Влияние антропогенных факторов на загрязнение бассейна реки Нуры

В статье рассмотрены главные виды воздействия антропогенных факторов на бассейн р. Нуры, пока­зано взаимодействие города и природы на примере прилегающих городов. С помощью показателей селитебности территории, структуры и плотности населения определена антропогенная нагрузка бас­сейна р. Нуры, учтены практические меры по ликвидации неблагоприятных последствий хозяйствен­ной деятельности человека. По результатам исследования выделены зоны с повышенной концентра­цией населенных пунктов и высокой плотностью сельского населения.

В настоящее время многие регионы Республики Казахстан характеризуются дестабилизирован­ной геоэкологической ситуацией. К их числу относится бассейн реки Нуры. В нем интенсивно разви­ваются горнодобывающая и черная металлургическая промышленность, легкая и пищевая промыш­ленность, пастбищное и загонное животноводство, имеется густая сеть автомагистралей и железно­дорожных магистралей и другие коммуникации, расположены города Караганда, Темиртау, Шах-тинск, Сарань и большое количество сельских населенных пунктов. Увеличение численности населе­ния и рост городов, развитие промышленного и сельскохозяйственного производства в регионе обу­словили активное вовлечение природных ресурсов в хозяйственной оборот, что способствует обострению экологических проблем.

Антропогенные воздействия в бассейне р. Нуры можно рассматривать как селитебные, транс­портные, гидротехнические виды воздействия.

Взаимодействие города и природы во многом зависит от следующих факторов: свойств ланд­шафтов, структуры расселения, расстояний между городами, плотности транспортной сети и др. Если зоны антропогенного воздействия на природу городов сливаются друг с другом, то можно говорить о сильном воздействии города на природу, ведущем к формированию обширных геотехнических сис­тем с интенсивными прямыми и обратными связями. В регионах с островным размещением городов природные ландшафты в пределах межгородских территорий деформируются значительно слабее. В рамках городских агломераций и систем расселения взаимопроникновение города и природы при­водит к формированию селитебных ландшафтов, которые обладают признаками как естественных, так и городских ландшафтов.

Если на первых этапах урбанизации территории были характерны локальные, местные формы взаимодействия городов с геосистемами, то сейчас эти взаимодействия усложняются и переходят на региональный уровень. Ареалы повышенной концентрации поселений разных порядков не только усиливают степень нарушающего воздействия на окружающую среду, но и способствуют увеличе­нию антропогенной нагрузки на межселитебные территории. Хозяйственная деятельность населения в условиях природной среды городов формирует селитебные ландшафты с сильно измененными на­рушениями природными процессами. Основой взаимодействия селитебных участков с компонентами природной среды выступают производственные функции. Селитебный ландшафт находится в постоянном изменении пространственных характеристик под действием строительных и эксплуатационных нагрузок, которые по вызываемым ими последствиям делятся на положительные и отрицательные. По­ложительные нагрузки обеспечивают формирование городского ландшафта в заданном проектном на­правлении. Отрицательные нагрузки обусловлены проявлением нежелательных последствий преобра­зования исходного ландшафта, а также результатами функционирования городских систем.

Для определения антропогенной нагрузки бассейна мы используем показатели селитебности территории, структуры и плотности населения. Все эти показатели в обычных статистических сбор­никах указываются по административно-территориальным единицам. В связи с этим мы тоже при­держиваемся такого принципа [1]: бассейн р. Нуры расположен в Карагандинской и Акмолинской областях и включает территорию Абайского (10 с.о.), Бухаржырауского (19 с.о.), Каркаралинского (14 с.о.), Нуринского (14 с.о.), Осакаровского (12 с.о.), Шетского (5 с.о.), Аршалинского (12 с.о.) рай­онов (табл. 1).

Для получения данных о количестве сельских округов и сельских населенных пунктов, а также уточнения новых названий некоторых населенных пунктов и поселков были использованы материа­лы Темиртауского филиала Государственного архива Карагандинской области, фондовые материалы Тельманского, Нуринского, Каркаралинского, Абайского, Мичуринского, Молодежного и Осакаров­ского районов Карагандинской области [2-5].

На территории плотность населения распределена неравномерно. Это связано с рельефом мест­ности и с расположением типов населенных пунктов (табл. 2).

Анализ плотности населения показывает, что она выше в городах и городах-спутниках, распо­ложенных в речных долинах, например в Караганде (886 чел/км2), Темиртау (586 чел/ км2), Сара-ни (290 чел/ км2), Шахтинске (284 чел/км2). Сельские населенные пункты, расположенные в межсо-почно-равнинных участках и на примыкающих частях междуречья, имеют линейное расположение. Плотность таких сельских населенных пунктов колеблется в пределах 3,1-8,4 чел/км2. Рекреацион­ные районы, которые благоприятно влияют на концентрацию размещения населенных пунктов, тоже имеют наивысшую плотность, например Каркаралинский район (плотность населения 11 чел/км2). Все сельские населенные пункты обеспечены автодорогами [4].

