Антропогенная трансформация прибрежно-шельфовых геосистем окраинных морей дальнего востока россии 25. 00. 36 Геоэкология - страница 2


Антропогенные трансформации различного вида (химические, физические, биотические, динамические) формируются в геосистемах прибрежно-шельфовых зон в районах максимального развития урбанизации, ВПК, морепользования и сельскохозяйственной деятельности, что отражается в проявлении геоэкологических ситуаций наибольшей остроты и комбинациях сложных экологических проблем с высокой частотой чрезвычайных ситуаций.

  • Общая дестабилизация прибрежно-морских геосистем особенно сильно выражается на современном этапе индустриальной эпохи в ускоренном развитии всех видов трансформаций, особенно химической в форме многокомпонентных аномалий поллютантов, генерирующих угнетение биоценозов и рост заболеваемости населения. Анализ развития складывающихся тенденций позволяет прогнозировать дальнейшую деградацию данных геосистем на ближайшие годы.

    ^ Апробация работы и публикации. Результаты исследований докладывались на Международных научно-практических конференциях: «Проблемы экологии и рационального природопользования стран Азиатско-Тихоокеанского региона» (Владивосток, 1999); «Экология, безопасность жизнедеятельности, охрана труда и устойчивое развитие дальневосточных территорий» – «Приморские зори–99» (Владивосток, 1999.); «Человек – Экология – Культура на пороге XXI века» (Находка, 2000); «Приморские зори–2001» (Владивосток, 2001); «Наука – Техника – Технология на рубеже третьего тысячелетия» (Находка, 2001); «Морская экология – 2002» (Владивосток, 2002); «Белые ночи–2004» (Санкт-Петербург, 2004); «Изучение глобальных изменений на Дальнем Востоке» (Владивосток, 2004); «Рельеф и природопользование предгорных и низкогорных территорий» (Барнаул, 2005), а также других конференциях. По теме диссертации опубликовано 35 работ: восемь публикаций в ведущих рецензируемых изданиях, входящих в перечень ВАК, и одна персональная монография. Материалы по изучению экологического состояния акваторий залива Петра Великого использовались при составлении градоэкологической концепции «СЭЗ – Находка», комплектов карт, отражающих различные характеристики экологического состояния морских акваторий масштаба 1:200 000, 1:100000, 1:50 000, а также карт рекреационных условий побережья масштаба 1:50 000 и 1:25 000.

    Автор выражает глубокую признательность за советы и рекомендации научному консультанту д.г.н. Б.И. Кочурову, академику П.Я. Бакланову, д.г.-м.н. Б.В. Преображенскому, д.г.н. В.С. Ревякину, д.г.н. П.Ф. Бровко, д.б.н. Б.И. Семкину, д.г.н. А.Ш. Хабидову, д.г.-м.н. В.А. Абрамову, д.г.н. П.А. Окишеву, д.г.н. Евсеевой Н.С., д.г.н. В.В.Севастьянову, д.г.н. Г.К. Парфеновой. Автор благодарен специалистам из ДВНИГМИ к.г.н. А.В. Ткалину, к.б.н. Т.А. Белан, из Института биологии моря ДВО РАН д.б.н. В.Г. Тарасову, к.б.н. М.С. Селиной, из Тихоокеанского океанологического института ДВО РАН к.г.н. Н.И. Савельевой, из АО «Приморгеолком» к.г.-м.н. А.И. Бураго и ведущему специалисту С.А. Шлыкову, из ТИНРО-центра к.б.н. Л.Т. Ковековдовой, к.б.н. М.В. Симоконю, всем своим коллегам из ОАО «Дальморгеология» за любезно предоставленные материалы.

    ^ Структура и объем диссертации. Диссертационная работа включает два тома. Первый том – основной текст диссертации, изложенный на 338 страницах, состоит из введения, 5 глав и заключения; иллюстрирован 56 рисунками, содержит 15 таблиц. Второй том диссертации включает 60 приложений объемом 54 страницы. Общий список литературы состоит из 412 источников.


