WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 |

На правах рукописи

Стульникова Юлия Владимировна

МЕТОДЫ УСИЛЕНИЯ КОМПЕНСАТОРНОГО ЭФФЕКТА ЭКОСИСТЕМ ПРИГОРОДНЫХ ТЕРРИТОРИЙ ПРИ ВОЗРАСТАНИИ АНТРОПОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

(на примере г. Тулы)

Специальность 03.00.16 - Экология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата химических наук

Иваново-2009

Работа выполнена в ГОУВПО «Ярославский государственный технический университет» на кафедре «Охраны труда и природы» и в ГОУВПО «Ивановский государственный химико-технологический университет» на кафедре «Общей химической технологии».

Научный руководитель:

Володин Николай Иванович,

доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты:

Гусакова Наталия Николаевна,

доктор химических наук, профессор

Светцов Владимир Иванович

доктор химических наук, профессор

Ведущая организация:

Институт фундаментальных проблем биологии РАН, Лаборатория функциональной экологии, г. Пущино Московской обл.

Защита состоится 23 декабря 2009 г. в 10 часов в ауд. Г-205 на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.063.02 при ГОУВПО «Ивановский государственный химико-технологический университет» по адресу: 153000, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУВПО «Ивановский государственный химико-технологический университет» по адресу: 153000, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 10.

Автореферат диссертации разослан « …… » ноября 2009 г.

Ученый секретарь совета

по защите докторских и кандидатских

диссертаций, д.т.н., ст.н.с. Гришина Е.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

Решение проблемы снижения антропогенной нагрузки на экосистемы в результате выбросов загрязняющих веществ (ЗВ), воздействия биологических, физических и других факторов представляет собой важную природоохранную задачу. При этом не менее важной самостоятельной задачей является повышение резистентности (устойчивости) экосистем к определенным факторам антропогенного воздействия на них.

Известно, что самоочищающие, самовосстанавливающие функции природных экосистем, в целом, исчерпаны или находятся на пределе этого исчерпания. Очевидны все признаки декомпенсации компонентов биосферы - расстройства их функционирования, возникающие при неспособности приспособительных механизмов компенсировать вызванные антропогенным воздействием нарушения. В этой связи актуальной задачей является изучение методов усиления компенсаторного эффекта – механизма приспособления экосистем к внешним воздействиям с целью снижения их неблагоприятных последствий.

Компенсаторный эффект, в принципе, является совокупностью ответных приспособительных реакций самого организма (экосистемы) и в обычных условиях генерируется самопроизвольно («автоматически»). Однако, признавая основной причиной нарушения экологического равновесия - антропогенную нагрузку, очевидно, следует признать и насущную необходимость «антропогенного участия» в процессе формирования защитных, приспособительных реакций окружающей среды (ОС), как меры моральной ответственности общества за нарушение принципов рационального природопользования.

Достаточно серьезными являются экологические проблемы крупного промышленного центра - города Тулы и его пригородных территорий. В атмосферу региона выбрасывается около 200 наименований ЗВ. Основной вклад в массу выбросов от стационарных источников вносят предприятия металлургии – 46 %, электроэнергетики – 40 %, химической промышленности - 6 %. Тульская область характеризуется одним из самых высоких показателей в России плотности выпадения тяжелых металлов (ТМ): свинца (более 10 кг/км2 в год), ртути (50 - 100 г/км2 в год).

В этой связи цель и задачи настоящего исследования были сформулированы следующим образом.

Цель работы: установление закономерностей усиления компенсаторного эффекта экосистем пригородных территорий, как механизма повышения их устойчивости и приспособления к возрастанию уровня антропогенной нагрузки с целью снижения неблагоприятных последствий (ущерба).

Задачи работы.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

  1. изучить характер взаимодействия антропогенных выбросов ЗВ с различными типами экосистем пригородных территорий и методы повышения компенсаторного эффекта данных экосистем;
  2. провести моделирование взаимодействия антропогенных выбросов ЗВ с компонентами экосистем пригородных территорий;
  3. изучить закономерности загрязнения ТМ сельскохозяйственных культур, культивируемых на пригородных территориях, и методы повышения компенсаторного эффекта экосистем при воздействии ТМ;
  4. исследовать условия фитодетоксикации почв пригородных территорий, загрязненных ТМ;
  5. разработать методы снижения содержания ТМ в сельскохозяйственной продукции.

Научная новизна.

В ходе работы получены результаты, которые вносят вклад в развитие теории мониторинга ОС, изучения процессов миграции ЗВ в элементах биосферы, а именно:

  1. установлена взаимосвязь между состоянием и соотношением элементов экосистемы (поле-луг-лес) и условиями пространственного распространения выбросов ЗВ на пригородных территориях промышленного центра; показано, что при соотношении длины территорий поле:луг:лес, равном 1:2:1, каждый элемент и экосистема, в целом, в наибольшей степени способствуют усилению компенсаторного эффекта и минимизации рассеивания ЗВ;
  2. адаптирована модель распространения ЗВ по территории пригородной экосистемы,, учитывающая закономерности конвективного диффузионного переноса токсикантов, закономерности движения воздушных масс, а также поглощение ЗВ растениями; установлено, что максимальные значения параметров поглощения ЗВ соответствуют данным натурных наблюдений, что подтверждает адекватность разработанной модели и возможность ее использования в целях прогнозирования развития экологических ситуаций;
  3. установлены закономерности процессов миграции ТМ в почве и сельскохозяйственных культурах; показано, что наибольший уровень загрязнения отмечается в пахотном слое (20-25 см) обрабатываемых сельхозугодий, а на необрабатываемых площадях (луг, поле) в верхних горизонтах почвы (0-10 см) ТМ содержится больше, чем на обрабатываемых угодьях; отмечено повышение компенсаторного эффекта элементов экосистем за счет фитодетоксикации почв, загрязненных ТМ.

