Введение к работе
Актуальность темы
Среди приоритетных токсикантов-загрязнителей природной среды одно из ведущих мест занимают тяжелые металлы.Неблагоприятное воздействие тяжелых металлов определяется их высокой токсичностью и способностью к аккумуляции в живых организмах.Источники техногенного рассеяния металлов многообразны, но одним основными являются техногенные потоки процессов открытой разработки месторождений.Как правило, площади таких потоков в десятки раз превышают площади горного отвода месторождения.Это определяет необходимость комплексного изучения особенностей геохимических и биологических изменений природных объектов: почв, растений, вод и ландшафтов в целом, оказывающихся в сфере воздействия техногенных источников загрязнения.
Имеющийся опыт показывает, что эффективное применение разного рода мероприятий по восстановлению нарушенных территорий перспективно лишь с учетом особенностей пространственной дифференциации геохимических и экологических характеристик объектов рекультивации. Актуальность проблемы обусловлена, таким образом, не только экологическими факторами, но и экономической целесообразностью. Учитывая, что месторождение "Каражыра" расположено на землях бывшего испытательного ядерного полигона, переданных в хозяйственное пользование, данные исследования актуальны и являются промежуточным этапом экологического мониторинга в районе углеразреза при переходе от разведочно-эксплуатационнои стадии к промышленному освоению.
Связь темы диссертации с плановыми исследованиями Представленная работа является составной частью тематического плана научных исследований кафедры специальных химических дисциплин Государственного университета "Семей" по теме "Изучение содержания и закономер-
ностей распределения тяжелых металлов при воздействии природных и техногенных факторов в условиях средней полосы Восточного Казахстана".Исследования по указанной теме проводятся с 1963 года. Научная новизна работы
Впервые получены сведения о содержании и формах соединений - марганца, свинца, цинка, меди, кадмия - в почвах и растениях района открытой угледобычи. На большом фактическом материале выявлены закономерности пространственного варьирования, корреляционная зависимость и характер статистического распределения тяжелых металлов в почвах и растениях загрязненных ландшафтов. Установлено, что участки рельефа, образованные воздействиями человека в виде отвалов вскрышных пород и карьерных выемок, существенно изменяют направление потока поллютантов. Впервые произведено картографирование изученной территории с позиций эффекта суммарного загрязнения тяжелыми металлами. Проведенные исследования позволили определить приемы, повышающие точность и достоверность картографирования распределения тяжелых металлов на территориях вблизи предприятий открытой угледобычи. Теоретическое значение работы
Полученные результаты о содержании и закономерностях пространственного распределения тяжелых металлов в основных компонентах угледобывающего производства(углях, техногенной пыли, вскрышных породах, откачиваемых на поверхность подземных водах), а также в почвах и растениях района угледобычи в зависимости от расстояния от углеразреза, преобладающих направлений ветра могут быть использованы для развития теоретических основ современной экологии. Практическая значимость работы
Выявленные закономерности накопления и пространственного распределения техногенных металлов в почвах, растениях и подземных водах служат состав-
ной частью биогеохимической характеристики объектов рекультивации и должны учитываться при установлении оптимальных границ саннтарно-защитной зоны углеразреза. Полученные данные использованы на предприятии "Семей комирлери" для расчетов величины понижающих коэффициентов при определении допустимых объемов размещения отходов производства (отвалов вскрышных пород), при составлении технических заданий. Реализация результатов исследовании
Результаты проведенных исследований использованы при составлении учебных программ лекционных курсов "Химическая экология", "Химия тяжелых металлов", "Экология и мониторинг окружающей среды", "Охрана природы", читаемых для студентов Государственного университета' "Семей" по специальностям "Химия", "Биология", "Экология и рациональное природопользование". На базе проведенных исследований студентами указанных специальностей выполнены 18 курсовых и 2 дипломные работы. Материалы исследований переданы угледобывающему предприятию "Семей комирлери" и используются в работе отдела "Охрана труда-и техники безопасности". Апробация работы
Материалы исследований были доложены на Международной научной конференции «Радиационная безопасность и социально-экологические проблемы Казахстана» (Караганда, 1997), на Международной научно-практической конференции «Аграрная наука на рубеже веков» (Акмола, 1997), Международной научно-теоретігческой и научно-методической конференции «Наука и образование - 97» (Шымкент, 1997), Республиканской научно-практической конференции «Высшая школа: проблемы и перспективы развития» (Семипалатинск, 1997), Республиканской научно-методической конференции «Валихановские чтения - 3» (Кокшетау, 1996), Республиканской научно-технической конференции «Казахстан 2030: региональные проблемы научно-технического прогресса» (Усть-Каменогорск, 1998) , на Международной на-
учно-практической конференции «Экология и устойчивое развитие» (Петропавловск, 1998). Работа рассматривалась на заседании кафедры специальных химических дисциплин факультета естественных и точных наук Государственного университета «СЕМЕЙ» (1998). Публикация результатов исследований По теме диссертации опубликовано десять печатных работах. Декларация личного участия автора
Автор лично провел в 1991-93 гг. экспедиционное обследование территории района угольного месторождения «Каражыра», осуществил отбор образцов почв и растений на 74 площадях, заложенных для ежегодного контроля, отбор проб вскрышных пород, углей, угольной пыли, подземных вод. Все работы, связанные с лабораторной подготовкой образцов к элементному анализу, элементный анализ подвижных форм тяжелых металлов в почвенных образцах, анализ растительных образцов, определение содержания гумуса, «физической глины», рН почвенных растворов, математическая обработка цифровых материалов, интерпретация фактических данных, разработка компьютерных карт осуществлены автором самостоятельно.
В диссертации использованы работы, опубликованные в соавторстве. Доля личного участия автора в написании и подготовке этих публикаций составляет 75-90 %. Основные положения ,выносимые на защиту
-
Установленные в результате проведенных исследований валовые содержания тяжелых металлов (Си, Mn, Zn, Pb, Cd ) в почвенном покрове района угольного месторождения «Каражыра», в основных типах почв, содержание подвижных (кислоторастворимых, обменных, водорастворимых) форм тяжелых металлов в изученных типах почв.
-
Компьютерные карты пространственного распределения тяжелых металлов в почвенном покрове района угольного месторождения «Каражыра».
-
Загрязнение почвы техногенными элементами находится в прямой зависимости от интенсивности промышленной нагрузки.
-
Содержание тяжелых металлов в почве увеличивается с утяжелением механического состава и повышением гумусированности почв.
-
В профиле основных типов почв района месторождения «Каражыра» преобладает равномерно-аккумулятивный тіш радиальной дифференциации тяжелых металлов.
-
Максимальной металлоаккумулируьощей способностью в сравнении с покрытосеменными обладает доминант растительного покрова - лишайник вида Pamielia vagans.
-
Накопление тяжелых металлов в органах покрытосеменных растений характеризуется акропетальным типом распределения (от корней к листьям).
-
Способность к накоплению тяжелых металлов зависит от экоморфной принадлежности растений.
Объем и структура работы