Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Техногенные воздействия на высокогорные геосистемы (на примере северного склона Центрального Кавказа)

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Техногенные воздействия на высокогорные геосистемы (на примере северного склона Центрального Кавказа)"

МОСКОВСКИ» ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЕЦИИ И ордена ТРУДОВОГО КРАСНОГО знамени ГОСУДАРСТВЕННИК УНИВЕРСИТЕТ имена М. В. ЛОМОНОСОВА

Географический факультет

Г-ГЗ 0.1

На правах рукописи

ЭАЛИХАНОВ Алим Михайлович

ТЕХНОГЕННЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НД ВЫСОКОГОРНЫЕ ГЕОСИСТЕМЫ СНА ПРИМЕРЕ СЕВЕРНОГО СКЛОНА ЦЕНТРАЛЬНОГО КАВКАЗА?

11.00.^1 - охрана окру*аг-сй среди и р-ционал»нов использование прироинах ресурсов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Москва 1893 г.

Работа выполнена на кафедре Рационального природопользования географического факультетт Московского государственного университета км.М.В.Ломоносова.

Научный руководитель - член-корреспондант РАН,

Профессор А.П.Капица

Официальные оппоненты доктор географических наук, профессор О.П.Добродеев кандидат географических наук,

старший научный сотрудник И.А.Авессаломова

Ведущая организация - Институт географии РАН.

при Московском государственном университете им.М.В.Ломоносова по адресу П989Э, Москва, Воробьевы горы, МГУ, Географический факультет, 18 этаж, ауд. 1807.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке географического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова на 21 этаже.

Автореферат разослан "¡6

Ученый секретарь специализированного сове кандидат географических

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность тени. 0 ПОСЛСДНИе Десятилетия ИЗуЧвНИв ВЛИЯНИЯ

человека на окружш^дув среду стоит в центре внимания исследователей. Основной причиной этого является то обстоятельства, что среда, преобразованная в результате антропогенной деятельности -особенно на территориях концентрации экономического действия, способна оказывать отрицательные воздействия и на самого человека. В связи с тем, что влияние человека на скружанцую среду приобретает все более тотальный и интенсивный характер, суммарная нагрузке на природнув среду становится недопустимо высокой. В отличие от прежних условий взаимовлияния населенных пунктов и окружающей их средой, которое имело локальный характер и характеризовалось природной средой, способной компенсировать антропогенные воздействия, теперь создается глобальная антропогенная среда, также глобально воздействущая на природную среду. Поэтому а настоящее время можно говорить только об отдельных неизменных или малоизменекных человеком районах планеты - о так называемых "фоновых" территориях, являищихся эталонными при изучении многих природных физических, химических и биологических процессов. Такими областями является полярные и приполярные территории, м лозаселен-ные и недоступные районы в центральных частях континентов, это и Еысоксгорные районы. Одним из малоосвоенных и малоизмененных человеком регионов до последнего времени яглялась область Це»трального Кавказа. Однако быстрое промышленное, сельскохозяйственное и рекреационное освоение ряда районоз Центрального Кавказа обуславливают необходимость изучения антропогенных воздействий на высокогорные геосистемы.

цепь работы заклэчаетсл в выявлении основных типов антропогенных воздействий на высокогорные геосистемы Северг^го склона Центрального Кавказа, спр делении количественных и качественных характеристик этих воздействий на различные природные объекты и прогнозировании возможных временных изменен/?..

В .связи с основной целью данного исследования было необходимо решить следупцие конкретные задачи:

1. Исследование пространственно-временных закономерностей распределения приоритетных загрязняющих веществ з отдельных компонентах геосистем района, определение трендов их накопления; разделение природной и антропогенной составлявших в современном потоке вещества.

2. Изучение влияния на природные экосистемы Центрального Кавказа различных типов производств, выявив наиболее значительные источники поступления загрязняющих вещестЕ, в частности - тяжелых металлов.

3. Разработка оптимальных методик для получения адекватной информации о состоянии некоторых высокогорных экосистем, включая геохимическую структуру их компонентов на территории Центрального Кавказа.

4. Обоснование возможности и перспектив использования комплекса природных индикаторов и адаптирование его применение в местных условиях.

5. Изучение атмосферных процессов, определяющих распространение ,и выпадение поллютентов в условиях горных долин.

6. Изучение возможности применения математического моделирования воздушного распространения загрязняацих веществ в высокогорном районе.

