В Евразийском национальном университете имени Л.Н. Гумилева состоится защита диссертации на соискание степени доктора философии (PhD) Улыкпановой Меруерт Муратовны на тему «Влияние антропогенных факторов на геохимическую структуру ландшафтов бассейна реки Ертис: в пределах Восточного Казахстана» по образовательной программе «8D05213 – География».
Диссертация выполнена на кафедре «Кафедра Физической и экономической географии» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева.
Язык защиты - казахский
Официальные рецензенты:
Казангапова Нургуль Буркитбаевна – кандидат географических наук, PhD, ассоциированный профессор Института сельского и лесного хозяйства НАО «Казахский Агротехнический исследовательский университет имени С. Сейфуллина», специальность: 25.00.27 - «Гидрология суши, водные ресурсы и гидрохимия» (г.Астана, Республика Казахстан);
Алдажанова Гульнар Булатовна – доктор философии (PhD), старший научный сотрудник лаборатории ландшафтоведения и природопользования имени Г.В. Гелдыевой, АО «Институт географии и водной безопасности», специальность: «6D060900 – География» (г.Алматы, Республика Казахстан).
Временные члены Диссертационного совета:
Курепина Надежда Юрьевна – кандидат географических наук, старший научный сотрудник, Институт водных и экологических проблем Сибирского отделения Российской академии наук, специальность: 25.00.33 – «Картография» (г. Барнаул, Российская Федерация);
Кудерин Аманжол Алимжанович – доктор философии (PhD), заведующий лабораторией ландшафтоведения и проблем природопользования имени Г.В. Гельдыевой АО «Института географии и водной безопасности», специальность: «6D060800 - Экология» (г. Алматы, Республика Казахстан);
Пашков Сергей Владимирович – кандидат географических наук, ассоциированный профессор, профессор кафедры «География и экология» Северо-Казахстанского университета имени Манаша Козыбаева, специальность: 25.00.36 - «Геоэкология» (г. Петропавловск, Республика Казахстан).
Научные консультанты:
Озгелдинова Жанар Озгелдиновна – доктор философии (PhD) и.о. профессора кафедры «Физической и экономической географии» НАО Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева, специальность: «6D060900 – География» (г. Астана, Республика Казахстан);
Останин Олег Васильевич – кандидат географических наук, доцент кафедры «Физической географии и геоинформационных систем» Алтайского государственного университета, специальность: 25.00.23 – «Физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов» (г. Барнаул, Российская Федерация).
Защита состоится: 19 декабря 2025 года 11:00 часов в Диссертационном совете по направлению подготовки кадров «8D052 – Окружающая среда» по образовательной программе «8D05213 – География» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева. Проведение заседания диссертационного совета в смешанном (оффлайн и онлайн) формате.
Ссылка: https://surl.li/dgneoe
Адрес: г. Астана, ул. Кажымукана, 13, учебный корпус №3, зал заседаний (ауд. №333).
Аннотация (рус.): Актуальность темы исследования. Изучение геохимической структуры ландшафтов представляет собой неотъемлемую часть комплексного подхода к исследованию геоэкологических процессов, протекающих в природных системах. Одной из главных причин важности данного направления является то, что геохимическая структура ландшафтов является индикатором состояния природной среды и отражает степень воздействия различных природных и антропогенных процессов. В настоящее время в результате интенсивного развития отраслей хозяйства обострились проблемы, связанные с химическим загрязнением компонентов природной среды. Антропогенная деятельность стала существенным геохимическим фактором, влияющим на перераспределение элементов в ландшафте. Миграцию химических элементов на земном шаре в результате хозяйственной деятельности А.Е. Ферсман определил как техногенную, а сумму процессов, вызывающих эту миграцию, назвал техногенезом. Таким образом, оценка геохимической структуры ландшафтов, подвергшихся антропогенной нагрузке различного уровня, является актуальной задачей современности. В условиях стремительного антропогенного воздействия на природные ландшафты, таких как загрязнение атмосферными выбросами, отходов в водоемы и интенсивное использование сельскохозяйственных земель, геохимические исследования становятся важным инструментом для выявления источников загрязнения и оценки их воздействия на экосистемы. Это особенно важно для таких регионов, как бассейн реки Ертис в пределах Восточного Казахстана, где интенсивное использование природных ресурсов и развитая промышленность накладывают свой отпечаток на геохимическую структуру ландшафтов. Река Ертис берет свое начало в Китае и протекает через территорию Казахстана, где расположено большое количество промышленных предприятий, сбрасывающих сточные воды, состоящие из тяжелых металлов. К таким предприятиям можно отнести: Ульбинский металлургический завод, Усть-Каменогорский свинцово-цинковый комбинат, титано-магниевый комбинат г. Усть-Каменогорска и т.