Помощь студентам в учебе
Экологические проблемы загрязнения почв в Арктической зоне Российской Федерации
|
Введение 4
ГЛАВА 1 Физико-географическая характеристика арктической зоны РФ и
Красноярского края 6
1.1 Физико-географическое описание Арктической зоны РФ 6
1.2 Физико-географическое описание Красноярского края 7
1.3 Роль почвенного покрова в экосистеме Арктического региона 10
1.4 Уязвимость почвенного покрова в Арктическом регионе 12
ГЛАВА 2 Функционирование почв в условиях глобальных изменений: факторы, современное состояние 17
2.1 Факторы, влияющие на почвы криолитозоны 17
2.1.1 Климатические изменения и их влияние на состояние почв 17
2.1.2 Геология Арктики 19
2.1.3 Биологические процессы и их роль в трансформации почв 21
2.2 Современное состояние почв криолитозоны 23
2.2.1 Типы почв криолитозоны и их распространение 23
2.2.2 Изменения, происходящие в почвах криолитозоны в результате
глобальных изменений 25
ГЛАВА 3 Экологические проблемы загрязнения почв в арктической зоне РФ 27
3.1 Исторический обзор проблемы загрязнения почв 27
3.2 Почвы Красноярского края 30
3.3 Загрязнение почв нефтепродуктами 32
3.4 Загрязнение почв Арктических регионов тяжелыми металлами 34
3.5 Обзор современных методов анализа почвенных проб 36
3.5.1 Особенности почвенных проб в Арктической зоне 36
3.5.2 Физико-химические методы анализа 38
3.5.3 Биологические методы анализа 40
3.5.4 Молекулярные методы анализа 41
3.5.5 Геохимические методы анализа 43
3.5.6 Физические методы анализа 45
3.5.7 Дистанционное зондирование и ГИС 46
3.5.8 Методы взятия образцов и обработки 48
ГЛАВА 4 Оценка загрязненности почв Красноярского края 51
4.1 Экологическое состояние почвенных ресурсов Красноярского края .... 51
4.2 Сбор данных 53
4.2.1 Подготовительный период 53
4.2.2 Рекогносцировочное обследование 53
4.2.3 Отбор и методика изучения почвенных образцов 56
4.3 Полученные результаты 64
4.4 Оценка фитотоксичности исследуемых почвенных проб 70
Заключение 73
Практические рекомендации 76
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 78
ГЛАВА 1 Физико-географическая характеристика арктической зоны РФ и
Красноярского края 6
1.1 Физико-географическое описание Арктической зоны РФ 6
1.2 Физико-географическое описание Красноярского края 7
1.3 Роль почвенного покрова в экосистеме Арктического региона 10
1.4 Уязвимость почвенного покрова в Арктическом регионе 12
ГЛАВА 2 Функционирование почв в условиях глобальных изменений: факторы, современное состояние 17
2.1 Факторы, влияющие на почвы криолитозоны 17
2.1.1 Климатические изменения и их влияние на состояние почв 17
2.1.2 Геология Арктики 19
2.1.3 Биологические процессы и их роль в трансформации почв 21
2.2 Современное состояние почв криолитозоны 23
2.2.1 Типы почв криолитозоны и их распространение 23
2.2.2 Изменения, происходящие в почвах криолитозоны в результате
глобальных изменений 25
ГЛАВА 3 Экологические проблемы загрязнения почв в арктической зоне РФ 27
3.1 Исторический обзор проблемы загрязнения почв 27
3.2 Почвы Красноярского края 30
3.3 Загрязнение почв нефтепродуктами 32
3.4 Загрязнение почв Арктических регионов тяжелыми металлами 34
3.5 Обзор современных методов анализа почвенных проб 36
3.5.1 Особенности почвенных проб в Арктической зоне 36
3.5.2 Физико-химические методы анализа 38
3.5.3 Биологические методы анализа 40
3.5.4 Молекулярные методы анализа 41
3.5.5 Геохимические методы анализа 43
3.5.6 Физические методы анализа 45
3.5.7 Дистанционное зондирование и ГИС 46
3.5.8 Методы взятия образцов и обработки 48
ГЛАВА 4 Оценка загрязненности почв Красноярского края 51
4.1 Экологическое состояние почвенных ресурсов Красноярского края .... 51
4.2 Сбор данных 53
4.2.1 Подготовительный период 53
4.2.2 Рекогносцировочное обследование 53
4.2.3 Отбор и методика изучения почвенных образцов 56
4.3 Полученные результаты 64
4.4 Оценка фитотоксичности исследуемых почвенных проб 70
Заключение 73
Практические рекомендации 76
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 78
Арктическая зона Российской Федерации - это уникальная и важная территория, богатая природными ресурсами, но одновременно подверженная серьезным экологическим угрозам. Экологические проблемы загрязнения почв в этой области приобретают все более актуальный характер в свете глобальных изменений, затрагивающих физико-географическую характеристику территории и функционирование почв.
