Геоэкологические условия природопользования и безопасности урбанизированного региона сибири (на примере Кузбасса)

Вид материала

Автореферат

Содержание Научный консультант: доктор геолого-минералогических наук, профессор Поздняков Александр Васильевич доктор географических наук, профессор Общая характеристика работы Цель работы. Фактический материал и методы исследований. Научная новизна На защиту выносится Основные защищаемые положения следующие Практическая значимость результатов исследований. Достоверность защищаемых положений Апробация работы Личный вклад Структура и объем диссертации. Содержание работы Защищаемые положения Оценка состояния атмосферного воздуха. Оценка состояния водных объектов Кемеровской области. 1. Геоэкологический мониторинг компонентов природно-тех-нических комплексов, включая природную среду и факторы техногенного возд 2. Реализация управленческих решений 3. Организационно-технические мероприятия ... Полное содержание

Подобный материал:

• Докладчика устного или, 260.24kb.
• Геоэкологические основы организации рекреационного природопользования на восточном, 373.58kb.
• Системный анализ параметров вектора состояния организма человека, проживающего в условиях, 694.75kb.
• История Сибири с древнейших времен до начала XX в. Программ, 269.8kb.
• Оценка эколого-экономической безопасности железнодорожного транспорта (на примере Южно-Казахстанской, 431.65kb.
• Влияние института налогообложения на развитие и обеспечение экономической безопасности, 293.39kb.
• Эколого-экономическая оценка устойчивости регионального развития (на примере Кемеровской, 735.7kb.
• А. С. Донченко на Первом съезде работников агропромышленного комплекса Сибири, 565.77kb.
• Выпускных квалификационных работ, 136.71kb.
• История Западной Сибири) реферат (от лат еfеrо «сообщаю») краткое изложение, 69.17kb.

На правах рукописи


ХОРОШИЛОВА Лилия Семеновна


ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ

И БЕЗОПАСНОСТИ УРБАНИЗИРОВАННОГО

РЕГИОНА СИБИРИ

(на примере Кузбасса)


Специальность 25.00.36 – геоэкология


АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора географических наук


Томск 2009

Работа выполнена на кафедре безопасности жизнедеятельности человека Кемеровского государственного университета

Научный консультант: доктор геолого-минералогических наук, профессор

Мананков Анатолий Васильевич


Официальные оппоненты: доктор географических наук, профессор

Поздняков Александр Васильевич

доктор географических наук, профессор

Барышников Геннадий Яковлевич

доктор геолого-минералогических наук, профессор

Попов Виктор Константинович

Ведущая организация: Институт водных и экологических

проблем СО РАН, г. Барнаул

Защита состоится «23» июня 2009 г. в 14:30 часов на заседании диссертационного совета Д 212.267.19 при Томском государственном университете по адресу: 634050, г. Томск, пр. Ленина, 36, гл. корп. ТГУ, ауд. 119

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке Томского государственного университета, пр. Ленина, 34а


Автореферат разослан « » _________ 2009 г.


Ученый секретарь

диссертационного совета Н. И. Савина




ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ


Актуальность исследования. Территория Кемеровской области наиболее урбанизированная в пределах Сибирского федерального округа. За счет роста городов, связанных с разработкой месторождений каменного угля и ресурсоемкими отраслями перерабатывающей промышленности (металлургии, коксохимии и др.), регион характеризуется широким спектром трансформации всех природных компонентов биосферы, включая экологические функции географической среды (ЭФГС), а также демографические показатели и здоровье населения. В связи с экстенсивным нарастанием напряженности экологической ситуации в Кузбассе и в рамках реализации Федеральной и Региональной программ устойчивого развития возникает необходимость в разработке фундаментальных геоэкологических основ развития этого региона.

Решение проблемы на региональном уровне требует комплексного подхода и междисциплинарной информации по слагающим их природно-техническим системам. Комплексный подход предполагает развитие естественнонаучных, экономических, социальных и политических аспектов проблемы. Методология подобных системных задач, в значительной мере, определяется успехами в области бурно развивающейся науки геоэкологии, которая становится в ряд основных приоритетов во многих странах мира.

Теоретические проблемы геоэкологии, включая ее методологический характер, развитие учения о ноосфере В.И. Вернадского и концепции устойчивого развития, рассматриваются в трудах Э.В. Гирусова, Г.Н. Голубева, В.И. Данилова-Данильяна, Ю.А. Израэля, А.Э. Конторовича, Н.Н. Лукьянчикова, Д.С. Львова, А.В. Мананкова, Д.Х. Медоуза, Н.Н. Моисеева, В.И. Осипова, А.В. Позднякова, Н.Ф. Реймерса, А.В. Яблокова и др.

