Комплексная оценка воздействия Кангаласского угольного разреза на состояние природной среды

(1877-1926 гг.) // Полярная звезда. - 1997. - № 5. -С.68-74.

3. Саввинов Д.Д. Ексекюлях и проблемы природопользования // Илин. - 2000. - № 3(22) - С. 98-103.

4. Саввинов Д.Д. Преемственность. А.Е. Кула-ковский. - Якутск: ЯФ Изд-ва СО РАН, 2002. - 56 с.

5. Ахметшина Т.Д. Возвращаясь к наследию Ку-лаковского //Якутия. - 1999. - 12 янв.

6. Кулаковский А.Е. Сновидение шамана // Песня якута. Стихи и поэмы - М.: «Сов. Россия», 1977.-С. 197-246.

7. Реймерс Н. Ф. Экология (теории, законы, правила, принципы и гипотезы) - М.: «Россия Молодая», 1994. - 367 с.

8. Кардашевский Г.Р. О социальных мотивах поэзии Кулаковского // Кулаковский: Сборник докладов

к 85-летию со дня рождения. - Якутск: Кн. изд-во, 1964. - 88 с.

9. М.Е. Николаев. А.Е. Кулаковский - мыслитель-патриот народа саха (философия, духовность, государственная деятельность) // Полярная звезда. -2002,-№2.-С. 4-17.

Ю.Вернадский В.И. Философские мысли натуралиста. - М.: Наука, 1988.

11 .Кулаковский А.Е. Якутской интеллигенции (варианты письма). - Якутск: Изд-во ЯНЦ СО РАН, 2000. -124 с.

12.Реймерс Н.Ф. Надежды на выживание человечества: Концептуальная экология. - М.: ИЦ «Россия молодая». Экология, 1992. - 367 с.

\Ъ.Коммонер Б. Замыкающийся круг. - Л.: Гид-рометеоиздат, 1974. - 280 с.

УДК 91 + 502.7

Комплексная оценка воздействия Кангаласского угольного разреза

на состояние природной среды

Д.Д. Ноговицын, Н.А. Николаева, З.М. Шеина

Произведена оценка воздействия Кангаласского угольного разреза на изменение ландшафтов и их основных компонентов. Получен экспериментальный материал по техногенному воздействию на уровень загрязнения атмосферы в зависимости от расстояния до источников выбросов. Проведено исследование гидрологического режима и гидрохимического состояния левого притока р.Лены -р.Золотинки. Установлено увеличение содержания взвешенных веществ, изменение минерального состава воды и превышение предельных концентраций ряда микроэлементов. Предложены интегральные показатели комплексной оценки антропогенного изменения ландшафтов, характеризующие площадную нарушенность и степени антропогенного преобразования природных комплексов в зависимости от видов использования территории сферы воздействия Кангаласского угольного разреза.

The analysis and estimation of Cangalass coal pit influence to the landscapes and their main components have been made. The experimental data of technogenic influence to the extent of pollution of an atmisfere are received. The tendency of decrease of air pollution, depending from the distance of the points of emissions was revealed. Hydrological and hydrochemical investigations of the left tributary of the Lena - the river Zolotinca have been made. The increase of the concentration of weighed substances, mineral composition of the water and some microelements were determined. Integral indices of complex estimation of antropogenic modification of geosystems are suggested. These indices characterise the area disturbance and the degree of antropogenic modification depending of the use of territories.

Решение экологических задач в условиях техногенеза на Севере сдерживается не столько из-за практического отсутствия полномасштаб-

НОГОВИЦЫН Дмитрий Дмитриевич - к.геогр.н., зав. лаб. ИФТПС СО РАН; НИКОЛАЕВА Надежда Анисимовна - с.н.с. ИФТПС СО РАН; ШЕИНА Зинаида Макаровна - с.н.с. ИФТПС СО РАН. НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ, 2006, №2

ных систем экологического мониторинга, сколько вследствие недостаточной разработанности оценок техногенного воздействия на природную среду.

