Техногенные изменения мерзлотных условий Двинско-Мезенской равнины и полуострова Канин

УДК 551.340

ИГЛОВСКИЙ Станислав Анатольевич, кандидат географических наук, старший научный сотрудник лаборатории комплексного анализа космических и наземных данных для экологических целей Института экологических проблем Севера Уральского отделения РАН. Автор 85 научных публикаций, в т.ч. двух монографий и учебного пособия

ТЕХНОГЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ МЕРЗЛОТНЫХ УСЛОВИЙ ДВИНСКО-МЕЗЕНСКОЙ РАВНИНЫ И ПОЛУОСТРОВА КАНИН*

Техногенные изменения, мерзлотные условия, Двинско-Мезенская равнина, полуостров Канин, криогенные процессы

Изучение видов техногенного воздействия на многолетнемерзлые породы (ММП) осуществлялось на ряде ключевых участков: 1) село Койда (Мезенская тундра) — июнь-

сентябрь 2000, 2001, 2005 гг.; 2) село Несь — июнь-август 2002 г.; 3) село Шойна полуострова Канин — июль-август 2003 г.; 4) город Мезень — 2003 г. (см. рисунок) [1—5].

МЕРЗЛОТНЫЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА

В окрестностях города Мезень ММП отсутствовали. Площадь ключевых участков составляла 5 км2. Проходились шурфы в многолетнемерзлых миграционных буграх пучения до 1,5 м, замерялись глубины сезонно-талого слоя (СТС), температуры грунтов ниже СТС.

На территории Двинско-Мезенской равнины и полуострова Канин встречаются многолетнемерзлые породы позднеголоценового возраста островного и редкоостровного типа распространения. Температуры ММП варьируют от -0,5°С на юге до -1,0°С на севе-

ре района. Мощность ММП может достигать 15 м в Мезенской тундре (с. Койда) и 25 м на востоке полуострова Канин [6, 7]. ММП приурочены в основном к торфяным залежам. В окрестностях с. Койда ММП обнаружены в торфяниках (мощность торфа до 10 м), но в минеральных грунтах отсутствуют. На ключевом участке с. Несь ММП обнаружены в плоскобугристых тундровых болотах (мощность торфа от 0,4 до 1,0 м) и в торфяниках (мощность торфа в среднем от 2,0 до 3,0 м). В тундрах Конушинского берега высота миграционных бугров пучения достигает 1—2 м. В север-

*Работа выполнена при финансовой поддержке Уральского отделения РАН (2004), РФФИ (грант № 05-05-97510), а также Института географии РАН (Москва).

Районы исследования техногенных изменений мерзлотных условий Двинско-Мезенской равнины и полуострова Канин.

Условные обозначения: • — ключевые участки проведения экспедиционных исследований.

ной части Канинской тундры на ключевом широко развиты термокарстовые озера. Бе-

участке с. Шойна ММП приурочены к плос- рега Мезенского залива Белого моря интен-

кобугристым болотам. Мощность торфа в них сивно подвергаются термоденудации и тер-

составляет от 0,1 до 0,3 м при высотах бугров моабразии [1—6]. Процессы термоабразии и

от 0,5 до 1,0 м и диаметре до 3,0 м. Миграци- термоденудации вдоль Абрамовского (Ме-

онные бугры пучения имеют двухслойное зенская тундра) и Конушинского (Канин-

строение — это моренные суглинки (мощ- ская тундра) берегов связаны с высотой при-

ность до 0,7 м), перекрытые сверху торфяны- ливов до 10 м. Максимальные скорости от-

ми отложениями мощностью до 0,3 м. ступления берегов в районе исследования

В западной части Двинско-Мезенской (о. Моржовец) отмечались в 1869—1882 гг. и

равнины и на востоке полуострова Канин составляли, по данным [6], до 39,5 м/год.

ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ В КРИОЛИТОЗОНЕ

Нарушение целостности миграционных бугров пучения, сложенных высокольдистыми отложениями, может резко активизировать протаивание ММП, что вызовет, в свою очередь, развитие неблагоприятных деструктивных криогенных процессов (термоэрозии и термокарста) [8, 9]. Такие бугры распространены на всех исследованных ключевых участках.

По классификации А.Г. Исаченко [8] мы подразделили техногенные воздействия в районе исследования на два вида: 1) связанные с собирательством, охотничьим промыслом, пастбищным животноводством, направленными главным образом на использование биоресурсного потенциала ландшафтов (традиционные прибрежные промыслы); 2) связанные с производством и урбанизацией антропогенные воздействия. Основные источники второго типа (предприятия, объекты коммунального хозяйства, автомобильные дороги) имеют незначительный — хаотичный или линейный — характер распространения и в исследуемом районе приурочены в основном к поселениям на побережье Белого моря.

Негативное влияние техногенных изменений мерзлотных условий можно рассматривать в нескольких аспектах [10]. Формы нарушения природных ландшафтных компонентов ММП уже сами по себе ухудшают

качество земель и сужают рамки возможного природопользования в тундре. Одним из выходов в сложившейся ситуации может быть обоснование и создание особо охраняемых природных территорий (ООПТ). В районе исследования присутствует всего лишь одна ООПТ — Шоинский биологический заказник (площадь 164 км2) на уникальных водно-болотных угодьях побережья Белого моря с морскими лайдами и устьевыми частями рек Шойны и Торны. Несомненно, что на этой территории в ближайшее время может возрасти антропогенная нагрузка. Одной из мер ее снижения может быть создание на полуострове Канин памятников природы областного значения [11]. Например, среди редких ботанических видов следует включить в перечень памятников природы: район Микулкина Носа (северо-восток полуострова Канин) от устья реки Жемчужной на север длиной 25 км (распространены эндемичные виды растений), самый северный «лесной остров» в западной части полуострова Канин около мыса Конушин на Шомо-ховских сопках. На обрывистом берегу у мыса в мерзлом торфе хорошо сохранились березовые пни и стволы ели, являющиеся реликтовыми останками «термического оптимума» голоцена. Следует сохранить лиственничный «остров» в долинах рек Несь и

Семжа (юг полуострова Канин). Лиственница сибирская здесь находится на северном пределе распространения.

Техногенные нарушения, изменяя свойства компонентов и взаимосвязей между ними, могут послужить «спусковым крючком» для развития неблагоприятных деструктивных криогенных процессов.

При высокой льдистости отложений на всех ключевых участках нарушение целостности криогенных форм рельефа при техногенных нарушениях может спровоцировать катастрофическое изменение мерзлотного рельефа. С учетом того, что в прибрежной зоне на береговые отложения активно воздействуют процессы термоденудации и термоабразии, в комплексе с техногенными нарушениями происходит разрушение миграционных бугров пучения, развитие термокарстовых озер и последующий их сток в море с развитием эрозионных конусов стока.

В настоящий момент отмечается активизация природопользования в исследуемом районе в связи с ориентацией большинства слоев населения на использование биоресурсного потенциала, традиционных промыслов, с интенсификацией приполярного туризма, а также поиска и транспортировки нефти в южной части полуострова Канин. Все это может спровоцировать усиление техногенной нагрузки на мерзлотные условия района.

Различные виды хозяйственной деятельности, инженерно-строительных мероприятий и технических средств дают многочисленный ряд конкретных видов техногенных изменений мерзлотных условий [12, 13]. Для территории Двинско-Мезенской равнины и полуострова Канин автором выделены виды техногенных изменений мерзлотных условий.