Научная новизна работы. Применение комплекса методов природной индикации позволило впервые получить ряд результатов, именцих большое значение для оценки состояния высокогорных экосистем на примере Северного склона Центрального Кавказа. Около 80 % всей рассматриваемой в данной работе территории ранее не исследовалось комплексом этих методов, также отсутствовали данные о геохимическом фоне, состоянии природопользования и т.д.

1. Для высокогорной области Северного склона Центрального Кавказа дана комплексная оцененка возможности применения метода природной индикации с целью выявления наличия аэротехногенных поллотантов. Выделены наиболее информативные индикаторы. Проводилась разработка некоторых методов комплексного анализа большого числа данных по природной индикации.

2. Для районов исследования были проделаны ра'сты по расчленению природной и антропогенней составляющих в современном

накоплении в почвах ряда элементов - загрязнителей путем сравнения с фоновыми концентрациями и концентрациями в почвообразуыцих породах. Полученные нами данные Сули сопоставлены с литературными. Сделана попытка охарактеризовать естественные фоноБые уровни накопления загрязняющих веществ, выявлено наличие временных трендов изменения естественных концентраций и изменений уровней антропогенного загрязнения.

3. Выделены фоновые районы и импактно-пораженные участки, в которых установлены основные типы загрязнения природной среды, выязлэны приоритетные для этих областей загрязнители. Определена дальность выбросов местных источников аэротехногенных полллтантоз. Рассмотрен механизм распространения полгогантов в атмосфере посредством горно-долинных потоков и вопрос о влиянии на этот процесс некоторых локальных явлений, в частности, метеорологических процессов.

4. Обоснована возможность и применены метода использования природной индикации для экологического нормирования на Центральном Кавказ-"- на Сазе полученных эколого-геохимических данных.

5. Проведенные исследования позволили установить по единой методике и на репрезентативном материале уровни концентраций тяжелых металлов в природной среде клвчевых районов Центрального Кавказа. Большинство этих районов впервые иссл.дэввны в экологических целях.

Ё. Проведено первичное районирование и построены карта-схемы и графики накопления приоритетных металлов-загрязнителей в ге~системах. Осуществлено на основе оригинального метода определение уровней загрязнения речных экосистем (по состоянию пресноводных биосистем).

7. Проведено математическое моделирование процессов распространения и выпадения поллвтгантов, змиттируемых от многих источников в условиях горной долины. Обобщены полевые наблздения за динамикой горно-долинной циркуляции в долинах рек Баксан и Чегем и сделан ряд выводоь об особенностях атмосферной циркуляции в этих долинах.

8. Сделана попытка оцененки возможности применения данного научного подхода для эксло-географического изучения сходных в физико-географическом и геологическом отношении горных территорий

- Альп, Памира, Гималаев и т.д.

Фактический материал. Работа основана на материалах, собранных автором во время полевых работ и в период 1985-1992 гг. в составе полевых отрядов Кабардино - Балкарской геологоразведочной экспедиции, кафедры Общей физической географии, палеогеографии и рационального природопользования, Лаборатории снежных лавин и селей Географического факультета МГУ, во время работы в Министерстве Лесного хозяйства КБР, совместных работ с Лабораторией пресноводных экосистем ЛАМа и обобщенных данных из различных публикаций. Сй:р полевого материала осуществлялся на выбранных ключевых участках в ряде долин Северного склона Центрального Кавказа.

Кроме полевых описаний и сбора образцов природных индикаторов производилась фотосъемка ряда природных объектов и процессов, уточнялись границы лесной растительности, изменяющиеся в результате различных природных и антропогенных факторов, велось историко-археологическое изучение территории, проводилось картирование.

В качестве дополнительного и сравнительного материала приЕиккались литературные и фондовые данные.

Аналитическая обработка полевого материала производилась при нашем непосредственном участии в химико-аналитических .лабораториях: Лаборатории атомнсй абсорбции кафедры Рационального природопользования, гидрохимической лаборатории кафздры Гидрологии суши Географического факультета МГУ и в Бронницкой геолого-геохимичеекой экспедиции ИМГРЭ.

Апрооация работы и публикации. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на Всесоюзном Совещании "Состояние и охрана воздушного бассейна курортных районов {Кисловодск, 1989/, Международном симпозиуме "Экологические модификации и критерии экологического -ормирования " (Нальчик, 1990), Международном семинаре то проблемам горных экосистем (Терскол, 1990) и ряде региональных и всесоюзных научных семинаров и конференций Кировгк (1989), Иркутск, (1990), Бишкек (1992) и др.

По теме диссертации имеется 8 публикаций.

Автор признателен научному руководителю члену-корреопснденту

Р/*Ч А.П.Капице за всесторонний поддержку, позволившую целенаправленно провести данное исследование.