В данной работе предложен комплексный геосистемный метод оценки воздействия одного из значительных факторов изменения окружающей среды Центральной Якутии - Кангаласского угольного разреза (КУР) ОАО «Якутуголь».

В связи с этим оценено воздействие КУР на изменение ландшафтов и их основных компонентов: 1) проведена оценка воздействия разреза на природную среду по основным компонентам - воздушной и водной среде; 2) проведены гидрологическое и гидрохимическое исследования прилегающих водотоков; 3) разработана экологическая классификация ландшафтов сферы воздействия КУР по видам использования территорий, отражающие степени антропогенной нагрузки и нарушенности по различным показателям.

В процессе взаимодействия природы, техники и человека возникают природно-антропоген-ные геосистемы, которым присущи преобразованные природные компоненты и свойства, зачастую приводящие к различным неблагоприятным экологическим ситуациям.

Экологическая обстановка в районе п. Кан-галассы формируется под влиянием таких факторов, как длительное функционирование разнообразных экологически опасных производств (открытая угледобыча, образующая большой прессинг на окружающую среду и человека; котельные на угле с устаревшими технологиями и неполной очисткой отходов в пределах территории поселка, где сосредоточено 90% населения). Зоны влияния угольного разреза распространяются на прилегающие территории за счет переноса загрязняющих веществ в атмосфере. Для комплексной оценки и идентификации экологической опасности, установления параметров

воздействия Кангаласского угольного разреза на окружающую природную среду, а также для получения достоверной оценки уровня загрязнения атмосферы замеры производились зимой, весной и летом 2004 г. В отобранных пробах воздуха измерялись содержания диоксида серы, оксида углерода, диоксида азота и сероводорода (табл.1).

По результатам проведенных исследований по определению влияния Кангаласского угольного разреза на атмосферу, в период наблюдения выбросы диоксида азота, оксида углерода, диоксида серы и сероводорода не превышают максимально-разовых концентраций.

Ландшафтно-геохимическая оценка воздействия выбросов включала в себя также анализ содержания загрязняющих веществ и в поверхностных водах.

К водным ресурсам Кангаласского угольного комплекса относятся малые р. Золотинка и Ха-тынг-Юрях, оз. Усун-Эбэ и р. Лена.

Истоком р. Золотинки служит цепь озер на коренном берегу р. Лены.

Речка впадает в протоку р. Лены у пос. Кан-галассы. Площадь водосбора 129,9 км", длина 13,7 км. Падение речки 108 м. Уклон 8%о. Бассейн залесен на 90%. Речная сеть развита очень слабо, разветвленность отсутствует. В бассейне имеются 13 водотоков с общей длиной 19,3 км. Озерность бассейна: 86 озер с общей площадью зеркала водной поверхности 0,25 км2. Речная долина ясно выражена, имеет У-образную форму. Ширина долины 0,72 км на 11 км от устья и

Таблица 1

Место отбора проб Определяемое вещество Измеренная массовая концентрация вещества, мг/м3 ПДКСС ПДКмр

В 500 м к северо-западу от карьера Диоксид серы 0.002 0.05 0,5

Оксид углерода 1,0 3,0 5,0

Диоксид азота 0,00 0,04 0,085

Сероводород 0,000 0,008 0,008

В 500 м от центра расположения трубы котельной с подветренной стороны Диоксид серы 0.001 0.05 0,5

Оксид углерода 2,0 3,0 5,0

Диоксид азота 0,01 0,04 0,085

Сероводород 0,003 0,008 0,008

В 1 км от центра расположения трубы котельной с подветренной стороны Диоксид серы 0.001 0.05 0,5

Оксид углерода 1,0 3,0 5,0

Диоксид азота 0,00 0,04 0,085

Сероводород 0,002 0,008 0,008

В 2 км от центра расположения трубы котельной с подветренной стороны Диоксид серы 0.001 0.05 0,5

Оксид углерода 1,0 3,0 5,0

Диоксид азота 0,02 0,04 0,085

Сероводород 0,002 0,008 0,008

* ПДК<;С- среднесуточные предельно допустимые концентрации.