В развитие теории геоэкологии, экологической безопасности, а также экологического менеджмента внесли свой вклад многие ученые. Наиболее яркие представители этих направлений: А.М. Адам, И. Ансорф, Ю.А. Афанасьев, В.Г. Горшков, В.К. Королев, И.И. Мазур, Г.Г. Мирзаев, В.К. Попов, Л.Л. Прозоров, Ю.Е. Сает, А.Л. Яншин и др.

На основе геоэкологических особенностей территории, индивидуальных по сочетанию природных комплексов и хозяйственных структур, могут быть созданы наиболее информативные региональные модели устойчивого развития, способные поддерживать равновесие в природно-техногенных комплексах, и разработаны мероприятия по восстановлению единства природы и общества.

Физико-географические, климатические, гидрогеологические условия, геология Кузбасса, его полезные ископаемые рассмотрены в монографиях и статьях М.А. Кузнецовой и др. (1972), Г.М. Рогова, В.К. Попова (1985), В.П. Парначева и др. (1996) и др. Отдельные аспекты геологических проблем Кузбасса обсуждаются в трудах М.И. Кучина, П.А. Удодова, Г.М. Рогова, В.К. Попова, В.Е. Ольховатенко, В.П. Дегтярева, В.П. Девятова, Я.М. Гутака, С.А. Родыгина, В.А. Антоновой, Г.Н. Багмет, М.Ф. Габовой, В.Р. Савицкого, Ю.С. Надлера, Г.Н. Шарова и др. Однако комплексный анализ современного состояния геоэкологических условий региона и масштаб их воздействия на здоровье населения до сих пор отсутствует.

Территория Кузбасса по физико-географическим, климатическим, ландшафтно-геоморфологическим, геологическим показателям крайне неоднородна, что нашло отражение на экологической карте Кемеровской области масштаба 1: 500000, созданной под руководством чл.-корр. РАН Г.И. Грицко и чл.-корр. РАН И.М. Гаджиева в 1995 г.

Под ЭФГС понимается комплекс функций, определяющих и отражающих роль компонентов природной географической среды в жизнеобеспечении биоты и, конечно, человеческого потенциала. Факторы, участвующие в процессе трансформации ЭФГС, природные и техногенные, тесно связаны между собой прямыми и обратными связями. Изучение этих связей и интегральная геоэкологическая оценка дает возможность создания локальных и региональных критериев и показателей, необходимых для экологической оценки природно-техногенных систем, а также для геоэкологического картографирования с целью районирования территории по степени экологической опасности и риску.

Выявленные значения трансформации ЭФГС Кузбасса нами использованы с целью уточнения и определения количественной оценки последствий негативного изменения в состоянии реципиентов под воздействием техногенных факторов. С этой целью для урбанизированных территорий изучены прямые индикаторы, а именно, здоровье населения, а также косвенные (микроклимат, подтопление, нарушенность рельефа и активизация опасных экзогенных процессов и т.п.). Подобная многоуровневая оценка имеет важное практическое значение для интенсивно осваиваемых районов. Она дает возможность экстраполировать геоэкологические сценарии во времени, пересматривать и уточнять нормы использования природных ресурсов, принимать управленческие решения на основе объективных показателей.

Естественно, деградация ЭФГС вызывает разнообразные негативные реакции у био- и фитоценозов и существенно влияет на здоровье населения и демографию в целом. Столь сложные геоэкологические условия региона, а также возросшие требования государственной экспертизы к экологическому сопровождению хозяйственной деятельности делают проблему экологической безопасности Кузбасса важной народнохозяйственной и актуальной научной проблемой, а проблема комплексной геоэкологической оценки территории и динамики трансформации во времени и в пространстве ЭФГС является первоочередной.

Цель работы. Изучение степени трансформации компонентов окружающей среды и природно-техногенных геосистем Кузбасса, оценка последствий их изменения и разработка теоретических положений и практических рекомендаций для обеспечения устойчивого развития наиболее урбанизированного региона Сибири.

Для достижения цели поставлены и решены следующие задачи:

1. Осуществить комплексный анализ состояния компонентов окружающей среды и установить резервы их экологических функций.

2. Произвести анализ геоэкологического мониторинга наиболее уязвимых и депонирующих сред территории Кузбасса.

3. Оценить фоновое состояние и уровни загрязнения атмосферного воздуха и поверхностных вод урбанизированных территорий.

4. Изучить динамику состояния земельных ресурсов.

5. Выявить влияние трансформации компонентов окружающей среды на основные типы заболеваний населения и демографическую ситуацию.