Практическое значение.

На основании научных исследований, выводов и обобщений предложены пути реализации результатов работы:

  1. разработаны рекомендации по уменьшению дальности пространственного распространения газообразных и аэрозольных выбросов города - промышленного центра за счет соблюдения соответствующего соотношения длины территорий элементов экосистем (поле-луг-лес); по размещению и конструированию защитных лесополос;
  2. предложены меры по предотвращению загрязнения почв ТМ; в целях усиления защитных свойств растений и почвы, снижения концентрации усвояемых форм ТМ в почвах рекомендовано систематическое внесение в почву органических и соответствующих видов минеральных удобрений, а также проведение известкования закисленных почв;
  3. разработаны рекомендации по фитодетоксикации почв, загрязненных ТМ; предложено регулировать видовой состав растительности и количество получаемой биомассы, вводить в полевой севооборот корнеплодные культуры (до 20-25% площади сельхозугодий);
  4. предложены меры по снижению содержания ТМ в сельскохозяйственной продукции и предотвращению попадания данных токсикантов в трофические цепи за счет применения водной обработки растительной массы, используемой для приготовления зеленого корма, кормовой муки и силосования;
  5. результаты работы приняты к реализации хозяйствами, расположенными в пригородных зонах г. Тулы (СПК «Приупские зори», СПК «Восход 2»).

Надежность результатов и достоверность выводов.

Надежность полученных результатов обеспечена использованием современных методов исследования, классического аппарата статистической обработки результатов эксперимента. Достоверность и обоснованность выводов и рекомендаций, сделанных в работе, обусловлена их соответствием фундаментальным положениям теории мониторинга ОС и процессов миграции токсикантов в биосфере.

Апробация работы.

Результаты этапов исследования и работы в целом докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры аэрологии, охраны труда и окружающей среды ТулГУ (г.Тула, 2003-2004г.г.), на 6-ой международной научно-технической конференции «Высокие технологии в экологии» (г. Воронеж, 2003 г.), на Всероссийской научно-практической конференции «Роль социальных, гигиенических и биологических факторов в становлении возрастных особенностей населения» (г. Пенза, 2003 г.), Всероссийской конференции «Современные проблемы экологии и рационального природопользования» (г. Тула, 2003 г.), на 7-ой международной конференции «Высокие технологии в экологии», (г. Воронеж, 2004 г.), на международной научно-технической конференции «Энергосбережение, экология и безопасность», (г. Тула, 2004 г.), на 2-ой международной научно-практической конференции «Экологические проблемы современности» (г. Пенза, 2006 г.).

На защиту выносятся:

  1. обоснование взаимосвязи между состоянием и соотношением элементов экосистемы (поле-луг-лес) и условиями пространственного распространения выбросов ЗВ на пригородных территориях промышленного центра;
  2. модель распространения ЗВ по территории пригородной экосистемы, учитывающая закономерности конвективного диффузионного переноса токсикантов, закономерности движения воздушных масс, а также поглощение и рассеивание ЗВ растениями;
  3. обоснование закономерностей процессов миграции ТМ в сельскохозяйственных культурах и повышения компенсаторного эффекта элементов экосистем за счет фитодетоксикации почв, загрязненных ТМ;
  4. практические рекомендации по конструированию и размещению защитных лесополос, по фитодетоксикации почв, загрязненных ТМ, по снижению содержания ТМ в сельскохозяйственной продукции.

Личный вклад автора заключается в непосредственном участии в формулировке цели и задач исследования, проведении эксперимента, обсуждении результатов работы и ее апробации.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 научных трудов, в том числе 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 134 страницах, содержит 25 рисунков, 25 таблиц; состоит из введения, общей характеристики работы, четырех глав, основных выводов, списка используемой литературы (180 наименований) и приложения (объемом 23 страницы).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении обоснована актуальность работы, дана краткая характеристика существующего положения в области изучения характера взаимодействия антропогенных выбросов с различными типами пригородных экосистем и разработки методов повышения их компенсаторного эффекта.

В разделе «Общая характеристика работы» сформулированы цель и задачи исследования, обоснованы научная новизна и практическое значение работы.

Первая глава диссертации посвящена анализу влияния антропогенного воздействия на уровень загрязнения экосистем пригородных территорий промышленных центров.

В первом разделе приведена характеристика источников выбросов вредных веществ г. Тулы. Сделан вывод о том, что к таким источникам следует отнести автомобильный транспорт, промышленные предприятия, промышленные и бытовые котельные.

Второй раздел посвящен анализу влияния уровня антропогенного воздействия на состояние растительных сообществ пригородных территорий, а также анализу перспектив использования метода фиторемедиации почв. Показано, что длительное воздействие антропогенных выбросов приводит к значительному снижению продуктивности надземной и корневой биомассы и изменению видового состава растений. В этой связи очистка (восстановление) почв путем извлечения из них избыточного количества вредных веществ с помощью растений-аккумуляторов представляет собой весьма перспективный метод биологической рекреации почвенных экосистем.

В третьем разделе проанализированы методы совершенствования структуры ландшафтов пригородных территорий, как фактора усиления компенсаторного эффекта экосистем при возрастании антропогенного воздействия. Показано, что в результате экологической оптимизации пригородных ландшафтов путем внедрения агро-лесо-луго-мелиоративной системы могут быть созданы условия для формирования более высокого качества ОС.

Pages:     || 2 | 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»