* ПДКмр- максимально-разовые предельно допустимые концентрации.

Результаты количественного химического анализа атмосферного воздуха, п.Кангалассы

0,66 км на 1,9 км от устья. Склоны долины довольно крутые высотой до 40 м. От истока до 7,7 км от устья русло реки прослеживается слабо, на отдельных участках несколько лучше, в отдельных местах имеются озеровидные расширения. По всей длине русло сложено из песков с иловатыми осадками. Русло поросшее кустарником-ерником, в течение летнего периода почти полностью зарастает травой. Ширина русла достигает 2-3 м в устье.

Воды р.Золотинки используются для хозяйственных нужд. Созданы 4 водохранилища в приустьевом участке путем сооружения 4 земляных дамб: №1 - на 0,65 км от устья; №2 - на 0,55 км; №3 - на 0,45 км; №4 - на 0,10 км. Сток р.Золотинки наблюдается весной при таянии снега и летом в период дождей.

Для выявления воздействия Кангаласского угольного разреза на гидрохимический состав р.Золотинки были отобраны и проанализированы пробы воды, взятые в створах, расположенных выше и ниже разреза. Полевые исследования проводились на территории, прилегающей к территории разреза в радиусе от 500 м до 15 км с учетом преобладающей розы ветров, а также на фоновом участке. Гидрохимическое обследование воды р.Золотинки выявило повышение содержания взвешенных веществ, ряда микроэлементов и изменение минерального состава воды. Так, в створах выше и ниже угольного разреза содержание меди увеличилось почти в 5 раз и составило 25,2 ПДК; цинка - в 15 раз и составило 3 ПДК; взвешенных веществ - в 38 раз; минерализации - в 13 раз (1,1 ПДК), а также ионов кальция, магния, калия, натрия, гидрокарбонатов, хлоридов, сульфатов, то есть практически всех составляющих солевого состава воды. Таким образом, гидрохимическое обследование воды р. Золо-тинки выявило увеличение взвешенных веществ, минерального состава воды и ряда микроэлементов (табл.2).

Для разработки мероприятий по снижению экологических последствий таких ситуаций необходимо провести процедуру оценки антропогенного воздействия, куда входят задачи по определению вида и интенсивности антропогенных нагрузок, выявлению степени преобразованное™ естественных ландшафтов и особенностей структуры

хозяйственного использования территории. Для этого была разработана классификация (группировка) видов использования земель по принципу интенсивности антропогенной нагрузки с учетом степени изменения естественных геосистем (табл.3).

Для оценки изменения последних необходима разработка интегральных показателей антропогенной преобразованности природных комплексов.

В первом приближении оценить тип и степень нарушения их естественной структуры можно через объем изъятия вещества основных компонентов геосистем [1]. По этим признакам на территории воздействия Кангаласского угольного разреза были выделены следующие основные виды использования земель и связанные с ними техногенные воздействия: горные работы; селитебные земли, ЛЭП, дороги; сельскохозяйственное использование; вырубки и гари.

Экологическая интерпретация категории «вид использования земель» как показателя антропогенной нагрузки обусловила ее выбор в ка-

Таблица 2

Гидрохимическое состояние воды р. Золотинки в створах выше и ниже угольного разреза, мг/л

Показатели

Наименование ингредиентов Единицы измере- ПДК Концентрация в створе ручья выше Концентрация в створе ручья ниже разреза

ния разреза

июль июль октябрь

Кислород мг/л >6 7,63 7,21 7,04

бпк5 мг/л 3,0 0,94 0,53 1,83

Медь мкг / л 1,0 5,6 25,2 н.о.

Нефтепродукты мг/л 0,05 0,01 0,01 0,07

Цинк мкг / л 10,0 2,0 24,0 30,0

Фенолы мг/л 0,001 0,002 н.п.о. 0,002

Марганец мкг / л 500 н.п.о. 55,0 н.о.