6. Разработать методологию типизации урбанизированных территорий с горнодобывающей и другими отраслями хозяйства на основе результатов многолетнего мониторинга природной среды и медико-демографической динамики.

7. Обосновать критерии устойчивого геоэкологического развития природно-технических комплексов и обосновать методические основы для его реализации.

Фактический материал и методы исследований. Диссертационная работа является результатом обобщения материалов, полученных в течение более 20 лет лично автором или совместно с сотрудниками кафедры безопасности жизнедеятельности человека Кемеровского государственного университета при проведении экологических и геоэкологических научно-исследовательских работ на территории Кузбасса. Региональные и локальные особенности географической среды и закономерности ее трансформации в пространстве и времени (на разных стадиях освоения полезных ископаемых и урбанизации) изучались при выполнении экологического мониторинга территории. В процессе работы также был собран и обработан большой объем литературных и фондовых материалов о состоянии окружающей среды региона.

В процессе работы также собран и обработан с помощью действующих и разработанных автором экологических критериев и санитарно-гигиенических нормативов большой объем результатов фактических наблюдений о состоянии всех компонентов природно-техногенных систем, включая результаты космических съемок и приземного лазерного сканирования. Основные методы исследований: описательные, аналитические (химические, физико-химические, биогеохимические, медико-экологические), сравнительно-геоэкологический комплексный анализ, картографический, математической статистики c применением ГИС-технологий.

Для целей картографирования географической среды, оценки воздействия степени ее трансформации на здоровье населения автором выполнены сбор и статистическая обработка медико-экологических и демографических показателей региона.

Статистическая обработка состояния атмосферного воздуха и зонирование территории проведены с применением нормативных стандартов Гидромета РФ:

Уровень загрязнения	Значение ИЗА	Значение СИ	Значение НП, %
Низкий	<5	< 1	< 10
Повышенный	5–6	1–4	10–19
Высокий	7–13	5–10	20–49
Очень высокий	> 14	> 10	> 50

Геоэкологическая оценка и районирование территории проводилась с использованием известных картографических материалов (физико-географические, ландшафтные, геологические, гидрогеологические, масштабов 1:100000, 1: 200000, 1: 500000), с применением экологической карты Кемеровской области масштаба 1: 500000 1995 г., и современных программных продуктов ГИС-технологий (Microsoft Excel, Statistica 6.0, ArcView и Surfer).

Научная новизна:

1. В рамках предлагаемой методологии разработана концепция комплексного изучения геоэкологических основ устойчивого развития Кузбасса как модельной территории для урбанизированных регионов Сибири с высокой экологической напряженностью.

2. Выделено три исторические эпохи техногенной трансформации: доиндустриальная (от неолита до 30-х гг. ХХ в.), индустриальная (30-е гг. ХХ в. – 1992 г.), рыночная инновационная (постиндустриальная). К концу второго этапа Кузбасс уже занимает первое место в стране по загрязнению атмосферного воздуха, а в 1992 г. по итогам государственной экологической экспертизы «…антропогенная нагрузка на окружающую среду в регионе вышла далеко за пределы экологической емкости и в ряде районов привела к деградации природы и резкому ухудшению состояния здоровья населения. Это единственный случай столь неблагоприятной экологической обстановки целого региона».

3. Впервые получена достаточно полная объективная информация о динамике трансформации основных компонентов природной среды в зависимости от техногенных факторов и выполнено комплексное геоэкологическое ранжирование урбанизированных территорий Кузбасса.

4. Установлена зависимость медико-экологических и демографических показателей от качества компонентов окружающей среды и техногенных факторов, обусловленных воздействием разных отраслей народного хозяйства.

5. Разработаны региональные геоэкологические нормативы и экологические требования к технологии открытой разработки месторождений каменного угля, ориентированные на устойчивое развитие региона.

6. Предложена базовая модель эколого-ресурсного обеспечения регионального природопользования с учетом естественной и техногенной устойчивости природно-техногенных комплексов.

На защиту выносится методология и концепция обеспечения геоэкологической безопасности Кузбасса как целостной системы, полученные результаты геоэкологического мониторинга основных компонентов природно-техногенных комплексов и анализа масштабов негативного воздействия промышленных объектов на окружающую среду и здоровье населения и демографию урбанизированного региона.

Основные защищаемые положения следующие:

1. Концепция обеспечения региональной геоэкологической безопасности, основанная на принципах нормирования природной среды региона как репрезентативной целостной системы, с выделением природно-техногенных комплексов с разной степенью трансформации и риска.

2. Высокая плотность и разнообразие техногенных воздействий, урбанизации и хозяйственной деятельности обусловливают сверхнормативные уровни изменения базисных характеристик основных компонентов экосистем.