Автор выражает глубокую благодарность за помощь, оказанную в процессе работы, ценные критические замечания и консультации Л.Г.Бондареву, А.В.Светлоеанову, Т.Г.Суховой, Е.А.Шахпендерян, Г.А.Соловьеву, В.Ф.Перову, А.И.Ксвалевзй, М.Н.ПетрушинсЯ и многим другим сотрудникам Географического факультета.

Особгя благодарность автора сотрудникам каф.Рационального природопользования А.В.Евсееву и Т.М.Красовсгсой.

обйен и структура работы. диссертация состоит из введения; пяти глав, посвященных обсуждении результатов исследования; выводов и списка цитируемой литературы (£50 наименований). Работа изложена на 135 страницах, содержит 30 рисунков и 25 таблиц.

Во введении рассматривается: актуальность темы работы, цель и задачи исследований, научная новизна, защищаемые положения и фактический материал. Кроме того дается краткая характеристика района исследования: расположение, изученность и история исследования района.

ГЛАВА I. Эколого - географические особенности района исследования.

В главе рассматривается физико-географические и экономике— географические особенности района исследования. Дается физико-географическая характеристика территории: расположение, особенности рельефа, климат, геологическое строение, растительность и т.д., приводится физико-географическое районирование.

Рассматривается высотная зональность ландшафтов, особенности ландшафтов склонов разной экспозиции и • днищ долин.

В отдельной части главы рассмотрены процессы антропогенного воздействия на динамику экосистем высокогорья, особенности этих экосистем, степень их восприимчивости к техногенному воздействии. Проводилось изучение основных видов антропогенного воздействия и выделения главных источников техногенного загрязнения на изучаемой территории:

- Промышленные предприятия.

- Сельское хозяйство.

- Населенные пункты' и объекты жилищно-коммунального хозяйства.

- Транспорт.

- Объекты рекреационной инфраструктуры.

Было отмечено, что основным и многокомпонентным источника загрязнения окружающей среда в изучаемом районе является Тырна-Ао/зскиЯ вольфрамо-мслибдековый комбинат. Рассматривается пути и особенности распространения загрязняющих веществ от различных источников. Оцениваются наличие и уровни загрязнения природной среды транспортом, различными промышленными предприятиями и населенными пунктами. Делается вывод о наличии значительного загрязнения аэротехногенными поллштантами, в особенности тяжелыми металлами, горных экосистем долины р.Баксан.

ГЛАВА 2. Методика проведения работ.

На исследуемой территории были выбраны ключевые участки, где проводились детальные полевые наблюдения и отбор проб. Полевые исследования велись в долинах рек Ваксан, Чегем, Черек," и ряде-их притоков {см. рис.14 а такте на склонах гор и ледниках.

Полевыа_Еа§эты включали: отбор образцов Природных индикаторов, полевого описания состояния компонентов ландшафтов, фотосъемку ряда объектов и картирование.

В период с 1986 по 1992 гг. был произведен отбор образцов поча, торфяников, лишайников, мхов, хвои и коры деревьев, снега -в^аго более 410 образцов. По этим образцам в дальнейшем в лабораторных условиях было произведен около 8000 определений их химического состава.

Отбор лишайников, мхов, хвои и коры деревьев проводился в максимально однородных микроклиматических и прочих условиях, с учетом ряда биологических параметров - возраста, вида и т.д.

В результате исследований, проведенных на первом этапе

работы, выявлены две основные состаалгаздие атмосферного загрязнения в изучаемом районе - а) транспорт, с линейным распространением поллвтантов вдоль автомагистралей и Ö) промышленные предприятия, населенные пункты и ряд точечных объектов, загрязнение от которых распространялось внутрь долины при горно-долинной циркуляции воздуха, а также в соседние области по межгорнкм депрессиям. Учитывая это, отбор проб производился по площадному принципу вокруг больших и точечных источников (в условиях горных долин - по днищу долины) и для линейных - по поперечным профилям.

В долине реки Баксан после первоначального отбора образцов с шагом в Z км, в последующие полевые сезоны проводился отбор в промежуточных точках - участках с выявленными аномалиями химического состава индикатора. Кроме того, в каждой точке производился отбор возможно большого чи:ла видов индикаторов -почвы, коры и хвои деревьев, лшиайниьов, погребенных почвенных горизонтов, при этом точки при отборе образцов снежного покрова по возможности совмещались с почвенными. Это проводилось для повышения возможностей сравнительного анализа комплекса индикаторов и выявления их природных особенностей. С этой же цельш отбор проб почв проводился в отдельных пунктах (точках) на расстоянии 60-100 м друг от друга (в дальнейшем данные по их .химическому • составу усреднялись по пунктам их отбора}.