Интенсивное промышленное развитие, транспортные маршруты, иные антропогенные деятельности, а также изменения климата существенно влияют на экосистемы Арктики. Это создает не только уникальные экологические вызовы, но и требует новых подходов и исследований для более глубокого понимания последствий загрязнения почв в данной области.
В настоящее время в Арктике происходит интенсивная индустриализация и урбанизация, что приводит к деградации вечной мерзлоты, образованию новых типов почвы и растительности, изменению скорости минерализации органического вещества и степени его гумификации. В связи с этим важен анализ того, насколько почвы урбанизированных экосистем отличаются от фоновых экосистем по содержанию и запасам углерода.
Актуальность данного исследования проявляется в неотложной необходимости понимания и решения экологических проблем загрязнения почв в Арктической зоне РФ, включая Красноярский край, в контексте глобальных изменений климата и роста антропогенной деятельности. Эти экологические вызовы имеют прямое воздействие на здоровье человека и сохранение уникальных экосистем Арктики. Так же исследования данной проблемы являются критически важными для устойчивого развития региона и сохранения природных ресурсов.
Новизна данного исследования проявляется в его уникальном подходе к комплексному анализу экологических проблем загрязнения почв в Арктической зоне РФ, особенно в Красноярском крае, с учетом влияния глобальных изменений климата и разработки практических рекомендаций для устойчивого управления этими проблемами. Интенсификация антропогенного воздействия на природные и городские ландшафты Красноярского края требует изучения причин, механизмов и последствий этих воздействий. Почва является важнейшим звеном функционирования геохимических потоков в ландшафте и выполняет функции аккумуляции, перераспределения, трансформации химических элементов [19], поэтому важной представляется работа по исследованию загрязнения почв.
Цель настоящей магистерской диссертации заключается в проведении комплексного анализа экологических проблем загрязнения почв в Арктической зоне РФ, с акцентом на Красноярском крае, и оценке степени загрязненности почв тяжелыми металлами.
Для достижения данной цели, следует решить следующие задачи:
1. Провести физико-географическую характеристику территории Арктической зоны РФ, включая Красноярский край.
2. Исследовать функционирование почв в условиях глобальных изменений климата и экосистем.
3. Проанализировать экологические проблемы загрязнения почв Арктической зоны РФ.
4. Оценить степень загрязненности почв некоторых городов Красноярского края.
Таким образом, данная магистерская диссертация представляет собой важное исследование, которое способствует пониманию экологических аспектов Арктической зоны РФ и содействует разработке устойчивых стратегий управления почвенными ресурсами в условиях глобальных изменений.
Интенсивное промышленное развитие, транспортные маршруты, иные антропогенные деятельности, а также изменения климата существенно влияют на экосистемы Арктики. Это создает не только уникальные экологические вызовы, но и требует новых подходов и исследований для более глубокого понимания последствий загрязнения почв в данной области.
В настоящее время в Арктике происходит интенсивная индустриализация и урбанизация, что приводит к деградации вечной мерзлоты, образованию новых типов почвы и растительности, изменению скорости минерализации органического вещества и степени его гумификации. В связи с этим важен анализ того, насколько почвы урбанизированных экосистем отличаются от фоновых экосистем по содержанию и запасам углерода.
Актуальность данного исследования проявляется в неотложной необходимости понимания и решения экологических проблем загрязнения почв в Арктической зоне РФ, включая Красноярский край, в контексте глобальных изменений климата и роста антропогенной деятельности. Эти экологические вызовы имеют прямое воздействие на здоровье человека и сохранение уникальных экосистем Арктики. Так же исследования данной проблемы являются критически важными для устойчивого развития региона и сохранения природных ресурсов.
