Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Палиноиндикация качества окружающей среды в местах проведения подземных ядерных взрывов на европейской территории России

ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Палиноиндикация качества окружающей среды в местах проведения подземных ядерных взрывов на европейской территории России"

На правах рукописи УДК: 504.064

Кочубей Ольга Владимировна

ПАЛИНОИНДИКАЦИЯ КАЧЕСТВА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В МЕСТАХ ПРОВЕДЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ЯДЕРНЫХ ВЗРЫВОВ НА ЕВРОПЕЙСКОЙ

ТЕРРИТОРИИ РОССИИ

Специальность: 25.00.36 — Геоэкология (Науки о Земле)

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертация на соискание ученой степени кандидата географических наук

Санкт-Петербург 2015

11 НОЯ 2015

г Л

мсМ

005564239

005564239

Работа выполнена в отделе стратиграфии и анализа закономерностей формирования нефтегазоносных бассейнов Федерального государственного унитарного предприятия «Всероссийский нефтяной научно-исследовательский геологоразведочный институт» (ФГУП «ВНИГРИ»)

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

кандидат географических наук, ведущий научный сотрудник отдела стратиграфии и анализа закономерностей формирования нефтегазоносных бассейнов ФГУП «ВНИГРИ» Дзюба Ольга Фёдоровна

доктор географических наук, профессор, заведующая кафедрой географии Сибирского Федерального университета (г. Красноярск) Ямских Галина Юрьевна

кандидат географических наук, доцент, доцент кафедры физической географии и геоинформационных систем Алтайского государственного университета (г. Барнаул) Ненашева Галина Ильинична

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт геохимии им. А.П. Виноградова Сибирского отделения Российской академии наук (г. Иркутск)

Защита состоится <</?>>Ойев5#20/5г. в часов на заседании Совета по защите

диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук Д 212.199.26, созданного на базе Российского государственного педагогического университета имени А. И. Герцена по адресу: 191186, г. 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 по адресу: 191186, г. Санкт-Петербург, наб. р. Мойки, 48, корп. 5 и на сайте университета по адресу: http://disser.herzen.spb.ru/Previevv/Karta/karta_000000239.html

Автореферат разослан «/5~>>е*Т«Л^г*20/$"г. „

Ученый секретарь диссертационного И. П. Махова

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

В конце прошлого столетия многие палинологи (Бессонова, 1992; Дзюба и др., 1993-1999, Кобзарь, Харитонова, 1996; Мейер-Меликян, Кифишина,1993 и др.) обратили внимание на то, что процессы формирования и развития пыльцы весьма чувствительны к воздействию абиотических факторов, под влиянием которых растения продуцируют большое количество не только стерильных, но и тератоморфных (патологически развитых) пыльцевых зерен. Кроме того, гаметопатогенный риск в условиях экологической дестабилизации выявлен специалистами не только для растений, но и для животных. (Дзюба и др, 2001; Дзюба, 2006). Разница лишь в том, что за счет более короткого жизненного цикла растения значительно раньше, чем животные реагируют на изменения в окружающей среде. В целом, адекватность реакции мужской генеративной сферы животных и растений на внешние стрессовые изменения условий их существования неоднократно доказана в работах специалистов, занимающихся цитогенетическими и морфологическими исследованиями, в том числе в зонах повышенной радиационной опасности (Бубряк, 1991; Позолотина и др, 1991; Смирнов и др., 1996,; Гераськин и др, 2005; Дзюба и др, 2001; Сиренко, 2001, Дзюба, 2006 и др.) Тем не менее, вопрос о последствиях радиационного воздействия на генеративную сферу живых организмов требует дальнейшего изучения, в связи с недостаточным количеством данных о специфике проявления патологий мужских генеративных клеток в условиях измененных и новых экологических факторов. В связи с этим, нам показалось актуальным применить метод палиноиндикации качества окружающей среды для мест проведения подземных ядерных взрывов. При этом было решено взять в качестве объекта исследования не нативную, а субрецентную пыльцу, выделенную из отложений интересующих нас территорий. Результаты такой работы могут стать основой не только для выявления наличия/отсутствия экологической дестабилизации в пределах территорий исследования, но и расширить представления о специфике тератоморфоза пыльцевых зерен, продуцированных в зонах скрытого радиационного воздействия с момента проведения взрывов до наших дней.

Объект исследования — субрецентные пыльцевые зёрна, выделенные из отложений с территорий проведения подземных ядерных взрывов.

Предмет исследования - морфологические особенности пыльцевых зерен, характер и специфика их патологических изменений в условиях радиотехногенной нагрузки.

Целью настоящей работы является оценка качества окружающей среды в местах проведения подземных ядерных взрывов с помощью изучения морфологических особенностей субрецентных пыльцевых зерен, продуцированных на этих территориях.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- анализ изученности физико-географических условий и современного радиационного состояния природной среды в местах проведения подземных ядерных взрывов;

- изучение качественного и количественного состава субрецентных спектров, выделенных из поверхностных отложений с мест проведения подземных ядерных взрывов;

- выявление наличия и типов проявления тератоморфоза пыльцевых зерен, продуцированных на территориях исследования в период с момента осуществления взрывов до настоящего времени.

- уточнение методики интерпретации спорово-пыльцевых спектров современных отложений на основе результатов исследования нативной пыльцы, продуцированной на территориях объектов ядерной энергетики и других источников распространения ионизирующих излучений.

выявление последствий антропогенного воздействия (в том числе радиотехногенного) на природную среду исследуемых территорий на основании интерпретации палинологического материала.

Защищаемые положения:

- составы изученных палиноспектров имеют определенные особенности, обусловленные, в первую очередь, спецификой природных условий мест проведения подземных ядерных взрывов, а также последствиями антропогенного прессинга, зафиксированного в характерных флуктуациях кривых содержания не только пыльцы и спор отдельных таксонов растений, но и тератоморфных пыльцевых зерен.