5§00Езторная_Еа0ста

Отобранные образцы природных индикаторов ■ подвергались лабораторной обработке. Обработка веек видов проб проводилась по стандартным методикам в следующих лабораториях: Бронницкой геолого-геохимической экспедиции ИМГРЭ (полухоличественный спектральный анализ), гидрохимической лаборатории кафгдры гидрологии суши географического факультета МГУ и лаборатории атомной абсорбции кафедры рационального природопользования географического факультета МГУ при непосредственном участии автора.

Обработка образцов почв, погребенных горизонтов, торфяников проводилась на пламенных атомно-абсорбционных спектрофотометрах

(ПААС) "Hitachi 170-070", "Hitachi 180-80", "Perkin Eimer „380й,

Было проведено около 4000 измерений содержания следующих элементов: Но. СсЬ Го. Мп. гп. Си. РЬ. М|. Сг. гг. Со. и. Са. Ну»

Ма. х в почвах- Всего было проведено свыше 8000 определений химического составь образцов природных индикаторов.

Математическая_об£айоткп полученных результатов включала в себя расчет концентраций химических элементов в пробах, расчет средних концентраций по пунктам, сравнение с клерками содержания в литосфере и различных коренных породах. Для этого проводился расчет геохимических коэффициентов и показателей - коэффициентов биологического поглащения, элювиально-аккумулятивного и др.

Была произведена статистическая обработка: -вычисление средних значений по рядам -вычисление дисперсии рядов -оценка стандартных отклонений -расчет коэффициентов регрессии А и В . -расчет коэффициентов корреляции

В таблице I приведены некоторые результаты статистической обработки данных спектрального анализа образиов почв ключевых участков района исследования." По табличным данным -здно, что. среднее содержание большинства тяжелых металлов в почвах ключевого участка "Баксан" значительно превышает содержание на других участках. 3 наибольшей степени это видно по распределению В!, Но,

\Ч, УЬ, Оя, Бг, Сг, М!, Со, Си, РЬ и ряда других.

, ГЛАЗА 3. Особенности использования природной индикации для оценки состояния 'окружающей срзды и ее изменений под влияние?-! антропогенных воздействий.

• V " ;В глазе . рассматриваются '• методы использования природной индикации в .целях мониторинга: Теоретической основой природной индикации является признание тесных взаимосвязей между всеми компонентами .природы. •'"Научные основы природной индикации 'загрязнения окружающей среды заложены в работах В.И.Вернадского (идеи 'о миграции элементов) и в их дальнейшем развитии Б.З.Полыновым, А.П.Виноградовым, М.А.Глазовской, А.И.Перельмансм,

Таблица 1 . Результаты статистической обработки данных спектрального анализа образцов почв клетевых участков исследования. В таблице: 1-Среднее (*); 2-Вариация <сп-1>; З-Квадратичное отклонение (вариация)

КЛЮЧЕВЫЕ

У Ч А С Т К И

Элемент

и!

