Введение к работе
Актуальность проблемы определяется формированием в южных районах Красноярского края Канско-Ачинского топливно-энергетического комплекса (КАТЭК) - в перспектизе крупнейшего территориально-производственного комплекса страны по добыче угля и производству электроэнергии. Кроме этого данный район (Назаровская котловина) характеризуется высокой степенью концентрации сельскохозяйственного производства. Все это обусловливает необходимость многостороннего комплексного подхода к изучению, освоению и рациональному использованию рассматриваемой территории.
Оценка и прогноз воздействия крупных промышленных объектов на компоненты окружающей среды возможны только на основе количественной информации об отдельных природных процессах, их энергетических или вещественных составляющих. Поэтому поиск рациональных приемов количественной оценки природных образований с позиций геофизики ландшафта, с учетом их спонтанной и антропогенной динамики приобретает особое значение в районах с усиливающимся воздействием техногенных факторов. Недостаточная изученность вопросов оценки геосистем с позиций геофизики ландшафта и необходимость поиска новых методов определили научную целесообразность исследований.
Основная цель данной работы состоит в теоретическом обосновании и разработке методики ландшафтно-геофизической оценки состояния геосистем в условиях интенсивного техногенного воздействия со стороны предприятий топливно-энергетического комплекса.
В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:
изучить ландшафтно-морфологические и ландшафтно-геофизические особенности геосистем Назаровской лесостепи;
изучить тепловой и радиационный режим наиболее распространенных топогеосистем и охарактеризовать пространственную дифференциацию радиационного баланса на региональном уровне;
провести экспериментальное изучение трансформации ланд-шафтно-геофизических и ландшафтно-геохимических параметров при взаимодействии природных и техногенных потоков вещества в условиях загрязнения модельных агроценозов золой Березовской ГРЭС;
оценить устойчивость геосистем Назаровской котловины к техногенному воздействию на основе выработанных подходов.
Диссертационная работа выполнена в лаборатории региональной климатологии Института географии СО РАН в рамках тем плана НИР Института "Ландшафтно-геохимические исследования геосистем", "Выявление критических уровней ландшафтопользования на основе пространственно-временной изменчивости геосистем" и инициативного научного проекта РФФИ "Ландшафтное прогнозирование на базе стационарных и экспериментальных исследований состояний геосистем".
Объекты и методы исследований. Фактическими материалами, лежащими в основе выполненной работы, послужили стационарные и экспедиционные наблюдения Института географии СО РАН, в которых автор принимал личное участие, а также данные наблюдений на сети станций Красноярского УГМС. Сбор экспериментальных данных проводился в составе Березовского физико-географического отряда Канс-ко-Ачинской комплексной экспедиции в течение полевых сезонов 1988-94 гг.
Методической базой для проведения исследования послужили теория и практика геофизики ландшафтов. Истоки этого научного направления, связанные с идеями А.И.Воейкова и В.В.Докучаева, были разработаны А.А.Григорьевым и М. И.Будыко, а затем успешно развивались в трудах И.П.Герасимова, Д.Л.Арманда, К.Н.Дьяконова, А.В.Павлова, Н.Л.Беручашвили и других ученых.
Наблюдения проводились как в условно-естественных, так и в антропогенно-измененных геосистемах. Измерение и расчет элементов радиационного и теплового балансов на открытых участках проводились по методике ГГО им. А.И.Воейкова, теплобалансовые наблюдения в лесу - по методике Института географии РАН (Раунер, 1982). Экспериментальные работы по моделированию техногенного воздействия проводились в полевых условиях на искусственных агроценозах с различным уровнем загрязнения золой ГРЭС. Почвенно-физические и химико-аналитические исследования проводились по общепринятым методикам (Аринушкина. 1970; Корчагина, 1986).
Научная новизна. В результате проведенных исследований впервые изучен тепловой баланс некоторых геосистем Назаровской котловины, выявлены особенности его формирования в зависимости от вну-триландшафтных условий. На основе многолетнего модельного эксперимента проведена комплексная оценка воздействия твердого техногенного вещества (золы) на агроценозы и даны рекомендации по использованию зольных отходов в сельскохозяйственном производстве.
Предложен способ оценки и составлена картосхема устойчивости геосистем к аэральным техногенным выбросам.
Практическая значимость работы определяется возможностью использования результатов исследований ландшафтно-геофизических аспектов организации геосистем при разработке программ оптимизации природопользования для территории западного участка КАТЭНа, а также в качестве базовой информации при создании системы экологического мониторинга. Материалы автора использованы в научных записках и отчетах Института географии СО РАН.
Апробация и публикация результатов исследований. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на заседаниях лабораторий климатологии и комплексных физико-географических проблем, международной конференции по экологии Сибири "СибЭко'93" (Листвянка, 1993), конференции "Почвы и повышение их производительной способности" (Красноярск, 1993), семинаре-конференции "Стационарные географические исследования и ландшафтное прогнозирование" (Иркутск, 1994), конференции "Российский фонд фундаментальных исследований в Сибирском регионе (земная кора и мантия)" (Иркутск, 1995), IX совещании географов Сибири и Дальнего Востока (Иркутск, 1995). Их основное содержание изложено в 8 публикациях.
Объем работы и ее структура. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, изложена на 153 страницах машинописного текста, включает 19 таблиц, иллюстрирована 18 рисунками. Список использованной литературы состоит из 173 наименований.
Во введении обосновывается актуальность темы, определяются цель и задачи исследования, его объекты и методы, научная новизна и практическое значение работы, формулируются основные положения, выносимые на защиту. В 1-ой главе изложены основные теоретические положения и методические подходы геофизики ландшафтов в изучении естественных и антропогенно измененных геосистем. 2-я глава посвящена физико-географическим условиям формирования ландшафтно-геофизических параметров геосистем Назаровской котловины. В 3-ей главе рассматриваются закономерности формирования и пространственная дифференциация теплового баланса геосистем исследуемой территории. В 4-ой.главе представлены результаты изучения функционирования агроценоза в условиях техногенного загрязнения. В 5-ой главе дается оценка степени устойчивости геосистем Назаровской котловины к техногенному воздействию. В заключении подведены итоги исследований, сформулированы основные выводы.