    ^ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

    1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ИЗУЧЕНИЯ АНТРОПОГЕННЫХ ТРАНСФОРМАЦИЙ В ПРИБРЕЖНО-ШЕЛЬФОВОЙ ЗОНЕ МОРЕЙ


      1. Принципы и методы геоэкологических исследований ПШЗ морей


    Масштабные геоэкологические исследования геосистем получили развитие в нашей стране с конца 80-х годов ХХ в., поэтому их методика не до конца отработана. Нами предлагается методика, основанная на геосистемном подходе и принципах, применяемых Б. И. Кочуровым (1994). Исходя из этого формулируется цель исследований, которая заключается в формировании высокоинформативной и целостной пространственной модели экологического состояния природно-антропогенной геосистемы – ПШЗ зал. Петра Великого. Для достижения поставленной цели нами разработан ряд четких конструкционных моделей и алгоритмов, которые помогают решить задачи отображения антропогенных трансформаций физического, химического, биотического и динамического видов. Среди них модель схемы исследований геосистемы (рис. 3) ориентирует изучение ее соответствующих подсистем на поиск различных взаимосвязей.





    Рисунок 3 – Схема исследований природно-антропогенной геосистемы ПШЗ морей


    Район авторских исследований включал следующие участки ПШЗ Дальнего Востока: в Беринговом море – заливы Камчатский, Озерной, пролив Литке и о. Карагинский, в Охотском море – открытую часть Западной Камчатки от р. Большая до Пенжинской губы, Тауйскую губу, заливы Бабушкинский, Тугурский, Сахалинский и Академии, в Японском море – его северо-заподную часть от Совгавани до р. Туманная. Среди них в качестве ключевого участка был выбран залив Петра Великого. Сами исследования проводились в соответствии с логической моделью системы проектирования и этапности проведения работ. На стадии проектирования осуществляется сбор и систематизация материала. Чтобы обеспечить полноту информации, в блок собираемых материалов нами включены данные различных организаций.

    ^ Экологическая оценка осуществлялась с помощью комплекса критериев, включающих нормативы ПДК для воздуха, поверхностных и морских вод; коэффициенты концентрации (Кс) для донных грунтов (Геохимия…, 1990); биологические критерии и методы биоиндикации (Христофорова и др., 1993; Наумов, Найденко, 1997); ландшафтные (Преображенский и др., 2000) и эколого-экономические интегральные показатели, основанные на взаимосвязи экологических и экономических факторов (Огородникова, 2001). Комплексная оценка состояния ПШЗ производилась на основе комплекта карт, который в качестве целостного блока отражает трансформации различных компонентов геосистемы. Дифференциация эколого-географической ситуации по степени напряженности осуществлялась по шкале (Кочуров и др., 1990), согласно которой на картах и схемах выделялись зоны с катастрофической, критической, кризисной, напряженной и относительно удовлетворительной ситуациями.

    Алгоритм прогнозирования эколого-географической ситуации основывается на экодиагностике (Кочуров, 1997), концепции риска (Патин, 2001; Кондратьева, 2005) и эколого-географической экспертизе территории (Мирзеханова, 2000). Методологический инструментарий включает: 1) риск – анализ (Матишов, Никитин, 1997); 2) рискологический ряд Б.Н. Порфирьева (по Б.И. Кочурову, 1994), включающий изучение цепочки «источник воздействия – опасность – риск – эколого-географическая ситуация»; 3) метод последовательного приближения (Яйли, 2004); 4) математическую обработку и моделирование ситуаций; 5) метод анализа доминирующих тенденций в развитии эколого-географической ситуации по характеристикам четко установленных ведущих факторов антропогенного воздействия (Наумов и др., 1992). По последнему авторскому методу был разработан прогноз развития экологической ситуации в зал. Находка до 2000 г., который в последующем получил подтверждение на фактическом материале.

    Ниже кратко представляются методы морских и полевых исследований, которые даются в диссертации более детально: навигационно-геодезические, гидрохимические, геологические, геохимические, гидрологические, геофизические, гидробиологические, ландшафтно-геоморфологические. Особо выделяется специфика их применения, что показывает отличие методики в целом от других разработок. Например, применение такого геофизического метода как гидролокация бокового обзора позволило впервые представить масштабность геолого-геоморфологических нарушений шельфа залива Петра Великого. Данные методы объединены нами в целостный исследовательский мегакомплекс (рис. 4).