Локальное нарушение растительного покрова при одноразовом проезде гусеничного транспорта приводит к образованию колеи и перемешиванию почвенных горизонтов, что отмечается на всех исследуемых участках. На

нарушенных участках почва имеет более высокую температуру, большую глубину СТС. Неоднократный проезд (10—12 раз в тундре, 3—6 — в болоте) гусеничного транспорта приводит к разрушению почвенно-растительного покрова, изменениям верхних горизонтов почвы и микрорельефа с образованием колеи, развитию эрозионных и термокарстовых процессов, что наблюдается вдоль временных дорог вокруг поселков вдоль Абрамовского (Мезенская тундра) и Конушин-ского (западная часть полуострова Канин) берегов Мезенского залива Белого моря. Так, на участке в окрестностях с. Койда (август 2000 г.) глубина СТС в буграх пучения была в среднем 0,55±0,1 см (п=200). На участке же пересечения их гусеничным транспортом ММП отсутствовали. На дорогах, пресекающих плоскобугристые болота южной тундровой зоны, растительный покров восстанавливается медленно. Известно, что на сукцессионное восстановление таких участков может уйти 20—25 лет [9]. В числе видов техногенных изменений можно назвать применение тяжелой бульдозерной техники, сопровождающееся полным удалением растительного покрова, нарушением верхних горизонтов почвы, условий теплообмена грунтов с атмосферой, с созданием техногенных участков-бедлендов — аэродромов (с. Шойна), зон складирования остатков отделяющихся частей ракет-носителей (ОЧРН) в с. Койда и т.д. Неоднократное использование техники приводит к шумовому загрязнению, которое оказывает беспокоящее действие на животных тундр (с. Несь, Шойна). Отвалы снятого торфяного грунта ведут к преобразованию микрорельефа, погребению и уничтожению растительного покрова, почвы, перераспределению снега, нарушению гидрологического режима вблизи поселений (с. Койда, Несь, Шойна). Рытье карьеров приводит к локальным нарушениям целостности приповерхностных ММП (с. Койда,

Шойна). Так, в с. Койда была осуществлена попытка разрыть гряду миграционных бугров пучения шириной 200 и длиной 600 м для последующего использования этих земель в сельскохозяйственных целях. Однако в результате на этом месте сформировалась топкая торфяная мочажина, и участок в центре села был изъят из использования. Застройка территории без соблюдения правил и принципов строительства на мерзлых грунтах сопровождается разрушением ММП, развитием термокарста, термоэрозии, нарушением растительного покрова, разрушением и деформацией объектов в условиях нарушения целостности массива ММП (с. Койда, Несь, Шойна). В с. Койда предпринимались неоднократные попытки строительства жилых и хозяйственных построек на месте сноса миграционных бугров пучения. Все они закончились деформацией построек, так как уплотнения грунтов не производилось.

Локальное загрязнение СТС и верхних горизонтов ММП горюче-смазочными материалами приводит к накапливанию и концентрации в этих слоях нефтепродуктов в результате функционирования объектов, что отмечается и для других районов распространения ММП [14]. В случаях несоблюдения правил эксплуатации при работе с горючесмазочными материалами на территории большинства нефтебаз, расположенных в основном в зонах дислокации воинских частей на побережье Белого моря (с. Койда, Шойна), отмечаются проливы нефтепродуктов в СТС, что сказывается на загрязнении поверхностных и подземных вод и уничтожении почвенно-растительного покрова. Требуется рекультивация земель. В зонах развития талых пород такие проливы приводят к более глубокому накапливанию нефтепродуктов в местах разлива. На большинстве складов ГСМ, нефтебазах Мезенского района установлены содержания нефтепродуктов

в грунтах, значительно превышающие ПДК до 50 и более раз. Наиболее загрязнены территории объектов в Виноградовском, Красноборском и Верхне-Тоемском районах Архангельской области. Менее загрязнены подземные воды на тех же объектах. Установлены загрязнения вод нефтепродуктами, превышающие ПДК в десятки и сотни раз на складах ГСМ в городе Мезень и поселке Каменка Мезенского района [15].

