WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 |

На правах рукописи

СТЕПАНОВА ЕЛЕНА ВЛАДИМИРОВНА ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ УРОВНЕЙ ЭКСПОРТА БИОГЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ С ТЕРРИТОРИЙ СТРАН БАССЕЙНА БАЛТИЙСКОГО МОРЯ Специальность 25.00.36 – Геоэкология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Санкт-Петербург 2009

Работа выполнена на кафедре прикладной экологии Российского государственного гидрометеорологического университета

Научный консультант:

доктор химических наук, профессор Фрумин Григорий Тевелевич

Официальные оппоненты:

доктор географических наук, профессор Смирнов Николай Павлович доктор биологических наук, профессор Тарбаева Вероника Михайловна

Ведущая организация: Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

Защита состоится « » 20 г. в часов минут на заседании диссертационного совета Д 212.197.03 в Российском государственном гидрометеорологическом университете по адресу: 195196, Санкт-Петербург, пр.

Металлистов, д. 3, аудитория 406б

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского государственного гидрометеорологического университета.

Автореферат разослан « » 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор Бескид П. П.

2

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность диссертационного исследования. Современное развитие Балтийского моря как элемента географической среды определяется принадлежностью его бассейна к числу наиболее густонаселенных и высокоразвитых районов мира с высокой концентрацией промышленности и интенсивным сельским и лесным хозяйством, что наряду с природными особенностями Балтийского моря является причиной его повышенной чувствительности к антропогенному воздействию.

Анализ состояния морской среды Балтийского моря в течение нескольких последних десятилетий привел экспертов Хельсинкской Комиссии по защите морской среды Балтийского моря (ХЕЛКОМ) к выводу о том, что основные негативные изменения в море связаны с процессом эвтрофирования.

15 ноября 2007 г. в г. Краков странами-членами ХЕЛКОМ – Финляндией, Швецией, Данией, Россией, Германией, Польшей, Латвией, Литвой и Эстонией, – был принят План действий по Балтийскому морю (ПДБМ), который является долгосрочным стратегическим документом, направленным на сокращение загрязнения морской среды и восстановление благополучного экологического состояния Балтийского моря к 2021 г. ПДБМ предусматривает снижение поступления соединений азота и фосфора в Балтийское море к 2016 г. на 135000 т и 15250 т соответственно. В 2010 г. страны-члены ХЕЛКОМ должны представить национальные программы по реализации достигнутых соглашений, оценка эффективности которых будет проведена в 2013 г. Предполагается введение экономических санкций за невыполнение принятых странами обязательств.

Актуальность настоящего диссертационного исследования обусловлена необходимостью выполнения Российской Федерацией международного соглашения по снижению биогенной нагрузки на Балтийское море.

Цель диссертационного исследования заключалась в геоэкологическом обосновании предельных уровней экспорта биогенных элементов с территорий стран ХЕЛКОМ в Балтийское море.

Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:

1. Собрать, обобщить и проанализировать данные литературы о современном геоэкологическом состоянии Балтийского моря и его водосборного бассейна.

2. Проанализировать основные причины и современные масштабы эвтрофирования Балтийского моря.

3. Выявить основные геоэкологические факторы, влияющие на поступление биогенных элементов в Балтийское море с территории водосборного бассейна.

4. Оценить относительную значимость выявленных факторов в их совокупном влиянии на формирование биогенного стока в Балтийское море.

5. Предложить метод обоснования предельно допустимых концентраций общего азота и валового фосфора для крупнейших рек бассейна Балтийского моря.

6. Разработать методы дифференцированной оценки фоновой (природной) и антропогенной составляющих биогенного стока с водами контролируемых рек бассейна Балтийского моря.

7. Предложить метод оценки фоновой составляющей биогенного стока с водами неконтролируемых рек бассейна Балтийского моря.

Материалы и методы исследования. В диссертационном исследовании были использованы данные ХЕЛКОМ и Северо-Западного Управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (СЗ УГМС). В качестве методов исследования использовались современные средства математико-статистической обработки данных.