      1. Современное значение дальневосточных морей для России: их природно-ресурсный и экологический потенциал на фоне других морских регионов


    Современное значение дальневосточных морей для России определяется двумя обстоятельствами: 1) северный сектор Тихого океана является самым важным рыбопромысловым районом мира, так как здесь добывается 32 % мирового улова (100 % лососевых видов); 2) усилением роли Дальнего Востока в экономике страны после распада СССР в 1991 г.

    Богатство морей Дальнего Востока определяется разнообразными природными ресурсами.

    ^ Биологические ресурсы выделяются богатством видового разнообразия гидробионтов и самыми значительными их запасами по сравнению с другими морями России. В настоящее время в данных морях известно более 5 тыс. видов беспозвоночных. Видовое разнообразие шельфа возрастает с севера на юг: в Анадырском заливе обитают около 260 видов, в зал. Петра Великого – 717. Самое высокое биоразнообразие установлено на шельфе Курильских островов – 794 вида (Христофорова, 2005). По акваториям эти ресурсы распределены следующим образом: Охотский район – 46 %, Северо-Курильский – 18 %, Япономорской – 12 %, Западно-Берингийский – 11 %, Восточно-Камчатский – 7 % (Дальний Восток, 1993).

    ^ Минеральные ресурсы дальневосточных морей остаются изученными гораздо слабее, чем ресурсы суши. В настоящее время наиболее хорошо изучены лишь топливные ресурсы, особенно на шельфе о. Сахалин. За последние 20 лет здесь выявлены 5 нефтегазоконденсатных, 1 газоконденсатное и 2 газовых месторождения при общих извлекаемых запасах 5 млрд т (Ильин, 1999).

    Крупное газоконденсатное месторождение открыто на Западной Камчатке в 1983 г. у пос. Соболево. Газогидраты обнаружены в Японском море на материковом склоне Приморья, у Курильских островов, во впадине Дерюгина Охотского моря.

    Поисковыми работами в данных морях выявлены проявления и месторождения рудного и россыпного золота, титаномагнетита, железомарганцевых конкреций.


      1. Залив Петра Великого как ключевой объект в геоэкологических исследованиях дальневосточных морей


    Анализ имеющегося материала позволяет выбрать данный залив в качестве ключевого объекта исследований, руководствуясь следующими обоснованиями: 1) концентрацией широкого спектра разнообразных типов ландшафтов и, как отражение этого явления, самым высоким биоразнообразием этой контактной зоны; 2) ключевым геополитическим значением для России, вследствие чего здесь создана самая мощная военно-морская база нашей страны на Тихом океане; 3) наибольшей урбанизацией и концентрацией экономического потенциала региона в ВПК и ряде других отраслей.




    Рисунок 4 – Схема мегакомплекса экологических исследований в ПШЗ морей: ГЛБО – гидролокация бокового обзора, ММ – магнитометрия, РМ – радиометрия, РХ – радиохимия, Л – ландшафтные, МЛ – морфологические, МС – морфоструктурные, МД – морфодинамические

    1. ^ ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ ЗАЛИВА ПЕТРА ВЕЛИКОГО


    Залив Петра Великого – самая южная акватория Дальнего Востока России. Его западной границей является устье р. Туманной, восточной – мыс Поворотный. Он включает шесть заливов 2-го порядка (Находка, Восток, Стрелок, Уссурийский, Амурский, Посьета).

    В геолого-геоморфологическом строении района основной структурой, влияющей на геоэкологическую ситуацию является Сихотэ-Алинская складчатая система, фрагменты которой прослеживаются в зону шельфа и имеют повышенную сейсмичность, не учитываемую при возведении техногенных объектов.

    Наиболее опасными сейсмогенными зонами представляются впадины Амурского и Уссурийского заливов (8 баллов), а также Муравьев – Амурский антиклинорий (7–9 баллов).

    Шельф имеет складчатый фундамент, на котором залегают практически горизонтально толщи неогеновых отложений. На самом шельфе четвертичные образования представлены различными по гранулометрическому составу фракциями: от валунных и галечно-гравийных у абразионных берегов до пелитовых илов.