3. Медико-экологические и демографические показатели находятся в прямой зависимости от степени техногенной деформированности экосистем, играющей роль своеобразного триггерного эффекта в популяционной деградации населения (общества).

4. Методология геоэкологического мониторинга окружающей среды и усовершенствованная концепция комплексного эколого-ресурсного анализа эффективности регионального природопользования как основы экологической безопасности региона на принципах регионального экологического нормирования; нормативно-методической базы управления состоянием природно-технических систем и урбанизированных комплексов.

Практическая значимость результатов исследований. Предложенная концепция и методологические подходы комплексной геоэкологической оценки территории Кузбасса как единой геосистемы с многопрофильной промышленностью использованы при организации геоэкологического мониторинга и управления рациональным природопользованием региона.

Выявленная взаимосвязь геоэкологических, экологических и демографических процессов позволяет сформулировать основу для экономических и юридических мер в развитии экономики Кузбасса и восстановлении благоприятной экологической ситуации.

Дана оценка экономической эффективности природоохранных мероприятий по показателям снижения риска смертности населения от влияния геологической среды, загрязнения атмосферного воздуха, почв и вод, на основе которой установлена связь между результатами реализации мероприятий и уменьшением риска для здоровья населения.

Полученные сведения позволят разработать аргументированные рекомендации по предотвращению эскалации экологически обусловленной патологии у населения Кемеровской области. Материалы диссертации использованы Управлением Природнадзора и Управлением Росздравнадзора по Кемеровской области.

Материалы диссертационной работы использованы также при разработке областных и региональных программ по экологии Кемеровской области, при создании рабочих программ и чтении лекционных курсов «Геоэкологический мониторинг», «Промышленная экология», «Геоэкологическое проектирование и экспертиза проектов».

Достоверность защищаемых положений определяется большим массивом используемого фактического материала, полученного современными аналитическими методами, а также глубиной проработки материала с применением методов математической статистики и геоэкологического картографирования.

Апробация работы. Материалы диссертации обсуждены в процессе докладов и дискуссий на всероссийских и региональных конференциях, совещаниях, семинарах и конгрессах: Итоговой научно-практической конференции с международным участием «Вопросы сохранения и развития здоровья населения Севера и Сибири», Красноярск, 2005; Всероссийской научно-практической конференции «Образование и безопасность», Москва, 2005; Всероссийской научно-практической конференции «Роль социальных, медико-биологических и гигиенических факторов в формировании здоровья населения», Пенза, 2005; Всероссийской научно-практической конференции, Томск, 2005; Научно-практического семинара «Философия безопасности», Кемерово, 2006; Научно-практической конференции «Международный год планеты Земля: проблемы геоэкологии, инженерной геологии и гидрологии», Томск, 2008 и др.

Публикации. Всего автором опубликовано более 100 печатных работ, из них по теме диссертации 45 работ, в том числе 5 монографий, 10 статей в журналах, включенных в перечень ВАК и 6 учебных пособий для вузов.

Личный вклад автора состоит в постановке проблемы, разработке методологии исследований. Диссертант лично участвовала в обосновании, организации и проведении геоэкологических исследований территорий Кузбасса с различной техногенной нагрузкой, а также в обобщении полученных результатов. Автором разработана методология геоэкологического мониторинга окружающей среды и усовершенствована концепция комплексного эколого-ресурсного анализа эффективности регионального природопользования как основы устойчивого развития региона и обеспечения экологической безопасности всех компонентов природно-техногенных геосистем.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа включает два тома. I том – основной текст диссертации, изложенный на 244 страницах; состоит из введения, 6 глав, заключения и списка литературы, включающего 305 наименований. Во II томе представлены приложения – 220 страниц. Работа иллюстрирована 54 таблицами и 29 рисунками.


СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ


Глава 1 содержит обоснование актуальности темы. На основе предлагаемой геоэкологической концепции восстановления равновесия между природой и обществом на региональном уровне определены цель и задачи исследования.

Глава 2 содержит физико-географическую характеристику объекта, методологию и основные методы геоэкологических и аналитических исследований, а также краткое описание использованных статистических методов и геоэкологического картографирования.

Глава 3 обобщает результаты геоэкологического мониторинга географической среды и экологической ситуации на территории Кузбасса, включая состояние атмосферного воздуха, водных объектов, снегового покрова, пахотных земель в разных природно-климатических зонах и с разной степенью воздействия урбанизации и техногенеза. Выполнено ранжирование территории региона по уровню трансформации геологической среды под воздействием предприятий угледобывающей отрасли.