- характер и специфика проявления тератоморфоза пыльцевых зерен высших растений, продуцированных в местах проведения подземных ядерных взрывов, обусловлены степенью интенсивности проявления радиотехногенного загрязнения компонентов окружающей среды, что позволяет провести геоэкологическую типизацию объектов исследования.

- пыльцевые зерна высших растений, продуцированные в местах проведения подземных ядерных взрывов, преимущественно имеют характерные отклонения в морфологическом строении аналогичные таковым у пыльцевых зерен, выявленных на территориях с выраженным радиотехногенным загрязнением.

Теоретической и методологической основой диссертации являются результаты исследований отечественных и зарубежных специалистов в области географии, палинологии, геоэкологии и радиобиологии: Исаченко А. Г., Сукачева В. Н., Гродзинского Д. М., Израэля Ю. А., Сладкова А. Н., Эрдтмана Г. (Otto Gunnar Elias Erdtman), Поста Jl. (Post L.), Нейштадта M. И., Покровской И. М., Гричука М. П., Дзюба О. Ф., Тарасевич В. Ф., Мейер-Меликян Н. Р., Позолотиной В. Н., Тимофеева-Ресовского Н.В., Светлосанова В. А., Алексахина Р. М., Глазовской М. А. и др.

Материалы и методы. В основу диссертации положены результаты спорово-пыльцевых и палиноиндикационных исследований отложений различного генезиса, вскрытых на территориях проведения подземных ядерных взрывов. За период проведения полевых и камеральных работ в 2007-2011 гг. автором детально отобраны и технически обработаны в лабораториях ФГУП «ВНИГРИ» и РГПУ им. А. И. Герцена 129 образцов из почвенных колонок и донных отложений, вскрытых на территориях исследования. При помощи световой микроскопии автором выявлено таксономическое разнообразие полученных спорово-пыльцевых спектров для территории каждого объекта. Подробно изучены морфологические особенности строения оболочек более 85 ООО пыльцевых зерен, представленных в палиноспектрах исследованных образцов. С учетом таксономического разнообразия палинологического материала автором выделены десятки морфотипов патологически развитых пыльцевых зерен высших растений и проанализирована специфика выявленного тератоморфоза пыльцевых зёрен, продуцированных в местах проведения подземных ядерных взрывов. С целью проведения объективного сравнительного анализа использованы результаты авторских радиометрических исследований, а также результаты гамма-спектральных исследований почво-грунтов, полученных и опубликованных специалистами лаборатории радиационной безопасности ВНИПИпромтехнологии, Института экологических проблем Севера УрО РАН и сотрудниками ФГУН НИИРГ.

Научная новизна работы:

- Получены новые данные, устанавливающие причинно-следственную связь между интенсивностью радиотехногенного загрязнения и особенностями морфологического строения пыльцевых зёрен высших растений, произрастающих в местах проведения подземных ядерных взрывов;

- Получены новые палинологические данные, позволяющие проследить характер и последствия антропогенного воздействия на природную среду исследованных территорий.

- Изучена специфика тератоморфоза пыльцевых зерен, продуцированных на территориях с разной интенсивностью радиотехногенной нагрузки.

Теоретическая значимость диссертационного исследования заключается в новом методологическом подходе к изучению интенсивности и последствий скрытого радиотехногенного воздействия на компоненты природной среды посредством выявления палиноморфологических особенностей пыльцевых зерен высших растений.

Практическая значимость работы:

- результаты палиноморфологических исследований были привлечены в качестве дополнительного материала сотрудниками АО «СН Инвест», проводивших экологические работы на территории Кумжинского газоконденсатного месторождения, о чём свидетельствует акт о внедрении результатов работы № СН-7/2015 от 13.07.2015 г.

- полученные результаты палиноморфологических исследований успешно использовались при проведении практических занятий по курсу «Палинология» в РГПУ им. А. И. Герцена.

- многочисленные изображения тератоморфных пыльцевых зерен, полученные в результате проведенных исследований, в дальнейшем станут основой для создания атласа патологически развитых пыльцевых зерен, продуцированных в условиях радиотехногенного воздействия. Такие атласы имеют большое практическое значение для палиноморфологов, геоэкологов, палеогеографов и криминалистов.

- количественные показатели проявления тератоморфоза пыльцевых зерен, продуцированных на территориях проведения подземных ядерных взрывов, послужат основой для создания базы данных, содержащей информацию о наличии гаметопатогенного риска не только на территориях размещения ядерных объектов, но и в местах, где фиксируются аномальные показатели естественного радиационного фона.

Апробация работы. Основные положения диссертации изложены в 10 печатных работах, из них 3 - в рецензируемых изданиях. Результаты исследований докладывались: на XII и XIII Всероссийской палинологической конференции (СПб, ВНИГРИ, 2008 г; Сыктывкар, ИГ Коми НЦ УрО РАН, 2011), II Международной конференции молодых ученых и специалистов «Ресурсно-геологические и методические аспекты освоения нефтегазоносных бассейнов» (СПб, ВНИГРИ, 2011 г), XI Международном семинаре «Геология и эволюционная география» (СПб, РГПУ им. А. И. Герцена, 2011 г.), XV Всероссийском микропалеонтологическом совещании «Современная микропалеонтология» (КубГУ, Геленджик, 2012 г.), на научно-практической конференции «Комплексное изучение и освоение сырьевой базы нефти газа севера европейской части России» (СПб, ВНИГРИ, 2012), VIII IX Международные конференции «Геология в школе и вузе» (СПб, РГПУ им. А. И. Герцена, 2013, 2015 гг.).

Структура работы:

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, включающего 155 наименований. Работа изложена на 179 листах машинописного текста и содержит 29 таблиц, 13 фототаблиц с 200 изображениями пыльцевых зерен и 27 рисунков.

И. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит сведения об актуальности, цели, объекте и предмете исследования. Представлены основные задачи работы, сформулированы защищаемые положения, обоснованы научная новизна и практическая значимость результатов исследования.