9 г Ва т 1 Мп

О

V

1\П

Со

Си

Ад

2 п

РЬ

Ы

Вв

8п

Мо

Ы

6а

8с

У

УЬ 1-а

г г

ыь в

Баксан 1 1 -1егем Черек

I 2 3 I о 3 I 2 3

4.3 1. 13 1 .28 4.6 1 .5 1.5 5. 1 0. ез 0.69

7.1 7. 73 59.7 4 3.3 11.2 5.5 2. 88 В.27

3.2 0. 88 0.77 3 0.7 0.5 6 3.2 1. 12 1 .26

33 1 2 .7 161.7 39 11.3 127. 4 40 7. 87 61 .5

10.4 7. 1 50. 1 6 5.7 32.5 7.4 2. 98 8.06

4.7 3. 39 11.5 3.5 1 .5 2.3 2.9 0. 62 о.за

11.2 6. Т> 36. 1 10 3.9 15. 4 0.4 2. 58 6.63

2.3 1 . 78 3.2 1 .5 0.5 0.3 1 . Ч С. 75 0.56

12 3. 46 11.9 о 3.2 10.5 10 2 06 4.26

3.9 4. 54 20.6 2.7 о.е 0.7 2.9 1 17 1 .36

1.22 1 71 2.9 0.5 0.04 0.0016 4.5 , 4 14 17.2

2.2 2. 18 4.76 1.3 0. 7 0.5 п 1 1 -"1.2

5.6 3 77 14.2 3.3 о.в 0.6 4. 7 3. 61 6.В4

1 0 09 0.0 - - - 0. 07 -

1 - - - - 0. 14 -

7 1 75 3. 1 5 1 . 4 1 .9В 6.5 2 93 8.5В

11.6 14.7 216.5 1.3 0.5 0.3 1 . 0 0 19 0. 1 35

4.5 3 97 15.8 1 0.6 0.3 - - -

1. 5 0 38 0. 1 1.5 0.6 0.35 1 . 4 1 43 2.04

10.0 4 .23 17.9 6.5 3. 6 13.2 12 4 18 17.5

2. 2 5 6.2 1 . 1 0.35 0. 12 1 0 9 0.05

1.В 0 .43 0. 19 1 . 1 0.27 0.07 0.86 0 .36 0. 13

3 - 3.2 0.44 0.2 - -

7.а 2 .58 6.7 7.1 2.5 6.2 6.4 А. ,3В 5.65

0.5 0 .26 0.07 0.4 0. 19 0.037 0.4 0 0.01

3.9 2 .21 4.9 4 3.5 12.1 3.2 3 4 11.6

3.В.ДоброВольским, 0.П.Добродеевым и др.

Широкое применение природных индикаторов - для целей мониторинга обусловлено целым рядом их достоинств по сравнении с использованием инструментальных методов - возможность получения информации за длительное Бремя, широкое распространение природных индикаторов, дешевизна методов обработки и т.д.

3 качества природных индикаторов антропогенного воздействия могут выступать - почва (педо- индикация), растительность (биоиндикация), снег и ледники, природные воды и атмосфэрные осадки, торфяники. В главе рассмотрены основные характеристики этих индикаторов - время жизни, реакция на загрязнение и т.д.

В отдельной части главы рассмотрены особенности использования природных индикаторов в высокогорных районах, которые характеризуется сложной лвндозфтко-геохимической, климатической, гидрологической и др. структурой.

В связи с тег:, что горные экосистемы значительно более разнообразны, чем рзвнинные, то существуют возможности для использования большего числа природных индикаторов. В горных, в честности, высокогорннх районах везможно использование практически всех основных групп индикаторов. Наиболее приемлемо использование снега и льда ледников и снежников, сиежно-о покрова, почв (современные и погребенные горизонты), торфяников, ." ипайникоп, мхов и других растений, различных животных, например, насекомых, и тд.

ГЛАВА 4. Мотематичесюг-е моделирование процвссоп атмосферного загрязнения.

Исследование процесса загрязнения атмосферы сталкивается с большим количеством проблем - это как характеристика источника и самого загрязнителя, так и исследование атмосферных процессов -физических и химических.

Недостаток, а для от;ельных территорий и практически полное отсутствие фактического материала (синоптических, климато-ме гидрологических данных", в значительной степени затрудняет разработку практических методов изучения процессов загрязнения зтмсеферы в горно-долинных условиях.

С цельи проверки некоторых предположений в поведении загрязнителей, змиттируемых в условиях гор Центрального Кавказа из точечных источников, а танке выявления особенностей выпадения ряда поллютэнтов по долина, нами совместно с д.ф-м.н. А.В.Свзтлосановым была предпринята попытка математического моделирования процессов атмосферного распространения тяжелых металлов по долине р. Баксза.

При построении модели атмосферного перекоса было необходимо учитывать условия их перемещения и осаждения. Классическим подходом количественного рассчета этих процессов является применение уравнения атмосферной диффузии. Данный подход даот возможность изучать распространение поллвтантов от источников разного типа с учетом ряда характеристик среды. При этом возникают проблемы, связанные с требованием наличия большого количества адекватной репрезентативной информации, получение которой во многих случаях яалятся затруднительной. Поэтому возникает задача количественной оценки выпадения на почву поллютантов как функции климатических параметров и расстояния от центра рассеяния частиц (в данном случае нескольких эмиттирупцих точечных источников).

Для решения такой* задачи вводится гипотеза о распространении частиц поллвтантов посредством горно-долинных потоков вверх и вниз по долине. Учитывалось увеличение скоростей потоков вниз по долине, без учета влияния склоновых ветров. Учет_ изменения скоростей ветров на разных уровнях произвести не удалось, однако, нчши наблвдения и некоторые орографические особенности участка долины в районе г.Тырны-Ауз позволяет выявить ряд общих черт в характере распределения поллютантов, поступающих от исследуемых источников.

Сравнение экспериментальных (лабораторных) результатов и расчетных по математической модели позволило выявить ряд закономерностей распространения тяжелых • металлов по долине р. Баксан. Это не только особенности атмосферного распространения от анализируемых источников, но и влияние дополнительных неучтенных источников, влиянчё геохимических особенностей и т.д.

