берёзово-лиственнично-еловой растительностью с подлеском из ивы и мощным напочвенным кустарничково-моховым покровом, дешифрируются по тёмно-зеленому цвету с крупнозернистым рисунком.

Исследования показали, что дешифрирование как нарушенных, так и ненарушенных ландшафтов, возможно надёжно проводить только после наземных обследований пли при наличии достоверных фондовых материалов, например эталонов дешифрирования, дающих представление как о характерном для данного региона поч-венно-растптельном покрове, так и о характерных ландшафтных проявлениях техногенной нагрузки п признаках их дешифрирования.

Исследования также выявили важную роль аэровизуальных наблюдений и телевизионной съёмки в качестве вспомогательной информации для картосоставлеиня и уточнения эталонов дешифрирования. Съёмка даёт уникальную возможность для уточнения дешнфровочных признаков по материалам, полученным из космоса. В отличие от данных, полученных "с земли", значительно облегчает работу по дешифрированию космических снимков больший охват земной поверхности, а также возможность оперативно увеличивать масштаб и работать в привычных, тех же, что и при наземных обследованиях, цветах.

Аэровизуальные наблюдения и съёмочные работы позволили нам более точно идентифицировать такие формы техногенной нарушенности как: гибель и разные степени поражения растительности, гари, термоэрознонное растрескивание, со-зифлюкция, эрозия, строительство дорог, просек, сброс промышленных отходов в тшроссть. Анализ полученных материалов, подтверждённый наземными наблюде-1иями, дал возможность создать эталоны дешифрирования перечисленных негативных процессов, и существенно облегчил работы по составлению почвенно-жологической карты долины р.Рыбной.На основании наземных наблюдений и ана-шза материалов ДЗ было установлено, что даже полная гибель растительности в 3550 километровом удалении от Норильского комбината не вызывает или вызывает :лабую эрозионную деградацию распространённых здесь органогенных почв на почти ровных или слабонаклонных территориях. При средней или даже слабой степени «градации растительности на значительно большем удалении от комбината (до 100 ;м) в почвах с минеральным профилем, формирующихся на склонах, отмечены значительные эрозионные нарушения. Проведенные наблюдения позволили определить, ito признаки повреждения растительности наблюдаются более чем в 150 кнлометро-юм удалении от Норильского комбината в Ю-В направлении, т.е. уже за пределами юлины.

Наши исследования подтвердили данные (Кронберг, 1988; Андронников, 1993; Сравцова, 1995 и др.) о наибольшем удобстве работы в красном и ближнем ИК кана-

лах, где особенно хорошо дешифрируются механические нарушения почвенного покрова. Работы также показали, что удобными для дешифрирования являются снимки ландшафтов в зонах техногенного воздействия, синтезированные в двух - красном и ближнем ИК каналах. Лимитирующим фактором для применения в целях дешифрирования техногенных нарушений, является разрешение снимка. Техногенные нарушения, особенно механические нарушения почв и растительности, имеют, по нашим наблюдениям, сравнительно небольшие линейные размеры, хотя бы в одном из направлений. Ширина дорог, просек, трубопроводов редко превышает 10-15 м; термоэрозионные явления, особенно в таежной и лесотундровой зонах имеют подчас ещё меньшие размеры. Соответственно, разрешение снимка должно удовлетворять этим требованиям и для оценки и картографирования техногенных нарушений не должно быть ниже 7-10 м на местности. Для анализа происходящих изменений важна оперативность н периодичность, т.е. временной шаг, получения снимков. Эффективно как минимум 3-х кратное в год получение снимков: в середине вегетации; в осенний или весенний период в промежуток между сбрасыванием (появлением) листвы н появлением (после схода) снежного покрова, а также в конце зимнего периода в момент максимального загрязнения снежного покрова. В связи с этим скансрные снимки при повышении их разрешения гораздо более перспективны. Преимуществом здесь также является отсутствие искажений при цифровом получении и обработке снимков.

ВЫВОДЫ

1. Сочетание методов наземного и дистанционного зондирования и изучения ландшафтов, в т.ч. в районах промышленного воздействия, позволяет получать достоверную информацию, характеризующую пространственное распределение и состояние почвенно-растительного покрова на большой площади, что особенно важно для труднодоступных и труднопроходимых территорий Крайнего Севера.

2. В обследованном районе южного переноса промышленных выбросов от Норильского комбината - долине р.Рыбном выявлена высокая сложность и комплексность почвенного покрова. Это связано с полигенетичностью почвообразующих пород, расположением района в трёх природно-климатических зонах - тундры, лесотундры и тайги, сложностью рельефа и различием в условиях увлажнения, наличием многолетней мерзлоты. Почвы в основном представлены пятью типами: подбуры, мерзлотно-таёжные глеевые, гочогенно-глеевые, торфяные болотные и аллювиальные.