В первой главе «Научно-технические и экологические аспекты проведения подземных ядерных взрывов» представлены сведения о реализации масштабной программы использования ядерных взрывов в СССР в интересах народного хозяйства. Рассмотрены процессы механического и терморадиационного действия подземного ядерного взрыва на грунтовый массив. Кроме того, в главе уделено внимание вопросам радиационного загрязнения компонентов природной среды в местах проведения подземных ядерных взрывов, а также методам контроля, применяемым специалистами при мониторинговых исследованиях этих территорий. Затронуты проблемы, связанные с биоиндикацией последствий радиотехногенного воздействия на окружающую среду, в связи с чем рассмотрена возможность применения палиноиндикационных исследований качества окружающей среды в местах проведения ядерных взрывов.

Во второй главе «Физико-географическая характеристика территорий исследования и современная радиационная обстановка в местах проведения подземных ядерных взрывов» приводится перечень и обоснование выбора исследуемых объектов на территории Европейской части России, общая характеристика природных условий мест их (взрывов) проведения, а также современная радиационная обстановка по результатам радиационно-гигиенических мониторингов, проведенных специалистами подведомственных организаций.

При выборе объектов для наших исследований, в первую очередь, большое значение имела их доступность, в связи с чем, приоритетными являлись места проведения подземных ядерных взрывов, расположенные в Северо-Западном (объекты «Днепр-1», «Днепр-2», «Глобус-2», «Рубин-1», «Агат», «Пирит») и Центральном Федеральных («Глобус-1») округах Европейской части России.

Кроме того, нами учитывалось наличие разнообразия физико-географических условий мест проведения подземных ядерных взрывов, а также технические

характеристики проведенных испытаний, в частности, глубина заложения заряда и его мощность, наличие аварийных ситуаций во время и после проведения ядерных взрывов, особенности консервации скважин и т. д. Перечисленные технические характеристики первоначально были проанализированы с помощью литературных источников и позволили предварительно оценить и сравнить масштабы техногенной нагрузки на природные компоненты в местах проведения исследуемых подземных ядерных взрывов (Табл. 1).

Таблица 1

Основные характеристики подземных ядерных взрывов, осуществленных на Европейской части _ _ __России

Название объекта Место расположения Год проведения Цель проведения, (мощность заряда, кт) Особенности проведения подземных ядерных взрывов

Глобус-1 Ивановская обл., Кинешемский район) в 4 км от д. Галкино. 1971 Сейсмозондирование (2,3 кг) Аварийный выброс продуктов взрыва, причиной которого явилось некачественное цементирование скважины, (радиоактивное загрязнение поверхности площадью около 10 тыс. м2)

Глобус-2 Рубин-1 Архангельская обл., на юго-востоке области, в 80 км северо-восточнее г. Котласа 1971 1988 Сейсмозондирование (2,3 кг и 8,5 кт) Проведены в соответствии в проектом, объекты законсервированы.

Днепр-1 и 2 Мурманская область, в 20 км севернее г. Кировска (г. Хибины, апатитовое месторождение Куэльпорр) 1972 1984 Дробление руды (2,1 кт и 2x1,7 кт) Проведен в соответствии в проектом, объект законсервир ован. Объект расположен в зоне активного водообмена и инфильтрации атмосферных осадков, в связи с чем происходит вынос трития из горных выработок в местную гидросеть

Пирит Ненецкий АО, 60 км северо-восточнее г. Нарьян-Мара. 1981 Перекрытие аварийного газового фонтана (37,6 кт) Проведен в не полном соответствии в проектом, объект закон сервир ован. Проведенный взрыв способствовал усилению фонтанирования газа и конденсата из скважины.

Агат Архангельская обл., 150 км западнее г. Мезень 1985 Сейсмозондирование (8,5 ю-) Проведен в соответствии в проектом, некачественная консервация буровой скважины.

Для выявления фоновых (контрольных) показателей исследовалась территория острова Валаам, расположенная в акватории Ладожского озера относительно на равноудаленном расстоянии от изучаемых объектов (за исключением объекта «Пирит»). Выбор именно этой территории определен некоторыми особенностями физико-географических условий (изолированная территория, отсутствие резкого перепада климата, многообразие микроландшафтов, богатый видовой состав флоры и др.), а также незначительным проявлением антропогенного воздействия.

8

Все изученные объекты, созданные с помощью ядерных взрывов, в зависимости от сложившейся на их территориях радиоэкологической обстановки специалисты делят на следующие группы по степени радиационного риска для местного населения (Современная радиоэкологическая обстановка..., 2005):

1) Объекты, на территориях которых радиоэкологическая обстановка определялась последствиями аварийных взрывов - «Глобус-1».

2) Объекты, которые находятся во временной консервации, но которые могут в перспективе испытывать внешние гидродинамические воздействия с выносом радиоактивных веществ: «Днепр-1 и 2», «Агат», «Пирит»; «Глобус-2», «Рубин».

Наибольшую радиационную опасность, по мнению специалистов, представляют объекты, относящиеся к первой группе. (Современная радиоэкологическая обстановка..., 2005).

В третьей главе «Материалы и методика исследования» приведено обоснование выбора опорных участков, выполнен анализ комплекса методов полевых и лабораторных исследований, а также проведен анализ методики диагностики и статистической обработки палинологического материала.

Учитывая особенности сохранности и аккумуляции субрецентной пыльцы в отложениях различного генезиса, приоритетными местами отбора материала для наших исследований являлись заболоченные участки территории, расположенные вблизи объектов ядерных испытаний (Рис. 1). Объем фактологического материала и мощность экспозиционной дозы излучения на территориях опробованных участков представлены в Таблице 2.

Рис. 1. Отбор материала для палинологических исследований: а) почвенный монолит; б) торфяная колонка, отобранная с помощью бура

Для территории контрольного объекта (о. Валаам) изначально озерно-болотные отложения отбирались для проведения палеоклиматических реконструкций в голоцене (Рис. 2) (Марков, 2012).