Глава 4 содержит в основном результаты изучения эколого-медицинских и социально-демографических факторов – прямых индикаторов негативного воздействия техногенеза и урбанизации на природные геосистемы всех рангов. В экологии человека на долю техногенеза и урбанизации приходится почти 45% территории.

В главе 5 приводится обоснование предложенных комплексных региональных экологических критериев для оценки степени трансформации геологической среды. Обоснована фундаментальная структура взаимозависимости геоэкологических факторов, связанных с угольной, металлургической и другими отраслями региона, и человеческого потенциала Кузбасса.

Глава 6 содержит обоснование комплексной геоэкологической модели эколого-ресурсного обеспечения устойчивого регионального природопользования с целью восстановления устойчивого развития крайне урбанизированного региона в суровых природно-климатических условиях Сибири.


ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ


Положение 1. Концепция обеспечения региональной геоэкологической безопасности Кузбасса, основанная на принципах нормирования природной среды как репрезентативной целостной системы, с выделением природно-техногенных комплексов с разной степенью трансформации и риска.

Идея устойчивого развития – как самодостаточного, родилась при осознании единства, целостности и взаимозависимости природы и человека. Первый принцип Декларации, принятой на Всемирной конференции ООН в Рио-де-Жанейро в 1992 г., гласит: «В центре внимания непрерывного развития находятся люди. Они имеют право на здоровую плодотворную жизнь в гармонии с природой». В России в 1994 г. принят Указ Президента РФ «О государственной стратегии РФ по охране окружающей среды и обеспечению устойчивого развития». В нем сформулированы актуальные основные направления: 1) обеспечение экологически безопасного устойчивого развития; 2) охрана среды обитания человека; 3) оздоровление и восстановление нарушенных экосистем в экологически неблагоприятных регионах России.

Подходы к решениям региональных экологических проблем у нас в стране и за рубежом постоянно совершенствуются. Это объясняется незавершенностью разработки принципов и методов научных исследований и геоэкологического мониторинга в области региональной геоэкологии, на которые накладывают существенный отпечаток, с одной стороны, природные геолого-географические, экономические и социальные особенности, а с другой, – масштабы и разнообразие техногенеза. Учет всех четырех групп факторов при рассмотрении региона с напряженной геоэкологической ситуацией, позволяет преодолеть ограниченность геоцентрических представлений и разработать методологию, альтернативную жесткому детерминизму.

Предложенный нами подход изучения трансформации системы регионального уровня основан на целостном анализе региональной структуры как единой системы, а также на концепции комплексной оценки состояния окружающей среды. Важной особенностью поведения системы как целостности является ее саморазвитие, реализуемое во времени за счет постоянных количественных и качественных изменений системы. Каждый качественный скачок можно увязать с переходом системной организации на новый иерархический уровень.

Новизна постановки задачи и выполнения работы состоит в том, что при ретроспективной оценке развития территории, как системной целостности в течение длительного периода, появляется возможность определить объективно достоверные пределы развития региона и также экологообеспечивающие индикаторы этого циклического процесса. Вместе с тем, наша методология является выходом на новый уровень оценки, от механической или балльной систем к представительным показателям составляющих их компонентов с учетом прямых и обратных связей.

Алгоритм общей программы включает следующие основные операционные блоки:

1) создание базы геоэкологических данных, определение фоновых объектов;

2) формирование базы данных оценочных критериев;

3) определение экологической емкости географической среды;

4) оценка техногенного воздействия;

5) расчет индекса экологической напряженности;

6) типизация геосистемы по степени геоэкологической напряженности.

В основе предлагаемой концепции комплексной оценки или экспертизы заложены принципы причинно-следственных и обратных связей, учения о современной рациональности, основанной на отказе от жесткого детерминизма и переходе на принципы энергоинформационных связей. Именно такой подход позволяет наиболее объективно оценить современное состояние экосистем с учетом природных и техногенных факторов (рис. 1).

Кемеровская область занимает территорию площадью 95,5 тыс. м². Население составляет 3,03 млн человек, из них 87,0% – городское. Она характеризуется большим разнообразием физико-географических условий. Это объясняется ее положением в центре азиатского материка на стыке региональных геоморфологических провинций: Алтае-Саянской горной системы и Западно-Сибирской равнины. В геоморфологическом плане Кузбасс представляет отчетливо выраженную котловину, зажатую с трех сторон горными массивами: с востока и юга – Кузнецким Алатау, с запада – Салаирским кряжем, с севера и северо-запада – Томь-Колыванской складчатой зоной. Горные массивы расчленяются долинами р. Томи и р. Кии и их многочисленными притоками.