Кальций мг/л 180 14,2 121,0 60,6

Магний мг/л 40 5,1 63,8 35,6

Натрий мг/л 200 4,4 94,4 2,6

Калий мг/л н.о. 0,00 13,2 1,0

Жесткость общая мг-экв / л <7 1,13 11,31 5,95

Гидрокарбонаты мг/л н.о. 51,1 355,0 265,0

Хлориды мг/л 300 2,0 144,0 146,0

Сульфаты мг/л 100 8,3 319,0 156,0

Минерализация мг/л 1000 85,1 1110,0 667,0

Фосфор минер. мг/л 0,03 н.п.о. н.п.о. 0,014

Фосфор общий мг/л 3,5 н.п.о. н.п.о. 0,038

Нитраты мг/л 40 н.п.о. 0,18 0,09

Нитриты мг/л 0,08 н.п.о. 0,011 0,018

Железо общее мг/л 0,1 0,54 0,07 0,11

Взвешенные вещества мг/л фон+0,75 9,1 37,8 9,1

РН н.о. 7,40 8,02 8,55

н.о. - содержание компонента не определено.

н.п.о. - ниже предела обнаружения используемого метода анализа.

НОГОВИЦЫН, НИКОЛАЕВА, ШЕИНА

Таблица 3

Экологическая классификация геосистем сферы воздействия Кангаласского угольного разреза

№ Геосистемы, виды использования земель Неиспользуемые Естественно используемые Разрабатываемые Промышленные

ненарушенные слабонарушенные средненарушенные сильнонарушенные

* Р, км2 ** г *** и, îfc sfc ^ U.T Р, км2 г и, иФ Р, км2 г и, Urr Р, км2 г и, иг.

1. Межаласные и склоновые леса 174,10 1 60,33

2. Межаласные заболоченные нуга и болота 7,80 1 2,70

3. Пойменные заболоченные пуга и болота 1,95 1 0,68

4. Цнища долин мелких речек 11,73 1 4,06

5. Водоемы 1,70 1 0,60

68,37

6. Аласные суходольные луга: - сенокосы 5,17 2 3,60

7. Пойменные лугово-болот-ные комплексы: пастбища 20,70 2 14,34

18,00

8. Межаласные леса, пройденные пожарами: гари 10,74 3 11,16

9. Межаласный лиственнич-но-брусничный лес вырубленный: вырубки 9,82 4 13,61

10. Рекультивированные аласные комплексы лугово-кустарниковые: пашни 32,04 4 44,40

69 M

11. Населенные пункты: - селитьба 2,12 5 3,67

12. Сведенные склоновые ли-ственнично-сосновые леса: горные разработки 10,70 5 18,54

22,21

* - площадь геосистем, км2; ** - балл антропогенной преобразованности; *** - индекс антропогенной преобразованности геосистем; **** - индекс антропогенной преобразованности групп геосистем.

честве единицы классификации [2]. В связи с этим основные виды использования земель были расположены в едином ряду по степени усиления их антропогенного давления на геосистемы и объединены в 4 группы, различающиеся принципами взаимодействия техники и природы: 1) неиспользуемые; 2) естественно используемые; 3) разрабатываемые; 4) промышленные и застроенные.

Ответная реакция геосистем зависит не только от вида, но и от площади и устойчивости геосистемы, а также географической приуроченности воздействия, в связи с чем степень их нарушенное™ можно определить по доле (в процентах) их площадей от общей площади исследуемого региона [1].

Расчеты выявили, что практически неиспользуемые ненарушенные территории, занятые

лесами, болотами и речными системами, охватывают наибольшую часть исследуемого региона (общей площадью 288,57 км") и составляют более 68% от него.

Естественно используемые геосистемы, занятые сенокосами и пастбищами, составляют 9% от общей площади сферы воздействия угольного разреза.