3. Установлено, что природный геохимический фон Си, № И Со в почвах в районе Норильска примерно в 5 раз выше, чем для района Мончегорска и близок к предельно допустимым концентрациям этих элементов. При этом целесообразно в качестве критерия техногенной нагрузки использовать региональные фоновые концентрации элементов. Одним из критериев отсутствия загрязнения почв тяжёлыми металлами, особенно в районах с повышенным их природным содержанием, можно считать превышение их содержания в нижних горизонтах почв над верхними.

4. Аккумуляция основной массы загрязняющих веществ (тяжёлых металлов и серы) происходит в верхнем органогенном горизонте почв, при этом наибольшая аккумуляция загрязнителей отмечена в торфяно- и торфянисто-глеевых почвах в аккумулятивных частях ландшафтов и при наличии геохимических барьеров в виде глеевых или мерзлотных горизонтов; наименьшая - в гомогенно-глеевых почвах, в которых происходит мерзлотное перемешивание материала, в аллювиальных почвах с режимом периодического подтопления, а также в почвах с маломощным или смытым верхним торфяным или гумусоаккумулятивным горизонтом.

5. Зона более чем 2-х кратного превышения регионального фонового содержания в почвах Си и № достигает в Ю-В направлении от Норильска 75 км. Признаки повреждения растительности, особенно лишайников и лиственницы, в том же направлении прослеживаются более чем в 150 километровом удалении, в основном из-за воздействия кислотных осадков. На расстоянии до 50 км в Ю-В направлении от комбината полностью погибла вся древесная и кустарниковая растительность что обусловлено как влиянием тяжёлых металлов, так и кислотных осадков, т.е. возможно имеет место синергетический эффект. Лишайниковый покров полностью погиб на удалении от комбината до 80 км.

6. Гибель растительного покрова приводит к возникновению эрозионных процессов, а при наличии близкозалегающих многолетнемёрзлых пород к усилению процессов термоабразип, солифлюкцин, мерзлотных крнотурбаций и растрескивания. При ежегодном подсеве и скашивании трав, даже в зоне "антропогенной пустыни" на месте естественных ландшафтов, процессы эрозионной деградации значительно снижаются, а содержание тяжёлых металлов в почвах уменьшается в 3-4 раза.

7. Сочетание данных, полученных с космических носителей, с проведением аэровизуальных наблюдений и телевизионной съёмки является оптимальным как для площадной оценки нарушении почвенно-растительного покрова, так и для определе-

пни мест наземных обследований и эталонирования материалов ДЗ. В последнем случае проведение наземных обследований является пока необходимым элементом работ.

8. Более эффективными для определения форм и степени техногенных нарушений являются сканерные и фотографические снимки, полученные в красном или ближнем ИК или синтезированные в красном и ближнем ПК каналах. Лимитирующим фактором для использования данных ДЗ является разрешение снимка, которое не должно быть ниже 7-10 м, а также оперативность получения информации.

Список опубликованных работ по теме диссертации

1. Закономерности загрязнения тяжёлыми металлами почвенного покрова в зоне влияния Норильского горно-металлургического комбината//Тез. докладов Росс, конференции "Антропогенные изменения почв Севера в индустриально развитых регионах". Апатиты, 25-27 июля 1995. Апатиты, 1995, с. 60-61.

2. Применение методов дистанционного зондирования для целей мониторинга почвенного покрова в условиях Крайнего Севера//Тез. докладов 11 съезда общества почвоведов. Санкт-Петербург, 27-30 июня 1996, т.2, с.249, (в соавторстве).

3. Состояние почвенного покрова вблизи Норильского промышленного райо-на//Мат-лы конференции "Почва, отходы производства и потребления: проблемы охраны и контроле Пенза, 27-28 марта 1996 г. Пенза, 1996, с. 93-96, (в соавторстве).

4. Дистанционное зондирование в оценке ландшафтов Крайнего Севе-ра//Аграрная наука, №3, 1996, с. 41-43, (в соавторстве).

5. Вопросы картографирования и оценки антропогенных нарушений почвенного покрова Российского Севера с использованием дистанционной информации//Мат-лы междунардпои конференции "Проблемы антропогенного почвообразования". Москьа, 16-21 нюня ¡997 г. Москва, 1997, т.2. с. 84-88.

6. Оценка состояния почвенно-растительного покрова Севера в сложных геохимических условиях//Мат-лы конференции "Растительный покров Севера в условиях интенсивного природопользования"- девятые Перьфнльевские чтения. Архангельск, 30 сент.-З окт.1997 г., Архангельск, 1997, с 93-97.