Томь-Колыванская складчатая зона в рельефе практически не выделяется, поэтому Кузнецкая котловина открывается на север и северо-запад к Западно-Сибирской равнине. Отметки поверхности составляют 270–370 м. Водоразделы ровные и широкие, долины с плоским, часто заболоченным дном.





Рисунок 1 – Структура региональной природно-техногенной системы.

I – природные чрезвычайные ситуации; II – техногенные чрезвычайные ситуации;

III – социальные чрезвычайные ситуации


Климат области в целом континентальный, средняя температура января – от –17° до –20°, средняя температура июля +17–20°С. Среднегодовое количество осадков от 300 до 500 мм, в горных районах – до 900 мм.

Наиболее высокие горы расположены в южной части, они имеют абсолютные отметки 2000–2178 м. На севере Кузнецкий Алатау в рельефе почти не выражен, отметки поверхности составляют 250–300 м.

Особенности географического положения и своеобразие геолого-тектонического строения определяет специфику геоморфологического и геоэкологического районирования, современный облик географической среды, вопросы ее геоэкологической устойчивости и безопасности.

Кузнецкая котловина почти вся занята лесостепью, в пределах которой проявляется закономерная зависимость характера рельефа и растительности от геологического строения местности.

Горные системы Кузнецкого Алатау и Салаира располагаются меридионально, они преграждают влажные воздушные течения с Атлантики и Ледовитого океана, что определяет основные климатические особенности Кузбасса. В западной части преобладает прохладный и очень влажный климат. Восточные склоны и прилегающие равнины защищены горными массивами. Они получают значительно больше тепла, но меньше осадков.

Роза ветров Кузбасса типичная для юга Западной Сибири. При продвижении воздушно-аэрозольных масс с юго-запада на северо-восток увеличивается содержание солей и органических веществ. Геоморфологические и физико-климатические факторы способствуют (особенно в межгорной долине р. Томи) развитию инверсионных процессов, что сопровождается формированием застойных явлений в атмосфере и возникновению продуктов суммации (взаимодействия сосуществующих полютантов).

С учетом физико-географических, климатических особенностей и почвенно-растительного покрова Г.М. Рогов и В.К. Попов в 1985 г. на территории Кузбасса выделили пять природно-ландшафтных зон:

1) расчлененного высокогорного рельефа с тайгой в восточной и юго-восточной части;

2) расчлененного низкогорного рельефа с тайгой в восточной и южной частях;

3) всхолмленной равнины с островной тайгой в северной и северо-восточной частях;

4) всхолмленной лесостепи, распространенной на большей части с умеренно теплым увлажненным климатом;

5) зона открытой степи с умеренно теплым, но недостаточно увлажненным климатом, занимает северо-западную часть бассейна.

В связи с развитием горнодобывающей промышленности, рельеф Кузнецкой котловины резко трансформируется. В пределах шахтных полей в зоне обрушения развиваются крупные провальные воронки, западины. На карьерных участках возникли огромные котловины, отвалы вскрышных и вмещающих пород, исчезали крупные природные холмы и водоразделы. Плоские, сглаженные формы рельефа, наличие естественных и искусственных депрессий и западин, широких логов затрудняют поверхностный сток, и в результате этого на отдельных участках развивается заболачивание суши.

В атмосферных осадках, выпадающих на территории промышленных агломераций Кузбасса, присутствуют в сверхнормативных количествах силикатная пыль (20–50 г/м³), пылеватые угольные частицы, хлор, фторид водорода, нитраты, нитриты, сероуглерод, формальдегид, бензапирен, бензол, фенол, жирные кислоты, гуминовые кислоты, а также Cu до 20, Zn до 100–750, Pb до 180, Ti до34 и Ва до 400 мкг/л. Общее количество загрязняющих веществ Кемеровской области весьма значительное – 981 тыс. т/год. Наибольший вклад в выбросы загрязняющих веществ вносят предприятия металлургии (более 422 тыс. т/год), энергетики (235 тыс. т/год), далее идут угольная и химическая отрасли промышленности, машиностроение. При этом доля выбросов автотранспорта по области составляет около 20%, а в г. Кемерово значительно выше – около 70% (Ежегодный доклад «О состоянии и охране окружающей среды Кемеровской области», 2008 г.).

В целом химический состав осадков обладает мощным окислительным потенциалом и представляется одним из основных техногенных факторов, негативно воздействующих на компоненты географической среды, материалы строительных конструкций и сооружений, а также и на биоту, включая человека. В связи с высокой плотностью выбросов от стационарных источников (11,5 т/км²), экологическая емкость на многих урбанизированных территориях области значительно превышена (Хорошилова, 2008а).