Анализ результатов математического моделирования по распространению тяжелых металлов показал, что основными источниками поступления этих поллвтантов помимо ГМК является г.Тырныауз и другие крупные населенные пункты.

Результаты математического моделирования позволили получить ориентировочные данные по содержании отдельных металлов в труднодоступных гнетах и подтвердили теоретические предположения об особенностях воздушного распространения поллютантов в горных условиях.

На основе полученных нами данных были построены графики распределения тяжелых металлов по долине р.Вахсан.

В целом же, анализ результате в математического моделирования позволяет говорить о наличии атмосферного переноса ряда тяжелых металлов от исследованных источников по долине р. Еаксан. Более детальный анализ показывает долю вклада отдельных источников в общий уровень загрязнения, а также дает возможность дифференцировать природную и антропогенную составлявшие материала некоторых источников. Креме того, сравнение расчетных и фактических данных выявляет неучтенные источники повышения концентрации исследуемых элементов в почвах. Используя сопряжении" анализ лабораторных данных по различным формам элементов в почвах расчитанных по математической модели, можно определить составляющие как по источникам поступления, так и предположить о наличии более сложной атмосферной циркуляции, зависящей от ориентации и формы долины, крутизны, высоты и характера поверхности склонов.

ГЛАВА 5. Оценка состояния экосистем Северного склона Центрального Кавказа.

Приводятся результаты анализа геохимических аспектов загрязнения высокогорных экосистем. В связи с тем, что основными загрязнителями являются тяжелые металлы, приводятся данные белее детальных исследований основных источников, характера поступления и распределения ряда тяжелых металлов. Как уже отмечено выше, основными источниками загрязнения являются Тырны-Аузский ГМК и автотранспорт, объем выбросов поллютантов остальными источниками значительно меньше и эти выброси имеют более локальный характер.

Перенос поллютантов происходит как горно-долинными, так и региональными воздушными потоками, более активными в верхних частях долины и над долиной. Для перьях характерны цикличная измшчирость направлений, изменения скоростей, турбулентность. Для вторых-

растворенных макроэлементов (график 2) в снежном покрове долины р.Баксан (в мг'л). На оси х изобракены точки отбора проб, точки соотв. пунктам отбора образцов по долине. Ось у _ для графика № I, ссь у - для графика .4 2. НасатаО по оси х - 1:300 ООО.

ламинарность, раззитиэ крупномасштабных атмосферных вихрей и т.д.

В целом пока не существует подробного представления о механизмах распространения полллтантоз на больших высотах для этого района. 3'10 актуальная проблема как для регионального, тек и фонового мониторинга. Проблема усложняется вследствие стабильно прэгрессирущею ан, ^опогенного загрязнения ледников Центрального Кавказа. Зафиксировано резкое повышение содержания ряда химических элементов в снеге фоновых территорий.

На рис.2 изображены графики распределения твердого вещества и растворенных макроэлементов по долине р.Вакса^. Видно, что оба графика имеют общую тенденции к увеличению вниз по долине (вправо го оси х1, и максимумы содержания находятся ме:кду точками 20 и 6, где на местности расположены Тырны-Аузский ГМК и г.Тырны-Ауз.

В характер-е распределения тяжелых металлов по долине р.Баксан проявляются следующие закономерности - это увеличение содержания цинка, свинца, меди, стронция, никеля з районе г.Тырны-Ауз относительно Еерхней части долины р.Баксан (на удалении 50 км. от города) в 1,1: - 10 раз. Наибольшей степени это проявляется в распределении стронция по долине - содержание в районе ГМК относительно фона (пос.Терскол) выше в 10 - 50 раз (39,5 мкг/л и 0,83 мкг/л, соответственно).

Кроме атмосферного потока рассеяния большое значение имеет водный, состоящий из двух основных компонентов: вещество попадает в о кружащую среду при сбросах неочищенных промышленных и бытовых стоков и при водной эрозии отвалов, хвостохранилищ и карьеров Тырны-Аузскс^о комбината. Наиболее высокое содержание тяжелых металлов отмечается для технических вод - флотационных, промывочных и пульпообразушцих, где концентрация некоторых элементов (мышьяка, сурьмы, висмута и др. ), превышает фенов:« содержание в 10°- 10° раз.

