Московченко Дмитрий Валерьевич Геохимия ландшафтов севера Западно-Сибирской равнины структурно-функциональная организация вещества геосистем и проблемы экодиагностики

brief description

Институт проблем освоения Севера СО РАН
На правах рукописи
05201000868
Московченко Дмитрий Валерьевич
Геохимия ландшафтов севера
Западно-Сибирской равнины:
структурно-функциональная организация вещества геосистем и проблемы экодиагностики
Специальность 25.00.23 - физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов
Диссертация на соискание ученой степени доктора географических наук
Санкт-Петербург - 2010
Аббревиатуры
АПАВ - анионогенные поверхностно-активные вещества
БИК - биологический круговорот
БПК- биологическое потребление кислорода
ГКМ - газоконденсатное месторождение
ДДЗ - данные дистанционного зондирования
ДНС - дожимная насосная станция
ЕКО - емкость катионного обмена
ЛУ - лицензионный участок
ММП - многолетнемерзлые породы
ОВОС - оценка воздействия на окружающую среду
ОДК - ориентировочно-допустимая концентрация
ОСОС - оценка состояния окружающей среды
ПДК - предельно-допустимая концентрация
ПАУ - полициклические ароматические углеводороды
ПТК - природно-территориальный комплекс
НУВ - нефтяные углеводороды
СПО - сумма поглощенных основания
ТБО - твердые бытовые отходы
УКПГ - установка комплексной подготовки газа
ХМАО - Ханты- Мансийский автономный округ
ХІЖ - химическое потребление кислорода
ЯНАО - Ямало-Ненецкий автономный округ

Введение........................................................................................................................................... 5
Глава 1. Ландшафтно-геохимические аспекты оптимизации природопользо­вания в северных районах Западной Сибири .................................................................................. 13
1.1. Ландшафтно-геохимические и биогеохимические подходы к исследованию
структуры и динамики геосистем: методологические аспекты................................ 13
1.2. Применение ландшафтно-геохимических методов к исследованию техно­генеза в нефте- и газодобывающих регионах ...................................................................... 19
1.2.1 Краткая история ландшафтно-геохимических и эколого-геохимических
исследований в северных районах Западной Сибири............................................. 19
1.2.2.0собенности геохимии техногенеза в нефте- и газодобывающих
регионах............................................................................................................................. 24
Глава 2. Материалы и методика исследований............................................................... 29
Глава 3. Геохимические особенности ландшафтов тундровой зоны........................ 40
3.1. Условия формирования ландшафтно-геохимической структуры ................. 40
3.2. Дифференциация литогеохимического фона...................................................... 46
3.3. Геохимические особенности почвенного покрова ............................................ 60
3.3.1. Факторы почвообразования и типологическая характеристика почв..60
3.3.2. Геохимические особенности процессов глее- и детритогенеза в
тундрах Западной Сибири............................................................................................. 75
3.4. Пространственные различия элементного состава почв................................... 92
3.5. Типы ландшафтно-геохимических сопряжений и особенности латеральной
миграции................................................................................................................................ 99
Глава 4. Геохимические особенности ландшафтов лесоболотной зоны............... 126
4.1. Факторы формирования ландшафтно-геохимической структуры............... 126
4.2. Закономерности распределения химических элементов в почвах............... 132
4.3. Ландшафтно-геохимическое районирование лесоболотной зоны Западной
Сибири (в пределах Тюменской области)................................................................... 153
4.4. Гидрохимические показатели как отражение ландшафтно-геохимической
структуры............................................................................................................................ 200
Глава 5. Геохимическая трансформация ландшафтов под влиянием
техногенеза................................................................................................................................ 223
5.1 .Формы техногенных геохимических преобразований ландшафтов на раз­личных стадиях производственного цикла........................................................................ 223
5.1.1. Стадия разведочных работ............................................................................ 223
5.1.2. Стадия эксплуатации месторождений........................................................ 251
5.1.3.Особенности техногенных потоков нефтяных углеводородов и хлоридов в тундровых и таежных ландшафтах Западной Сибири........................................ 259
5.2. Состав гидросферы как отражение техногенеза.............................................. 265
5.2.1.Основные закономерности формирования состава
поверхностных вод.................................................................................................... 265
5.2.2. Современный уровень нефтяного и солевого загрязнения
поверхностных вод в районах нефтедобычи....................................................... 294
5.2.3. Химический состав донных отложений................................................... 308
5.3. Региональная геохимическая оценка атмосферных выпадений................... 314
5.3.1. Био геохимическая оценка атмосферных выпадений........................... 314
5.3.2. Анализ состава снегового покрова............................................................ 322
Глава 6. Эколого-геохимическое нормирование как основа региональной сис­темы экспертизы и мониторинга.................................................................................................. 337
Заключение............................................................................................................................... 359
Список литературы................................................................................................................... 362
Приложение................................................................................................................................ 392