    Среди форм рельефа морские имеют широкое распространение и включают в себя формы рельефа побережья и примыкающего к нему шельфа. Повышенной мощностью четвертичных отложений выделяется Амурский залив. Последний характеризуется также преобладанием в осадках алевритов и пелитов, обладающих повышенной способностью к депонированию поллютантов.

    Южное Приморье относится к муссонной области умеренного пояса (Алисов и др., 1954). Эти особенности климата обуславливают перемещение поллютантов зимой в континентальную часть, а летом в прибрежно-шельфовую зону. В периоды безветрия в городах, в понижениях рельефа, наблюдаются явления смога.

    Водная масса залива Петра Великого обладает сложной структурой. Температура является лимитирующим фактором среды обитания для многих видов донных растений и животных. Поверхностный слой воды имеет четкий годовой ход температуры, в котором минимальная средняя месячная температура (–1,6–1,9°С) приходится на январь–февраль, а максимальная – на август (19–23°С). Летом (с мая по август) преобладают волнения южных румбов, зимой (с ноября по март) – северных. Защищенные районы – это закрытые акватории, имеющие ограниченную связь с открытым морем (бухты Золотой Рог, Чажма, Находка, Врангеля и другие). В них явно доминируют ветровые волнения (90–99 %). При этом в открытой части Японского моря высота волн может достигать 12 м (Атлас…,1968).

    Шельф залива Петра Великого входит в Южноприморский округ Северо-Японской провинции Тихоокеанской бореальной биогеографической области (Скарлато, 1974). Это определяет распространение на его шельфе, с одной стороны, бореальных и арктических, с другой – субтропических и тропических видов. В заливе выявлено 225 видов водорослей и цветковых растений (Перестенко,1980). Видовое разнообразие фауны характеризуется тем, что только рыб насчитывается 294 вида (Адрианов, Кусакин, 1998).

    В южной части залива располагается единственный в России Дальневосточный государственный морской заповедник с очень богатой флорой и фауной. Их уникальность состоит в том, что здесь произошло смешение субтропических, тропических видов с бореальными и бореально-арктическими. В водах заповедника обитает не менее 2000 видов двустворчатых и брюхоногих моллюсков, 100 видов ракообразных, 200 видов морских червей, 40 видов иглокожих, 200 видов макроводорослей (Жирмунский и др., 1983). Далее в гл. 2 дается характеристика надводных и подводных ландшафтов по Ю.Б. Зонову (Физическая геграфия…, 1990) и Б.В. Преображенскому с коллегами (2000) с дополнениями автора.


    ^ 3 ИСТОРИЯ ОСВОЕНИЯ И СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЗАЛИВА ПЕТРА ВЕЛИКОГО


    Анализ хозяйственного освоения и развития рассматриваемого района с экологических позиций показал, что в его истории выделяются две эпохи: доиндустриального развития (с палеолита до середины XIX века) и индустриальная (со второй половины XIX века до наших дней).

    Для первой – доиндустриальной – эпохи характерны такие особенности: 1) наличие самой высокой концентрации памятников истории и культуры, начиная с палеолита, в Южном Приморье; 2) расположение на юге Дальнего Востока центра неолитических культур; 3) приуроченность в регионе зоны самого активного освоения к Южному Приморью; 4) освоение отразилось в развитии земледелия, скотоводства, морских промыслов и судоходства, градостроительства, выплавке металлов, что обусловило относительно активное использование лесных, земельных, минеральных и морских биоресурсов; 5) развитие цивилизаций, а в дальнейшем их упадок во время войн, наносящих урон населению и лесам, особенно в прибрежной полосе; 6) способность лесных массивов и почв в целом восстановится от антропогенного воздействия за 6–7 веков.