д. Загрязнение прибрежной зоны реки Ертис происходит отходами жизнедеятельности человека, в частности твердыми бытовыми и промышленными. К числу наиболее распространенных и опасных для биоты загрязнителей региона исследования относятся тяжелые металлы. Для них характерны высокая токсичность, мутагенный и канцерогенный эффекты. Здесь исследование геохимии позволяет не только выявить загрязнение, но и предложить меры для восстановления нарушенных ландшафтов, оптимизации использования природных ресурсов и улучшения качества жизни населения. Целью диссертационного исследования является оценка влияния антропогенных факторов на геохимическую структуру ландшафтов бассейна реки Ертис в пределах Восточного Казахстана для определения степени техногенных аномалий загрязняющих веществ. Задачи исследования: – проанализировать природные факторы в формировании геохимической структуры ландшафтов; – составить геохимическую карту ландшафтов исследуемого бассейна; – определить источники и виды антропогенного воздействия на территории региона исследования; – определить фоновое содержание основных химических элементов в компонентах ландшафтов, оценить их роль в формировании геохимической структуры; – определить содержание и пространственное распределение химических элементов в компонентах ландшафтов, выявить потоки загрязняющих веществ, исходящих от основных источников антропогенного воздействия; – проанализировать геохимические условия миграции веществ в ландшафтах исследуемого региона; – оценить техногенные аномалии тяжёлых металлов в почвах исследуемого региона; – разработать рекомендации по оптимизации ландшафтов. Работа основана на методологии ландшафтно-геохимических исследований, основные положения которой развиты в работах А.И. Перельмана, Н.С. Касимова, М.А. Глазовской. Основными методами исследования явились сравнительно-географический, статистический, методы пространственной интерполяции и геосистемно-бассейновый подход. Химико-аналитические работы проведены в испытательных лабораториях ТОО «ЭкоНус» в городе Караганда и АО "Национальный центр экспертизы и сертификации" в городе Семей. Содержания химических элементов в пробах определялись атомно-абсорбционным методом, методом определения pH с помощью pH-метра (ГОСТ 26423-85), титриметрический метод (ГОСТ 26424-85), аргентометрический метод (ГОСТ 26425-85), турбидиметрический метод (ГОСТ 26426-85). Для обработки полученных результатов использовался вариационно-статистический анализ, при построении карт - геоинформационное картографирование и данные ДЗЗ. Положения, выносимые на защиту: 1. Геохимическая классификация и картографирование на ландшафтно-геохимической основе позволяют оценить природные факторы и условия миграции химических элементов. 2. Определены региональные фоновые значения валовых форм химических элементов в поверхностных водах, почвах и растениях бассейна реки Ертис в пределах Восточного Казахстана, что позволило выявить региональные особенности геохимической структуры ландшафтов. 3. Содержание и пространственное распределение загрязняющих веществ в компонентах ландшафтов бассейна реки Ертис в Восточном Казахстане определяются контрастностью антропогенной нагрузки, возникающей в результате хозяйственного освоения. 4. Ландшафты бассейна реки Ертис в Восточном Казахстане различаются по условиям миграции веществ, что характеризуется разнообразием факторов, определяющих отличия в фоновом содержании элементов и пространственную вариацию геохимической структуры. 5. Техногенные аномалии ландшафтов Восточного Казахстана в бассейне реки Ертис являются индикаторами комплексного воздействия нескольких источников загрязнения. Критериями выделения техногенных аномалий является коэффициент, равный отношению содержания тяжелых металлов в исследуемой пробе к их среднему фоновому содержанию. На основании полученных результатов можно сделать следующие выводы: 1. В пределах бассейна реки Ертис выделено и показано на карте 68 отдельных ландшафтов. В условных обозначениях по темам и подтемам выделены следующие категории районирования: классы (равнины, горы); типы равнинных ландшафтов (степные, полупустынные), типы горных ландшафтов (нивальные, горно-луговые, лесные, лесостепные, степные, полупустынные, пустынные ландшафты), подтипы (северные степные, южные степные). 2. На основе ландшафтной карты, составленной с использованием классификации А.