ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Проект направлен на количественную оценку поступления и последующего перераспределения различных загрязняющих веществ, перемещающихся в ландшафте с частицами почв и наносов, в агроландшафтах бассейна р. Сейм (Курская область, Среднерусская возвышенность). Решение данной проблемы предполагает проведение междисциплинарных научных исследований, направленных на разработку методов и подходов, позволяющих получать обоснованные количественные характеристики уровней и динамики загрязнения веществами, характеризующимися различным поведением в ландшафте, а также прогнозировать вероятные негативные последствия их распространения. Предполагается выполнить для нескольких малых речных бассейнов, отличающихся по особенностям рельефа и хозяйственной деятельности человека, количественную оценку современной динамики пространственного распределения на территории таких загрязняющих веществ, как тяжелые металлы и радионуклиды, определяемой их переносом в связанной форме с почвенно-грунтовыми частицами, транспортируемыми временными и постоянными водными потоками.
The project is aimed to quantitative assessment of particle-bound pollutant input and redistribution in the agriculture-dominated landscapes of the Seim River basin (Kursk Region, Srednerusskaya Upland). Reaching this target requires carrying out interdisciplinary research based on combination of several independent techniques and approaches in order to obtain reliable quantitative data on sediment and associated pollutant sources, pathways and storages. It is extremely important to evaluate both spatial variability and temporal dynamics of sediment and contaminant redistribution processes and to distinguish major controlling factors including topographic variability, fluvial network structure, land use and climate changes. These will allow developing sound and reliable scheme for quantitative assessment of sediment-associated redistribution of radionuclides and heavy metals by temporary and perennial watercourses.
Предполагается выполнить для нескольких малых речных бассейнов, отличающихся по особенностям рельефа и хозяйственной деятельности человека, количественную оценку современной динамики пространственного распределения на территории таких загрязняющих веществ, как тяжелые металлы и радионуклиды, определяемой их переносом в связанной форме с почвенно-грунтовыми частицами, транспортируемыми временными и постоянными водными потоками. При этом, по сравнению с ранее выполнявшимися исследованиями, планируется расширить набор оцениваемых загрязняющих веществ, а также попытаться вычленить вклад площадных и точечных источников загрязнения. На основании сравнения особенностей перераспределения в исследуемых бассейнах тяжелых металлов и радиоактивного 137Cs предполагается оценить различия в поведении загрязнителей, отличающихся по особенностям аккумуляции, миграции и латеральной дифференциации, а также источникам и времени поступления в окружающую среду. Сопоставление полученных результатов с литературными и фондовыми данными по источникам и пространственным особенностям антропогенного загрязнения исследуемых территорий позволит выявить роль перераспределения вещества эрозионно-аккумулятивными процессами в динамике современной экологической обстановки.
В ходе исследований последних лет нами были показаны преимущества использования комплексного подхода, включающего несколько независимых натурных методов, морфометрический анализ цифровых моделей рельефа, данные дистанционного зондирования Земли и моделирования, для количественной оценки баланса наносов и распределения связанных с ними загрязняющих веществ в пределах малых речных бассейнов. Эта методика позволяет оценить скорости смыва почвы с пахотных склонов, интенсивность переотложения наносов в балках различных порядков, темпы пойменной аккумуляции в речных долинах и, в конечном итоге, баланс наносов для всего водосбора (Голосов и др., 2012; Belyaev et al., 2012). Количественная оценка темпов перераспределения и понимание закономерностей поведения тяжелых металлов и радионуклидов, сорбированных тонкими фракциями почв и наносов, в малых водосборных бассейнах различного порядка является ключевой информацией для определения необходимых мер контроля за экологическим состоянием территорий с интенсивным антропогенным воздействием. Творческий коллектив проекта имеет опыт использования для эколого-геохимических и геоморфологических исследований, как упомянутых выше частных методов (Асеева и др., 2008, 2011; Самонова и др., 2011; Aseyeva et al.,2004; Беляев и др., 2003, 2004; Belyaev et al., 2005, 2009; Жидкин, 2010; Геннадиев и др., 2010; Кузнецова и др., 2011), так и задействованного в данном проекте интегрального подхода (Иванова и др., 2000; Чалов и др.,2008; Голосов и др., 2010, 2011). Отработанные методы и подходы соответствуют самым высоким мировым стандартам, что подтверждается рядом публикаций в рецензируемых международных научных журналах и успешным опытом совместных исследований с зарубежными коллегами.
Обоснование отделения антропогенной составляющей от фонового содержания различных элементов, имеющих несколько источников поступления в состав почвенно-грунтовых частиц и наносов (естественных и антропогенных). Установление латеральной (вдоль путей транспорта вещества) и радиальной (между поверхностным горизонтом почвы и материнской породой) вариабельности их содержания. Сопоставление с особенностями пространственного распределения изотопа 137Сs, который имеет чисто антропогенное происхождение и переносится преимущественно эрозионно-аккумулятивными процессами позволит уточнить роль этих процессов и в перераспределении других загрязняющих веществ, отличающихся по своим геохимическим характеристикам, источникам и времени поступления в окружающую среду. Сопоставление результатов, полученных для различных бассейнов, между собой, а также с опубликованными результатами других исследований. Это позволит оценить влияние природных условий и антропогенной нагрузки на особенности перераспределения сорбируемых загрязняющих веществ водными потоками, а также, по возможности, определить, для каких типов источников загрязнения (площадные или точечные; атмосферные или наземные) перенос с взвешенными наносами играет более важную роль. Полученные результаты будут иметь как важное фундаментальное значение, так и практическую применимость для оценки экологической обстановки в пределах конкретных исследованных территорий и в качестве развития новых методических подходов в практике эколого-геохимических и геоморфологических исследований.