В рамках наших исследований мы частично использовали результаты, полученные нами ранее с помощью палинологических методов (в том числе палиноиндикационных), акцентируя внимание на отложениях, сформировавшихся на заключительном этапе субатлантического времени (в интервале глубин 0,34-0,0 м).

Рис. 2. Карта-схема Валаамского архипелага с указанием места отбора озерно-болотных отложений доя палинологических исследований (Кочубей и др, 2012)

съ

Таблица 2

Объем фактологического материала и мощность экспозиционной дозы излучения на территориях

Название объекта Вид фактологического материала и его мощность Интервал отбора образцов Экспозицион ная доза излучения Кол-во образцов

«Глобус-2» торфяная колонка (неразложившийся торф), 0,294 м последовательно, без интервалов, образец - 0,007 м 15 мкР/ч 42

«Агат» торфяная колонка, (торф разной степени разложения), 0,2 м последовательно, без интервалов, образец = 0,01 м 10 мкР/ч 20

«Днепр-1 и 2» торфяная колонка К/р 1, в 300 м от штольни, 0,45 м Глубина от 0,45м до 0,15 м интервал отбора 0,05м. Глубина от 0,15 м до 0м -последовательно, без интервалов, образец = 0,01 м . 11 мкР/ч 20

«Пирит» почвенный монолит, 0,15 м последовательно, без интервалов, образец = 0,01 м . 12 мкР/ч 15

«Глобус 1» почвенная проба, 30 м от скважины, 0,05 м; донные отложения р. Шача, 0,1 м последовательно, без интервалов, образец = 0,01 м . последовательно, без интервалов, образец = 0,01 м. 513 мкР/ч 5 10

Контрольный объект, (о. Валаам) озерно-болотные отложения, 2,87 м (ур. Тихойнинсилти) Глубина от 0,34 м до 0 м -последовательно, без интервалов, образец = 0,02 м . 12мкР/ч 17

Всего 129

Фототаблица 1

Типичные (из коллекции сравнения) и тератоморфные пыльцевые зерна, выявленные в отложениях, вскрытых

на территории объекта "Глобус-!". Ивановская область.

Рис I. Типичное пыльцевое зерно Pinns sp. Экваториальное положение. Рис. 2. Нетипичное пыльцевое зерно Pinus вр.Стрслкой указан тетрадный рубец, (обр 111.. гл. 0.01-0.0 м). Рис. 3. Пыльцевое lepno Pi ñus sp. с нетипичной формой тела, редуцированным воздушным мешком (стрелка), (обр. IM., гл. 0.01-0.0 м). Рис. 4. Смятое пыльцевое зерно Pinns sp. с редуцированными воздушными мешками (обр. III., гл. 0.01-0.0 м). Рис. 5. Смятое пыльцевое зерно Pinus sp. с нетипичной формой тела, редукцией воздушных мешков и разросшейся экзиной щита (обр 511.. га 005-0 04 м) Рис. 6. Типичное пыльцевое зерно Bernia sp. Рис. 7. Тератоморфное пыльцевое icpiio Betuta sp. с тетрадным рубцом (стрелка) на шюкольннуме Нашим, (обр. III., гл. 0.01-0.0 м). Рис. 8. Карликовое смятое пыльцевое зерно Betula sp. с механическими/бактериологическими повреждениями оболочки (стрелки), (обр. 111. гл. 0.01-0.0 м). Рис. 9. Асимметричное карликовое пыльцевое »ерно Betula sp. с остатками внутреннего

содержимого (обр. III., гл. 0.01-0.0 м). Рис. 10. Смятое пыльцевое зерно Betula sp. с тонкой экзиной и нетипнч...... рубном (стрелка).

(обр 311 гл. 0.03-0.02 м). Рис. II. Карликовое пыльцевое зерно Betula sp. с тонкой экзиной и нетипичным выростом на анокольпиуме (оор ЗП.. гл. 0.03-0.02 м). Рис. 12. Пыльцевое зерно Betula sp. с утолщенной эпикой и механическими/бактериологическими повреждениями оболочки (обр ЗП.. ni. 0.03-0.02 м). Рис. 13. Карликовое смятое двухапертурное пыльцевое зерно Betula sp. с гонкой экзиной (обр. ЗП.. in. 0.03-0.02 м). Рис 14 Типичное пыльцевое »ерно Tilia sp. в полярном положении. Рис. 14а. Фрагмент скульптуры Рис. 15-15*. Тераюморфное пыльцевое »ерно Tilia sp с тонкой экзиной и нетипичными апертурами. Разные глубины резкости СМ (обр. ЗП.. га. 0.03-0.02 м). Рис. 16. 17. Два разных двухапертурных пыльцевых зерна Tilia sp. (обр. 311.. га. 0.03-0.02 м). Рис. 18. Смятое пыльцевое зерно Tilia sp. с тонкой экзнной и нетипичным строением апертур (оор. Ml , гл. 0.05-0.04 м).

ян-гмнг.ештмн«: ¿«бшбшенмш :ш«;мтнм.1 к ;м.1.шгш

¡_ е • •

3 8 а

15/ Я а

31»

Ш 3 Ч-'У. Г*- V.-112 1 "

«ПВ Г*1да ЛЛ' СО СП 2 2

--7-_1-1 —— — г- г- -Г- Т- ГМГЧ С<4

К Л ТПН^МГ |

Й ь л « О Л.........—

Рис. 3. Спорово-пыльцевые диаграммы разных по литологическому составу отложений, вскрытых на территориях проведения подземных ядерных взрывов: А - объект «Глобус-2»; Б - объект «Агат», В - объект «Пирит», Г - объект «Днепр-1 и 2», Д - объект «Глобус-1»

В четвертой главе «Комплексная характеристика изученных палиносиектров: традиционный спорово-пыльцевой анализ и палиноиндикация качества окружающей среды» представлено подробное описание составов полученных палиноспектров, приведены количественные данные содержания в палиноспектрах патологически развитых пыльцевых зерен с указанием их морфологической типизации. Проанализировано содержание тератоморфных пыльцевых зерен в составах основных групп растений (древесные и травянистые), приведены фототаблицы с изображениями выявленных патологически развитых пыльцевых зерен, наглядно демонстрирующих степень проявления тератоморфоза (Фототабл. 1).

