На правах рукописи

БОНДАРЕНКО АНАСТАСИЯ НИКОЛАЕВНА

ОЦЕНКА НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ АРИДНЫХ ТЕРРИТОРИЙ

(НА ПРИМЕРЕ АСТРАХАНСКОЙ ОБЛАСТИ)

Специальность: 25.00.26 - Землеустройство, кадастр

и мониторинг земель

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата географических наук

Астрахань Ц 2008

Диссертационная работа выполнена в Федеральном агентстве по образованию

ГОУ ВПО Астраханский государственный университет

ГНУ Прикаспийский научно-исследовательский институт

аридного земледелия РАСХН

Научный руководитель: доктор географических наук, профессор

Бармин Александр Николаевич

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Григоренкова Екатерина Николаевна

кандидат географических наук, доцент

Глаголев Станислав Борисович

Ведущая организация: ГНУ Поволжский научно- исследовательский

институт эколого-мелиоративных технологий РАСХН

Защита состоится л8 ноября 2008 г. в 10.00 на заседании диссертационного совета Д.212.009.04 при Астраханском государственном университете по адресу: 414000, г. Астрахань, пл. Шаумяна, 1, ауд. 101.

Факс (8512) 44-09-33

E-mail: аbarmin60@mail.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Астраханского государственного университета.

Автореферат разослан л6 октября 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

к. г. н., доцент М.М. Иолин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время происходит интенсивный этап формирования нового антропогенного комплекса в Астраханской области, связанного с техногенным влиянием нефтегазовой промышленности на окружающую среду.

Одним из опаснейших негативных результатов взаимодействия человека с природой является загрязнение почв нефтью. Нарушенные земли утрачивают свою хозяйственную ценность, что приводит к дополнительным источникам экологической нагрузки.

Техногенные воздействия преобразуют почвенный профиль, неся за собой трансформацию морфологических и химических свойств почв (Трофимов, и др., 1987; Пиковский, 1988; Анисимова, 1995; Solntseva, 1997; Лавриненко, и др., 1998; Фомин, 1999; Кочуров, 2003; Кочуров, и др., 2004; Садовникова, 2006). Степень этих изменения зависит от продолжительности загрязнения, состава и концентрации компонентов нефти, ландшафтно-геохимических особенностей территории.

В качестве дополнительных источников загрязнения выделяются: разведка и добыча нефти на Каспийском море, прорыв трубопроводов, затопленные нефтяные скважины, потеря контроля над скважинами, перевалочные пункты.

Конечным результатом нефтяного загрязнения является формирование природных комплексов необычных для зональных условий. Зональные типы почв сменяются техногенными модификациями, снижается их продуктивность вплоть до необходимости вывода загрязненных земель из сельскохозяйственного оборота. Воздействие даже на один или два компонента биогеоценоза приводит к изменениям его структуры и функционирования. Исчезают популяции некоторых видов растительных и животных сообществ, обитавших в данном биогеоценозе.

В связи с вышеизложенным, тема изучения влияния нефтяного загрязнения на состояние почв Астраханской области, а также скорость их самоочищения является актуальной.

Цель диссертационной работы - оценка влияния нефтяного загрязнения на состояние разных типов почв аридной зоны и определение скорости самоочищения почв, а также оптимальных способов их рекультивации; изучение биоиндикационных свойств культурных растений по их реакции на нефтяное загрязнение почв.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

1. Дать оценку экологической ситуации изучаемого региона;
2. Изучить закономерности изменений физико-химических свойств почв региона при углеводородном загрязнении;
3. Выявить динамику содержания нефтяных углеводородов в почвах в результате нефтяного загрязнения;
4. Провести анализ влияния нефтяного загрязнения на развитие сельскохозяйственных культур.
5. Разработать систему информативных показателей самоочищения почв при различных дозах нефтяного загрязнения.

Объект исследования: зональные типы почв Астраханской области, входящие в состав зоны светло-каштановых, бурых полупустынных, а также аллювиальных почв Волго-Ахтубинской поймы.