На всех уровнях геоэкологического мониторинга Кузбасса нами использованы экологические и санитарно-гигиенические нормативы, свойственные фоновым объектам. Дополнительно осуществлено определение нормативов техногенных воздействий, нормирование выбросов, сбросов и нормирование накопления твердых промышленных отходов.

В качестве критериев для оценки состояния территории используется целый комплекс оценочных показателей или критериев, которые делятся на прямые, косвенные и индикаторные.

Прямые критерии включают в себя группы природно-ресурсных, геодинамических, гео- и гидрохимических, микробиологических и медико-санитарных критериев. Ресурсная группа критериев отвечает за оценку и трансформацию природных ресурсов, необходимых для нормального существования биоты, включая население территории. Группа геогидрохимических критериев позволяет оценить химическое, механическое, радионуклиидное загрязнение геосфер. Группа микро-биологических критериев характеризует бактериологическое загрязне-ние, медико-санитарная – различные виды заболеваний, включая специфические (профессиональные) и онкологические, а также детскую смертность, медико-генетические нарушения, связанные с загрязнением и трансформацией окружающей среды.

Группа геодинамических критериев связана с оценкой латеральной и радиальной пораженности геологической среды и рельефа природными и техногенными процессами.

Косвенные критерии используются для оценки экологического состояния компонентов систем опосредованно, через критерии оценки смежных сред, с которыми они тесно взаимодействуют, например, приземная атмосфера и почвы, почвы и растительность и т.д.

Индикаторные (индикационные) критерии, как правило, дают общую картину состояния абиотических составляющих экосистем. В последние годы биоиндикация получила достаточно широкое развитие при экологическом изучении поверхностных и подземных вод, при определении коррозии металлических конструкций, материалов фундаментов и стен зданий, а изучение биосубстратов человека (волосы, ногти и т.п.) – в радиогеоэкологии.

Такой системный комплексный подход, учитывающий качественные и количественные трансформации окружающей геосреды, обусловленные ими экономические и социальные ситуации, а также связанные с ними реальные оценочные критерии, позволяет проводить наиболее объективную типизацию регионального уровня и принимать соответствующие управленческие решения. По совокупности этих критериев и показателей осуществляется общая оценка экологического качества территории. Анализ предлагаемых комплексных показателей позволил осуществить типологическое районирование Кемеровской области по степени экологической напряженности, изменяющейся от относительно удовлетворительной до катастрофической, на пять геоэкологических зон (ГЭЗ):

1) относительно удовлетворительная: Тяжинский, Чебулинский, Тисульский, Топкинский, Крапивинский, Таштагольский районы – относительно слабо техногенно нагруженные, с развитым сельскохозяйственным сектором;

2) напряженная или экологического риска: Ижморский, Мариинский, Юргинский, Яшкинский районы – техногенно нагруженные предприятиями легкой, пищевой и машиностроительной отраслей промышленности с развитым сельскохозяйственным сектором;

3) критическая: Промышленновский, Яйский, Гурьевский, Беловский районы – ведущие угледобычу с небольшой долей сельскохозяйственного сектора;

4) кризисная или чрезвычайных ситуаций: Кемеровский, Ленинск-Кузнецкий районы – ведущие добычу угля и техногенно нагруженные разными отраслями промышленности;

5) катастрофическая или экологического бедствия: Прокопьевский, Новокузнецкий, Междуреченский районы – ведущие интенсивную добычу угля и техногенно нагруженные металлургической промышленностью.

Положение 2. Высокая плотность и разнообразие техногенных воздействий, урбанизации и хозяйственной деятельности обусловливают сверхнормативные уровни изменения базисных характеристик основных компонентов экосистем.

Главная особенность Кузнецкого бассейна, определившая его судьбу – это уникальные месторождения каменного угля. Известные на территории региональные эпохи углеобразования приурочены к четырем разновозрастным комплексам: среднепалеозойскому (девонскому), позднепалеозойскому (каменноугольно-пермскому), среднемезозойскому (юрскому) и кайнозойскому (палеоген-неогеновому). Отвечающие этим этапам угленосные формации различаются характером и масштабом угленосности, биохимическим составом и качеством углей, экономическим значением месторождений. Практический интерес в настоящее время представляют угли каменноугольного и пермского возраста, которые детально изучены и интенсивно разрабатываются.

Вмещающие породы угольных месторождений Кузнецкой котловины разбиты густой сетью преимущественно продольных глубинных разломов, обнаруживающих продолжение в смежных горных системах. Своими корневыми структурами большинство из этих разломов связаны с планетарными сейсмогенными структурами Алтае-Саянской горной области. Продолжительное воздействие горных работ (ежегодно взрывается почти 300 тыс. тонн взрывчатых веществ, что в 15 раз больше бомбы сброшенной на Хиросиму на эти разломы инициировали их максимальное проявление вокруг промышленных зон и в результате значительно повысилась фоновая сейсмичность).