    Для второй – индустриальной – эпохи характерны свои особенности: 1) стремительность освоения региона, с одной стороны, и рассредоточенность людских ресурсов по территории, с другой стороны; 2) отсутствие у всех режимов правления долговременной стратегической государственной программы освоения на принципах системности, преемственности, последовательности и стабильности; 3) явления хищнического отношения к использованию природных ресурсов и браконьерства отмечаются на всем этапе, но еще больше усиливаются в периоды войн и нестабильности (перестройки, реформ); 4) развитие экономики региона от аграрно-сырьевого (конец XIX в.) к индустриально-аграрному (техногенному) типу (вторая половина XX в.) с сохранением сырьевой направленности, истощением ресурсов и все возрастающей урбанизацией и милитаризацией; 5) нарушение принципов природопользования в экономике всего региона и нарастающие диспропорции по мере ее развития, сопровождающиеся кризисными явлениями системного характера и появлением сложных комбинаций экологических проблем; 6) активный миграционный приток населения в регион до начала реформ и системного кризиса, сменившийся значительной убылью и ухудшением демографических показателей в последние 15 лет; 7) самая высокая концентрация к 2006 г. на побережье зал. Петра Великого наибольшего количества населения в ДВО (1,28 млн чел. – 19,2 %) и значительный экономический потенциал в ВПК, транспорте, машиностроении, пищевой промышленности и переработке морских биоресурсов, лесной отрасли, агропроме и рекреационной сфере.


    ^ 4 ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА АКВАТОРИЙ ЗАЛИВА ПЕТРА ВЕЛИКОГО В УСЛОВИЯХ АНТРОПОГЕННОЙ ТРАНСФОРМАЦИИ


    В этой главе детально характеризуются различного вида трансформации воздушных и водных масс, геолого-геоморфологического строения и биоты заливов 2-го порядка, а также излагается проблема устойчивости зал. Петра Великого в условиях современной активизации данных трансформаций.


    4.1 Загрязнение воздушного бассейна


    На глобальные процессы, определяющие состояние атмосферы Приморья значительно влияли испытания Китаем в 70-80-е годы ядерного оружия в пустыне Гоби, когда содержание трития увеличилось в 7 раз и ЧС на Чернобыльской АЭС (Сойфер, 2002), когда концентрация суммарной бета-активности увеличилась в 16 раз, а Cs-137 – в 480 раз. Содержание последнего снизилось до фонового лишь через два года (к 1988 г.).

    Еще большее влияние на загрязнение воздуха в ПШЗ зал. Петра Великого оказал сформировавшийся к концу ХХ века Южно-Приморский промышленно-хозяйственный район. Этот район характеризуется крайне высокой, более чем 100–кратной антропогенной нагрузкой (Долговременная программа …, 1993). «Ядром» загрязнения в нем является Владивостокско-Артемовская городская агломерация, в которой 51 % выбросов приходится на автотранспорт. Среди стационарных источников доминируют теплоэлектроцентрали. В их выбросах установлено и присутствие радионуклидов уранториевой природы. Другой источник загрязнения радионуклидами, находящийся на берегу Уссурийского залива, оборонный завод «Звезда». Во время проведения на нем радиационно-опасных работ отмечалось превышение радиоактивности над природным фоном с 1,5 до 10 раз. Исторические максимумы радиационного загрязнения среди всех акваторий Дальнего Востока приходятся на 1985 г., когда произошла чрезвычайная ситуация на атомной подводной лодке (АПЛ) в б. Чажма (зал. Стрелок). В момент взрыва ее реактора расчетная гамма-активность составила 100 000 рентген (Сойфер, 2002). В целом среди поллютантов преобладает пыль (до 13 ПДК в г. Владивосток и 9,4 ПДК в г. Находка), далее следуют SO2 и NO2. В последние годы отмечены возрастающие концентрации в атмосфере городов свинца и бензапирена, что связано с бурной автомобилизацией. Доля свинца среди металлов в г. Владивосток составляет 71 % (Абрамов и др., 2000), максимальная концентрация бензапирена в 2007 г. наблюдалась в г. Уссурийск – 8,5 ПДК (Ежегодный доклад …, 2008). Высокому уровню загрязнения воздуха городов и выпадению кислотных осадков способствуют большая повторяемость приземных и приподнятых инверсий, а также большая повторяемость малых скоростей ветра. Из техногенных факторов общему росту загрязнения атмосферы способствуют также изношенность производственных объектов и нерешенность вопросов с модернизацией оборудования ТЭЦ и котельных. В порядке уменьшения загрязнения воздуха города побережья выстраиваются в такой последовательности: Владивосток, Уссурийск, Артем, Находка, Бол. Камень. Наряду с первыми тремя в перечень городов с высокой степенью загрязнения атмосферы в ежегодные доклады по России попадали: Южно-Сахалинск, Магадан и другие.

