Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Влияние сейсмичности (на примере Чуйского землетрясения и его афтершоков) и сопутствующих геологических процессов на абиотические и биотические компоненты экосистем
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология
Автореферат диссертации по теме "Влияние сейсмичности (на примере Чуйского землетрясения и его афтершоков) и сопутствующих геологических процессов на абиотические и биотические компоненты экосистем"
На правах рукописи
ШИТОВ АЛЕКСАНДР ВИКТОРОВИЧ
Влияние сейсмичности (на примере Чуйского землетрясения и его афтершоков) и сопутствующих геологических процессов на абиотические и биотические компоненты экосистем
25.00.36 - Геоэкология
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук
005557317
15 /.КЗ 2015
Горно-Алтайск - 2014
005557317
Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Горно-Алтайский государственный университет»
Официальные оппоненты:
Гамбурцев Азарий Григорьевич, доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник Института физики Земли РАН
Косинова Ирина Ивановна, доктор геолого-минералогических наук, профессор, заведующий кафедрой экологической геологии Воронежского государственного университета
Куриленко Виталий Владимирович, доктор геолого-минералогических наук, профессор, заведующий кафедрой экологической геологии Санкт-Петербургского государственного университета
Ведущее предприятие: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский государственный университет»
Защита диссертации состоится «20» марта 2015 года в 14 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 501.001.30 при Московском государственному университете им. М.В. Ломоносова по адресу: 119991, г.Москва, ГСП-1, Ленинские горы, МГУ, зона «А», геологический факультет, ауд.415.
Автореферат размещен на интернет-сайтах геологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова www.istina.msu.ru/dissertation_councils/councils/387326/ и Министерства образования и науки Российской Федерации www.vak.ed.gov.ru. С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале отдела диссертаций Фундаментальной библиотеки МГУ им. М.В. Ломоносова (г.Москва, Ломоносовский проспект, 27, сектор «А», 8 этаж, к.812).
Отзывы на автореферат в 2 экз., заверенные печатью организации, просим направлять по адресу: 119991 ГСП-1, г.Москва Ленинские горы, МГУ им. М.В. Ломоносова, геологический факультет, ученому секретарю диссертационного совета Д 501.001.30, профессору В.Н. Соколову.
Автореферат разослан 20 декабря 2014 г.
Ученый секретарь диссертационного совета д.г.-м.п., профессор
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Работа посвящена исследованию воздействия подготовки, события и афтершоков Чуйского землетрясения (27.09.2003 г.) на геолого-геофизические и некоторые другие параметры биосферы. Исходя из этого, определяется степень влияния разнообразных геологических процессов Республики Алтай на различные виды биологических систем, в том числе на здоровье и качество жизни человека.
Актуальность. Актуальность работы обусловлена назревшей необходимостью углубления и расширения подходов, методов к изучению геодинамических процессов, влияния подготовки, события и последействий землетрясений, на абиотическую и биотическую сферы. В настоящее время является актуальным рассмотрение процессов разного ранга, которые характеризуют геологическую среду как открытую систему взаимодействующих неоднородностей разного порядка (блоков/геосфер). Бесконечное разнообразие этих условий, их взаимосвязанной ь чрсбует от наук о Земле комплексного подхода в изучении причин протекания процессов и явлений, отражающихся в геофизических полях и оказывающих влияние на биологические и другие процессы.
При оценке экологического качества геолого-геофизической среды Республики Алтай необходимо учитывать сейсмические процессы, как факторы, могущие оказать существенное влияние на биологические системы, в том числе и на здоровье населения. Чуйское землетрясение, произошедшее 27.09.2003 г., явилось крупнейшим сейсмическим событием в Алтае-Саянской горной области за весь период инструментальных наблюдений. Исследование влияния подготовки этого события, самого события и его афтсршокового процесса на динамику геологических, геофизических, гидрогеохимических и других процессов на всей территории Республики Алтай очень существенно для выявления роли землетрясений в динамике природных процессов региона и влияния этих процессов на здоровье населения. Обнаружение воздействия землетрясений и связанных с ним процессов, происходящих на изучаемой территории на динамику обращаемости детского населения по разным видам заболеваемости представляется актуальным для выработки мероприятий и рекомендаций для снижения заболеваемости детей. При проведении медико-экологического мониторинга очень важно комплексное изучение территории, с учетом не только социальных, но и природных факторов, оказывающих влияние на здоровье населения.
Изучение влияния структурно-вещественных, геодипамических и пространственных параметров литосферы на биоту потребовало оценки степени влияния этих параметров. При этом, комплексное геологическое, геофизическое и геохимическое исследование активизированных участков разломов, дополненных методами био- и фитопидикации становится актуальным направлением в области изучения влияния геологических процессов на биосистемы.
Объект исследования - эколого-геологичсские системы территории Республики Алтай.
Предмет исследования - воздействия землетрясений и сопряженных с ними геологических процессов на экосистемы.
Цель работы: выявление реагирования абиотических оболочек территории Республики Алтай на подготовку, событие и афтершоковый процесс Чуйского землетрясения, а также влияние изменений, связанных с этими процессами, на биологические системы, в том числе на медицинские показатели и общее экологическое состояние территории.
Основные задачи исследования:
1. Охарактеризовать особенности подготовки, события Чуйского землетрясения и его афтершокового режима
2. Проанализировать эколого-геологические условия территории, испы тавшей воздействие Чуйского землетрясения.
3. Выявить изменения в эколого-геологических условиях, произошедшие в результате Чуйского землетрясения.
4. Установить влияние изменений эколого-геологических условий при подготовке сильных землетрясений на здоровье детского населения Республики Алтай.
5. Изучить реакции сердечно-сосудистой системы человека на изменение геофизических характеристик в зонах разломов.
6. Провести комплексное геологическое, геохимическое, геофизическое изучение разломных зон, дополненное методами фитоиндикации.
Научная новизна работы.
1. Разработаны система оценки и критерии для выявления последствий воздействия геологических процессов на экологическое состояние территории Республики Алтай;
2. Впервые проведен комплексный анализ эколого-геодинамических условий сейсмоактивной территории Республики Алтай, показано влияние подготовки, события Чуйского землетрясения и его афтершокового процесса на различные геологические процессы.
3. Зафиксировано различное влияние социально-экономических условий, эколого-геологических условий и гелиогеофизических характеристик на состояние здоровья детского населения при подготовке Чуйского землетрясения и протекании его афтершокового процесса.
4. Выявлено влияние зон активных разломов на деятельность сердечнососудистой системы человека.
5. Показано влияние комплекса геолого-геофизических факторов на морфологические и биохимические характеристики жимолости алтайской.
Теоретическая значимость работы.
Выявлены и охарактеризованы эколого-геологические условия, оказавшие влияние на здоровье населения Республики Алтай при подготовке Чуйского землетрясения.
Показано влияние радоновой активности связанной кислыми интрузиями и эффузивами и на динамику обращаемости детского населения.
Выявлена нелинейность реагирования здоровья детского населения Республики Алтай на слабые воздействия, связанные с подготовкой Чуйского землетрясения.
Обнаружено влияние разломных структур эпицентральной зоны Чуйского землетрясения на деятельность сердечно-сосудистой системы человека.
Разработана методика биоиндикационного картирования влияния участков активных разломов на сердечно-сосудистую систему человека с использованием холтеровских мониторов. Автором получены экспериментальные данные но динамике частоты сердечных сокращений в пределах различных разломных структур Алтая.
Внедрение. Результаты исследования использовались в ряде эколого-геологических работ на территории в ряде организаций и ведомств Республики Алтай: ОАО «Алтай-Гео» (1996 г.), Республиканского центра по потребна/лору (2003-2005 гг.), Министерством природных ресурсов Республики Алтай (2004 г.). Для Министерства регионального развития Республики Алтай предложена геоинформационная система по ликвидации последствий Чуйского землетрясения. Диссертант участвовал в Программе но ликвидации последствий и мониторинга Чуйского землетрясения и его афтершокового процесса (совместно с ТЦ «Алтайгеомопиторинг», Алтае-Саянским филиалом Геофизической Службы СО РАН, министерствами и ведомствами правительства Республики Алтай), в создании ссйсмостанции «Горно-Алтайск» (совместно с Алтае-Саянским филиалом Геофизической Службы СО РАН).
Применяемые в настоящем исследовании подходы и методы позволили решать важные научно-практические задачи эколого-гсологического обоснования принятия прямых управляющих решений Министерством регионального развития Республики Алтай, Министерством природных ресурсов Республики Алтай, администрациями административных районов. Производилась оценка масштабов и последствий воздействия на народнохозяйственные объекты и их эколого-геологические системы, таких как инфраструктура населенных пунктов, дорожная сеть, сеть линий электропередач, гидрогеологические условия и др. Проводились совместные исследования со специалистами Роспотребнадзора по Республике Алтай по изучению влияния эколого-геологических условий на здоровье человека.
В работе использованы результаты научных исследований, полученных при выполнении ряда грантов: «Университеты России» (2001-2003, 2005 г.), ФЦП «Интеграция» (2003 г.), Минпромнауки РФ (2002 г.), Правительства Республики Алтай (2002-2006 г.), Российского гуманитарного научного фонда (2007-2009), Российского фонда фундаментальных исследований (2005-2006, 2011-2014 гг.). Результаты работ используются в учебном процессе в ГорноАлтайском государственном университете.
Методика и методы исследования. В процессе своей жизнедеятельности население, проживающее на территории с различным геологическим строением, постоянно находится под воздействием электромагнитных, радиационных полей. Поэтому состояние геологической среды в данной работе учтено как степень геоактивностн территории. Показателем комплекса внешних и внутренних свойств в этом случае будет интенсивность и динамика электромагнитных нолей, общая вариация магнитных и радиационных полей и геологических процессов. На основе этих данных в рамках региональных
исследований было проведено комплексное изучение причин возникновения некоторых очагов распространения заболеваемости, с возможным выявлением их связи с подготовкой и протеканием Чуйского землетрясения и его афтсршокового процесса. При этом учтены особенности горной страны, которой является территория Республики Алтай.
С использованием стандартных методик, совместно с сотрудниками Томского государственного университета, было проведено изучение функционирования ссрдсчно-сосудиетой системы человека в пределах активных разломов.
Для картирования активных разломов был использован комплекс методов, включающий геоморфологические исследования, геохимические, геофизические, дополненные фитоиндикационными исследованиями, проведенными сотрудниками I [етрапьного Сибирского ботанического сада.
Положения, выносимые на защиту:
1. Установлены закономерности изменения большого комплекса геологических, геофизических, гидрогеологических, метеорологических процессов на территории Республики Алтай при подготовке крупного сейсмического процесса, заключающиеся во влиянии подготовки сейсмического события на эколого-геологические условия территории.