И. Перельмана, построена карта геохимических ландшафтов. В бассейне выделено 12 геохимических ландшафтов, характеризующихся различиями в водообмене, денудации и биогенном накоплении элементов в водах, почвах и растениях. В засушливых степях преобладают равнины с медленным и средним водообменом, где элементы, особенно в корневых системах растений, накапливаются биогенным путем. В суббореальных пустынях широко распространены равнинные ландшафты с медленным водообменом, где преобладает химическая денудация. В горно-луговых ландшафтах с интенсивным водообменом и четкой границей между автономными и подчиненными ландшафтами преобладает механическая денудация. Биогенное накопление элементов в пустынных почвах выражено слабо, особенно для азота и хлора, тогда как для флоры характерно интенсивное биогенное накопление Na, Cl, S, K и P. 3. Определены фоновые значения для почвенного покрова и растительности исследуемого региона. Проведен сравнительный анализ концентраций фоновых показателей поверхностных вод, почв и растительности с данными различных авторов. Особенностью геохимических ландшафтов бассейна реки Ертис является фоновый повышенный уровень содержания ряда элементов, связанный с наличием вторичных ореолов рассеяния (литохимических аномалий) рудообразующих (медь, цинк, свинец) и сопутствующих элементов (свинец, цинк и др.). Также в почвах южных степей бассейна, в зоне биогеохимического барьера, в верхней части гумусового горизонта за счет биогенного накопления хорошо накапливаются P, S, K, Ca, местами Mg, Na, Sr, Mn, Cu, Zn, Mo, Co, As, Ag, Ba, Pb и другие микроэлементы. В окислительных условиях горно-луговых ландшафтов бассейна возможны накопления подвижных и слабоподвижных элементов: Zn, Cu, Ni, Pb, Cd, Hg, Ag, Bi. А в щелочной окислительной среде почв суббореальных пустынь бассейна, низкое содержание органического вещества, очень слабое увлажнение определяют низкую интенсивность миграции и накопления многих элементов. 4. Хозяйственная деятельность, осуществляемая в пределах исследуемого бассейна, и, следовательно, ключевыми факторами антропогенной модификации геохимических ландшафтов являются промышленная и сельскохозяйственная деятельность: добыча полезных ископаемых, гидротехническое строительство, выпас скота, а также расширение территорий населенных пунктов и строительство транспорта. По результатам геохимических исследований, проведенных на фоновых ключевых участках и территориях, расположенных в зоне сильного антропогенного загрязнения, установлено, что спектр загрязнения компонентов геохимических ландшафтов бассейна реки Ертис продуктами техногенеза свидетельствует о многоотраслевом промышленном производстве с преобладанием металлургических циклов предприятий. Техногенные потоки большинства загрязняющих веществ, поступающих со сточными водами Усть-Каменогорского промышленного центра, вытягиваются вдоль берега главного притока Ертис – реки Ульбы. Установлено значительное увеличение концентраций NH4+, Mg2+, NO2- и Cu2+ и Zn2+ в воде и Cu2+, Zn2+ и Pb2+ в почве, Cu2+, Zn2+ и Pb2+ и Cd2+ в растениях по мере приближения к источнику выбросов. Усиленное накопление токсических веществ в геохимических ландшафтах зоны рассеяния стока формирует трансформацию природных комплексов, создавая новые геохимические условия, изменяющие параметры массо- и энергообмена. 5. Для сопоставления полученных полевых данных с результатами, полученными с использованием космических снимков, были изучены различные соотношения спектральных полос Landsat-8/OLI с целью выделения металлосодержащих зон на исследуемой территории. Карты индексов глинистых минералов и карбонатов, составленные по результатам полевых исследований 2022-2024 годов, подтверждают проведенные полевые исследования. Максимальные значения индексов глинистых минералов (1,43-1,95) и карбонатов (0,58-0,66) были выявлены в ландшафте 6, который включает ключевые промышленно-разработанные территории, такие как такие как месторождения меди (Николаевское) и полиметаллических руд (Белоусовское, Риддер-Сокольное, Тишинское). В этих районах наблюдается значительное превышение предельно допустимых концентраций (ПДК) тяжелых металлов, например, меди (148,6 мг/кг), превышающей ПДК в 49,5 раза, и свинца, достигающего 190,2 мг/кг, что в 6 раз выше ПДК. Эти данные подтверждают высокую техногенную нагрузку на указанные ландшафты, связанную с деятельностью горнодобывающих предприятий. 