XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

По материалам 2005 года специалисты обращают внимание на неблагополучную экологическую ситуацию в городе Якутске и в бассейне реки Алдан.

Город Якутск. На протяжении 2002-2006 гг. лаборатория криогенных процессов Института мерзлотоведения СО РАН (ИМЗ) проводит мониторинг мерзлотных процессов, а также трехногенных наледей территории г. Якутска. Собранные материалы позволили подойти к системному анализу фоновой природной среды (геосферы), городской среды и дать прогноз предстоящих экологических изменений. Было установлено, что между определяющими параметрами геосферы и городской среды установились обратные корреляционные связи, что указывает на тенденцию ухудшения экологического состояния последней. К числу важнейших факторов, определяющих краткосрочный прогноз экологического состояния города, относятся в порядке убывания приоритетов: геоморфологическое положение города, мерзлотно-геологическое строение территории и направленность климатических изменений.

Слабая расчлененность и высокий базис денудации затрудняют сток поверхностных, над мерзлотных и техногенных вод с территории, занятой городом, и способствуют ее заболачиванию, а развивающаяся градосфера воздействует на поверхность таким образом, что постоянно и интенсивно усиливает фактор слабой расчленённости и неуклонно повышает базис денудации. В современной центральной части города в результате планировок высотные перепады практически уничтожены, а местный базис денудации за последние 30 лет сокращен примерно в два раза.

Геоморфологический фактор предопределяет повышенную увлажненность и поведение термоактивной верхней части криолитозоны, обуславливая развитие разнообразных и интенсивно протекающих локальных криогенных процессов: термопросадок, пучения, солифлюкции, термосуффозии, морозобойного растрескивания, формирования криопэгов и пр. Большое влияние на увлажнение территории оказывают утечки из систем водотеплоснабжения и канализации. Эти утечки в зимний период образуют техногенные наледи, которые изменяют гидрогеологический режим рассматриваемой территории. В разных кварталах города благодаря наледям аккумулируется 40-200% воды дополнительно к осадкам зимнего периода. Наледные образования характеризуются высокой минерализацией (до 1,5г/л), что приводит к увеличению агрессивности надмерзлотных вод, засолению почвогрунтов, и далее – существенному давлению на геосферу и изменению литогеннной основы городской среды. Все эти явления не только усложняют условия функционирования городского хозяйства, но и существенным образом снижают комфортность городской среды и, таким образом, приводят ухудшению экологической ситуации градосферы.

Одной из наиболее актуальных проблем градосферы Якутска является развитие процесса заболачивания. Исследования территории города показали, что здесь по степени заболоченности выделяются три категории площадей: относительно низкой (до 10% заболоченности), средней (10-30%) и высокой (свыше 30%). Заболоченность процесс весьма динамичный. Наиболее активно она развивается вдоль дорог, проходящих по малообжитым селитебным зонам. Исследование корреляционных связей между заболачиванием и другими процессами протекающими в криолитозоне, показывает, что положительные связи сформировались: а) между заболачиванием и температурой на подошве термоактивного слоя; и б) между заболачиванием и общей нагрузкой химических элементов на почвы. В то же время эти связи не всегда однозначны. В частности, локальные понижения температуры под трассами автодорог способствуют развитию заболачивания, поскольку под дорогами образуются мерзлотные преграды, препятствующие дренажу и стоку поверхностных вод.

Следует отметить, что общее направление стока надмерзлотных вод идет от относительно низкотемпературных территорий плотной застройки к окраинным частям города, и в этом же направлении развивается заболоченность и распространяется засоление почв. В самом общем виде можно сделать вывод, что причинам заболачивания является снижение температуры фазового перехода на границе лед и вода, общее повышение температуры термоактивного слоя, а также создание мерзлотных преград.

Помимо всего прочего, снижение температуры фазового перехода меняет несущую способность грунтов оснований вследствие чего выходят из строя здания и сооружения. В частности, наиболее высокой аварийностью характеризуется центральная часть города, где отмечаются наиболее низкие температуры термоактивного слоя. Причиной роста аварийности здесь являются скорее всего криопэги, возникшие в результате засоления верхней части криолитозоны. То есть существует прямая связь между аварийностью и засоленностью грунтов оснований. Можно с уверенностью прогнозировать, что при современном состоянии городского хозяйства засоленность верхней части криолитозоны и объем криопэгов будут увеличиваться.

Третий фактор, который в ближайшем будущем станет влиять на экологическую ситуацию – климатический. В связи с наблюдающимся потеплением температуры на поверхности криолитозоны к 2020 году могут повыситься на 2°С, что приведет к разупрочнению грунтов оснований на большей части города. Во многих случаях в настоящее время температура грунтов оснований не достигает и - 3°С на большей части города.

Непременными условиями стабилизации экологической ситуации городской среды представляются: детальное изучение температурного режима территории города, исследование поверхностного и подземного стока, и на этой базе разработка мероприятий по улучшению экологической обстановки.

Лаборатория подземных вод ИМЗ продолжала изучение режима надмерзлотных вод на территории г. Якутска. Выявлены особенности годового хода изменений их уровня, химического состава и минерализации, взаимосвязь между различными показателями режима, а также роль техногенных режимообразующих факторов, распространения, состав и минерализацию этих вод.

Лаборатория геохимии и дистанционных исследований криолитозоны занимаются выявлением и изучением проблемных экологических ситуаций. связанных с различными видами освоения. С помощью специально созданной системы, позволяющей получать и интерпретировать цветные аэроснимки, были оценены пространственно - временные закономерности динамики обводненности и засоленности г. Якутска, выявлены территории, где негативная динамика приняла катастрофический характер (аэропорт, ДСК и т.д.), составлена серия карт эколого-гидрологических ситуаций. Установлено, что выявленная ранее тенденция роста обводненности поверхности продолжается. В отдельных районах она увеличилась в 5 – 7, а на территории областной больницы, ДСК, аэропорта – даже в 10 раз.

По результатам анализа распределения химических элементов и их соединений в атмосфере (газы и аэрозоли), снежном покрове (растворимая и пылевая фазы), природных водах, почвах и донных отложениях определена пространственная структура природных и техногенных полей в миграционных и депонирующих природных средах, установлены очаги их загрязнения. Выявлено, что техногенные аномалии, распространённые в долине Туймаада, отличаются полиэлементным химическим составом с четко выраженными градиентами характеристик: от центра – источника загрязнения с максимальной концентрацией элементов – загрязнителей – к периферии. Основной очаг загрязнения – г. Якутск формирует пылевые выбросы с уровнем запыленности 10 т/км², т.е. 1/5 всей Туймаады и имеет два эпицентра - сам Якутск и пос. Кангалассы. Определены также загрязненность почв, растительного покрова и поверхностных вод. При этом по многим компонентам, особенно по сере, показатели соответствуют параметрам экологического бедствия – выше 5 г/м² в год.

Изучение территории выполнено путем пофакторных оценок загрязнения природных сред, оказывающих непосредственное влияние на здоровье населения. В долине выделены участки и зоны с относительное удовлетворительное, напряженной, критической, кризисной и катастрофической степенью экологического неблагополучия.

Основываясь на анализе и прогнозе негативных явлений в городской среде в связи с геоморфологическими, мерзлотно-геологическими и климатическими процессами, специалисты пришли к выводу, что городу Якутску реально угрожает техногенная геокриологическо-градосферная катастрофа.