2. Установлено не известное ранее явление влияния изменений в абиотической компоненте среды, происходящих за 2-3 года до землетрясения, которые оказывают воздействие на здоровье человека, что объясняется подготовкой сейсмического процесса и связанными с ним изменениями в гидрогсохимическом составе подземных вод, повышением уровня радоновых эманаций и других параметров эколого-геологических условий.
3. В результате пребывания человека в пределах активного разлома меняются параметры сердечно-сосудистой деятельности, проявляющиеся в изменении спектральных закономерностей частоты сердечных сокращений, обусловленных воздействием эманаций радиоактивных газов и влиянием изменения напряженности электрического поля в приземном слое атмосферы.
4. Проявления аномальных особенностей в морфологических и биохимических характеристиках в жимолости алтайской в разломных зонах обусловлены геохимическими процессами, радоновыми эманациями, связанными с активизацией этих процессов при крупных сейсмических событиях.
Личный вклад автора заключается в постановке проблемы, разработке методологии, получении, обработке и анализе большого массива данных по динамике эколого-геологических условий территории Республики Алтай. Диссертация является многолетним (1996-2014 гг.) итогом научно-исследовательских работ по изучению эколого-геологических условий территории Республики Алтай, в том числе их динамики в результате сейсмических процессов и влиянию на здоровье населения выполненных лично или при непосредственном участии автора. Автором предложена методика оценки влияния эколого-геологических условий территории на здоровье населения. Проведено геофизическое изучение разломных зон и совместное с ним биоиндикационное картирование.
Достоверность и обоснованность полученных результатов подтверждаются: корректной постановкой задач исследования, проведенных на междисциплинарной основе совместно с медиками, биофизиками и ботаниками; обширными результатами многолетних геоэкологических исследований автора на территории Республики Алтай; совпадением отдельных полученных результатов с данными других исследователей.
Апробация работы. Результаты исследований и основные положения работы опубликованы в 160 публикациях, в том числе в 17 статьях в ведущих российских журналах из перечня ВАК.
Материалы исследования доложены на симпозиумах и конференциях: Международном симпозиуме «Модели устойчивого развития Республики Алтай и стран Алтае-Саянского региона», Горно-Алтайск (1996); Международных конференциях ИНТЕРКАРТО «ГИС для оптимизации природопользования в целях устойчивого развития территорий» (1998, 2004, 2008, 2011); Международной конференции «Экологическая геология и рациональное недропользование», Санкт-Петербург (2000); Международных конференциях «Физические проблемы экологии (экологическая физика)», Москва (2001, 2004); Международной конференции «Радиоактивность и радиоактивные элементы в среде обитания человека, Томск (2004); Международном симпозиуме «Гелиогсофизические факторы и здоровье населения», Новосибирск (2005); Российской национальной конференции по сейсмостойкому строительству и сейсмическому районированию, Сочи (2005); Международной научной конференции «Проблемы инженерной геодинамики и экологической геодинамики», Москва (2006); Международных симпозиумах «Контроль и реабилитация окружающей среды», Томск (2006, 2010); на совещании по климато-экологическому мониторингу, Томск (2007); юбилейных чтениях, посвященных 110-летию А. Л. Чижевского, Санкт-Петербург (2007); Международной конференции «Климат и здоровье человека», Санкт-Петербург (2008); Международной научно-практической конференции «Многообразие современных геологических процессов и их инженерно-геологическая оценка», Москва (2009); годичной сессии научного совета РАН но проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии «Сергеевские чтения», Москва (2009); Международных научно-практических конференциях «Экологическая геология: теория, практика и региональные проблемы», Воронеж (2011, 2013); Всероссийской научной конференции «Экологический риск и экологическая безопасность», Иркутск (2012).
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 382 страницах машинописного текста, содержит 18 таблиц, 110 рисунков и состоит из введения, 8 глав, заключения и приложений с актами практического использования. Список литературы содержш- 382 наименования.
Во введении отражены актуальность исследований, цели и задачи работы, ее научная новизна, теоретическая и практическая значимость.
Первая глава посвящена рассмотрению состояния проблемы изучения эколого-геологических условий и их влияния на биотические системы.
Во второй главе рассмотрены природные факторы, формирующие эколого-гсологические условия Республики Алтай. Регион исследования -территория Республики Алтай характеризуется уникальными природными, в том числе сейсмическими, тектоническими, ландшафтными и другими свойст вами. Выбор территории связан с особенностями задач геомониторинга, 01раничснного границами региона, а также системой управления регионом для социально-экономического развития и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций.
Третья глава посвящена методике полевых и камеральных работ, методам обработки и анализа данных.
В четвертой главе рассмотрены особенности геодинамической активизации территории Республики Алтай, дана характеристика сейсмического процесса до Чуйского землетрясения (2003 г.) и его афтершоков. Подробно проанализирован сам процесс Чуйского землетрясения. Большая работа по исследованию Чуйского землетрясения (2003 г.) и его афтершокового процесса проведена Алтае-Саянским филиалом Геофизической службы СО РАН, Институтом физики Земли и другими научными организациями. Значительную работу по изучению подготовки Чуйского землетрясения, самого явления и его афтершокового процесса провели следующие исследователи:
A. Р. Агатова, Г. Я. Барышников, Т. В. Больбух, Е. М. Высоцкий, И. I I. Габсатарова, А. Р. Геодаков, С. В. Гольдин, Е. В. Деев, М. С. Достовалова,
B. С. Имасв, А. А. Еманов, А. Ф. Еманов, В. Е. Кац, Ю. И. Колесников,
B. В. Кузнецов, О.В. Лунина, Н. Н. Неведрова, Р.К. Непоп, И. С. Новиков, А. Н. Овсюченко, Е. В. Лескова, А. В. Лисейкин, Ю. В. Робертус, Е. А. Рогожин, В. С. Селезнев, В. М. Соловьев, А. А. Спивак, О. Е. Старовойт,
C. Г. Платонова, В. Г. Ушакова, А. В. Фатеев, А. Г. Филина, С. Ю. Хомутов, Л. С. Ченкунас, М. А. Ярыгина и др.
Пятая глава посвящена характеристике влияния подготовки Чуйского землетрясения и протекания его афтершокового процесса на абиотическую компоненту среды за период 2000-2012 гг. В главе анализируются оползневая активность, характеристики подземных вод, наледные процессы, эманации радиоактивных газов, метеорологические характеристики за данный период времени. Проведен комплексный анализ изменения геолого-геофизических характеристик при геодинамической активизации. Изменения эколого-гсологических условий при Чуйском землетрясении представляет собой первое защищаемое положение.
В шестой главе показано влияние Чуйского землетрясения на биотические составляющие экогеосистем. Представлено влияние землетрясения на животный мир, на динамику заболеваемости населения. Используя методики оценки эколого-геологических условий административных районов показано увеличение степени воздействия геолого-геофизических характеристик на заболеваемость детского населения, в результате подготовки Чуйского землетрясения. Рассмотрено возможное влияние социально-экономических индикаторов уровня жизни населения и гелиогеофизических
характеристик на заболеваемость детского населения. Проведен комплексный анализ вызовов скорой помощи в Горно-Алтайске за 2002-2003 гг. проанализировано влияние Чуйского землетрясения на количество вызовов по сердечно-сосудистым заболеваниям, а также увеличение роли других природных факторов в это время на количество обращений за скорой медицинской помощью в результате сейсмических событий. Результаты изучения влияния абиотических процессов на здоровье население, изложенные в шестой главе, представляют собой второе защищаемое положение.
В связи с выявленными в других главах закономерностями влияния сейсмических событий на здоровье населения, седьмая глава посвящена определению влияния разломных структур на сердечно-сосудистую систему человека. Исследования проводились с использованием холтеровских мониторов. В результате показано значимое влияние разломных структур в эпицентралыюй зоне на деятельность сердца, проявляющееся в понижении RR-интервалов в разломных зонах.
Геофизические исследования показали существование магнитных и радоновых аномалий связанных с изучаемыми разломными зонами. Известно, что эманационная активность радиоактивных газов является индикатором активных разломов, а также оказывает влияние на проводимость атмосферы. Поэтому на RR-интсрвалы могут оказывать влияние не только эманации этих газов, но и сами эманации могут оказывать влияние на изменение напряженности электрического поля в приземном слое атмосферы. 11а данных, приведенных в седьмой главе, основано третье защищаемое положение.
В восьмой главе показано, что подновляющиеся разломы, выделяемые по геоморфологическим, геохимическим, геофизическим характеристикам оказывают влияние на растительность (на примере жимолости алтайской). На основе комплексного reo- и фитоиндикационного исследования выявлено, что в зонах разломов существенно изменяется полиморфизм плодов жимолости: характерно наличие плодов более мелких размеров, существенно выше проявлена сладкоплодность по сравнению с другими участками. Обнаружено, что на отдельных участках в узлах пересечения разломных зон процессы геохимического и геофизического воздействия могут идти более активно, обусловливая тем самым появление микропопуляций с высокой дисперсией морфологических и биохимических признаков. Содержание восьмой главы представляет собой четвертое защищаемое положение.
В заключении подведены итоги и сформулированы основные выводы исследования.
Благодарности. Автор выражает глубокую признательность д.г.-м.н., профессору В. Т. Трофимову за постоянное внимание, всемерную поддержку, советы и замечания при написании диссертации. Автор искренне благодарен коллективам Алтас-Саянского филиала Геофизической службы СО РАН, Института геологии и минералогии СО РАН, Гидрометеослужбы по Республике Алтай, Роспотребнадзора по Республике Алтай, станции скорой помощи г. Горно-Алтайска, Центрального Сибирского ботанического сада СО
РАН и Томского государственного университета за предоставленные фактологические данные для анализа и эколого-геологической интерпретации междисциплинарных данных. Автор выражает благодарность коллективам кафедры инженерной и экологической геологии геологического факультета Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова, сотрудникам Горно-Алтайского государственного университета, ТЦ «Алтайгеомониторинг», института физики Земли РАН за консультации и конструктивную критику в процессе работы над диссертацией.
ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1. Установлены закономерности изменения большого комплекса геологических, геофизических, гидрогеологических, метеорологических процессов на территории Республики Алтай при подготовке крупного сейсмического процесса, заключающиеся во влиянии подготовки сейсмического события на эколого-геологические условия территории.
В результате Чуйского землетрясения существенно изменились параметры и динамика значительного количества геолого-геофизических характеристик изучаемой территории.
Оползневые структуры в сейсмоактивной зоне, являясь наиболее чувствительными структурными элементами экзогенного рельефа, практически мгновенно среагировали на изменение глубинного состояния недр, тем самым явившись индикаторами сейсмической активизации территории; первые оползни здесь отмечены в 1998-2ООО гг.