Разрабатываемые геосистемы, на которых расположены гари, вырубки и пашни, занимают более 18%, промышленные и застроенные территории - 4,5% площади всего исследуемого региона.

Одним из показателей, обеспечивающих определение интегральной оценки, является индекс антропогенной преобразованности территории геосистем, который дает более дифференцированную оценку их нарушенности за счет

введения баллов антропогенной преобразованности [3].

Методом экспертных оценок каждому виду использования геосистем были присвоены баллы антропогенной преобразованности (г), которые возрастают по мере увеличения степени их хозяйственного освоения. Наибольший балл (5) и, соответственно, наибольшая антропогенная нагрузка отмечается на геосистемах, занятых горными разработками, дорогами, селитьбой, застройками. Территориям со средним нарушением естественной структуры присвоены баллы от 3 (гари) до 4 (вырубки, просеки, пашни).

Сенокосы и пастбища, используемые в течение теплого времени года, имеют 2 балла. Практически неиспользуемые и нарушенные пространства лесов, занимающие основную площадь, а также болота, заболоченные луга, днища долин мелких рек и ручьев, водотоки оценены в 1 балл.

Для геосистем каждого вида землепользования рассчитан индекс антропогенной преобразованности (иг), равный произведению балла антропогенной преобразованности (г) на долю (в%) площади данной территории в общей земельной площади всего исследуемого региона (Я):иг=г-Ч.

Индекс антропогенной преобразованности групп геосистем, объединенных по принципу использования земель, представляет собой сумму индексов антропогенной преобразованности каждой геосистем, занятой определенным видом использования : иф = £ • 1_ГГ.

По значениям баллов антропогенной преобразованности были выделены также 4 группы по степеням нарушенности геосистем, соответствующие определенным видам использования территорий:

I степень - сильное нарушение геосистем (5 баллов): практически полная трансформация природной структуры; поверхностные отложения удалены или перемещены; мезо- и микрорельеф полностью изменен; почвы и растительный покров уничтожены. Нарушены все остальные компоненты геосистем - водная, воздушная среды, гидрогеологические и мерзлотные условия. Территории горных разработок, населенных пунктов, дорог, ЛЭП.

II степень - среднее нарушение геосистем (3-4 балла) - поверхностные отложения не затронуты; почвы частично нарушены, полностью уничтожена растительность. Виды использования территории - пашни, вырубки, гари.

III степень - слабое нарушение геосистем (2 балла) соответствует территориям, занятым се-

нокосами и пастбищами, то есть используемым в естественном виде в течение теплого времени года. Естественная растительность частично уничтожена, рельеф не затронут.

IV степень (1 балл) - практически не затронутые хозяйственной деятельностью природные геосистемы, охватывающие леса, болота, болотистые луга, днища долин мелких рек и ручьев, водотоки и водоемы.

Расчеты значений индексов антропогенной преобразованности показали, что распределение геосистем с разной степенью антропогенной измененное™ зависит не только от территориального фактора (площадного соотношения различных геосистем), но и от степени их антропогенной преобразованности, относительным выражением которой являются присвоенные им баллы. Так, наибольший индекс антропогенной преобразованности имеют разрабатываемые геосистемы, занятые гарями, вырубками и пашнями (Игр - 69,16) со средним нарушением (3-4 балла). Ненарушенные территории (1 балла), занятые лесами, болотами, водоемами, имеют Иф, равный 68,37, которые, несмотря на низкую нагрузку, охватывают наибольшую территорию. На третьем месте располагаются геосистемы, подвергнутые горным разработкам и строительствам (Цгр= 22,21), характеризующиеся сильным техногенным воздействием, но имеющие очаговое распространение. И, наконец, наименьший индекс, равный 18, отмечается на геосистемах сельскохозяйственного освоения со слабым (2 балла) нарушением естественной структуры.

Кроме этого, в качестве показателей антропогенной преобразованности геосистем можно представить коэффициенты абсолютной (Кабс) и относительной (Котн) напряженности территории, то есть отношение площади земель с высокой к площади земель с более низкой антропогенной нагрузкой [4].