    Как следствие, обширная аэрогенная аномалия многокомпонентного типа охватывает значительную часть Южного Приморья, оказывая наиболее негативное воздействие на Амурский и Уссурийский заливы.


    4.2 Антропогенные трансформации вод


    Анализ данных по гидрохимическим характеристикам поверхностных вод побережья показал, что все реки, впадающие в залив, имеют многокомпонентное загрязнение, причем более половины из них высокого уровня (≥ 10 ПДК). Наиболее негативное воздействие трансграничного характера оказывают самые крупные реки. Так, река Туманная, большая часть бассейна которой располагается в КНР, имеет высокий уровень загрязнения пестицидами – 153 нг/л и другими поллютантами (Наумов и др., 1998). Ее влияние прослеживается не только на зал. Посьета, но и на зал. Амурский. Река Раздольная, впадающая в Амурский залив, на границе с КНР имеет высокий уровень загрязнения. Свою долю в неё привносят неочищенные стоки Уссурийска. Как показали исследования АО «Приморгеолком» в 1993–1994 гг., эта река характеризуется масштабным загрязнением металлами (Pb, Cd, Zn, Cu, Co, Ni, Mn, Ag) – 10–20 ПДК, а по сероводороду экстремально высоким – 780 ПДК. Качество ее воды за последние годы ухудшилось. Река Партизанская, впадающая в зал. Находка, загрязнена 14 поллютантами (Наумов, 2006): нефтепродуктами (НП) до 49 ПДК, цинком до 16 ПДК, свинцом до 15 ПДК. Опасная тенденция последних лет – рост загрязнения гидросети ртутью: р. Объяснения (г. Владивосток) до 250 ПДК, реки Суходол и Петровка, впадающие в зал. Уссурийский, до 49 ПДК (Зарецкая, 2003; Наумов, 2006). Здесь же следует отметить такой негативный фактор как слабая очистка городских стоков, что особенно наглядно показывает пример Владивостока: 94 % его промышленных и бытовых стоков без всякой очистки сбрасываются в воды Амурского залива.

    Среди морских акваторий, находящихся под доминирующим техногенным воздействием, нами выделяются заливы Амурский, Уссурийский, Находка и Стрелок, приоритет трансгрессивного влияния проявляется наиболее сильно на зал. Посьета, рекреационного и аграрного – на зал. Восток. Из 40-летнего цикла наблюдений за акваториями представляются интересными не только исторические максимумы, но и тенденции в их загрязнении последнего 10-летия, отражающего рубеж веков и переход экономики Приморья от кризиса к стабилизации и некоторому подъему (рис. 5, табл. 2).

    Следствием наивысшего антропогенного воздействия явилось и самое высокое многокомпонентное загрязнение водной толщи Амурского залива: в 1996 г. НП до 4860 ПДК, ДДТ до 13235, 3 нг/л (в 1988 г.), кадмием до 23 ПДК, ртутью до 57 ПДК, цинком до 25 ПДК, железом до 4 ПДК. По детальным исследованиям АО «Приморгеолком», гидрогенная аномалия с ПДК сумм. от 2,5 до 5 охватывает весь залив. В целом в 1995, 1996, 1997 гг. ИЗВ, по данным Приморгидромета, отражает рост загрязненности Амурского залива, составляя соответственно 2,1; 1,94; 2,53. Для сравнения укажем, что у берегов Камчатки ПДК по НП превышалась иногда в 176 раз, а у берегов Сахалина в 450 раз (Клочкова, Березовская, 2001; Доклад…, 2005).






    Заливы:




    - Амурский



    - Уссурийский



    - Находка



    - Восток



    4243712441316319.html
    4243872252047567.html
    4243959897103187.html
    4244077246137026.html
    4244222525578255.html