Активизация оползневых процессов в Горном Алтае может быть связана с общим изменением вибрационного режима территории в косейсмический период. Известно, что виброчувствительность пород - это характеристика, определяющая свойства пород под воздействием вибрации. При этом, виброчувствительность насыщенной среды связана с особенностями среды, частотными характеристиками системы геологических пород и степенью их водонасыщснности, которые, в свою очередь, реагируют на существующие напряжения в массиве горных пород.
Активизация экзогенных процессов, наблюдаемая в момент основного сейсмического события и крупных афтершоков (сентябрь-октябрь 2003 г.), исследовалась в эпицентральной зоне землетрясения, охватывающей территорию с видимыми деформациями поверхности. Реакцией геологической среды на крупные сейсмические события явилось образование сейсмодислокаций первичного и вторичного характера. К вторичным деформациям относятся сейсмогенные оползни, осыпи, обвалы, камнепады, оплывшгы, трещины отседания на склонах. Известно, что основной толчок приводит к возникновению мощных силовых полей в зоне очага, в результате дсйсгвня которых приходят в движение плохо связанные со средой массы на горных склонах. Реакцией геологической среды на крупные сейсмические события явилось образование сейсмодислокаций первичного и вторичного характера.
В настоящее время выявлено, что динамика экзогенных геологических процессов связана с большим количеством быстродействующих режимообразующих факторов, оказывающих на нее влияние. Это, прежде всего, метеорологические, гидрологические, сейсмические факторы, солнечно-земные взаимодействия и техногенные процессы (рисунок 1). Все эта факторы обладают собственной динамикой и в разной степени оказывают влияние на активность экзогенных геологических процессов. Кроме этою, факторы, оказывающие влияние на оползневые процессы подразделяются на предварительные - накапливающие материал и трнггерные. Роль режимообразующих факторов в активизации оползневых процессов, весьма неоднозначная. Отмечается положительная корреляционная связь оползнеобразования с сейсмическим фактором и среднегодовой температурой, отрицательная связь - с годовым количеством осадков, режимом увлажнения и солнечной активностью. Коэффициенты корреляции, характеризующие взаимосвязь оползней с сейсмической активностью, косвенно позволяет говорить о роли тектонических структур в оползневой активности территории.
В результате Чуйского землетрясения изменился химический состав подземных вод, как в целом, так, и локально. Так, в результате мониторинга установлено увеличение концентрации сульфат-ионов с 8,5 мг/дм (фон, усредненное значение) до максимального значения 86,4 мг/дм3, хлоридов с 4,9 мг/дм3 до 25,5 мг/дм3. Также отмечено увеличение концентрации гидрокарбонат ионов, уменьшение значение рН (произошло некоторое закисление воды). Отмечено увеличение жесткости воды. Повысилась концентрация растворенной в воде углекислоты до 84,48 мг/дм . Динамика концентраций микроэлементов в подземных водах в период сейсмической активизации Республики Алтай, по-видимому, связана с гидрогеологическими условиями участков водозаборов и интенсивностью сейсмических событий. Наиболее сильная динамика (из 15 определенных микроэлементов) наблюдается у ртути, которая является гидрогеохимическим индикатором региона. Резкий аномальный всплеск концентраций ртути зафиксирован в 2002 г., т.е. перед основным толчком землетрясения. Форшоки Чуйского землетрясения и продолжающиеся до настоящего времени афтершоки привели к существенным изменениям состояния подземных вод Республики Алтай.
В последующие годы и до настоящего времени изменения качества вод в период малоамплитудных сейсмических событий носят кратковременный характер (1-2 нед.). При этом степень аномальности отдельных показателей вод связана с интенсивностью сейсмического события и расстоянием до его эпицентра.
Наиболее значимо сейсмические события отражаются на объемной активности радона, который является индикатором сейсмичности. Сравнительный анализ объемной акгивности радона в иигьевых водах на водозаборных скважинах в 2007-2008 гг. показывает, что в дни сейсмических событий устанавливаются аномальные концентрации радона (от 2 до 50 раз выше, чем в дни без землетрясений).
Рисунок 1 - Динамика оползней (с высокой, средней и низкой активностью) на Чуйском участке и подучастках Предгорный, Чуйский тракт и Чаган-Узун в сопоставлении с возможными факторами влияния на оползневой процесс
После землетрясения изменились характеристики наледных процессов. В связи с существенными последствиями этих процессов для хозяйственной деятельности человека они всесторонне изучались. Во временном ряду активизаций наледных процессов, по нашим наблюдениям, развитие наледей в 2004 г. выходит за рамки общепринятых представлений и прогнозов. Активизация наледных процессов в 2004 г. па юго-востоке республики (Кош-Агачский район), в отличие от других лет, была обусловлена не метеорологическими условиями зимнего периода, а сейсмической активностью территории Республики Алтай.
Площадное развитие наледей в эпицентральной зоне землетрясения явилось закономерной реакцией геологической среды на активный афтершоковый процесс, сопровождавший Чуйское землетрясение (27.09.2003 г.) в зимний период 2004 г. В частности, выявлена прямая связь аномального развития наледей с гидрогеологическим режимом подземных вод и гидрологическим режимом поверхностных водных объектов. В полях распространения наледей наблюдалось повышенное грунтонос питание водотоков и образование многочисленных субнапорных источников по сейсмодислокациям, послужившими каналами для разгрузки подземных вод.
Межмерзлотные и надмерзлотные подземные воды, приобретая в зимний период криогенный напор, разгружаются через ослабленные зоны (талики и трещины) на поверхность в виде родников кратковременного действия (грифонов) или наледей. Следовательно, трсщипообразованис, с одной стороны, находится в прямой зависимости от сейсмической активности территории, а с другой стороны, определяет масштабы разгрузки криогенно-напорных вод на дневную поверхность. Взаимосвязь аномального развития наледей и геодинамичсской активности территории очевидна и под тверждается также следующими фактами. Многие субнапорные источники, образовавшие наледи в центральной части Чуйской впадины, возникали в момен т ощутимых афтершоков и изливались на протяжении нескольких дней. Временные водотоки в бассейне рек Талтура и Чаган-Узун, обычно пересыхавшие в осенне-зимний период, после землетрясения стали полноводными и образовали мощные наледи в широких поймах и конусах выноса. В пределах наледных полей как в центральной части Чуйской впаднны, так и в пойме р. Талтура наблюдались многочисленные ледяные купола - места выхода субнапорных источников. Часть наледей была образована на месте минерализованных источников и солончаков. Минерализация изливающейся воды составляла до 5 г/дм3. Таким образом, аномальное развитие наледей в 2004 г. характеризуется существенным расширением разнообразия генетических типов наледей и источников их питания. Отличительной чертой активизации наледных процессов в эпицентральной зоне землетрясения является доминирование геогенных наледей, образованных источниками подземных вод различных типов. Уникальным явлением 2004 г. можно признать образование наледей минерализованными (1-5,5 г/дм3) восходящими источниками глубоких горизонтов.
В зоне разлома проявляются особые динамические характеристики вещества, реагирующие на внешние воздействия. Кроме того, система, которую представляет собой разлом, является многокомпонентным образованием в общей структуре земной коры и может воздействовать на природную среду, население и технические сооружения. Поэтому разломные структуры необходимо рассматривать как активную энерго- и массоэнергоактивную систему, через которую к поверхности поступают потоки вещества и энергии.
Так, активизация радона связана с Чуйским землетрясением (сентябрь 2003 г.), сейсмическими событиями в районе г. Горно-Алтайска (здесь максимальные значения среднемесячного радоновой активности достигают в феврале 2004 г). Высокий средний уровень радона в Горно-Алтайске в ноябре-декабре 2004 г., феврале-марте 2005 г. и марте 2006 г. связан с афтершоковым процессом Чуйского землетрясения.
Регулярные измерения содержания радона на линии активных геологических разломов позволяют картографировать активные тектонические структуры. Известно, что при подготовке сейсмического очага обычно происходит усиление электромагнитного и инфразвукового излучения, истечение радона и торона. Установлено, что перед сильным землетрясением наблюдается резкое увеличение концентрации радона в подземных водах и почвенном газе (в 2-5 раз за 7-18 дней, в зависимости от магнитуды ожидаемого землетрясения) и резкое уменьшение концентрации радона до уровня ниже среднего непосредственно после землетрясения), ртути и других газовых компонент. Анализ изменений, происходящих в земной коре и атмосфере в результате подготовки и протекания сейсмических событий, позволил предложить единый механизм взаимосвязи между различными процессами, протекающими в это время. Этот механизм предполагает существенное влияние подготовки и протекания сейсмических событий на динамику различных геологических, геохимических и геофизических процессов, происходящих на территории. Существенное влияние на динамику таких процессов играет также блочность геологической среды. Отдельные блоки, обладающие различной плотностью, по-разному реагируют на подвижки, совершающиеся в результате геодинамической активизации. В случае резкого изменения динамического поля напряжений наблюдается изменение характеристик водных и газовых флюидов (в том числе и радона), и доля соединений, находящихся в метастабильном состоянии, увеличивается пропорционально росту градиента. При этом функцией от количества и качества глубинных компонентов является сейсмическое событие и размеры тектонических нарушений, по которым проникают глубинные флюиды.
Детальный суточный анализ объемной активности радона также показал, что существует влияние сейсмических процессов на его динамику. За несколько часов перед землетрясением происходит активная эксгаляция радона. При этом уровень радона повышается, достигая после основного толчка максимума, а спустя несколько часов после землетрясения уровень радона понижается, затем следует несколько пиков. Инициированное землетрясением
повышение объемной активности радона снижается обычно на 3-4 сутки после землетрясения. Необходимо отметить, что реагирование эманации радона и торона на сейсмические события имеет неоднозначный характер. Выявлено, что динамика радона увеличивается за период времени до сейсмического события, составляющий от 1 до 5 суток. Также эманации увеличиваются в день землетрясения. Сопоставляя данные по радону с данными других сейсмических методов наблюдении, можно более детально судить о геологических процессах, протекающих в земной коре, вероятных сроках и силе землетрясений, направлениях преимущественного распространения сейсмической волны.
Существуют представления, подтвержденные данными полевых наблюдений, что над узлами активных разломов существуют стационарные локальные области пониженного давления [Чистова, Кутинов, 2011]. Новейшие тектонические процессы альпийского орогенеза на изучаемой территории сопровождались возникновением многочисленных разрывных нарушений. Активность разломов сохраняется до сих пор. Об этом свидетельствуют результаты геодезических наблюдений, обилие гидротермальных радоновых источников, высокая (особенно на юго-востоке Алтая) сейсмическая активность и пр.
Нами путем сопоставления геологических факторов и анализа их энергетического вклада было выявлено заметное влияние сейсмических процессов на метеорологические характеристики. Особенно, учитывая существующую изменчивость динамики атмосферных аэрозолей, неизбежно возникающую при землетрясениях, проявляется влияние глубинных факторов.