В пределах бассейна р. Нуры можно выделить 5 зон с повышенной концентрацией населенных пунктов и высокой плотностью сельского населения: I) северо-восточная мелкосопочно-равнинная — более 43 сельских населенных пунктов и 7 поселков (плотность населения составляет 4 чел/км2); II) южная — в низовьях р. Шерубайнуры — более 28 сельских населенных пунктов и гг. Абай, Са-рань и Шахтинск (плотность населения 245-290 чел/км2); III) центральная — более 5 поселков и гг. Караганда и Темиртау (плотность населения 586-886 чел/км2); IV) восточная — в верховьях р. Нуры — более 2 поселков (плотность населения 11 чел/км2); V) западная — низовья р. Нуры — более 29 населенных пунктов (плотность населения составляет 0,6 чел/км2).

Дополнительно следует упомянуть нарушения, обусловленные развитием и функционированием стационарных и сезонных селитебных комплексов — городов, поселков, центральных усадьб, отде­лений хозяйств, железнодорожных станций, летовок и зимовок. Большинство стационарных поселков возникло в период с 1928 по 1973 гг. Наиболее крупными населенными пунктами в пределах бассей­на р. Нуры являются города Каркаралинск, Караганда, Темиртау, Сарань, Шахтинск.

Почти все природные и антропогенные геосистемы бассейна р. Нуры испытали транспортное воз­действие. Длина железных дорог в пределах исследуемого региона составляет 743,2 км, общая длина дорог — более 6445,7 км (табл. 3). С учетом факта, что на 1 км дорог, в зависимости от категорий, от­водится 2-7 га территории, общая площадь, занятая транспортными магистралями, более 44,1 км2.

В бассейне р. Нуры получили развитие железные дороги и автомобильные транспортные линии, представленные железной дорогой Караганда-Алматы, Караганда-Астана, дорогами республикан­ского значения (шоссе Спасское — Караганда-Алматы, шоссе Темиртауское — Караганда-Астана), дорогами с твердым покрытием, грунтовыми, проселочными, сезонными дорогами; линиями элек­тропередач, в т.ч. высоковольтными (ЛЭП). По территории региона проходят железнодорожные ма­гистрали Алматы-Караганда-Петропавловск, Караганда-Карагайлы, Алматы-Екатеринбург, Алма-ты-Омск; автомобильные дороги — Алматы-Караганда-Астана, Караганда-Каркаралы-Аягуз, Кара­ганда-Павлодар, Алматы-Екатеринбург, Астана-Киевка-Темиртау, Осакаровка-Киевка-Куланотпес.

Средняя плотность дорог в районе исследований составляет 14,3 км на 100 км2. Дороги с твер­дым покрытием соединяют г. Караганду с населенными пунктами Темиртау, Топар, Абай, Шахтинск, Шахан, Сарань, Актау, Карабас, Ботакара и др. Все населенные пункты между собой связаны сетью грунтовых дорог. Дороги с грунтовым покрытием (проселочные) беспорядочно проложены по всей территории бассейна р. Нуры [6].

Воздействие системы линии электропередач на окружающую среду бассейна складывается из трех аспектов: эколого-экономического, заключающегося в отчуждении и исключении площадей из использования при их создании (под линии электропередач изъяты площади, ширина которых со­ставляет от 6 до 15 м); биогеографического — расчленение элементов ландшафта, создание искусст­венных преград и барьеров; медико-биологического — воздействие электромагнитных полей на био-ту. Часто вдоль линий электропередач отмечается усиление процессов водной эрозии. Например, вдоль ЛЭП шахты № 33, шахты им. Костенко отмечаются промоины глубиной до 60 см, иногда до 2 м, возникшие в связи с нарушением почвенно-растительного покрова и изъятием почвогрунтов при строительстве линии. За счет строительства предприятий угольной и химической промышленности, черной металлургии, расширения и реконструкции действующих предприятий, электрификации же­лезной дороги, присоединения к энергосистемам сельскохозяйственных районов в бассейне значи­тельно возросло потребление электроэнергии. Наиболее крупные тепловые электростанции действу­ют в гг. Караганде, Темиртау и п. Топар. В связи с этим выработка электроэнергии возросла в 3 раза.

Автодороги, особенно в восточной, юго-восточной и южной частях региона (Каркаралинский, Шетский, Бухаржырауский районы), находятся в неудовлетворительном состоянии в результате не­регулируемых дорожно-транспортных перевозок межхозяйственного и внутрихозяйственного значе­ния, разбивания изношенного покрытия дорог и отсутствия капитального ремонта в течение длитель­ного периода. Антропогенная дефляция характерна для геосистем южной и юго-восточной, западной части региона исследований (Шетский, Каркаралинский, Нуринский районы). Причины дефляции заключаются в неупорядоченном движении транспорта, а также разбивании почвогрунтов легкого механического состава в районах строек и в местах его заготовки как строительного и балластового материала. Подобные территории являются очагами дефляции. Особенно распространены проявле­ния дорожной дигрессии в центральных автомагистралях Караганда-Темиртау, Караганда-Пришахтинск, Караганда-Аксу-Аюлы. Транспортное воздействие проявляется и в загрязнении вред­ными веществами. Окислы серы, некоторые углеводороды (бензпирен, бензантрацен и др.) обладают канцерогенными свойствами, то же относится и к окислам свинца. По обочинам шоссе на расстоянии до 50 м от полотна в почве обычно содержатся высокие концентрации свинца, никеля и кадмия. При строительстве автомобильных дорог почвенно-растительный покров был нарушен не только на месте создания дороги, но и в пределах полосы отчуждения. Вдоль дорог на отдельных участках отмечается строительное замусоривание почвенно-растительного покрова.