Предмет исследования - выявление ответных реакций почвенного покрова и сельскохозяйственных культур в условиях воздействия нефтяного загрязнения на территории Астраханской области.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

• особенности современного экологического состояния экосистемы Астраханской области;

• особенности влияния нефтяного загрязнения на почвенно-растительный покров;

• динамика содержания углеводородов в почве;

• изменение физико-химических свойств почв при углеводородном загрязнении;

• снижение продуктивности сельскохозяйственных культур при нефтяном загрязнении;

• определение допустимого уровня углеводородного загрязнения зональных типов почв;

• методика способов рекультивации нефтезагрязненных почв изучаемого региона;

Методологической и теоретической основой исследования послужили труды: Ковды В.А., Аренса В.Ж., Кочурова, Б.И., Волынкина И.Н., Доспехова Б.А. и др. авторов.

Фактический материал и основные методы исследования

Материалами для исследования послужили отчеты Управления Росприроднадзора г. Астрахани. Отчеты Астраханьгазпрома. Государственные доклады О состоянии и об охране окружающей среды РФ. Материалы к государственному докладу о состоянии природной среды по Астраханской области. Материалы Астраханского государственного университета. Фондовые материалы областной научной библиотеки им. Н.К. Крупской г. Астрахани. Результаты собственных многолетних исследований и наблюдений по нефтяному загрязнению почв Астраханской области (2004-2007 гг.). Отчеты ГНУ ПНИИАЗ РАСХН (2004-2007гг.).

Новизна исследований

• впервые на региональном уровне установлено воздействие углеводородного загрязнения на физико-химические свойства почв;

• выявлена зависимость продуктивности сельскохозяйственных культур от количественного воздействия нефти;
• выявлена перспективность фитомелиорантов для восстановления почв при углеводородном загрязнении;
• разработаны практические рекомендации по рекультивации почв Астраханской области, загрязненных углеводородами.

Практическая значимость работы выражена в следующем:

• полученные результаты исследования позволяют прогнозировать ответные реакции и устойчивость почв на нефтяное загрязнение; применять дополнительные технические и технологические решения выявления предельно-допустимых доз нефти на почвенный покров;
• результаты диссертационного исследования используются на лекционных и семинарских занятиях Астраханского государственного университета по курсу (Почвоведение, Экология почв, Геоэкология).

Реализация и апробация исследования

Основные положения исследования докладывались на международных научно-практических конференциях: Международная научно-практическая конференция Научно-производственное и социально-экономическое обеспечение развития комплексных мелиораций Прикаспия (ГНУ ПНИИАЗ, 2006); 3-я Всероссийская конференция молодых ученых Новые технологии и экологическая безопасность в мелиорации (г. Коломна, ФГНУ ВНИИ Радуга, 2006); Международная школа молодых ученых и специалистов Перспективные технологии для современного сельскохозяйственного производства (ГНУ Нижне-Волжский НИИСХ, 2006); I Международная интерактивная научная конференция Современные аспекты экологии и экологического образования (г. Астрахань, ЕИ АГУ, 2007); Международная научно-практическая конференция Взаимодействие НИУ и социума в решении задач АПК (ГНУ ПНИИАЗ, 2007); Международная научно-практическая конференция Проблемы и тенденции устойчивого развития аграрной сферы (г. Волгоград, ВГСХА, 2008).

Публикации: по теме диссертации опубликовано 14 работ, включая 6 статей в изданиях перечня ВАК РФ, 1 научно-практическое пособие и 1-методическая рекомендация.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 182 страницах компьютерного текста, включая приложения. Состоит из введения, 4 глав и заключения.

В основную часть диссертации включено: 52 рисунка, 19 таблиц. Проанализированы 204 источника литературы, в том числе 19 иностранных источников.

Автор благодарит научного руководителя - д.г.н., профессора А.Н. Бармина за обсуждение результатов исследований и научные консультации. Выражает благодарность за плодотворное сотрудничество и оказанную помощь директору ГНУ ПНИИАЗ, академику РАСХН В.П. Зволинскому, зав. отделом экомониторинга, д.б.н., Е.К. Батовской.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВО ВВЕДЕНИИ обоснована актуальность настоящего исследования, определены цели и задачи, показана научная новизна и практическая значимость работы, сформулированы положения, выносимые на защиту.