Есть основания предположить, что в регионе геодинамичсскис процессы и динамика метеопараметров являются взаимообусловленными: литосфера активно влияет на физические процессы, протекающие в верхних I еосфсрных оболочках. Из сопоставления рядов параметров, отражающих различные явления в системе «атмосфера - ионосфера - активные геодипамическне процессы в земной коре», можно сделать вывод о существовании их взаимной обусловленности, в том числе, и на территории Республики Алтай. На это указывает не только наличие в их вариациях общих псриодичностей, но происходящие относительно синхронно перестройки ритмической структуры их рядов. Во временном интервале 2000-2004 гг. таких событий, когда многие из рассмотренных процессов можно отнести к нестационарным в широком диапазоне периодичностей, по крайней мере, два: начало 2002 г. и конец 2003 г.
По всей видимости, накопления упругих напряжений на !рашшах геологических блоков (по системе разломов) приводят к активизации процессов газовых эманаций и генерации электромагнитных полей, в том числе, сопровождающихся светящимися образованиями. Эти процессы способствуют изменению метеопараметров и как следствие - генерации облачности над разломными зонами за несколько дней до землетрясения. Также, они формируют грозовые очаги спустя несколько дней после сейсмического события даже на удалении от эпицентральной области. Процессы ионизации и гидратации приводят к целому ряду эффектов, которые можно
идентифицировать как атмосферные и ионосферные предвестники землетрясений. Результатом конденсации является уменьшение количества свободных молекул водяного пара в воздухе, что при достаточной интенсивности процесса можно зарегистрировать как уменьшение влажности.
2. Установлено не известное ранее явление влияния изменений в абиотической компоненте среды, происходящих за 2-3 года до землетрясения, которые оказывают воздействие на здоровье человека, что объясняется подготовкой сейсмического процесса и связанными с ним изменениями в гидрогеохимическом составе подземных вод, повышением уровня радоновых эманацнй и других параметров эколого-геологических условии.
С позиций экологической геологии на состояние здоровья населения оказывают влияние четыре экологические функции литосферы: ресурсная, геодинамическая, геохимическая и геофизическая [Трофимов, Зилинг, 2002]. Из-за высокой тектонической активности Алтая экологически значимыми являются все эти функции. В современных условиях они претерпевают существенные изменения в связи с Чуйским землетрясением. Учитывая каскадпость проявления геологических и других природных процессов, усиливающих экологическое воздействие на живое, автором рассмотрено влияние измененных экогеосистем в результате Чуйского землетрясения на здоровье человека.
Для оценки, учитывающей многофакторность воздействия природно-тсхногснных явлений геологического состояния территории Республики Алтай, нами был разработан комплексный показатель геологических условий территории. При этом мы исходили из критериев благоприятности проживания населения. Для расчетов величины данного показателя использованы карты содержательного характера: геолого-формационная, тектоническая, сейсмическая, металлогеническая, полезных ископаемых.
Оценивая эколого-геологические условия территории, как определенного объема литосферы, с находящейся в ней и на ней биотой, целесообразно количественно определить состояние абиотических и биотических компонент. Опыт эколого-геологических, в том числе и эколого-геофизических исследований показывает, что основные трудности возникают с получением информации по биотической компоненте. В нашем распоряжении имелись данные только по медицинской статистике (общая и первичная заболеваемость населения, нормированная на 1000 населения, форма 12 Министерства здравоохранения Республики Алтай), привязанные не к геологическим структурам, а к административным районам Республики Алтай.
Для учета эколого-геологических условий рассчитана характеристика геологической информации (площади геологических формаций, аномалий естественной радиоактивности почвенного горизонта А, аномалий геомагнитного поля и длины разломов) на каждый административный район.
В связи с выявленными ранее особенностями [Протасов, 1999; Golden, 2007], особое значение при выборе медико-статистических критериев имеет детская заболеваемость. Это связано с повышенной приуроченностью детей к проживанию на одной территории, а также детской химической гиперчувствителыюстыо. С целью выявления роли отдельных геологических факторов на здоровье населения сопоставлены характерист ики заболеваемости детского населения (общей и первичной) по годам с изучаемыми факторами среды. При этом учтены виды заболеваемости: распространение анемий, появление новых и необычных синдромов и болезней, вторичных иммунодефицитов, болезни нервной системы, психические расстройства и др. Эти заболевания, как свидетельствуют результаты ряда исследователей [Johnston, 1997; Протасов, 1999], на иболее связаны с патогенным влиянием среды и говорят о большей восприимчивости детей к изменяющимся условиям внешней среды по сравнению с взрослыми.
При изучении коэффициентов взаимной корреляции между геологическими характеристиками и заболеваемостью детского населения наблюдается рост влияния факторов среды на ряд видов детской заболеваемости за период 2000-2004 гг. (рисунок 2)
Для первичной заболеваемости детского населения выявлены следующие закономерности. Наблюдаются синхронные корреляции между аномалиями естественной радиоактивности и анемией, болезнями крови, кропегворных органов и отдельных нарушений, вовлекающих иммунный механизм. Также отмечен постепенный, с 2001 до 2003 гг., рост связей аномалий естественной радиоактивности и следующих заболеваний: болезни нервной системы, психических расстройств, болезни глаза и его придаточного аппарата. Выявлено повышение корреляции между площадью аномалий естественной радиоактивности и обращаемостью по болезням нервной системы, а также психическими расстройствами в 2004 г. Данный эффект может быть связан с афтершоковым процессом Чуйского землетрясения и сильным его влиянием на нервно-психические процессы. Резкий всплеск корреляции аномалий естественной радиоактивности с заболеваемостью сахарным диабетом в 2004 году, скорее всего, связан с провоцирующим воздействием на нейроэндокринную систему неблагоприятных психических реакций от землетрясения и афтершокового процесса.
Полученные данные свидетельствуют о том, что возникшие в результате подготовки Чуйского землетрясения изменения в геологической среде привели к тому, что уже за 2-3 года до основного толчка начало проявляться влияние подготовки землетрясения на здоровье населения. Представленные кривые изменения коэффициента взаимной корреляции видов заболеваемости и геологических факторов можно сгруппировать в два вида: постепенное увеличение корреляционных связей, начиная с 2001 г., и резкий всплеск влияния геологических факторов в 2002-2003 гг.
1ДИОЭ1
гости
все зиды заболеваемости
аномалии
¡носги
—заболевания .........
органов дыхания -
аномалии
«гестяэш-к;;
-все виды заболеваемости -аномалии магнитного-поля
-заболевания крови
и кроветворных орюноа-..........................
аномалии
естественной
радиоактивности
Рисунок 2 - Изменение коэффициента взаимной корреляции общей заболеваемости детского населения Республики Алтай и геологических
факторов
На наш взгляд, изменение связей аномалий естественной радиоактивности с заболеваемостью инициировано следующим процессом. В период подготовки землетрясения происходит постепенное изменение динамических полей напряжений в регионе. В результате локальных растяжений и сжатий начинает происходить растрескивание интрузивных массивов, что приводит к усилению эманаций радона, и, соответственно, к повышению радиационного фона. Резкое увеличение корреляции между изучаемыми характеристиками заболеваемости детского населения и аномалиями естественной радиоактивности инициировано увеличением градиента изменения динамического поля напряжений, что сказалось на ослаблении связанности структурных нарушений.
По линиям активных разломов произошло насыщение подземных вод газовыми и жидкостными флюидами, изменившее химический состав подземных и поверхностных вод, а также увеличившее эманации радона из разломов. Дальнейшее ускорение процесса изменения динамического поля напряжений привело к изменению гидрогеохимических характеристик, при этом увеличилась доля соединений, находящихся в метастабильном состоянии. Чем ближе сейсмическое событие, тем сильнее проявляется весь комплекс факторов изменения геологической среды.
Заболеваемость населения зависит от множества природных факторов: географо-климатичсских условий, расположения геологических разломов, аномалий геофизических полей, радона, интрузивных массивов. Сочетание данных факторов на разных территориях различно и подчинено общей закономерности природных условий. Поэтому для исследования закономерностей комплексного влияния различных факторов среды на различные системы организма человека целесообразно применение факторного анализа. На основании метода каменной осыпи мы выбрали четыре фактора для анализа, которые в сумме составили 72,5 % от всех фактореш.
В результате факторного анализа получена таблица роли изучаемых факторов в возникновении заболеваемости населения.
Анализ корреляционных связей между изучаемыми характеристиками среды и здоровьем населения показывает, что максимальное влияние оказывают аномалии естественной радиоактивности. Наиболее высокий уровень естественной радиоактивности горных пород связан с постмагматическими преобразованиями, обуславливающими урановую минерализацию. В изучаемом регионе наибольшей радиоактивностью характеризуются интрузивные и эффузивные породы. Эта формации характеризуются аномалиями магнитного поля, а также повышенным радоновыделением за счет радиогенного производства радиоактивных эманаций. Поэтому эти характеристики в своем действии на здороиье населения можно отнести к одной группе факторов.
Группирование факторов по оси группы факторов 2 в области положительных значений связано с комплексным воздействием. Здесь группируются граниты, диориты, вулканические, эффузивные,
метасоматические породы, серии разломов. При наличии активизации гсодинамических процессов факторы аномалий радона, магнитного поля, интрузивных массивов распределения группируются в облако значений, вместе с заболеваемостями, на которые они наиболее сильно влияют: органы дыхания, мочеполовую систему, эндокринные заболевания, новообразования и заболевания нервной системы. Группа факторов 1 — это аномалии естественной радиоактивности и врожденные аномалии, беременность, роды, болезни кожи и подкожной клетчатки. Группа факторов 2 - это интрузивные образования и связанные с ними радоновые, магнитные аномалии. Группа факторов 3 связана с разломами и с заболеваниями, на которые они оказывают влияние - это заболевания эндокринной системы, новообразования. Группа факторов 4 — электромагнитное поле, связанное с генерацией природных самосветящихся образований, имеет высокий коэффициент корреляции с психическими заболеваниями.
Проанализированы ряды общего числа вызовов скорой помощи по г. Горно-Алтайску за 2002-2003 гг. с частотой опроса 1 сутки и числа вызовов по поводу наиболее распространенных (70 % от общего числа вызовов) диагнозов или причин вызова: травм, гипертонической болезни, вегето-сосудистой дистопии, острой респираторно-вирусной инфекции (ОРВИ). Рассматриваемый временной интервал включает более полутора лет, предшествующих Чуйскому землетрясению, и наиболее интенсивный его афтершоковый период (более 3 месяцев). Помимо этого были рассмотрены более короткие ряды (июль-декабрь 2003 г.) еще для нескольких диагнозов. Они сопоставлялись с рядами некоторых природных факторов — выделившейся сейсмической энергии, солнечной и геомагнитной активности и метеофакторов — эффективной температуры и атмосферного давления.