Существует локальное загрязнение верхних горизонтов почв в криолитозоне тяжелыми металлами в результате падения и накопления в определенных зонах Мезенской (полигон Койда) и Канинской тундры (полигон Мосеево) ОЧРН, которые запускались с космодрома Плесецк в течение нескольких десятилетий. В настоящий момент требуется рекультивация земель. В 1991 г. НПЦ «ТранРЭС» и космодром «Плесецк» начали сбор ОЧРН в 61 точке падения (4 ступени были подняты из русла р. Койда) [16]. В целом было собрано и вывезено к выделенным местам складирования 85 т металла. Существовавшая ранее вблизи с. Койда крупная свалка ОЧРН, занимавшая площадь более 1 км2, к 2005 г. была практически полностью ликвидирована. Этому способствовала как деятельность местного населения, использовавшего металл в быту, так и коммерческих структур, вывозивших нарезанные ОЧРН морским транспортом и продававших как вторсырье. Наряду с этим, ракетно-космическая деятельность имеет и неблагоприятные последствия для населения с. Койда. Ежегодно на территорию Мезенского района Архангельской области поступало около 2,5 т несимметричного диметилгидразина (НДМГ) и 5,6 т азотного тетраоксида (^04). Загрязнение среды невыработанными остатками ракетного топлива оказывает негативное воздействие на здоровье населения [17]. Свалки мусора сопровождаются загрязнением территории различными отходами, которые чаще всего осу-

ществляются без соблюдения санитарно-гигиенических норм и правил. Изучение бытовых отходов в исследованных селах показало, что чаще всего они консервируются в прибрежных торфяных отложениях.

В тундровой и лесотундровой зонах почти повсеместно отмечается воздействие выпаса оленей на растительный покров, которое выражается в делихенизации и озлаковении

тундры. Наиболее легко нарушаются болота и моховые тундры. При длительной стоянке оленьего стада разнотравно-осоково-моховые тундры уничтожаются полностью. Существенное влияние на верхние горизонты мерзлых почв оказывают многотысячные миграции оленей с севера полуострова Канин в район юго-востока Беломорско-Кулой-ского плато (с. Шойна, Несь).

ВЫВОДЫ

1. В целом техногенные изменения мерзлотных условий района определяются как незначительные, что связано со слабой хозяйственной деятельностью человека в районе исследования.

2. Основные виды воздействий приурочены к поселениям вдоль побережья Белого моря, обусловлены незначительной хозяйственной деятельностью человека. В районе исследования отсутствуют интенсивные очаги антропогенного воздействия.

3. Нарушение растительного покрова при проезде гусеничного транспорта приводит к образованию колеи и перемешиванию почвенных горизонтов. Застройка территории без соблюдения правил и принципов строи-

тельства на мерзлых грунтах сопровождается разрушением ММП. Локальное загрязнение ММП горюче-смазочными материалами, а также тяжелыми металлами приводит к накапливанию и концентрации этих загрязнителей в СТС. Существенное влияние на верхние горизонты мерзлых почв оказывают многотысячные миграции оленей.

4. Одной из мер по уменьшению техногенных воздействий на геокриологические условия района исследования может быть создание на полуострове Канин памятников природы областного значения, которые позволят либо исключить их из природопользования, либо снизить нагрузку на ряд природных комплексов.

Список литературы

1. Шварцман Ю.Г., Болотов И.Н., Игловский С.А. Региональные изменения климата и состояние экосистем Европейского Севера России // Вековые изменения морских экосистем Арктики. Климат, морской перигляциал, биопродуктивность: сб. науч. тр. Апатиты, 2001. С. 101—119.

2. Шварцман Ю.Г., Болотов И.Н., Игловский С.А. Современное геоэкологическое состояние ландшафтов Мезенской тундры // Вестн. Помор. ун-та. 2003. Сер. «Естественные и точные науки». № 1(3). С. 42-55.

3. Шварцман Ю.Г. Современное геоэкологическое состояние ландшафтов Канинской тундры / Ю.Г. Шварцман, И.Н. Болотов, С.А. Игловский, Д.Ю. Поликин // Вестн. Помор. ун-та. Сер. «Естественные и точные науки». 2003. № 2(4). С. 12-27.