bibliography

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Многолетние ландшафтно-геохимические и экогеохимические исследова­ния, проведенные автором на территории севера Западной Сибири, позволили провести анализ ландшафтно-геохимической структуры территории и разработать теоретические положения, характеризующие особенности миграции и аккумуляции вещества в тундровой и таежной зонах.
В работе обоснованы теоретические положения о ведущей роли биогеохи­мической миграции вещества для формирования ландшафтно-геохимической структуры территории. Доказано, что миграционная активность химических эле­ментов зависит от их принадлежности к геохимическим группам, вычислены ко­эффициенты водной и биогенной миграции для различных ландшафтно­геохимических условий, что позволяет прогнозировать самоочистительные свойст­ва геосистем и их устойчивость. Выделены индикаторные геохимические показа­тели, применение которых позволяет проводить объективную оценку экологиче­ской ситуации и прогнозировать эколого-биогеохимические изменения в районах нефтегазодобычи. Обоснованы региональные гидрохимические нормативы, кото­рые являются основой для мониторинговых исследований и комплексной оценки экологической ситуации.
В диссертационной работе автором сделан ряд выводов о закономерностях формирования вещественного состава и экологическом состоянии геосистем.
1. Уровень содержания большинства химических элементов в почвах тундр За­падной Сибири понижен по сравнению с мировыми кларками. Важнейшим фактором, определяющим геохимические показатели ландшафтов, является биологический круговорот. Максимальные показатели биологического накоп­ления в зоне тундр характерны для элементов, относящихся в условиях ланд­шафтов кислого глеевого класса к сильным катионам - Ва, Mn , Sr, Zn, Pb. Наи­более интенсивно биологическое накопления в плакорных условиях, при усиле­нии гидроморфности темп БИКа снижается.
2. Условиями формирования ландшафтно-геохимической структуры лесоболот­ной зоны Западной Сибири являются; бедный микроэлементный состав литоло­гического субстрата (в особенности песчаных пород ледникового и водно­ледникового генезиса), широкое распространение восстановительной обстанов­ки, приводящее к интенсивной миграции многих элементов, прежде всего сиде- рофильных, и обширная заболоченность, со свойственным биогенному почво­образованию накоплению халькофильных элементов (Zn, Pb, Cd). Наиболее не­благоприятная биогеохимическая ситуация, вследствие обеденного состава поч­вообразующих пород и преобладания гидроморфных ландшафтов, выявлена в Сургутском ландшафтно-геохимическом округе.
3. В профиле почв таежной зоны распределение микроэлементов зависит от их гео­химических свойств. Выделяются две группы химических элементов: элементы с пониженным содержанием в торфе и напочвенном опаде (Fe, Со, Ni, Pb, Сг) и эле­менты, накапливающиеся в органогенных горизонтах (Zn, Си, Cd). Таким образом, в минеральной толще преобладают сидерофильные элементы, а в органогенных горизонтах — халькофильные.