Каждый из внешних факторов характеризуется набором свойственных ему высокоамилитудных ритмов, какие-то из них индивидуальны, но многие являются общими. Ритмы природных процессов с разной степенью выраженности присутствуют и в спектрах числа вызовов. Отметим, что в короткоиериодной части спектра рядов числа вызовов скорой помощи в г. Горно-Алтайске недельные и полунедельные ритмы незначительно превышают уровень шума. Чуйское землетрясение не повлияло на количество травм, заметного роста травматизма в связи с землетрясением не наблюдается. То же самое можно сказать и о заболеваемости ОРВИ: резкий всплеск не отмечен. Это вполне объяснимо, так как обычно рост заболеваемости простудными и респираторными заболеваниями после сильного землетрясения наблюдается тогда, когда оно происходит в холодное время и жители города лишаются жилья или привычных социально-бытовых условий. Не увеличилось и число вызовов но поводу вегето-сосудистой дистонии. Вместе с тем общее число вызовов в этот период заметно выросло. В какой-то степени это можно объяснить кратковременным (с 28.09 по 2.10) ростом числа вызовов по поводу обострения гипертонической болезни. Особенностью периода с 28.09 по 02.10 явилась также повышенная психическая возбудимость, проявляющаяся в бессоннице, беспорядочной двигательной активности.
При рассмотрении синхронности и коррелированное™ динамики заболеваний и указанных факторов, был проведен корреляционный анализ их временных рядов для двух временных интервалов 27.07-31.12.2002 г. и 27.0731.12.2003 г. Сравнение коэффициентов корреляции (Я, и 11?), соответствующих этим двум интервалам, показывает, что после землетрясения коррелируемость рядов общего числа вызовов с рядами природных факторов возросла почти в два раза. Особенно это касается метеофакторов (Я, т --0,36, ЛзЫ--0,62, Я, =0,27,112Р=0,43, при уровне значимости 0,01 г кр= 0,1). То же можно сказать и о рядах вызовов по поводу гипертонии, для них Я|ЕТ =-0,26, —0,54, Я, =0,30, Я2р=0,40.
Возрастной анализ вызовов скорой помощи показал, что максимизация вызовов по группам населения группируется следующим образом. Максимум вызовов среди детей наблюдается 22.09 и 26.09.2003 г. и составляет 12 и 13 вызовов, соответственно, при фоновом значении 5-7. Максимум вызовов среди подростков прослеживается 22.09 и 28.09.2003 г. и составляет 7 и 10 вызовов, при фоновом значении 4. После активизации геодинамичсских процессов уровень фона вырос до 7. Максимум вызовов среди взрослого населения зарегистрирован 23 и 27.09.2003 г., при этом, наибольшим реагированием отличаются группы населения 21-30 лет - возрастание вызовов до 15, зафиксированное 23.09.2003 г. и 71-80 лет - возрастание вызовов до 15, отмеченное 24.09.2003 г.
В октябре 2002 г. и апреле 2003 года ночной минимум, утренний и вечерний максимумы наблюдаются с различной степенью четкости (рисунок 3). Ночной минимум апреля 2003 г. сдвинут относительно данных апреля 2003 г. на 2 часа раньше. Утренний максимум апреля 2003 г. приходится на 8-10 утра, и сдвинут относительно данных октября 2002 г., где максимум приходится на 12-13 часов.
Экстремум вечернего максимума совпадает за оба эти периода и приходится на 20 часов. Совсем другие распределения имеет график вызовов скорой помощи за время афтершокового процесса Чуйского землетрясения. Здесь, кроме прочего, появляется ночной максимум, приходящийся-на 4 часа, сменяющийся утренним минимумом в 6 часов утра. Утренний максимум здесь приходится на 11 часов, также появляется дневной максимум в 16-17 часов. Вечерний максимум за данный период наблюдения отмечается также в 20 часов.
Таким образом, Чуйское землетрясение и его афтершоковый процесс существенно изменили динамику вызовов скорой помощи в течение суток, при этом увеличилось общее количество вызовов за сутки.
Организм больного человека с биологической точки зрения находится в неустойчивом состоянии. При этом любой стимул (микрофлора, психический стресс, боль и др.) в состоянии вызвать декомпенсацию защитных и приспособительных механизмов и привести к неблагоприятному течению. Так, зафиксировано изменение в показателях периферической крови, при этом особенно сильно реагируют дети младшего и люди преклонного возрастов.
Время суток, ч
Рисунок 3 - Динамика средних значений вызовов скорой помощи в течение суток. Выборка произведена по 3 интервалам времени: октябрь 2002 г., апрель
2003 г., октябрь 2003 г.
Анализ изменений, происходящих в земной коре и атмосфере в результате подготовки и протекания сейсмических событий, позволил предложить единый механизм взаимосвязи между различными процессами, протекающими в это время. Этот механизм предполагает существенное влияние подготовки и протекания сейсмических событий на динамику различных геологических, геохимических и геофизических процессов, протекающих на территории, а также их существенное влияние на здоровье населения в период подготовки крупных сейсмических событий.
Известно, что здоровье населения, с одной стороны, чувствительно к воздействиям, с другой, достаточно инертно по своей природе: разрыв между воздействием и результатом может быть значительным, достигая нескольких лет. И, вероятно, с этим связаны начальные проявления неблагополучных популяциоиных сдвигов в здоровье населения Алтая. Так, в последние годы с этим связаны изменения в заболеваемости болезнями эндокринной, сердечнососудистой системы и ряда других заболеваний.
Сопоставление выявленных закономерностей изменения обращаемости населения в медицинские организации за несколько лет перед Чуйским землетрясением и увеличения количества вызовов скорой помощи за несколько дней перед землетрясением говорит о непосредственном вовлечении организма человека в биоценоз. Физические факторы подготавливают организм к сейсмическому процессу, а в момент землетрясения включается реакция адаптации с первоначальным торможением энергетического обмена и
компенсаторным гипернормальным состоянием. Данная адаптация и вызывает реагирование «дремлящих» в организме болезней и, как следствие, интенсивное их протекание. То есть, сейсмический фактор проявляет все признаки эволюционного фактора, доступного для отбора оптимально приспособленных форм и делающего системы организма пласт ичней.
3. В результате пребывания человека в пределах активного разлома меняются параметры сердечно-сосудистой деятельности, проявляющиеся в изменении спектральных закономерностей частоты сердечных сокращений, обусловленных воздействием эманации радиоактивных газов и влиянием изменения напряженности электрического ноля в приземном слое атмосферы.
В настоящее время для оценки экологической обстановки территорий широко используется биоиндикация или комплексное исследование состояния различных организмов, реагирующих па изменение внешней среды. Системы организма человека не менее чувствительны к изменению характеристик среды. При этом расширяется тенденция поиска и использования новых обобщающих показателей адаптации организма к изменяющимся условиям окружающей среды. На наш взгляд, заслуживает более глубокого внимания исследование прогностической значимости адаптационного потенциала сердечно-сосудистой системы человека. В качестве предикторов риска неблагоприятною влияния факторов окружающей среды чаще всего нами были использованы показатели функционирования сердечно-сосудистой системы, потому что именно она отражает количественную сторону возможностей организма, выполняет интегративную роль функционировании организма и первой отвечает на изменения характеристик окружающей среды. Одним из индикаторов влияния среды на организм можно считать частоту сердечных сокращений (ЧСС), при исследованиях нами изучались интервалы К-Я синусового ритма. Целесообразность использования подобных методов биоиндикации обосновано относительной простотой их применения, что крайне важно при проведении исследований в полевых условиях, а также возможностью получения объективно и количественно учитываемой информации.
Вариабельность ритма сердца в значительной мере зависит от степени напряжения регуляторных систем, обусловленной возникающей в ответ на любое стрессорное воздействие активацией системы гипофиз-надпочечники и реакцией симпато-адреналовой системы. Здоровый организм, обладая достаточным запасом функциональных возможностей, отвечает па воздействие обычным, нормальным, так называемым рабочим напряжением риуляторных систем. Однако даже в условиях покоя напряжение может быть высоким, если человек не имеет достаточных функциональных резервов. Это выражается, в частности, в высокой стабильности сердечного ритма, характерного для повышенного тонуса симпатической нервной системы. Важная роль при этом принадлежит центральной нервной системе, которая координирует и направляет все процессы в организме [Басвский, 1984].
Происходящая в настоящее время активизация сейсмических процессов на территории Республики Алтай оказывает существенное влияние на здоровье населения, особенно проживающего в районе эпицентра Чуйского землетрясения. Поэтому нами предложено проведение исследования по изучению влияния разломов, находящихся в разной степени активизации, на характеристики сердечно-сосудистой системы человека.
С целью изучения влияния локальных геолого-геофизических характеристик на функционирование сердечно-сосудистой системы организма нами исследовано изменение частоты сердечных сокращений в различных геолого-геофизических условиях. Исследования проводились в эпицентральной зоне Чуйского землетрясения (2003 г.) на тектоническом разломе, расположенном в долине р. Талтура и Курайском активном разломе, на участке вблизи с. Чаган-Узун.
Изучение количества вызовов скорой помощи в г. Горно-Алтайске за 20022003 гг. выявило неоднородное распределение вызовов по городу. При этом выделялись участки активного разлома, проходящего по территории города. С цслыо изучения влияния разломных структур в г. Горно-Алтайске нами были проведены исследования по изучения характеристик частоты сердечных сокращений на участках разломов.
В результате были получены суточные записи, из которых с помощью про1раммного обеспечения пульс был преобразован в периоды сердечных сокращений (тЛЯ), стандартное отклонение от средней величины кардиоинтервалов. Изучались значения содержания кислорода в крови (сатурации) и ее стандартное отклонение. Все показатели были усреднены по трехминутным интервалам.
Дневная динамика показателей тЯИ. на активном разломе в г. Горно-Алтайске показывает, что в данных условиях адаптивные возможности сердечно-сосудистой системы легко подстраиваются под аномальные характеристики изучаемых участков. Поэтому здесь отсутствует сильное влияние гсолого-геофизических параметров среды на сердечно-сосудистую деятельность волонтеров.
Сопоставление значения гпЯЯ и напряженности полного вектора магнитного поля АТ показывает некоторую взаимосвязь этих характеристик, что позволяет сделать осторожный вывод о существенной роли геомагнитного поля в пределах разломных зон или геологических характеристик, с которыми снизаны геомагнитные аномалии, на функционирование некоторых систем организма человека (возможно нервной системы).
В результате сопоставления динамики ЯК-интервалов и динамики радона выявлена отрицательная связь между этими параметрами, что может свидетельствовать о том, что увеличение значений эманации радона приводит к уменьшению значений ЯЯ-интервалов, формируя для сердечно-сосудистой деятельности стресс-реакцию. Так, 20.08.12 г. коэффициент корреляции (по Пирсону) составляет 0,43-0,51, 23.08.12 г.-0,38-0,41.