В последней, пятой главе, «Палиноиндикация качества окружающей среды в местах проведения подземных ядерных взрывов на Европейской территории России» проведен подробный комплексный анализ полученных результатов палинологических исследований с привлечением результатов гамма-спектральных исследований почво-грунтов, полученных и опубликованных специалистами лаборатории радиационной безопасности ВНИПИпромтехнологии, Института экологических проблем Севера УрО РАН, а также сотрудниками ФГУН НИИРГ.

Спорово-пыльцевые спектры и комплексы каждого из опробованных участков имеют свои характерные особенности, обусловленные, в первую очередь, спецификой природных условий изучаемых территорий. Все исследованные объекты проведения подземных ядерных взрывов расположены в разных природных зонах (от арктических тундр до смешанных лесов), что нашло отражение не только в составах основных групп растений, представленных в палиноспектрах, но и в количественных показателях содержания пыльцевых зерен и спор отдельных таксонов растений. (Рис. 3.).

Кроме того, в составах изученных палинокомплексов удалось проследить характерные флуктуации кривых содержания пыльцы и спор определенных таксонов (гидрофильных, мезофильных и т. д.) растений, позволяющих зафиксировать начальную стадию антропогенного прессинга, связанную с подготовкой и реализацией подземных ядерных взрывов. Как правило, растения, особенно их генеративная сфера сразу реагировали на мощное радиотехногенное воздействие. Особенно это проявилось в ходе кривых содержания тератоморфной пыльцы (появление характерных пиков) в палиноспектрах, выделенных из отложений с территорий объектов «Агат» (гл. 0,15-0,12 м), «Пирит» (гл. 0,1-0,05 м), «Днепр 1 и 2» (гл. 0,21-0,14 м). Менее всего флуктуации кривой аналогичного показателя выявлены для объекта «Глобус-1», что может быть обусловлено неотложным проведением рекультивационных работ, нивелирующих показатели тератоморфоза пыльцы, зафиксированные в изученных отложениях. Кроме того, для

всех объектов прослежена тенденция к увеличению содержания тератоморфных пыльцевых зерен в поверхностных отложениях, что может быть обусловлено несколькими факторами. Во-первых, такой может оказаться реакция генеративной сферы растений на глобальные выпадения радионуклидов из атмосферы, что также косвенно подтверждают результаты исследований содержания техногенных радионуклидов в поверхностных горизонтах почв на некоторых из изученных территорий (объекты «Агат», «Глобус-2»; Баженов и др., 2008.). Во-вторых, столь специфично и непредсказуемо может проявляться реакция высших растений, в том числе и в последующих поколениях (Гродзинский, 1989; Дзюба и др., 2001; Дзюба, 2006).

На основании вышесказанного, можно сформулировать первое защищаемое положение:

- составы изученных палиноспектров имеют определенные особенности, обусловленные, в первую очередь, спецификой природных условий мест проведения подземных ядерных взрывов, а также последствиями антропогенного прессинга, зафиксированного в характерных флуктуациях кривых содержания не только пыльцы и спор отдельных таксонов растений, но и тератоморфных пыльцевых зерен.

В среднем процентное содержание зафиксированных тератоморфных пыльцевых зерен, продуцированных высшими растениями на изученных нами территориях проведения подземных ядерных взрывов (за исключением объекта «Глобус-2»), как минимум в 2 раза больше, чем в отложениях контрольного объекта (о. Валаам) (Рис. 4.).

о. Валаам Глобус-2 Агат

Пирит Объект

Днепр-1;2 Глобус-1

■ Усредненное кош [чество тератоморфных пыльцевых зерен представителей древесных и травянистых растений (%)

Максимальное содержание тератоморфных пыльцевых зерен в исследованных образцах (%. древесные и травянистые растения)

■ Усредненное количество тератоморфных пыльцевых зерен представ1Ш1лей травянистых и кустарничковых растений

Рис.4. Количественные показатели содержания тератоморфных пыльцевых зерен в отложениях с территорий подземных ядерных взрывов и о. Валаам

Наибольшее содержание патологически развитых пыльцевых зёрен (и по средним и по максимальным показателям) было зафиксировано в образцах с территории объектов «Агат» и «Глобус-1». В первом случае это может быть обусловлено следующими факторами: а) неудовлетворительным состоянием буровой и отсутствием надлежащих мер по консервации скважины; б) наличием в районе проведения взрыва техногенной радиоактивности почв, сформированной, по-мнению исследователей (Баженов и др., 2008), за счет глобальных выпадений, ядерных испытаний на Новой Земле и аварии на Чернобыльской АЭС.

Наличие столь высокого уровня гаметопатогенного риска для растений на территории объекта «Глобус-1», в первую очередь, может быть обусловлено последствиями аварии, в результате которой произошло радиационное загрязнение технологической площадки (Современная радиоэкологическая обстановка..., 2005). Кроме того, ситуацию усугубляет отсутствие мер по предотвращению миграции радионуклидов с паводковыми водами, а также локальные выходы на поверхность ранее рекультивированных (засыпанных) грунтов с выраженным радиоактивным загрязнением.

Результаты палиноморфологических исследований отложений с территорий объектов «Пирит» и «Днепр-1 и 2» показали, что уровень гаметопатогенного риска у растений, произрастающих на этих территориях, заметно ниже, чем на территориях объектов «Глобус-1» и «Агат» (Рис. 3.). Однако, полученные результаты исследований недостаточно точно характеризуют степень проявления тератоморфоза пыльцевых зерен высших растений, произрастающих в местах проведения подземных ядерных взрывов на территории Хибин и Кумжинского газоконденсатного месторождения. Некоторое искажение полученных нами результатов связано с воздействием внешних факторов. Так, с нашей точки зрения, рекультивация загрязненных (в результате аварии) углеводородами почвогрунтов на территории Кумжинского месторождения, а также ежегодная активизация на этой территории эрозионных процессов, обусловленных увеличением водоносности рек (в дельте р. Печора) в период половодья, с нашей точки зрения, способствовали «выносу» палинологического материала из изученных отложений. В связи с этим, реальные экологические последствия аварии и ее ликвидации могут быть намного серьезнее, чем фиксируют результаты наших исследований.