Искусственно созданные объекты — пруды, водохранилища, накопители, отстойники и кана­лы — имеют значительное, но локально-площадное и линейное распространение в пределах региона. Распространены следующие типы гидрообъектов: обслуживающие водоснабжение (канал Ертис-Караганда, р. Нура, р. Шерубайнура, Шерубайнуринское водохранилище); обслуживающие потреб­ности сельского хозяйства (Самаркандское и Жартасское водохранилища, оз. Тениз); рыбохозяйст­венного назначения (оз. Ботакара, оз. Сасыкколь); комплексного использования и являющиеся источ­никами обводнения пастбищных земель (р. Нура, р. Ащысу, р. Шийли и др.). В пределах бассейна насчитывается более 100 прудов и водохранилищ. Малые озера группируются вдоль рек, ручьев и протоков, средние и крупные в основном приурочены к древним долинам рек. На территории региона построено 6 крупных водохранилищ (Шерубайнуринское, Самаркандское, Жартасское, Федоровское, Саранское, Чкаловское), используемых для промышленного и питьевого водоснабжения, для ороше­ния садово-огородных участков, для нужд электростанции и рекреации. Все гидротехнические со­оружения были построены в 40-70-е годы XX в., поэтому многие системы выходят из строя, некото­рым необходимо построить дополнительные гидротехнические сооружения и произвести ремонтные работы.

Под влиянием антропогенной деятельности происходят сравнительно быстрые необратимые из­менения в геосистемах, прилегающих к гидротехническим объектам, развиваются подтопление и за-болочивание, вторичное засоление. Отходы и канализационные (фекальные) стоки обогащают воды фосфором и азотом, что повышает в них уровень продукционно-биологических процессов. Если из­менение одного-двух биогенных компонентов геосистем приводит к нарушению внутриландшафт-ных взаимосвязей, но часто в той или иной степени обратимо, то изменение литогенной основы ландшафта, коренное изменение водного режима и рельефа территории видоизменяют сам механизм межландшафтных связей. Данные нарушения приводят к формированию иных экологических усло­вий на территории и полной трансформации природной подсистемы в целом, что необратимо. Эти различия нами учитывались при выработке практических мер по ликвидации неблагоприятных по­следствий хозяйственной деятельности.

Таким образом, рассматривая влияние антропогенных факторов на загрязнения бассейна реки Нуры, можно отметить следующие условия:

• во-первых, антропогенное воздействие на речные бассейны приводит к более интенсивному перераспределению вещества и энергии, чем это происходит при естественных сукцессиях ландшаф­тов (за исключением эндогенных, катастрофических явлений и процессов);
• во-вторых, любое антропогенное вмешательство в природную среду приводит к тем или иным сдвигам во всей структуре ландшафта, в его внутри- и межландшафтных взаимосвязях;
• в-третьих, антропогенное воздействие на естественные ПТК всегда имеет целенаправленный или случайный характер. В первом случае формируется «культурный ландшафт», во втором — ан­тропогенно-нарушенный ландшафт, являющийся ареной развития процессов деградации земель. При этом случайные нарушения могут быть следствием непосредственной эксплуатации природно-ресурсного потенциала территории или побочным результатом целенаправленных изменений естест­венных геосистем при создании их культурных модификаций;
• в-четвертых, негативные физико-географические процессы являются результатом функцио­нирования биологически или техногенно-биологических составляющих геосистем, созданных чело­веком (например, отвалы, свалки мусора, скопление биогенных отходов у животноводческих ферм и т.д.).

Список литературы

1. Фондовые материалы Нура-Сарысуйского департамента экологии. — Караганда, 2009. — 30 с.
2. Архивно-фондовые материалы Государственного архива Карагандинской области. Фонды № 73-215.
3. Численность населения РК по полу в разрезе областей, районов и районных центров на начало 2009 г. Сер. 15. Демо­графия. — Астана, 2009. — 32 с.
4. Фондовые материалы ДГП Карагандинского центра гидрометеорологии. — Караганда, 2009.
5. Национальный атлас Республики Казахстан. — Алматы, 2009.
6. Жангожина Г.М. Морфологические особенности долины реки Нуры // Динамиката на съвременната наука: Мате­риалыV науч.-практ. конф. — София: БялГРАД-БГ ООД, 2009. — С. 73-75.