Новизна данного исследования проявляется в его уникальном подходе к комплексному анализу экологических проблем загрязнения почв в Арктической зоне РФ, особенно в Красноярском крае, с учетом влияния глобальных изменений климата и разработки практических рекомендаций для устойчивого управления этими проблемами. Интенсификация антропогенного воздействия на природные и городские ландшафты Красноярского края требует изучения причин, механизмов и последствий этих воздействий. Почва является важнейшим звеном функционирования геохимических потоков в ландшафте и выполняет функции аккумуляции, перераспределения, трансформации химических элементов [19], поэтому важной представляется работа по исследованию загрязнения почв.
Цель настоящей магистерской диссертации заключается в проведении комплексного анализа экологических проблем загрязнения почв в Арктической зоне РФ, с акцентом на Красноярском крае, и оценке степени загрязненности почв тяжелыми металлами.
Для достижения данной цели, следует решить следующие задачи:
1. Провести физико-географическую характеристику территории Арктической зоны РФ, включая Красноярский край.
2. Исследовать функционирование почв в условиях глобальных изменений климата и экосистем.
3. Проанализировать экологические проблемы загрязнения почв Арктической зоны РФ.
4. Оценить степень загрязненности почв некоторых городов Красноярского края.
Таким образом, данная магистерская диссертация представляет собой важное исследование, которое способствует пониманию экологических аспектов Арктической зоны РФ и содействует разработке устойчивых стратегий управления почвенными ресурсами в условиях глобальных изменений.
1. На территории Арктики распространены разнообразные почвы, строение и свойства которых определяют: отрицательные температуры в течение большей части года; наличие, как правило, неглубоко залегающих многолетнемёрзлых пород, активно участвующих в почвообразовательных процессах; относительно низкая величина опада, поступающего в почву.
2. Основные угрозы экологического характера для почв в Арктической зоне РФ связаны с: увеличением загрязнения и деградацией компонентов природной среды в условиях растущей антропогенной нагрузки, накопление отходов и глобальными климатическими изменениями и их влиянием на распространение вечной мерзлоты. Отмечается загрязнение воздуха и изменением среды обитания организмов из-за влияния добычи полезных ископаемых и транспорта. Экосистема страдает от выбросов и стоков промышленных предприятий и коммунального хозяйства; продуктов добычи и переработки углеводородного сырья (нефти, газа); тяжелых металлов и других отходов металлургического производства; отдельных токсических веществ (фенол, аммиак и другие); многочисленных загрязнителей с береговых военных баз; отходов судов.
3. Наблюдается глубокая трансформация свойств почв в пределах селитебных зон в результате перемешивания и создания новых минеральных слоев из пород разного гранулометрического состава, использования карбонатных материалов при строительстве, торфокомпоста при создании газонов, техногенного загрязнения, что современная городская почва обладает новым комплексов свойств, определяющих качество городской среды
4. Способность городской почвы выполнять функции по оптимизации окружающей среды зависит от ее свойств, уровня загрязненности. Среди приоритетных металлов изученных населенных пунктов характерна следующая убывающая тенденция по их содержанию в верхних почвенных горизонтах: марганец > цинк > никель > свинец > медь > кобальт > хром > кадмий.
5. Для всех изученных населенных пунктов характерна умеренно опасная категория загрязненности почв, что свидетельствует от относительно невысоких концентраций ТМ в почвах, поэтому сложно оценить их токсическое действие, оказывающее внешне малозаметное влияние на окружающую среду. Между тем, загрязнение именно такого рода, действуя длительное время, способно вызвать серьёзные сдвиги в существующем в природе биологическом равновесии.
6. Оценка содержания ТМ является приоритетной в ряду мониторинга воздушной и почвенной сред. Опасность повышенного содержания ТМ в экосистеме обусловлена тем, что большинство металлов имеют высокую биологическую активность и в незначительных количествах способны вызывать токсический эффект у организмов. Также металлы не подвержены биодеградации, находясь в биогеохимическом цикле, они накапливаются и практически не выводятся из данного процесса.
7. Исследуемые территории по уровню загрязненности тяжелыми металлами расположились в следующий убывающий ряд: г. Красноярск > г. Дудинка > с. Туруханск > г. Игарка. В данном списке выделяется город Красноярск, как город миллионник, с большим количеством промышленных предприятий и автотранспорта. Некоторые ТЭЦ данного города продолжают отапливаться бурым углем, что приводит к увеличению содержания тяжелых металлов в окружающей среде.