Аналогичная ситуация отмечена и для объекта «Днепр-1 и 2». В интервале 0,15 -0,04 м наблюдается тенденция сокращения содержания тератоморфных пыльцевых зерен в спектрах (от 11 до 4%) на ряду с сокращением общего содержания пыльцы и спор вверх по разрезу, что, вероятно, обусловлено активизацией эрозионных процессов, связанных с увеличением стока рудничных вод за счет возникновения трещиноватости пород в результате последовательного проведения двух ядерных

взрывов. Это, вероятно, способствовало вымыванию палинологического материала из отложений.

Несмотря на воздействие внешних факторов, содержание в палиноспектрах тератоморфных пыльцевых зерен, продуцированных высшими растениями на территориях объектов «Пирит» и «Днепр-1 и 2», соответственно в среднем в 2 и 3 раза выше, чем зафиксировано в палиноспектрах контрольного объекта (о. Валаам).

Наименьшие показатели тератоморфоза пыльцы выявлены для территории объекта «Глобус-2» - в среднем 2,3%. Это всего на 0,3% выше, чем для территории о. Валаам. В целом, современное удовлетворительное состояние законсервированной скважины на территории объекта «Глобус-2», наличие особенного природоохранного статуса исследуемой территории (Вилегодский заказник), способствующего быстрому восстановлению лесных массивов, вероятно, обусловливают наличие невысокого уровня гаметопатогенного риска для растений, произрастающих вблизи этого природно-техногенного объекта.

Для всех выявленных тератоморфных пыльцевых зерен с территорий изученных объектов определялась принадлежность их к тому или иному морфортипу с учетом специфики установленных патологий структур оболочек, при этом по возможности учитывались показатели естественного полиморфизма пыльцы некоторых видов растений-индикаторов, представленных в работах других авторов (Дзюба и др., 1998-2006). Кроме того, особое внимание уделялось выявлению наличия/отсутствия тех морфотипов тератоморфных пыльцевых зерен, аналоги которых встречены и описаны авторами для территорий с повышенной радиотехногенной нагрузкой. Так в работах, посвященных изучению качества мужской генеративной сферы растений и животных на территориях зоны отчуждения Чернобыльской АЭС и окрестностей города Сосновый Бор, где находится Ленинградская АЭС, выделены специфические морфотипы патологически развитых пыльцевых зерен, наиболее часто продуцируемые растениями на этих территориях. К таким морфотипам относятся: нанизм, нераспавшиеся диады, триады, полиады пыльцевых зерен, а также пыльцевые зерна с нетипичным количеством апертур, измененной скульптурой, наличием тетрадных рубцов, недоразвитых или нетипичных апертур. Присутствие аналогичных морфотипов тератоморфных пыльцевых зерен отмечено в составах изученных палинолиноспектров с территорий проведения подземных ядерных взрывов. Их количественные показатели приведены в таблице 3, в которой наглядно продемонстрировано преобладание этих морфотипов в общем составе выявленных тератоморфных пыльцевых зерен для каждого объекта, за исключением о. Валаам и объекта «Глобус-2».

Таблица 3

Процентное содержание в изученных палиноспектрах морфотипов тератоморфных пыльцевых зерен, характерных для территорий с интенсивной радиотехногенной нагрузкой (зона отчуждения

\ Патологии \ структур \ оболочек \ п.з. Объекты \ исследования \ Нанизм,% Нераспавшиеся диады п.з., % Нераспавшиеся триады п.з., % Нераспавшиеся полиады п.з.,% Нетипичное количество апертур,% Нетипичная скульптура п. з.,% Наличие тетрадных рубцов, % Нетипичные апертуры,% Суммарное количество морфотипов, %

О. Валаам 13 4 - 2 7 4 - 4 34

«Глобус-2» 16 5 2 0,4 2 12 0,4 4 41,8

«Агат» 7 6 2 1 4 16 9 9 54

«Пирит» 18 12 4 3 4 21 14 5 81

«Днепр-1 ;2» 15 7 3 4 1 15 4 3 52

«Глобус-1» 23 5 1 5 9 12 7 9 71

Важно отметить, что причиной продуцирования растениями большого количества тератоморфных пыльцевых зерен может являться резкая смена природных условий, в первую очередь, климата. В связи с тем, что все исследованные нами объекты расположены на территориях с различными климатическими условиями (от арктического пояса до умеренно-континентального), влияющими на специфику растительного покрова, мы постарались выявить взаимосвязь между основными климатическими показателями (средняя температура лета и зимы, среднегодовая температура, количество осадков) в районах проведения ядерных взрывов и количеством тератоморфной пыльцы (средние и максимальные показатели), зафиксированной нами в отложениях исследуемых объектов. Для этого мы вычислили коэффициенты корреляции (по формуле Пирсона) между вышеупомянутыми показателями.

Полученные результаты, приведенные в таблице 4, свидетельствуют об отсутствии выраженной статистической взаимосвязи между количеством продуцируемой растениями тератоморфной пыльцы и климатическими показателями, характерными для мест, где проводились ядерные испытания.

Таблица 4

Значения коэффициентов корреляции между показателями тератоморфоза пыльцевых зерен и климатическими показателями для территорий объектов подземных ядерных взрывов.