В результате изучения корреляций между диапазонами выявлено значимое уменьшение коэффициента корреляции в аномальных участках (разломных зонах). Также было проведено изучение изменения дисперсии и стандартного отклонения, которое показало существование ряда закономерностей. По дисперсии и стандартному отклонению ПК-интервалов выделяется разломная зона, расположенная близ с. Бельтир.
Построены выборочные гистограммы вероятности конкретных периодов сердечных сокращений. Данные гистограммы соответствуют функционированию сердца и представляют гистограммы частот тПИ, разбитой на 21 интервал, количество интервалов подобрано эмпирически. Гак как у каждого человека своя средняя частота сердечных сокращений, то для получения интегральной оценки данные простандартизнрованы.
Анализ вариаций тШ1 интервалов показал, что на фоне суточной ритмики отмечаются также изменения, вызванные сменой физической нагрузки и пребыванием волонтеров в пределах активных разломов. При этом на фоне нормального функционирования сердечной деятельности проявляются признаки напряжения сердечно-сосудистой системы, что может быть связано с влиянием стрессовых условий при посещении зон разлома. Также меняются характеристики спектров в данных участках, особенно ЬР и 1П: диапазона. По нашему мнению, это может быть связано с влиянием стрессовых условий на сердечно-сосудистую систему при посещении зон разлома. Отмстим, что последствия данного стресса могут проявляться и спустя некоторое время после посещения (в период сна).
Кривые изменения кислорода в крови характеризуют суточную деятельность организма, а также отмечают пониженными значениями время нахождения на активном разломе.
В период пребывания человека в пределах зон разломов статистически значимо уменьшается значение шЯЯ, при этом наблюдается максимальное количество случаев тахикардии. Таким образом, нахождение даже здорового человека в пределах участков активизированных разломов может спровоцировать внезапное учащение сердцебиения в состоянии покоя до 140200 ударов в минуту, при этом уменьшается ЯЛ интервал с 600 до 480 мс, провоцируя явление аритмии. Это явление сопровождается понижением содержания кислорода в крови. Описанные явления, возможно, возникают в связи с реакцией симпатической нервной системы, которая ускоряет атриовентрикулярную проводимость и повышает сократимость в пределах тектонических разломов.
Проявление бимодалыюсти в гистограммах распределения плотностей вероятности свидетельствует о том, что во время нахождения волонтеров в пределах разломов доминирует симпатическая регуляция как следствие коррекции вегетативных функций со стороны центральной нервной системы, т. е. организм находится в напряжении. Появление второй моды свидетельствует об однозначной реакции повышенной и системной активации защитных сил организма. Следует отмстить, что изменение характера сердечно-сосудистой
деятельности зафиксировано практически сразу после покидания разломной зоны. Известно, что когда речь идет об адаптации (приспособлении) организма к каким-либо условиям, необходимо говорить именно о «направленном» варьировании самых разнообразных функций организма и выраженности каждой из них в соответствии с «требованием» измененного гомеостаза. В этой связи периоды сердечных сокращений выступают как показатель реакции организма человека. Это означает, что процесс пребывания организма в пределах конкретной геологической аномалии может сопровождаться изменениями в функционировании сердечно-сосудистой системы, приводящими к увеличению и уменьшению шЯЯ. Эти изменения могут быть инициированы комплексом влияющих факторов, в том числе и геолого-гсофизических характеристик. При этом процесс адаптации реализуется во всех случаях, когда в системе «человек - среда» возникают значимые изменения, приводящие к нарушению адекватности их отношений. Поскольку человек и среда находятся в динамическом равновесии, их соотношение меняется постоянно, также постоянно осуществляется и процесс адаптации. Таким образом, синдром адаптации не всегда является эффективным и может способствовать, проявившись на «благодатной» почве, развитию той или иной патологии, к которой организм уже был подготовлен воздействием других факторов. При этом возможно обострение хронических заболеваний органов дыхания и сердечно-сосудистой системы вследствие перенапряжения защитно-приспособительных механизмов.
11одводя итоги проделанной работы, отметим, что изменение ЛЯ-интервала есть ответная реакция организма человека, реализуемая на основе воздействия комплекса природных факторов окружающей среды. Сила воздействия последних определяется общим состоянием организма и его отдельных систем, участвующих в адекватном ответе. Степень функциональной адекватности прямо пропорциональна величине влияния (нагрузки) факторов. Чем сильнее величина (нагрузка) факторов, тем меньше сопротивление функциональных систем организма, и, наоборот; чем меньше интенсивность воздействие факторов, тем сильнее сопротивление. Применительно к нашим исследованиям, изменения тЯЯ могут служить индикаторами степени активности геологических процессов, а также могут способствовать поиску геоактивных участков.
4. Проявления аномальных особенностей в морфологических и биохимических характеристиках в жимолости алтайской в разломных зонах обусловлены геохимическими процессами, радоновыми эманациями, снизанными с активизацией этих процессов при крупных сейсмических событиях.
Изучение изменений структуры и функционирования экосистем под влиянием внешних факторов представляет собой одну из центральных задач современной экологии. Одним из факторов внешней среды является воздействие активной тектоники на растительность. Растения, а среди них
древесные формы, развивающиеся на одном и том же месте десятки лет, являются наиболее наглядным индикатором избирательного влияния геологических неоднородностей земной коры. Активные зоны тектонических разломов являются каналами, по которым происходит подъем глубинных жидкостей и газов, включая радон, на поверхность земли. Они изменяют химический состав почв и приземной атмосферы вдоль разломов, могут оказывать мутагенное воздействие на биоту.
Для изучения соотношения между разломными зонами и вмещающими породами важными характеристиками являются закономерности геофизических полей и геохимических процессов. В магнитном поле четко отражаются разломные зоны, зоны трещиноватости, выделяясь сильноградиентными полями, с пониженными или повышенными значениями магнитного поля AT. Эманационное поле радона и торона отчетливо отражает расположение разломных зон. Данный эффект связан с тем, что по зонам трещиноватости и разломным зонам осуществляется эманировапие газов из глубин. Также повышение эманации радона и торона связано с тем, что водоносная система, расположенная в пределах разлома, представляет собой связанную сеть флюидопроводящих каналов, реагирующих на деформации земной коры. Повышение трещиноватости пород в зонах разломов вызывает приток глубинных минерализованных вод, а также интенсивные эманации литосферных газов, которые способствуют концентрации ряда элементов с приближением к зоне разлома.
Для изучения разломных зон нами использовался комплексный подход, включающий геоморфологические исследования, геофизические работы (магнитометрия, радонометрия), различные методы геохимического анализа почвы и растительности, а также фитоиндикационные методы, включающие изучение морфологических и биохимических характеристик жимолости алтайской, произрастающей в пределах разломных зон.
Исследования проводились на участках в долинах рек Ак-Туру, Джазатор, Ак-Алаха и Аргут в Кош-Агачском районе Республики Алтай. На участках Ак-Туру и Тюте изучалась Актуринская зона разломов, которая разделяет Чаган-Узунский блок и Баратальский массив.
Для изучения реакции растений на изменения геохимических и геофизических характеристик среды в районе исследований в качестве модельного вида жимолости был взят Lonicera caerulea L. - жимолость алтайская. В преобладающей части ареала распространения жимолости вкус плодов голубых жимолостей горький, плоды несъедобные. В то же время, в различных исследованиях отмечается, что в некоторых районах ареала встречаются п опуляции с низким процентом встречаемости горько-плодных растений [Куклина, 1987; Плеханова, Ростова, 1994]. Это популяции Камчатки, Курил, Сахалина, Охотского побережья, Приамурья и Забайкалья.
Мы предполагаем, что массовое фенотипическое проявление рецессивного признака — отсутствие горечи — связано с активной тектонической деятельностью в этих районах ареала.
Па каждом участке случайным образом отбирали по 20-40 особей. У каждого образца оценивали вкусовые качества и морфометрические признаки плодов (30 шт.). В работе использованы данные по вкусовым качествам плодов жимолости, полученные при помощи органолептического метода. Принималась 5 бальная шкала вкусовых вариаций, основанная на степени горечи в плодах (в баллах) [Боярских, Куклина, 2009].
Геоморфологические и магнитометрические исследования в районах изучения показали локализацию подучастков в устье р. Тюнь, в окрестности п. Беляши и в устье р. Ильдыгем в узлах пересечения тектонических разломов. Результаты радиологических и почвенно-агрохимических исследований 11 подучастков показали заметные различия между ними по содержанию в почвах естественных и искусственных радионуклидов, а также макро- и микроэлементов.
Магнитометрические и радиометрические измерения на подучастках Тюнь, Беляши и Ильдыгем, выделенных на основе данных налеосейсмологических исследований [Рогожин, Платонова, 2002], выявили локальные зоны с аномальными значениями магнитного поля и естественной радиоактивности.
Локальные аномалии магнитного поля и различные характеристики изучаемых параметров в пределах подучастков, видимо, приурочены к локальным зонам дробления и, возможно, связанны с точечными рудопроявлениями Си, что подтверждают результаты отбора почвенных проб в пределах данных локальных аномалий.
В результате съемки подпочвенного радона была подтверждена блочная структура изучаемого участка и приуроченность жимолости с аномальными свойствами к границам геологических блоков.
Наибольшую удельную эффективную активность произвольного количества природных радионуклидов Яа-226, ТЬ-232 и К-40 (А3фф) имели почвы на участках в устье р. Тюнь в локальных зонах геомагнитных аномалий Тюнь-2п и Тюнь-Зп, по мере же удаления от них АЭфф уменьшалась на 7-30 %. Содержание Ла-226 и ТЬ-232 в образцах колеблется незначительно, но в зонах разломов в почвах примерно в 2 раза возрастало количество К-40. Здесь же отмечено увеличенное содержание Ра-234ш, что ведёт к повышению Аэфф. Это связано с поступлением растворённых водой радионуклидов по трещинам разломов и биогенной аккумуляцией их растениями, особенно калия.
Более детальная сравнительная оценка элементного состава почвы в устье р. Тюнь показала, что средне- и легкосуглинистые почвы подучастков Тюнь-Зп и Тюнь-2п в зонах сильноградиентных магнитных полей более обогащены подвижными элементами по сравнению с супесчаной почвой подучастка Тюнь-1п, последний характеризуется фоновой напряженностью магнитного поля. На иодучастке Тюнь 2а, где отмечались повышенные значения геомагнитного поля, почва, на против, обеднена питательными элементами по сравнению с остальными подучастками. Подучасток Тюнь-2п отличается самым высоким валовым содержанием элементов К, Т1, Сг, Ре, Со, N1, Си, Хп, Вг, Ш>, У, Бп и Се. В иочвах подучастка Тюнь-Зп наибольшая концентрация Вг, ИЪ, У и Ъх. Почвы Тюнь-1п, -2а, -1а более насыщены Бг.