МГУ имени М.В.Ломоносова | Координатор |
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
1 | 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. | Выбор объектов исследований |
Результаты этапа: 1) На основании анализа топографических и геологических карт, данных дистанционного зондирования Земли, опубликованных данных и фондовых материалов по истории освоения, современному хозяйственному использованию и состоянию окружающей среды в бассейне р. Сейм выбраны три малых речных бассейна в качестве ключевых объектов исследований - рр. Лещинка, Чернь и Воробжа. 2) Проведены рекогносцировочные обследования выбранных речных бассейнов с оценкой современного состояния окружающей среды, антропогенного воздействия, выявлением основных местных источников загрязнения. 3) Выполнен морфометрический анализ структуры гидрографической сети, элементарных склонов, построить картосхемы землепользования в мелком масштабе для всего бассейна Сейма и в более крупном - для выбранных малых речных бассейнов. 4) Обобщена информация об особенностях геолого-геоморфологического строения, структуры гидрографической сети, интенсивности сельскохозяйственного использования территории (степень распаханности), активности эрозии почв и овражной эрозии, степени урбанизированности и наличия индустриальных объектов для каждого из бассейнов. 5) Начаты детальные полевые исследования на ключевых участках в пределах одного из выбранных речных бассейнов (р. Лещинки), включая почвенно-геоморфологическую и геодезическую съемку, описания разрезов и скважин, отбор проб для лабораторных анализов. Начаты аналитические лабораторные работы. | ||
2 | 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. | Основной этап полевых работ |
Результаты этапа: По 4 ключевым участкам в бассейне р. Лещинки была выполнена детальная почвенно-геоморфологическая съемка с выявлением ареалов смытых почв, зон преимущественного транзита вещества и участков переотложения наносов в ложбинной сети и у искусственных рубежей стока (напашей и лесополос). Для этого было продолжено изучение строения почв на геоморфологически стабильных водораздельных поверхностях, подверженных смыву пахотных склонах и в аккумулятивных позициях. Отобраны образцы на радиоизотопный и геохимический анализы, в настоящее время выполняется их лабораторная обработка. К сожалению, в силу ряда объективных причин основной этап полевых работ был перенесен на первую половину октября, в связи с чем на данный момент лабораторные анализы образцов только начаты. Выполнена оценка опасности смыва почв на пахотных склонах расчетным методом для различных сценариев сельскохозяйственного использования. На основании анализа разновременных космических снимков построена карта структуры искусственных рубежей стока, которая в дальнейшем будет использована при окончательном построении схемы баланса наносов водосбора верховьев р. Лещинки. Анализом разновременных топографических карт, космических снимков и опросами местного населения установлено, что пруд в замыкающем створе исследуемой части водосбора был создан в 1986 г, что совпадает с периодом загрязнения территории в результате чернобыльской аварии. В пруду были выполнены комплексные исследования, направленные на определение мощности донных отложений, накопившихся за время его существования, методом отбора колонок в сочетании с георадарным профилированием с поверхности ледяного покрова в зимний период. Было установлено, что мощность донных илов составляет в среднем 30-40 см, и лишь на месте ранее существовавшего русла реки и старичных понижений на пойме мощность современных прудовых отложений увеличивается до 80-100 см, при этом их механический состав, судя по изменению скоростей прохождения электромагнитных волн на радарограммах, меняется в сторону большей опесчаненности. Таким образом, с учетом приведенного выше возраста пруда, скорость осадконакопления в нем относительно невелика и, в среднем, составляет около 1,2 см/год. При средней площади зеркала пруда около 0,46 км2, суммарный объем аккумулировавшихся в нем наносов за 30 лет может быть приблизительно оценен в 165600 м3. | ||
3 | 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. | Завершение полевых и лабораторных работ, обобщение и публикация результатов |
Результаты этапа: Завершены полевые работы и лабораторные анализы образцов по бассейну р. Лещинки. Выполнена обработка и интерпретация результатов полевых работ 2017 года и лабораторных анализов. Показаны преимущества совместного использования отбора проб почв и рыхлых отложений, высокоточной геодезической съемки, георадарного зондирования, аэрофотосъемки с беспилотного летательного аппарата и использования данных дистанционного зондирования Земли для уточнения вклада различных составляющих в общий баланс наносов бассейна малой реки. Обобщены данные по количественным оценкам баланса наносов и связанных с ними загрязняющих веществ для исследованных речных бассейнов. Для бассейнов рр. Черни и Воробжи выявляются значительные изменения динамики перераспределения наносов, связанные с климатическими изменениями, внедрением противоэрозионных мероприятий в 1970-80е годы, забрасыванием и повторной распашкой полей в постсоветское время. Для баланса наносов и связанных с ними загрязняющих веществ в бассейне р. Лещинки столь четких изменений в структуре баланса наносов во времени не наблюдается. По видимому, это связано с более простой структурой данного бассейна, меньшей ролью овражно-балочной сети (тальвегов 1-3 порядка) в качестве буфера стока наносов с водосборных склонов и в целом более прямой связью между распаханными водосборными склонами и днищем главной долины. Созданы ГИС-ориентированные модели функционирования для каждого из трех исследованных бассейнов. На завершающей стадии работ в декабре 2017 года будет выполнено тестирование полученных моделей для 2-3 вариантов сценариев изменения климата и землепользования. |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".