В главе рассматриваются особенности распространения и накопления тяжелых металлов вокруг основных источников этих поллштантогз, а также особенности взаимоналожения ареолов рассеяния загрязнения техногенного и природного происхождения. При анализ уровней накопления тяжелых металлез в растительности на различном расстоянии от комбината были определены зоны влияния ТБМК. 'Гак в зоне прямого влияния ТВМК (в радиусе 5км) содержануе с<1> с«, рь.

m¡. в коре деревьев, в 2-10 раз (в наибольшей сгепейи для рь) больше чем в коре деревьев на расстоянии 40-45 км.

Влияние шоссейных дорог на растительность и почвы фиксировалось в полосе до 200 м, где содержание cd и рь выше в 1.5-3 раза фоновых,а ^ полосе до 50м - более 3-х раз.

По данным лабораторной обработки образцов почв с использованием результатов математического моделирования распространения и выпадения поллмгантов, были построе i графики и схемы распределения тяжелых металлов в почвах ключевых участков района исследования. На рис. 3 показана схема распределения ряда тяжелых металлов з почвах долины р.Баксан. На схеме видно существование двух областей с повышенным содержанием тажелых металлов - это область в верхней части долины р.Баксан, где повышение до 2 ед. КК связывается с наличием населенных пунктов, объектов рекреационной индустрии и транспорта; и вторая область - в средней части долины р.Баксан, где расположены Тырны-Аузский ГМК, г.Тырны-Ауз, ряд промышленных предприятий. Превышение содержания основных исследованных металлов (си, ръ, Zn, cj, n¡, сг и др.) в почвах (локальные фоновые содержания) в районе среднего течения р.Баксан относительно содержаний в верхних частях долины и содержаний в почвах других исследованных территорий, более 3,5 - Б раз. Содержание молибдена, вольфрама и висмута - в 10, 34 и I5E раз, соответственно.

По результатам анализа состояния пресноводных экосистем (изучение зсобентоса, процесса эвтрофикации) района исследования дается оценка качества речных вод. Так, в р.Баксан относительно фэновых долин рр. Чегем и Черек видовой состав ряда беспозвоночных существенно обеднен (более 50%), а некоторых родов нет вообще.

По данным состояния пресноводных экосистем - видовое разнообразие и общая численность организмов (использовались данные Л.М.Будаевсй, F-Баттерби, В.Н.Тальских и др.(1ЭЭ1,1992)).объемов и качества вбрасываемых сточных вод, и полевых наблюдений на ключевых участках района исследования нами была сделана попытка оценить степень загрязненности поверхностных вод исследованной территории - см. гйс.4. Степени загрязненности - сильная, средняя, слабая и малая (чистые воды),- определялись как учетом чиаленпссги и разнообразия видового состава водных организмом, так и наличием

ГО

О

Рис. 4 . . Загрязненность поверхностных вод исследования по данным состояния пресноводных экосистем.

района

прямого антропогенного загрязнения во".

Оценивая уровни загрязненности рек Центрального Кавказа, можно отметить сильную загрязненность вод р.Баксан при относительно слабой загрязненности всех других крупных рек исследованной -территории.

На основе анализа состояния пресноводных и наземных экосистем дается оценка их биологической устойчивости (буферности) и пластичности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. На исследованной территории самым значительным антропогенным загрязнением является химическое загрязнение тяжелыми металлами. Основными загрязня'дцкми веществами являются свинец, медь, никель, цинк, висмут, молибден, вольфрам и др. Основными путями распространения поллштантов яаляотся воздушные. Рассмотрены некоторые закономерности и особенности внутуидолинного и наддолин-ного воздушного переноса и выявлены пути этого переноса в соседние долины.

2. По результатам природной индикации выделены зоны прямого ( в радиусе 5км> и косе нного ( в радиусе 45-ЕО км) влияния ТВМК. Содержание ряда тяжелых металлов в растительности и почвах в зоне прямого влияния комбината выше фонового ( на удалении 70-100 км) в 4-300 раз, в зона косвенного влияния - 2-20 раз.

3. Кроме Тырны-Аузского вольфрамо-молибденового комбината основными источниками химического загрязнения являются транспорт, населенные пункты и объекты рекреационной инфраструктуры. Наиболее значительное по объему воздействие на природу нэблвдается в долине р. Ваксан - наиб:лее освоенной части Приэльбрусья. Зафиксировано загрязнение кадмием, свинцом, цинком и медью в окрестностях населенных пунктов и вдоль шоссейных дорог (в полосе до 200-250 м>.

4. Проведенное математическое моделирование позволило выявить не вые ранее неучтенные и невылвленные источники загрязнений, рассчитать зоны загрязнений ст отдельных источников, оп|¿делить концентрации поллптантов в природных обьектьх, расположенных в труднодоступных районах.