На защиту выносятся следующие научные положения:

1. Принципы оценки предельных уровней экспорта биогенных элементов с территорий стран ХЕЛКОМ в Балтийское море.

2. Методы дифференцированной оценки фоновой и антропогенной составляющих биогенного стока с водами контролируемых рек бассейна Балтийского моря.

3. Метод оценки фоновой составляющей стока валового фосфора с водами неконтролируемых рек бассейна Балтийского моря.

Научная новизна работы:

1. Впервые сформулированы принципы оценки предельных уровней экспорта биогенных элементов в Балтийское море с территорий стран ХЕЛКОМ, позволяющие учесть неоднородность Балтийского бассейна.

2. Разработан метод оценки максимально допустимого биогенного стока с территорий стран бассейна Балтийского моря с учетом фоновой составляющей стока.

3. Впервые на основании величин допустимых нагрузок на субакватории Балтийского моря оценены предельно допустимые концентрации валового фосфора и общего азота для крупнейших рек бассейна с учетом площадей их водосборных бассейнов и средних многолетних расходов воды.

4. Разработан метод расчета фоновой составляющей стока валового фосфора с водами неконтролируемых рек бассейна Балтийского моря.

Практическая значимость работы. Результаты работы позволяют выработать рекомендации по корректному распределению уровней биогенной нагрузки на Балтийское море и его субакватории с территорий стран Балтийского бассейна.

Достоверность научных положений и выводов обусловлена критическим анализом большого количества литературных источников и применением современных методов математико-статистической обработки данных.

Личный вклад автора заключается в постановке проблемы, методическом обеспечении ее решения и анализе полученных результатов.

Апробация работы. Результаты исследования докладывались и обсуждались: на итоговых сессиях Ученого совета РГГМУ (Санкт-Петербург, 22 января 2008 г., 27 января 2009 г.), на IX и X международных экологических форумах «День Балтийского моря» (Санкт-Петербург, 11-13 марта 2008 г., 17-19 марта 2009 г.), на ежегодной межвузовской научно-методической конференции LXI Герценовские чтения «География и смежные науки» (СанктПетербург, 24-25 апреля 2008 г.), на региональной молодежной конференции «Современные экологические проблемы и их решение: взгляд молодежи» (Санкт-Петербург, 21 октября 2008 г.), на международной конференции «Гармонизация водосборов рек и эстуариев» (Шанхай, 26-30 октября 2008 г.), на всероссийской конференции с международным участием «Водные и наземные экосистемы. Проблемы и перспективы исследования» (Вологда, 24-28 ноября 2008 г.), на международной научно-практической конференции «Географическое образование и наука в России: история и современное состояние» (СанктПетербург, 3-4 декабря 2008 г.), на VII международном семинаре «Геология, геоэкология и эволюционная география» (Санкт-Петербург, 19-20 декабря 2008 г.), на заседании рабочей группы по мониторингу, оценке и прикладным исследованиям Совместной Российско-Эстонской комиссии по охране и использованию трансграничных вод (Псков, 16 июня 2009 г.), на V международной конференции «Экологические и гидрометеорологические проблемы больших городов и промышленных зон» (Санкт-Петербург, 7-9 июля 2009 г.), на международной научно-практической конференции «Устойчивое развитие и геоэкологические проблемы Балтийского региона» (Великий Новгород, 23-25 октября 2009 г.).

Публикации. Материалы изложены в 16 публикациях, в том числе в журналах «Вестник Санкт-Петербургского университета» (1) и «Молодой ученый» (2), рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, изложена на 223 страницах, включает 83 таблицы, 51 рисунок. Список использованных источников включает 200 наименований, в том числе 85 иностранных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы; определены цель и задачи исследования; показана научная новизна и практическая значимость исследований.

В первой главе представлена характеристика современного геоэкологического состояния Балтийского моря и его водосборного бассейна.

Для каждого моря свойственна своя специфика комплекса природных характеристик, обусловливающая структуру и функционирование экосистемы моря, что отражается на химическом балансе вещества в море и трофике водоема, в связи с чем в первой главе рассматриваются физико-географические, гидролого-климатические и гидрохимические особенности Балтийского моря.