Содержание в почвах Сз-137 и Ве-7 колеблется от уровня обнаружения этих изотопов до 22 и 235,6 Бк/кг соответственно. Наибольшая их концентрация приурочена к узловым структурам геологических разломов. Это дает основание предположить, что осаждение из воздушной среды частиц, несущих Сз-137 и Ве-7, усиливается в зонах магнитных аномалий, связанных с разломами, но имеет неравномерный, локальных характер.
Таким образом, изучаемые подучастки заметно различаются между собой по геомагнитным, радиологическим и почвсино-агрохимическим характеристикам, что связано с проявлением разной степени геологической активности. Соответственно изменения этих характеристик в местах произрастания жимолости могут сказываться на ее биохимических и морфологических характеристиках.
Нами был проведен сравнительный анализ суммарного содержания флавонолов, катехинов и редуцирующих Сахаров в листьях растений жимолости из разных но геохимическим и геофизическим характеристикам участков долины р. Джазатор. Установлено, что наточках, находящихся в устье р. Тюнь, в зоне пересечения разломов происходит увеличение содержания катехинов, редуцирующих Сахаров и суммы флавонолов, что свидетельствует об усилении биосинтеза этих веществ под воздействием факторов, связанных с геологической активностью.
Массовое проявление рецессивного признака (отсутствие горечи в плодах) было отмечено у жимолости на участке расположенном в 0,5 км от устья р. Тюнь (Тюнь 2), и в микропопуляции - в устье р. Ильдыгем. Геоморфологические, магнитометрические и радиометрические исследования в этом районе показали локализацию этих микропопуляций в узлах пересечения тектонических разломов. На участке Тюнь-2 были выявлены геомагнитные аномалии, связанные с локальными зонами трещинноватостн, которые территориально совпадают с участками массового проявления рецессивного признака жимолости. Здесь же отмечено увеличение естественного уровня радиоактивности на подучастке на 5-10 мкР/час.
Анализ результатов оценки вкусовых характеристик плодов жимолости показал, что частота встречаемости образцов с плодами горького вкуса зависит от близости расположения микропопуляции к аномальной зоне тектонического разлома. На участках, находящихся непосредственно в зонах магнитных аномалий, встречаемость растений, у которых преобладает горький вкус плодов (4-5 баллов), составляет всего 0-11,5 %. На долю безгоречных образцов (1-2 балла) приходится от 42,9 до 74,1 %.
В микропопуляциях, расположенных между аномальными зонами и на границе с ними, увеличивается встречаемость горькоплодных растений и уменьшается процент с плодами без горечи. По мерс удаления от зон с магнитными аномалиями вниз (контроль 4) и вверх (контроль 5) по течению реки частота встречаемости образцов с фенотипичсским проявлением рецессивного признака — отсутствие горечи - резко снижается до 4,4 %.
Изучение изменчивости формы плодов на этих участках также показало неоднородность микропопуляций по этому признаку. В целом, в исследуемом районе, как и в других изучаемых популяциях жимолости, преобладают растения с плодами овальной форма, однако их доля различается в зависимости от близости расположения микропопуляций к зонам с магнитными аномалиями.
Проведенные исследования в разных районах Республики Алтай (Южно-Чуйский и Курайский хребты) показали наличие реакции растений на геодинамичсскую активизацию, однако, возможно, по причине различного уровня сейсмической активности и влияния разного комплекса геохимических факторов, они не всегда однородны. При этом разломные структуры являются важными объектами геологической среды, для которых характерна повышенная рыхлость, трещиноватость и проницаемость горных пород. Вследствие интенсивной восходящей миграции растворов, флюидов, подземных вод и газовых эманации в узловых структурах могут быть локализованы эндогенные геофизические, геохимические, газовые и гидрологические аномалии. Они неоднозначно, в зависимости от фоновой экологической обстановки и баланса негативных и позитивных воздействий, влияют на биологические системы.
Для группирования основных признаков был проведен факторный анализ (метод главных компонент) (рисунок 4). Для анализа были использованы 14 характеристик, которые включали в себя: геофизические характеристики локальных мест произрастания жимолости (значения магнитного поля и эманации радона), геохимические характеристики содержания радионуклеидов в почвах (Яа-226, ТЬ-232, К-40), морфологические признаки (в %) (формы плодов - овальные, круглые, цилиндрические, кувшиновидные), вкусовые характеристики (по баллам в %) - горькие, средне-горькие, сладкоплодные.
В результате в пространстве признаков были выделены три четкие агрегации объектов по первой компоненте. Подучасток аномальная зона на участке Ак-Туру группируется совместно с подучастками Тюнь 1-3 по 1 главной компоненте. Расхождения наблюдается по 2 главной компоненте. По поду час гкам Узургу, Ак-Алаха, Аргут, Ильдыгем группируются согласованно по 1 и II главной компоненте.
Контрольные точки по подучасткам Ак-Туру (К2, КЗ, К4) и Кук-Карагай (КК) группируются совместно, показывая, что эти подучастки характеризуются схожими свойствами.
Изменения по двум основным компонентам показывают, что сходство условий образования формирует следующие закономерности. Первая главная компонента связана с изменением геолого-геофизических характеристик. При этом видно, что расположение кустов жимолости в пределах активной разломной зоны, характеризующейся высокой активностью радона и сильно]радиентными аномалиями магнитного поля, вызывает увеличение сладкоплодности и вариаций морфологических характеристик.
I гк
Рисунок 4 - Размещение подучастков изучения характеристик жимолости в пространстве I и II главной компонент (ГК) К2-К4 - контрольные подучастки в долине р.Ак-Туру, КК - Кук-Карагай, АД -Ак-Туру (дайка), УЗ Узургу, ИЛ - Ильдыгем, ЗИ - зона изменения свойств в долине р.Ак-Туру, АА - Ак-Алаха, АР - Аргут, Т1-ТЗ - подучастки Тюнь, АК -аномальная зона Ак-Туру
Изменение морфологии плодов и степени сладконлодности в зоне пересечения разломов позволяет предположить, что характер и уровень литосферного воздействия в данной зоне оказывает влияние на изучаемый вид растений. Особенность локальных участков заключается в градиентной природе фактора воздействия: с удалением от источника воздействия экосистемы получают все меньше дозы воздействия. В итоге терри тория вблизи источника воздействия, в нашем случае разломной структуры, представляет собой специфическую пространственную структуру, состоящую из участков с разным уровнем трансформации экосистем. При этом существенная локальность участка воздействия предполагает силыюградиентное изменение свойств растительности по сравнению с фоновыми условиями.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В настоящей работе рассмотрены связи подготовки землетрясения, самого толчка и его афтершокового процесса, с различными природными процессами, а также их влиянием на здоровье населения, исходя из результатов исследования, ниже приведены основные выводы.
1. Активизация оползневых процессов связана с участком максимального роста градиентов скоростей вертикальных движений на территории Республики Алтай, а также с воздействием сейсмических событий малой амплитуды. Это определяет активизацию оползневых процессов за 2-3 года до землетрясения. В афтершоковый период активность оползневых процессов связана со сложным комплексом факторов, таких как энергия землетрясений, метеорологические характеристики и солнечная активность. Вследствие развития деформаций в верхней части земной коры изменяется давление и уровень в подземных водах региона. Г1о сети сейсмодислокаций подземные воды поднимаются на поверхность и образуют многочисленные фонтанирующие источники, из которых изливались водно-грязевые массы. Наледи в очаговой зоне землетрясения формируются в полях развития сейсмодислокаций, по которым в момент землетрясения происходил залповый выброс воды, а в зимний период образовывались многочисленные восходящие родники [5,9,12,17,22].
2. В результате Чуйского землетрясения и его афтершокового процесса произошло существенное изменение состояния подземных вод в Горном Алтае. За 1 год до землетрясения в подземных водах изменился микроэлементный и макрокомпонентный состав. В результате сейсмических событий в ряде источников существенно повысилась температура подземных вод. Анализ спектрально-временных характеристик изучаемых процессов показал наличие общих периодов: температуры, гидрогеохимического состава и сейсмической энергии, что может свидетельствовать о влиянии сейсмических событий на данные характеристики. Динамика качественных показателей вод носит региональный и кратковременный характер и связана с малоамплитудными сейсмическими событиями на Алтае и Саянах. По результатам мониторинговых исследований, режимообразующим фактором состояния подземных вод в Республике Алтай с форшокового периода по настоящее время являются сейсмические события в Алтае-Саянском регионе [1,4,6,22].
3. Накопления упругих напряжений на границах геологических блоков (по системе разломов) приводят к активизации процессов газовых эманации и генерации электромагнитных полей, что способствует изменению мстеонараметров и, как следствие, генерации облачности над эпицентральной областью за несколько дней до землетрясения. При сопоставлении геолого-гсофизичсских данных и энергетических характеристик сейсмической активности, показана заметная роль геодинамических факторов в реализации метеорологических процессов [1,7,9,15,18].
4. Динамика эманации радона выступает индикатором сейсмических процессов. Источники радона - тектонические зоны, разрывные нарушения, характеризующиеся аномальными концентрациями радона, шириной до сотни метров при длине до нескольких десятков километров. Концентрация радона в почвенном воздухе в таких местах может достигать высоких значений.
В связи с тем, что динамика радона во время сейсмических событий влияет на метеорологические характеристики, радиационные условия территории, по-видимому, являются важнейшим параметром в изменении экологических характеристик и оказывает влияние на состояние здоровья человека [3,12,22].
5. Изменения эколого-геологичсских условий в период подготовки Чуйского землетрясения определили резкое увеличение степени связи в 2003 г. между некоторыми видами заболеваемости населения Республики Алтай и геологическими условиями территории.
Активизация геодинамических процессов, связанная с подготовкой Чуйского землетрясения и его афтершоковым процессом, привела к увеличению обращаемости населения по разным видам заболеваний в медицинские организации Республики Алтай, а уменьшение проявлений афтершокового процесса данного землетрясения, наоборот, совпало с уменьшением количества зафиксированных заболеваний.
Часто реакция на стресс-фактор проявляется не сразу, а спусгя какое-то время. Вероятно, этим можно объяснить появление в последнее время отрицательных популяционных сдвигов в здоровье населения Республики Алтай, в частности, повышение числа заболеваний сердечно-сосудистой системы и органов дыхания [3,6,12,18,20,21,22].
6. Подготовка Чуйского землетрясения, и, особенно, его афтсршоковый режим, определили изменение характера вызовов скорой помощи в г. Горно-Алтайске. Особенно сильно сейсмический процесс оказал влияние на активизацию вызовов по причине сердечно-сосудистых заболеваний, при этом увеличилась степень влияния других природных факторов.