Интенсивное развитие промышленности, ошибки в ее размещении, техническая отсталость и недооценка последствий хозяйственной деятельности привели к существенной деградации окружающей среды: на более чем 43% территории сокращены лесные массивы, исчез целый ряд представителей флоры и фауны, происходит усыхание пихты, повсеместно нарушены ландшафты, увеличивается загрязнение поверхностных вод, практически полностью исчезли рыбные запасы в реке Томь; сформировалось устойчивое загрязнение воздушного бассейна. (Винокуров и др., 2003). С катастрофической быстротой выводятся из сельскохозяйственного оборота пахотные земли, замещаясь пожароопасными золоотвалами, породными отвалами, гидроотвалами, различного вида шламохранилищами. Количество накопленных промышленных отходов исчисляется сотнями миллионов тонн. На территории Кузбасса хранится более 1000 тонн ядохимикатов и гербицидов с просроченным сроком действия.

На экологическое состояние территории оказывают существенное негативное влияние процессы, связанные с затоплением 36 закрывшихся шахт. Прогрессирующий спад производства не привел к ожидаемому спаду антропогенного влияния на окружающую среду. В связи с реструктуризацией угольной промышленности, была не только создана новая экологическая проблема, но и потребовалась интенсивная разработка новых угольных месторождений. В целях совершенствования системы государственного регулирования природопользования и охраны окружающей среды в Кемеровской области принят закон «Об утверждении региональной целевой программы «Экология и природные ресурсы Кемеровской области» от 12.12.2006 № 186-03.

Состояние земельных ресурсов. На Кемеровскую область приходится 35% основных производственных фондов Западной Сибири. Промышленное освоение территории приводит к созданию урболандшафтов, сопровождается загрязнением и деградацией компонентов природной среды, в том числе почв, что в последние годы значительно повысило экологическую напряженность. Это проявляется, прежде всего, в изъятии и механическом повреждении значительных массивов земель, создании техногенных геохимических аномалий в почвах и снеговом покрове. В целом нарушено и выведено из оборота около 65 тыс. га плодородных земель, площадь подтопленных земель составила более 44 тыс. га. (Тараканов, Хорошилова, 2006).

За 2006 г. образовано 1701336,3 тыс. т отходов производства и потребления, что на 20,7% больше, чем в 2005 г. и связано с ростом мощностей угледобычи. Почвы, растительность, снеговой покров являются активными депонирующими средами и способны накапливать химические элементы и их соединения, что приводит помимо прямого токсического воздействия к отдаленным эффектам, затрагивающим основополагающие функции живых организмов – воспроизводство и биопродуктивность. Степень их вредности, в конечном счете, значительно больше, так как создается угроза для существования целых популяций и поколений.

Нарушенные земли сосредоточены в основном в III-V геоэкологических зонах, занимая порядка 15–20% территорий. Установлено прямое влияние на состояние земельных ресурсов существующих и закрытых угольных предприятий (рис. 2, 3).

Вследствие физического и биохимического выветривания нарушенных земель и под воздействием ветровой эрозии осуществляется перенос токсикантов – это соли тяжелых металлов, бенз(а)пирена, фенолов, аммиака, диоксида азота и других полютантов на значительные расстояния, что расширяет ареалы токсикации и делает масштабы загрязнения региональными.

Дополнительное увеличение техногенной нагрузки и, прежде всего, наращивание темпов угледобычи, может привести к заметному сокращению территориальных биосферных ресурсов региона, представляющих собой важнейшее звено экологического каркаса биосферного уровня и имеющих высокую экономическую значимость.

С учетом доминирования в горно-добывающей и металлургической отраслях возникла острая необходимость в увеличении темпов восстановления нарушенных земель. В основном проводится лесотехническая рекультивация, как менее трудоемкая. Последние годы проводится изучение специфики процессов и скорости почвообразования и формирования плодородия в техногенных ландшафтах Кузбасса. Разрабатываются инновационные технологии рекультивации нарушенных земель с применением зол ТЭЦ, биоорганики, бурых углей, модифицированных флокулянтов и биопрепаратов.





Рисунок 2 – Площадь нарушенных земель в зависимости от объема угледобычи

(Тараканов, Хорошилова, 2006)




Рисунок 3 – Зависимость изменения площади нарушенных земель

от объема угледобычи (Тараканов, Хорошилова, 2006)