6. Были рассчитаны коэффициенты различных типов миграции элементов. В результате можно сделать вывод, что миграция и накопление химических элементов в ландшафтах зависят от множества факторов, таких как геохимические барьеры, рельеф, химический состав вод и изменение экологической обстановки, что приводит к формированию уникальных ландшафтных аномалий и геохимических процессов. Миграция элементов в водном потоке происходит в основном в периоды таяния снега и после ливневых дождей, когда реки наполняются водой и активизируется процесс переноса элементов. В горно-луговых ландшафтах, где преобладают ландшафты III типа, наблюдается латеральная миграция, при которой элементы накапливаются в аккумулятивных ландшафтах за счет их переноса во взвешенном и растворенном виде с территории речного бассейна. Сухие степные и суббореальные пустынные ландшафты относятся к кальциево-натриевому классу и характеризуются слабощелочными и щелочными условиями. В этих ландшафтах геохимическая дифференциация происходит в основном путем радиальной миграции элементов с почвенно-грунтовыми водами. Почвы исследуемых территорий, особенно на склонах гор, демонстрируют значительную дифференциацию по профилю с накоплением элементов, таких как свинец, медь и цинк, в гумусовых горизонтах. Это связано с радиальной дифференциацией и различиями в окислительно-восстановительных условиях верхних и нижних горизонтов почвы. 7. Рассчитан коэффициент техногенных аномалий (Ас), являющийся одним из основных показателей, позволяющих оценить степень концентрации в химическом составе окружающей среды и выявить воздействие антропогенных факторов. По результатам проведенной работы создано картографическое отображение степени загрязнения почв бассейна реки Ертис. Установлено, что на территории бассейна реки Ертис преобладают геохимические ландшафты с сильной и очень сильной степенью загрязнения почв. Геохимические ландшафты, где в структуре природопользования преобладает горнодобывающий и перерабатывающий комплекс (Усть-Каменогорский промышленный узел), характеризуются сильной и очень сильной степенью загрязнения, при этом все его компоненты сильно нарушены. 8. На основе анализа степени загрязнения почв геохимических ландшафтов разработаны рекомендации для сильно и очень сильно загрязненных геохимических ландшафтов бассейна реки Ертис. С учетом современного геоэкологического состояния геохимических ландшафтов предложены такие виды улучшения состояния почв и поверхностных вод, как фиторемедиация, биоремедиация, гидромелиорация. На основании полученных результатов были сформулированы следующие выводы, что полученные результаты могут быть использованы не только при определении мер экологической реабилитации территории исследования, а также могут послужить модельной для совершенствования геохимических исследований геосистем, ориентированных на решение задач практики природопользования. Научная новизна работы заключается в следующем: 1. Разработана среднемасштабная карта геохимических ландшафтов бассейна реки Ертис в Восточном Казахстане, отражающая геохимические условия миграции и концентрации вещества в геохимических ландшафтах. Проведен анализ морфологической структуры геохимических ландшафтов: выделены 4 группы, 3 типа, 3 подтипа и определены 12 геохимических ландшафтов. 2. На основе комплексных исследований, проведенных в бассейне реки Ертис в Восточном Казахстане, определен фоновый состав исследуемых веществ по основным компонентам ландшафтов (поверхностные воды, почвы и растительность). 3. В полевых условиях выявлены пространственные различия загрязняющих элементов, а также установлены основные закономерности распределения и миграции загрязняющих веществ в природных водах, почвах и растениях. Теоретическая и практическая значимость работы. Результаты ландшафтно-геохимических исследований могут быть использованы для оценки состояния локальных и региональных природно-антропогенных геосистем. Определяя интенсивность миграции и дифференциации химических элементов, можно не только охарактеризовать современные процессы, но и прогнозировать накопление или вынос полезных или вредных элементов и соединений в ландшафте. Таким образом, полученные выводы имеют важное значение для комитетов по экологии и охране окружающей среды, земельным ресурсам и землепользованию, поскольку они включают анализ геохимического воздействия промышленности и сельского хозяйства на природные ландшафты. Структура Диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованных источников и 8 приложений. Основное содержание изложено на 201 страницах машинописного текста, иллюстрировано 42 рисунками и 36 таблицами. Список литературы включает 182 наименований. Основные положения и выводы диссертационного исследования изложены в 6 опубликованных работах, 4 – в журналах, входящих в международную базу Scopus, остальные прошли апробацию на международных научно-практических конференциях.
Отзыв зарубежного консультанта
Заключение комиссии по этической оценке исследований
Решение диссертационного совета
Защита диссертации: https://www.youtube.com/watch?v=LXUA6-S5Pwc