Климатические показатели Показатели тератоморфоза п.з. Средняя 1° лета Средняя 1° зимы Среднене-годовая температура Количес тво осадков

Усредненное количество тератоморфных п.з. в образцах 0,2 0,2 -0,003 -0,005

Максимальное количество тератоморфных п.з. в образцах -0,41 0,004 -0,42 -0,051

Усредненное количество тератоморфных п.з. в группе трав, и кустар. растений -0,1 0,13 -0,29 0,1

Для установления взаимосвязи между радиотехногенным воздействием и морфологической изменчивостью пыльцевых зерен, продуцированных в местах проведения подземных ядерных взрывов и

на территории контрольного объекта, были рассчитаны коэффициенты корреляции (по формуле Пирсона):

а) между максимальными показателями удельной активности Сз-137, выявленными разными специалистами, в почвах на территориях исследуемых объектов (Гавриленко и др., 2007, Баженов и др., 2008, специалистами ВНИПИпромтехнологии, 2008, Рамзаев и др., 2008) и усредненным количеством тератоморфных пыльцевых зерен, зафиксированных в образцах;

б) между значениями мощности дозы ионизирующего излучения в местах отбора образцов и усредненным количеством тератоморфных пыльцевых зерен, зафиксированных в этих образцах.

Коэффициент в первом и во втором случаях составил 0,81. Такие значения могут свидетельствовать о наличии прямой или опосредованной взаимосвязи между рассматриваемыми показателями.

Таким образом, по результатам комплексного палинологического анализа, а также учитывая современную радиоэкологическую обстановку на изученных объектах, нам удалось разделить их на три группы по степени гаметопатогенного риска, зафиксированного по морфологическим особенностям строения пыльцевых зерен высших растений:

1 группа - объекты «Глобус-1» и «Агат» - относительно (контрольного объекта) высокий уровень гаметопатогенного риска, характеризующийся наибольшими показателями тератоморфоза пыльцы (как средними, так и максимальными), наличием серьезных отклонений в морфологическом строении оболочек пыльцевых зерен, типичных для территорий с выраженной радиотехногенной нагрузкой.

2 группа — объекты «Днепр-1 и 2», «Пирит» — относительно средний уровень гаметопатогенного риска, характеризующийся менее выраженными, чем у первой группы показателями тератоморфоза пыльцевых зерен.

3 группа — объект «Глобус-2» - относительно низкий уровень гаметопатогенного риска, где показатели тератоморфоза пыльцевых зерен незначительно превышают аналогичные показатели для контрольного объекта.

Очевидно, что наибольшую опасность для существования растительных сообществ представляют собой объекты, относящиеся к .первой группе гаметопатогенного риска. Качество мужских генеративных клеток (пыльцы), продуцируемых растениями на этих территориях, демонстрируют мощность воздействия техногенного фактора на биоту. Последствия таких воздействий могут быть необратимыми, вплоть до исчезновения популяций.

На основании полученных результатов, можно сформулировать сразу два защищаемых положения:

2) характер и специфика проявления тератоморфоза пыльцевых зерен высших растений, продуцированных в местах проведения подземных ядерных взрывов, обусловлены степенью интенсивности проявления радиотехногенного загрязнения компонентов окружающей среды, что позволяет провести геоэкологическую типизацию объектов исследования.

3) пыльцевые зерна высших растений, продуцированные в местах проведения подземных ядерных взрывов, преимущественно имеют характерные отклонения в морфологическом строении аналогичные таковым у пыльцевых зерен, выявленных на территориях с выраженным радиотехногенным загрязнением.

В Заключении сформулированы основные выводы, приведены результаты, полученные в ходе проделанной работы.

Возможность впервые применить метод палиноиндикации в комплексе с традиционным спорово-пыльцевым методом в местах проведения подземных ядерных взрывов на территории наиболее освоенной и населенной Европейской части России позволила проследить определенные изменения в составах биоценозов, подвергшихся радиотехногенному вмешательству, а также охарактеризовать современное состояние природно-техногенной среды на территориях изученных объектов. При этом, на основе детального анализа полученных результатов исследования были сделаны следующие основные выводы: - в составах изученных палиноспектров отражены особенности различных природных условий в местах проведения подземных ядерных взрывов (от арктических тундр до смешанных лесов). Наиболее выраженными оказались отличия в составах основных групп растений (древесные, травянистые, споровые), а также в таксономическом разнообразии растений-продуцентов;

- характерные флуктуации кривых содержания пыльцы и спор отдельных таксонов растений, а также резкие изменения хода кривых содержания тератоморфной пыльцы в изученных отложениях позволили выявить наличие антропогенного прессинга на территориях исследованных объектов. Особенно это проявилось в ходе кривых содержания тератоморфной пыльцы (появление характерных пиков-максимумов) в палиноспектрах, выделенных из отложений с территорий объектов «Агат» (гл. 0,15-0,12 м), «Днепр1 и 2» (гл. 0,21-0,14 м), «Пирит» (гл. 0,1-0,05 м). Менее всего флуктуации кривой аналогичного показателя выявлены для объекта «Глобус-1», что может быть обусловлено неотложным проведением рекультивационных работ на технологической площадке, нивелирующих показатели тератоморфоза пыльцы в изученных отложениях;

- пыльцевые зерна высших растений, продуцированные в местах проведения подземных ядерных взрывов, имеют характерные отклонения в морфологическом строении оболочек аналогичные таковым у пыльцевых зерен, выделенных на территориях с выраженным радиотехногенным загрязнением (зона отчуждения ЧАЭС, г. Сосновый Бор (ЛАЭС), и др.). К таким отклонениям относятся: нанизм, нераспавшиеся диады, триады, полиады пыльцевых зерен, а также пыльцевые зерна с нетипичным количеством апертур, измененной скульптурой, наличием тетрадных рубцов, недоразвитых или нетипичных по строению апертур. При этом отмечено доминирующее (более 50%) значение этих морфотипов в общем составе выявленных тератоморфных пыльцевых зерен для каждого объекта, за исключением объекта «Глобус-2».