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ АСТРАХАНСКОЙ ОБЛАСТИ рассмотрены основные природные условия: физико-географическая характеристика (Природа и история Астраханского края, 1996; Ионова, 2007), геолого-геоморфологические особенности (Волынкин, 1972; Кочуров, и др., 2004, климат (Шашко, 1967; Кружилин, 1976; Сухенко и др., 2003; Жилкин, 2003), растительность (Цаценки, 1962; Лавелина и др., 1998), гидрология (Катунин, 2001; Филиппов, 2005; Кондрашин, и др., 2006), изучаемой области. Особое внимание уделено особенностям почвенного покрова (Агрохимические ресурсы Е, 1967; Классификация и диагностика почв СССР, 1977; Летунов, 1992 и др.; Классификация почв России, 1997; Зволинский, 1998; Бармин, 1999; Мухортов, 2002; Бармин, и др, 2006; Федотова, и др., 2006).

ВО ВТОРОЙ ГЛАВЕ лСОВРЕМЕННАЯ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СИТУАЦИЯ НА ТЕРРИТОРИИ АСТРАХАНСКОЙ ОБЛАСТИ представлены основные экологические изменения территории под воздействием различных факторов.

Астраханская область является одним из стабильно развивающихся регионов Южного федерального округа (Туркина и др., 2005; Жилкин, 2006; Маркелов, 2006). Согласно Схеме экорегионов России, регион характеризуется очень высокой экологической напряженностью (VII ранг) (Карта Е, 1996).

Современная экологическая ситуация на территории Астраханской области достаточно сложна и неоднородна. Наиболее острые экологические ситуации складываются в нижней части Волго-Ахтубинской поймы и к дельте Волги. Кроме того, северная, приграничная территория области испытывает негативное влияние промзоны Волгоград-Волжский. Наибольший по площади ареал с острыми экологическими синтуациями относится к разрабатываемому уникальному серогазоконденсатному месторождению, открытому в 1976г. в окрестностях поселка Аксарайский на левобережье Волго-Ахтубинской поймы. Граница этого ареала очерчивает общий периметр разведанного месторождения и включает несколько промцентров, связанных между сонбой технологическими и транспортными линиям (Аксарайск, Досанг, Нанриманов, Замьяны). В пределы этого ареала входят пустынные ландшафнты, развитые по левобережью и правобережью Волги, а также пойменные ландшафты нижней части Волго-Ахтубинской поймы и вершины дельты. Наиболее сложная экологическая обстановка отмечена на территории, непосредственно примыкающей к промзоне газоперерабатывающего комнплекса, выбросы которого содержат вредные соединения (сероводород, диоксид серы, углекислый газ, диоксид азота и др.) и оказывают загрязнняющее влияние на воздушную, водную и почвенную среды (Кочуров, и др., 2004).

Современное состояние атмосферы. Как многие другие регионы России, Астраханская область испытывает негативные последствия деятельности человека, выражающиеся в загрязнении атмосферного воздуха. (Материалы к государственному докладу Е, 2005).

Рис. 1. Выбросы в атмосферу загрязняющих

веществ по Астраханской области

Современное состояние почвенного покрова. На территории области преобладают зональные бурые полупустынные почвы - 35,6%, на севере области светло-каштановые почвы занимают 6,7%, солонцовые комплексы - 12,1%, интразональные аллювиальные почвы занимают 24,6%, прочие почвы - 19,2%.

Общее состояние зенмель следует оценить как неблагополучное, что усугубляется нерационнальным природопользованием, истощительным сельскохозяйственным производством, снижением уровня культуры земледелия и резким сокращением агротехнических и фитомелиоративных мероприятий. Увеличивается площадь засоленных и дефлированных земель. По их весу в общей площади сельскохозяйственнных угодий Астраханская область относится к зоне высокой степени эконлогического неблагополучия (2 группа из 3). За прошедшие годы пронизошло усиление процессов деградации и истощения почв, что привело к падению продуктивности сельскохозяйственных угодий, в том числе сеннокосов и пастбищ. Это выразилось в уменьшении содержания гумуса в верхнем (пахотном) слое до 1,32% - кризисная экологическая ситуация (2 группа из 5). Низкое содержание азота в почвах отмечается в 95% сельскохозяйственных земель, а в 55% - низкое содержание фосфора. В результате нерационального землепользования прогрессирует деградация пастбищ. Все это привело к тому, что более 50% угодий в Харабалинском, Красноярском, Енотаевском, Икрянинском, Наримановском и Лиманском районах в настоящее время выведено из сельскохозяйственного оборота (Кочуров, и др., 2004; Хромов, 2006).