Ка6с показывает отношение площади сильно-нарушенных горными разработками, промышленностью, селитьбой и транспортом земель к площади малозатронутых или нетронутых хозяйственной деятельностью человека территорий: Кабс = геосистемы с г= 5 баллам/геосистемы с г= 1 баллов. Чем больше их, тем ниже коэффициенты Кабс и благополучнее общее экологическое состояние всего региона.

Коэффициент относительной напряженности Котн равен отношению площадей геосистем с г в 5 и 4 баллов к геосистемам с г в 1 и 2 балла и характеризует преобладающую часть исследуемого региона. Низкая (< 0,05) напряженность гео-

Таблица 4

Коэффициенты экологической напряженности геосистем сферы воздействия КУР

систем связана с уменьшением значений коэффициентов, а при Котн, равном или близком 1,0, экологическое состояние всей территории оказывается сбалансированной по степени антропогенной нагрузки с характеристикой устойчивости геосистемы. В табл. 4 приведены данные по расчету коэффициентов экологической напряженности всей территории.

Коэффициенты относительной и абсолютной напряженности сферы воздействия КУР свидетельствуют о невысокой экологической напряженности исследуемых геосистем, что связано с очаговым развитием горных разработок по сравнению с ненарушенными территориями исследуемого региона.

Таким образом, определение различных интегральных показателей степени антропогенных нагрузок и устойчивости территории к ним позволило произвести экологическую оценку антропогенного воздействия Кангаласского угольного разреза на прилегающие геосистемы. На ее основе была разработана экологическая класси-

фикация изучаемых природно-антропогенных геосистем, на которой отражены как природоохранные особенности ландшафтов, так и виды и степени антропогенной нагрузки.

Рассмотрение категории «вид использования земель» в качестве классификационной единицы позволило установить, что структура землепользования является основой территориального распределения антропогенных нагрузок и является, наряду с естественным, важным фактором устойчивости ландшафтов. Анализ классификационной схемы позволяет судить о дальнейшей интенсификации использования исследуемого региона или о негативных экологических последствиях, вызванных антропогенным воздействием, что потребует разработки комплекса природоохранных мероприятий.

Литература

1. Григорьева H.H., Крючкова Г.А., Ракита С.А., Рябова Л.М. Количественная оценка техногенных изменений физико-географической структуры бассейна Верхней Колымы // Вестник МГУ. Сер.5. География. - 1986. - № 4. - С.9-13.

2. Антипова A.B. Географическое изучение использования территории при выявлении и прогнозировании экологических проблем // География и природные ресурсы. - 1994. - № 1. - С.26-31.

3. Гофман К.Г. Социально-экономические аспекты разработки региональных программ природопользования // Социализм и природа. - М.: Мысль, 1982. - С.93-111.

4. Биохимические основы экологического нормирования / В.Н. Башкин, Е.В. Евстафьева, В.В. Снакин и др. - М.: Наука, 1993. - 304 с.

Сфера воздействия КУР Удельный вес площади геосистем (земель) с различной оценкой,%

5 4 3 2 1 Кабс ^ОТН

Геосистемы всего региона исследования 4,44 14,5 3,72 8,97 68,37 0,014 0,24

УДК 631.431

Агрогенная трансформация физических свойств мерзлотных палево-бурых почв Южной Якутии

В.Г. Тарабукина

Установлено ухудшение параметров структурного состояния и плотности сложения мерзлотных палево-бурых почв, используемых под выращивание овощных культур и пастбища в условиях Южной Якутии. В результате почвы сельскохозяйственного использования теряют агрономические свойства и способность противодействовать развитию эрозии. В негативных экологических последствиях отражаются как общие, так и региональ-

ТАРАБУКИНА Валентина Гавриловна - к.б.н., с.н.с. ные почвенно-биоклиматические особенности. Вы-ИПЭС АН РС(Я). явленные изменения свойств имеют важное значе-