Определена возможность создания полномасштабной модели загрязнения для горного района 90-100 км со множеством мелких источников и возможность® расчета объемов выбросов поллвгантов.

Б. Проведенные на ранее неисследованной территории (долины рр. Чегем и Черег:) исследования позволили оценить естественный геохимический фон природных объектов и сравнить его с данными по долине р. Еаксан.

в. Изучение химического содержания разновозрастных слоев льда ледников и погребенных горизонтов почв -и сравнение с современными данными позволяют сделать зывод о повышенном в современных ледниках и почвах фоновых районов содержании ряда тяжелых металлов ( кадмий, медь, свинец) относительно их содержания в слоях льда 1680-1890 гг. и датированных почвенных горизонтах (середина I тыс.н.з.) в 1.5-3 раза.

7. По результатам изучения состояния водных экосистем и данных природопользования в долинах рек построена схема загрязненности речных систем района исследования. Наиболее сильно антропогенно измененным и загрязненным является район речной системы долины р. Баксан, состояние вод которой оценено как сильно загрязненое.

8. Исследование особенностей атмосферных и климатических процессов внутри горных дслин и в межхребтовых депрессиях показывает их высокую специфичность и малую теоретическую изученность, что и связи с наметившейся тенденцией ускоренного хозяйственного освоения этих территорий и из-за низкого потенциала загрязнения атмосфэры этих районов, создает необходимость изучения данных процессов в природос :раннь.. целях.

9. Анализ состояния высокогорных экосистем Центрального Кавказа выяяил.наличие сильного антропогенного воздействия в ряде долин. Наиболее сильно измененной территорией является дслина р. Баксан, где найлэдаится факты необратимых изменений в водных и наземных экосистемах.

10. Примененный метод природной индикации с использованием комплекса природных индикаторов - растительности, почв, снежного покрова, ледников, торфяников в сочетании с методиками определения различных химических форм элементов (спектральный анализ, подвижные, водорастворимые и др. ф:рмы) позв:лявт погвгдить

исследования по определении уровней техногенных, воздействия в горных районах со сложной ландшафтно-геохимической структурой. Данный подход применим в исследованиях во всех генетически близких Кавказу горных территориях ( Альпы,Памир, Гималаи ,и др.)- районах со сходной геологической, географической и ландшафтно-геохимической структурой.

Список научных публикаций по теме диссертации:

I. Природная индикация экологических модификаций в районе Тырны-Дузского горно-металлургического комбината (Центральный Кавказ) в кн.: Экологические модификации и критерии экологического нормирования./ Труды Международного С-имг. -зиума. Л. Гидрометеоиз-дат. 1991. С. 3G8-372.

2. Особенности техногенного воздействия на природные системы Призльбрусья - в кн.: Экологические модификации и критерии экологического нормирования./ Труда Международного симпозиума. Л. Гидрометеоиздат. 1991. С. 372-376.

3. Некоторые особенности атмосферного переноса тяжелых металлов в районе горно-металлургического комбината (Центральный Кавказ).// Депонир. в ВИНИТИ. JS 7105 от 23.. 09. 88 Вестн.МГУ.Сер. Геогр., 1989, 151, 9 стран.

4. Оценка загрязненности тяжелыми металлами приземных слоев атмосферы курортьых районов Приэльбрусья пс данным природной индикации - В кн.: Состояние и охрана воздушного бассейна курортных районов. // Тезисы докладов Всесоюзного Совещания. . Кисловодск. 1963. С. 15. (В соавторстве с Евсеевым A.B.)

Оценка загрязненности тяжелыми металлами приземных сл^ еа атмосферы курортних районов Приэльбрусьл по данным природной индикации - В кн.: Состояние и охрана воздушного бассейна курортных районов. // Доклады Всесоюзного Совещания. Кисловодск. 1 С. S-1-G8. (Б ссавторсгве с Евсеевым A.B.)

6. Влияние антропогенной деятельности на динамику альпийских лесов Приэльбрусья (Центральный Кавказ) - В кн.: Рациональное природопользование горных стран. // Тезисы докладов научной конференции. Бишкек. 1991. С. 12.

7. The Natural Indicators of Heavy Metal Pollution In the Town of Tyrny-Aus Integrated Mining Métallurgie Works С The Central Caucasus)- In: Ecological Modification and Criteria for Ecological Standardization./', Proceedings ol the International Symposium. ,

Petersburg. iefi2. P. 224.

8. Peculiarities of the Technogenic Impact -of Natural Systems in Near Elbrus Region - In: Ecological Modification and Criteria for Ecological Standardization. /V Proceedings of the International Symposium. St. Pe* ersburg. 1092. P. 22V.