4. Игловский С.А. Особенности геоэкологического состояния криолитозоны Онего-Двинско-Мезен-ской равнины и полуострова Канин: автореф. дис. ... канд. геогр. наук / Арханг. гос. тех. ун-т. Архангельск, 2004.

5. Iglovsky S., Shavrina H. Geocryological Conditions of North Part of Archangelsk Region // IV

International Conference on Cryopedology. Cryosols: Genesis, Ecology and Management. M.; Arckhangelsk, 2005. P. 57-58.

6. Арэ Ф.Э. Термоабразия морских берегов. М., 1980.

7. Shvartsman Y. Climate Variation and Dynamic Ecosystems of the Archangelsk Region / Y. Shvartsman, V. Barzut, S. Vidyakina, S. Iglovsky // Chemosphere: Global Change Science. 1999. № 1. P. 417-428.

8. Исаченко А.Г. Экологическая география России. СПб., 2001.

9. Вечная мерзлота и освоение нефтегазоносных районов / под ред. Е.С. Мельникова (ч. 1, 3), С.Е. Гречищева (ч. 2, 3, 4). М., 2002.

10. Соломатин В.И. Геокриоэкология: Теория и методы исследования мерзлотных геосистем в условиях техногенных воздействий // Проблемы общей и прикладной геоэкологии Севера / МГУ. М., 2001. С. 5-14.

11. Игловский С.А. Перспективы развития охраняемых природных территорий в криолитозоне Двинско-Мезенской равнины и полуострова Канин // Приоритетные направления в изучении криосферы Земли: материалы междунар. конф. Пущино, 2005. С. 153-154.

12. Гарагуля Л.С. Методика прогнозной оценки антропогенных изменений мерзлотных условий (на примере равнинных территорий) / МГУ. М., 1985.

13. Марахтанов В.П. Матричная модель антропогенной динамики литогенной основы ландшафтов криолитозоны // Проблемы общей и прикладной геоэкологии Севера / МГУ. М., 2001. С. 68-85.

14. Якупов В.С. Сезонноталый слой как индикатор условий строительства и вторичный источник загрязнения окружающей среды // Соросовский образоват. журн. Сер. «Науки о Земле». 1998. № 8. С. 71-76.

15. Маськов М.И. Геокриологические условия Европейского Севера России // Литосфера и гидросфера Европейского Севера России. Геоэкологические проблемы / Уральское отделение РАН. Екатеринбург, 2001. С. 183-200.

16. Информ. бюлл. пресс-центра космодрома Плесецк. 1991. № 2. С. 1.

17. Зубаткина О.В. Эндогенная интоксикация как мера здоровья населения экологически неблагополучных регионов / О.В. Зубаткина, С.Л. Совершаева, В.Д. Козлов, А.В. Сумарокова // Экология: Север / Уральское отделение РАН. Екатеринбург, 2000. С. 299-305.

Iglovsky Stanislav

TECHNOGENIC CHANGES OF THE CRYOLOGICAL CONDITIONS OF DVINSKO-MEZENSKAYA PLANE AND KANIN PENINSULA

Technogenic changes of the cryological conditions in the following four key areas are studied: Koida Settlement (Mezenskaya tundra), Nes Settlement (Kanin peninsula), Shoina Settlement (Kanin peninsula), the town of Mezen. The geocryological characteristic of the areas is given and the basic kinds of the technogenic changes of the cryological conditions are characterized the changes being determined as insignificant.

Получено 10.10.2007

Рецензент - Шварцман Ю.Г., доктор геолого-минералогических наук, профессор кафедры географии и геоэкологии, директор Центра экологических исследований Поморского государственного университета имени М.В. Ломоносова, заведующий лабораторией комплексного анализа наземных и космических данных для экологических целей Института экологических проблем Севера Уральского отделения РАН