- характер и специфика проявления тератоморфоза пыльцевых зерен высших растений, продуцированных в местах проведения подземных ядерных взрывов, обусловлены степенью интенсивности проявления радиотехногенного загрязнения компонентов окружающей среды, что позволило провести геоэкологическую типизацию объектов исследования. Установлено, что наибольший ущерб генеративной сфере растений нанесен в пределах тех территорий объектов, где проведение ядерных испытаний привело к аварийному выбросу загрязненного грунта на поверхность (объект «Глобус-1»), а также на территориях, где современное состояние и некачественная консервация буровых скважин, способствует миграции радионуклидов на поверхность (объект Агат»), Наиболее благоприятные показатели состояния чувствительной генеративной сферы растений отмечены на территориях тех объектов, где ядерные испытания были проведены в соответствии с техническими и экологическими нормативами (объект «Глобус-2»);

- для всех изученных объектов прослежена тенденция к увеличению содержания тератоморфных пыльцевых зерен в поверхностных отложениях, что может быть обусловлено несколькими факторами. Во-первых, такой может

оказаться реакция генеративной сферы растений на глобальные выпадения радионуклидов из атмосферы, что также косвенно подтверждают результаты исследований содержания техногенных радионуклидов в поверхностных горизонтах почв на некоторых из изученных территорий (объекты «Агат», «Глобус-2»; Баженов и др., 2008). Во-вторых, столь специфично и непредсказуемо может проявляться реакция высших растений (в том числе в последующих поколениях) на измененные условия в природно-техногенной среде.

Привлечение результатов палиноморфологических исследований при осуществлении радиационного контроля мест проведения подземных ядерных взрывов, позволит более объективно оценивать состояние биотической составляющей подобных природно-техногенных объектов, что в дальнейшем будет обусловливать рациональность и рентабельность мер, направленных на рекультивацию нарушенных земель.

III. СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Кочубей О. В. Реконструкция природных обстановок ландшафтов средне-и позднеголоцеиового времени на основе комплексного использования палинологического и геохимического методов. / Кочубей О. В., Марков В. М., Дзгоба О. Ф., Нестеров Е. М. // Вести. С.-Петерб. ун-та. Сер. 3. 2012. Вып.2. С. 13-27. (0,9/0,4 п.л.)

2. Кочубей О. В. Палинологические исследования в практике инженерно-экологических изысканий. / Дзюба О.Ф., Кочубей О.В., Федосеева C.B., Марков В.Е., Гильдии С.М. // Нефтегазовая геология. Теория и практика. - 2013. - Т.8. - №2. - http:/Avww.ngtp.ru/rub/7/24 2013.pdf. (1,3/0,5 п. л.)

3. Кочубей О. В. Качество пыльцы растений как индикатор интенсивности воздействия нефтегазового комплекса на природную среду охраняемых территорий России. / Дзюба О.Ф., Кочубей О.В. // Нефтегазовая геология. Теория и практика. - 2014. - Т.9. - №4. http://www.ngtp.ru/rub/7/48 2014.ndf. (1,5/0,9 п.л.)

4. Кочубей О. В. Комплексное использование палинологического и геохимического методов исследования для детализации природных обстановок голоценового времени. // Геологи XXI века. Материалы. — Саратов: Нзд-во СО ЕАГО, 2008. - С 35-37. (0,2 п.л. )

5. Кочубей О. В. Качество пыльцы, выделенной из субфоссильных спорово-пыльцевых спектров на территории Кумжинского месторождения. // Ресурсно-геологические и методические аспекты освоения нефтегазоносных бассейнов.

Сб. материалов II Международной конференции молодых ученых и специалистов. СПб.: ВНИГРИ, 2011. - С. 299-308. (0,7 п.л.)

6. Кочубей О. В. Опыт комплексного использования геохимического и палинологического методов исследования для детализации природных обстановок Валаамского архипелага в средне — и позднеголоценовое время. / Марков В. М., Кочубей О. В., Дзюба О. Ф., Нестеров Е. М., Гильдин С. М. // Геология, геоэкология, эволюционная география: Сборник научных трудов / Под ред. Е. М. Нестерова. - СПб.: Изд-во РГПУ им. Герцена, 2011. С. 144-150. (0,5/0,2 п.л.)

7. Кочубей О.В. Проблемы экологической дестабилизации природных комплексов нефтегазоносных провинций и палиноиндикация качества окружающей среды (на примере северо-запада Тимано-Печорской провинции). / Дзюба О.Ф., Кочубей О.В. // Комплексное изучение и освоение сырьевой базы нефти газа севера европейской части России. Сб. материалов научно-практической конференции. - СПб.: ВНИГРИ, 2012. - С.293-300. (0,5/0,3 п.л.)

8. Кочубей О. В. Диагностика экологической дестабилизации окружающей среды на основе изучения морфологических особенностей субрецентной пыльцы. // Современная Микропалеонтология. Труды XV Всероссийского микропалеонтологического совещания. Москва, 2012. - С. 404-408. (0,4 п.л.)

9. Кочубей О. В. Реконструкции палеоэкологических обстановок голоценового времени с привлечением метода палиноиндикации качества окружающей среды. /Дзюба О. Ф., Кочубей О. В., Симонова Е. Ю.// Палинология: стратиграфия и геоэкология. Сборник научных трудов XII Всероссийской Палинологической конференции: В 3-х томах, отв. ред. О. М. Прищепа, Д. А. Субетто, О. Ф. Дзюба-СПб.: ВНИГРИ, 2008 - Т. 1. - С. 247-256. (0,7-0,3 п.л.)

10. Кочубей О. В. Использование данных палинологического и геохимического методов изучения отложений голоценового возраста северо-восточной части побережья Финского залива в районе среднего течения р. Сенокосная. / Кочубей О.В., Гильдин С.М., Зарина Л.М. // Геология, геоэкология и эволюционная география: сб. научн. тр. / Под ред. Е.М. Нестерова. — СПб., 2006. - С. 156-160. (0,4/0,2 п.л.)

Подписано в печать 12.10.2015 Формат 60x90/16 Бумага офсетная. Усл. печ. л. 1,75 Тираж 100 экз. Заказ 454

Отпечатано в типографии «Адмирал» 199178, Санкт-Петербург, В.О., 7-я линия, д. 84 А