Выявленные особенности показывают вписанность человека в экогеосистему: физические факторы землетрясения подготавливают больного к геологическому событию, а в момент события включается реакция адаптации с первоначальным торможением энергетического обмена. Как правило, это состояние продолжается несколько дней, затем сменяется активацией ферментов, способствуя повышению адаптации у здоровых приспособленных людей [1,2,21].
7. В результате пребывания человека в пределах активных разломов значимо изменяются параметры сердечно-сосудистой деятельности, выражающиеся в изменении ЯК-интервалов, коэффициента корреляции между разными частотами. Динамика ЯЯ-интсрвалов имеет отрицательный коэффициент корреляции с динамикой радона на разломах, что может свидетельствовать о том, что повышение радоновых эманаций оказывает отрицательное влияние на здоровье человека, которое выражается в понижении Ю1-интервала и уровня содержания кислорода в крови. Комплексное эколого-геологическое изучение активизированных участков земной коры с использованием гсолого-геоморфологичсских, геофизических методов в сочетании с биофизическими методами - нолевыми измерениями динамики Ш1-интервалов - позволяет показать степень активности данного участка земной коры. Это даст возможность использовать измерения 11К-интервалов как биоиндикационный метод изучения геоактивных участков земной коры. Систематическое изучение геодинамически активных участков при помощи этого метода позволяет показать динамику геологических процессов и изменение степени влияния их на здоровье человека [11,13,15,16].
8. Активные зоны тектонических разломов являются каналами, по которым происходит подъем глубинных жидкостей и газов, включая радон, на поверхность земли. Они изменяют химический состав почв и приземной атмосферы вдоль разломов, могут оказывать мутагенное воздействие на растительность. В микропопуляциях жимолости алтайской, произрастающих в зонах разломов и трещинноватости, которые отмечаются радоновыми аномалиями и сильноградиентным магнитным полем, частота встречаемости безгорсчных образцов увеличивается в 1,5-2,6 раза по сравнению с другими участками. Анализ изменчивости вкусовых вариаций плодов жимолости алтайской вне зоны активного разлома показал снижение (до 10%) проявления безгоречности и резкое увеличение (до 80%) доли растений с плодами горького и хннно-горького вкуса.
В зонах разломов существенно меняется полиморфизм плодов жимолости, характерно наличие плодов более крупных размеров, что указывает на включение рекомбинационного механизма, обеспечивающего более высокий уровень полиморфизма для естественного отбора.
Усиление процессов метаболизма растений в узловых структурах связано с тем, что в последних трещинноватость горных пород, ведущая к увеличению неоднородности характеристик окружающей среды, проявляется значительно сильнее, чем вне узлов пересечения разломов. Разнообразие средовых характеристик - элементного и изотопного состава почв, показателей радиационного и магнитного полей - влечет за собой и различную биохимическую реакцию жимолости, что отчетливо выражается в варьировании элементного и биофлавоноидного состава, а также вкусовых характеристик плодов жимолости.
Особенность локальных участков заключается в градиентной природе фактора воздействия: с удалением от источника воздействия экосистемы получают меньшие дозы воздействия. Территория вблизи источника воздействия, в нашем случае разломной структуры, представляет собой специфическое пространственное образование, состоящее из участков с разным уровнем трансформации экосистем. Такая особенность может быть использована для мониторинга подобной зональности в биотической и абиотической среде. Аномальные характеристики растительности совместно с геологическими и геофизическими характеристиками могут выступать индикаторами активных участков локальных участков территории и их влияния на биологические системы [8,10,20].
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК Минобразования РФ
1. Шитов, A.B. Эколого-геодинамическая оценка Чуйского землетрясения [Текст] / A.B. Шитов, В.Е. Кац, М.А. Харькина // Вестник Моск. ун-та. Сер. Геология. - 2008. - № 3. - С. 41-47.
2. Антикаева, О.И. Динамика заболеваемости населения до и после сильных землетрясений и ее связь с другими природными факторами (на
примере Чуйского землетрясения 2003 г.) [Текст] / О.И. Аптикаева, A.B. Шитов // Геофизические процессы и биосфера. - 2009. - Т. 8, № 3 - С. 46-55.
3. Шитов, A.B. Роль геологических факторов в изменении заболеваемости населения Республики Алтай / [Текст] / A.B. Шитов // Вестник Томского государственного университета. - 2010. -№ 322 (март). - С. 192-196.
4. Кац, В.Е. О механизмах изменения химического состава и температуры подземных вод в районе Горно-Алтайска [Текст] / В.Е. Кац, A.B. Шитов, С.С. Драчев // Геоэкология. - 2010. - №3. - С. 207-212.
5. Достовалова, М.С. О влиянии геодинамической активизации на оползневую активность (на примере территории Горного Алтая) [Текст] / М.С. Достовалова, A.B. Шитов // Инженерная геология. - 2010, Июнь. - С. 62-68.
6. Шитов, A.B. Влияние изменений геолого-геофизических характеристик, связанных с Чуйским землетрясением 2003 года, на здоровье населения Республики Алтай [Текст] / A.B. Шитов // Геориск. - 2010. - №2. - С. 48-53.
7. Шитов, A.B. Некоторые особенности межгеосферных процессов Горного Алтая [Текст] / A.B. Шитов // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности. - 2010. -№4.-С. 110-119.
8. Боярских, И.Г. Особенности внутрипопуляционной изменчивости плодов Lonicera caerulea L. в связи с активными геологическими процессами Горного Алтая [Текст] / И.Г. Боярских, A.B. Шитов / Вестник Томского государственного университета. - 2011.-№ 348 (июль).-С. 143-147.
9. Достовалова, М.С. Влияние метеорологических характеристик и геодинамической активности на режим образования гидрогенных наледей Горного Алтая [Текст] / М.С. Достовалова, A.B. Шитов // Геориск. - 2011. - №4. -С. 36-43.
10. Боярских, И.Г. Изменение биохимических и морфологических характеристик Lonicera Caerulea в тектонически активной зоне долины р. Джазатор (Горный Алтай) [Текст] / И.Г. Боярских, С.А. Худяев, A.B. Шитов [и др.] // Геофизические процессы и биосфера. - 2011. - Т. 10, № 4. - С. 44-65.
11. Тужилкин, Д.А. Изучение влияния активных разломов на сердечнососудистую систему человека в пределах эпицентралыюй области Чуйского землетрясения [Текст] / Д.А. Тужилкин, М.Л. Апряткина, A.B. Шитов [и др.] // Известия высших учебных заведений. Физика.-2012.-Т. 55. -№8/3, —С. 184-186.
12. Шитов, A.B. Об изменении влияния геологических факторов на здоровье населения при геодинамической активизации [Текст] / A.B. Шитов // Геофизические процессы и биосфера. -2012. - Т. 11, № 2. - С. 54-70.
13. Шитов, A.B. Влияние физических полей активных геологических разломов на сердечно-сосудистую деятельность человека [Текст] / A.B. Шитов, Д.А. Тужилкин, A.C. Бородин [и др.] // Геофизические процессы и биосфера. -2013. - Т.12, №3. - С. 55-77.
14. Аптикаева, О.И. Погода на Горном Алтае до и после Чуйского землетрясения 2003 г. [Текст] / О.И. Аптикаева, A.B. Шитов // Пространство и время. -2013. -№ 3. - С. 163-170.
\\
15. Тужилкин, Д.А. Вариабельность ритма сердца человека в пределах зон активных геолого-тектонических разломов Горного Алтая [Текст] / Д.А. Тужилкин, A.C. Бородин, A.B. Шитов // Известия высших учебных заведений. Физика. -2013. -Т.56. -№10/3. - С. 106-108.
16. Tuzhilkin D.A. The Research of Functioning of the Human Cardiovascular System Within the Zones of Active Geological Faults of the city of Gorno-Altaisk [Текст] / D.A. Tuzhilkin, A.S. Borodin, A.V. Shitov, M.L. Apryatkina // Известия высших учебных заведений. Физика. - 2013. - Т.56. -№10/3. - С. 233-235.
17. Шитов, A.B. Анализ факторов, влияющих на некоторые экзогенные геологические процессы Горного Алтая [Текст] / A.B. Шитов, М.С. Достовалова // Геориск. - 2014. - №2. - С.36-42.
Монографии и главы в монографиях
18. Кабанов, М.В. Динамика электромагнитных полей атмосферно-литосферного происхождения в Сибири [Текст] / М.В. Кабанов,
B.Н. Сальников, A.B. Шитов // Региональный мониторинг атмосферы. Часть 4. Природно-климатические изменения: коллективная монография. Под ред. М. В. Кабанова. - Томск: МГП «Раско», 2000. - С. 110-163.
19. Шигов, A.B. О влиянии Чуйского землетрясения на биологические системы [Текст] / A.B. Шитов // Гелиогеофизические факторы и здоровье человека: коллективная монография. - Новосибирск: Сибмедиздат НГМУ, 2007 -
C. 140-149.
20. Boyarskikh, I.G. Intraspecific variability of plants: the impact of active local faults [Текст] / I.G. Boyarskikh, A.V. Shitov // Man and geosphere. Ed. i.Fiorinski. -New York: Nova Science Publishers, Ink. 2010. -P. 145-167.
21. Shitov. A.V. Health and people living in a seismically active region faults [Текст] / A.V. Shitov // Man and geosphere. Ed. I.Fiorinski. - New York: Nova Science Publishers, Ink. 2010. - P. 185-213.
22. Шитов, A.B. Динамика природных характеристик и здоровье населения (на примере Чуйского землетрясения 2003 г.) [Текст] / A.B. Шитов. -Saarbrücken: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2011. - 130 с.
Издательство Горно-Алтайского государственного университета 649ООО, г. Горно-Алтайск, ул. Ленкина, 1.
Подписано в печать 12.12.2014 г. Формат 60x84/16. Бумага для множительных аппаратов. Печать ризо. Авт. л. - 2,00. Тираж 100 экз. Заказ № 207.
Отпечатано полиграфическим отделом
Горно-Алтайского госуниверситета. 649000, г. Горно-Алтайск, ул. Ленкина, 1.
-
Шитов, Александр Викторович
-
доктора геолого-минералогических наук
-
Горно-Алтайск, 2014
-
ВАК 25.00.36
- Сейсмические активизации блоковой структуры в условиях сжатия
- Пространственно-временные вариации сейсмичности и механизм очагов землетрясений Сирии
- Напряжения, деформации и сейсмичность на современном этапе эволюции литосферы Байкальской рифтовой зоны
- Среднесрочный прогноз землетрясений по комплексу признаков
- Численная оценка скоростей экзогенных рельефообразующих процессов на территории бассейна р. Чаган-Узун в голоцене