Показано, что важнейшие абиотические параметры, наряду с морфометрией определяющие особенности экосистемы Балтийского моря, – это соленость, температура и концентрация кислорода.

Специфика гидрохимического режима Балтийского моря обусловлена уникальным комплексом факторов, определяющих поступление, распространение и трансформацию вещества в море. Важнейшие из них – ограниченный водообмен с Северным морем и мощный материковый сток, формирующий устойчивую стратификацию водных масс с затрудненным вертикальным обменом между слоями, а также сложная геоморфологическая структура моря. Специфические физико-географические особенности моря приводят к тому, что существенное значение во многих проявлениях эвтрофирования могут иметь чисто природные процессы и факторы.

Внутриматериковое положение Балтийского моря (рис. 1), его незначительный объем и мелководность проливов определяют важную роль речного стока в формировании режима моря, в связи с чем в первой главе дается характеристика речного стока в Балтийское море. Приводятся данные о распределении водосборов крупнейших рек между территориями стран бассейна Балтийского моря, а также величины средних многолетних расходов воды в водотоках.

Рассматриваются внутригодовая и межгодовая изменчивость речного стока.

Рис. 1. Карта-схема Балтийского моря и его водосборного бассейна Эффективность природоохранных мероприятий возрастает многократно, если они осуществляются не локально и эпизодически, а подготавливаются и проводятся с учетом закономерностей функционирования крупных экологических систем – геосистем. С этой точки зрения, безусловно, наименьшей структурной геосистемной единицей следует считать водосборный бассейн Балтийского моря (рис.1), в связи с чем в первой главе даются физикогеографическая, социально-административная и хозяйственно-экономическая характеристики водосборного бассейна Балтийского моря. Показано, что значительная протяженность водосбора с юга на север определяет большое разнообразие в физико-географических условиях; характер землепользования на территории бассейна в значительной степени зависит от коренных пород и типа почвы.

Приводится распределение частных водосборных бассейнов Балтийского моря по странам и субакваториям; дана количественная оценка заселенности, урбанизированности, распаханности, заболоченности, облесенности и озерности суббассейнов. Охарактеризованы крупнейшие водотоки рассматриваемых суббассейнов.

Во второй главе анализируются основные причины и современные масштабы эвтрофирования Балтийского моря.

Основные признаки эвтрофирования в Балтийском море были выявлены раньше, чем на других морских акваториях. Быстрому эвтрофированию Балтийского моря способствует ряд причин, важнейшими являются следующие две.

Во-первых, это сравнительно небольшое море, окруженное экономически высокоразвитыми странами; водосбор Балтийского моря почти в 4 раза превышает площадь самого моря. Годовой объем речного стока составляет свыше 2 % объема всего моря. Несмотря на принимаемые водоохранные меры, в Балтийское море поступает значительное количество органических загрязнений и биогенных элементов. Вторая причина заключается в полузамкнутости этого водоема:

замедленный водообмен приводит к тому, что органические вещества, как аллохтонные, так и автохтонные, и питательные соли накапливаются в преобладающем большинстве в самом море.

Рассмотрены особенности биогеохимических циклов и сезонной динамики соединений азота и фосфора в Балтийском море, – элементов, лимитирующих первичную продукцию.

Биогенные элементы, поступающие в Балтийское море, могут иметь как природное, так и антропогенное происхождение. Во второй главе охарактеризованы важнейшие источники поступления биогенных элементов.

Суммарная доля в поступлении азота и фосфора от разных стран на акваторию Балтийского моря значительно варьирует в зависимости от размеров водосборного бассейна, количества жителей, интенсивности сельского хозяйства, качества очистки сточных вод и других причин – от 3 % (Германия) до 27 % (Польша) по азоту и от 2 % (Германия) до 34 % (Польша) по фосфору. В целом на водосборе Балтийского моря основная роль в поступлении соединений азота принадлежит диффузным источникам – до 71 % общей нагрузки;

максимальная нагрузка по фосфору исходит от точечных источников (56 %), из них 90 % связано с поступлением от городов.

Pages:     || 2 | 3 | 4 |






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