8. В Красноярске, на ул. Матросова и на ул. Тельмана была установлена опасная категория загрязнения территории и выявлены превышения концентрации валовых форм свинца, цинка, кобальта.
9. Наиболее фитотоксичными оказались почвенные образцы, взятые с ул. Матросова и Тельмана в Красноярске и улице Щорса в Дудинке.
Данная магистерская диссертация предоставляет уникальные данные о загрязнении почв в арктических условиях, что имеет важное значение для разработки эффективных стратегий по управлению территории и принятии мер по охране окружающей среды в этом уникальном регионе в условиях увеличивающегося антропогенного воздействия. Данная работа позволяет оценить устойчивость арктических почв к различным видам загрязнений и формирует основу для разработки мер по их сохранению.
2. Основные угрозы экологического характера для почв в Арктической зоне РФ связаны с: увеличением загрязнения и деградацией компонентов природной среды в условиях растущей антропогенной нагрузки, накопление отходов и глобальными климатическими изменениями и их влиянием на распространение вечной мерзлоты. Отмечается загрязнение воздуха и изменением среды обитания организмов из-за влияния добычи полезных ископаемых и транспорта. Экосистема страдает от выбросов и стоков промышленных предприятий и коммунального хозяйства; продуктов добычи и переработки углеводородного сырья (нефти, газа); тяжелых металлов и других отходов металлургического производства; отдельных токсических веществ (фенол, аммиак и другие); многочисленных загрязнителей с береговых военных баз; отходов судов.
3. Наблюдается глубокая трансформация свойств почв в пределах селитебных зон в результате перемешивания и создания новых минеральных слоев из пород разного гранулометрического состава, использования карбонатных материалов при строительстве, торфокомпоста при создании газонов, техногенного загрязнения, что современная городская почва обладает новым комплексов свойств, определяющих качество городской среды
4. Способность городской почвы выполнять функции по оптимизации окружающей среды зависит от ее свойств, уровня загрязненности. Среди приоритетных металлов изученных населенных пунктов характерна следующая убывающая тенденция по их содержанию в верхних почвенных горизонтах: марганец > цинк > никель > свинец > медь > кобальт > хром > кадмий.
5. Для всех изученных населенных пунктов характерна умеренно опасная категория загрязненности почв, что свидетельствует от относительно невысоких концентраций ТМ в почвах, поэтому сложно оценить их токсическое действие, оказывающее внешне малозаметное влияние на окружающую среду. Между тем, загрязнение именно такого рода, действуя длительное время, способно вызвать серьёзные сдвиги в существующем в природе биологическом равновесии.
6. Оценка содержания ТМ является приоритетной в ряду мониторинга воздушной и почвенной сред. Опасность повышенного содержания ТМ в экосистеме обусловлена тем, что большинство металлов имеют высокую биологическую активность и в незначительных количествах способны вызывать токсический эффект у организмов. Также металлы не подвержены биодеградации, находясь в биогеохимическом цикле, они накапливаются и практически не выводятся из данного процесса.
7. Исследуемые территории по уровню загрязненности тяжелыми металлами расположились в следующий убывающий ряд: г. Красноярск > г. Дудинка > с. Туруханск > г. Игарка. В данном списке выделяется город Красноярск, как город миллионник, с большим количеством промышленных предприятий и автотранспорта. Некоторые ТЭЦ данного города продолжают отапливаться бурым углем, что приводит к увеличению содержания тяжелых металлов в окружающей среде.
8. В Красноярске, на ул. Матросова и на ул. Тельмана была установлена опасная категория загрязнения территории и выявлены превышения концентрации валовых форм свинца, цинка, кобальта.
9. Наиболее фитотоксичными оказались почвенные образцы, взятые с ул. Матросова и Тельмана в Красноярске и улице Щорса в Дудинке.
Данная магистерская диссертация предоставляет уникальные данные о загрязнении почв в арктических условиях, что имеет важное значение для разработки эффективных стратегий по управлению территории и принятии мер по охране окружающей среды в этом уникальном регионе в условиях увеличивающегося антропогенного воздействия. Данная работа позволяет оценить устойчивость арктических почв к различным видам загрязнений и формирует основу для разработки мер по их сохранению.