Техногенные воздействия на литосферу, их систематика и экологические последствия.

Посредниче­ские функции техники могут быть представлены:

как средство использования ресурсов природы (горно-добывающая и перера­батывающая, сельскохозяйственная, водозаборы и т.д.);

как средство управления природой (оросительные и дренажные системы, средства технической мелиорации грунтов, средства химизации сельского хозяй­ства и т.д.);

как средство защиты от неблагоприятных природных процессов (противо­оползневые и селезащитные сооружения и т.д.).

Некоторые технические объекты выступают, как было показано ранее, исклю­чительно как потребители геологического пространства.

Во всех случаях в большей или меньшей степени в результате деятельности тех­нических объектов имеет место преобразование среды обитания. Все чаще употреб­ляется понятие о средоизменяющей активности техники. Ее можно рассматривать с точки зрения влияния на вещественно-энергетический баланс литосферы, а, сле­довательно, и на экологические функции последней. При этом следует различать воздействия техники целенаправленные (неизбежные) и стихийные, возникающие при нарушениях технологии строительства и эксплуатации. С точки зрения целенаправленных воздействий Т.И.Аверкина выделяет шесть групп технических объек. тов, которые осуществляют обратимое или необратимое воздействие:

снижение ресурсного потенциала геологических тел: карьеры,нефтедобывающие скважины, водозаборы и т.

повышение ресурсного потенциала геологических тел: оросительные системы, средства технической мелиорации грунтов и т.д.;

снижение напряженности геофизико-геохимического фона: системы дезактивации, очистные сооружения и т.д.;

повышение напряженности геофизико-геохимического фона: средства хими­зации сельского хозяйства, могильники, теплотрассы, линии электропередач и т.д.;

снижение геодинамического потенциала геологических тел: берегоукрепи­тельные сооружения, контрбанкеты и т.д.;

повышение геодинамического потенциала: выемки автомобильных и желез­ных дорог и т.д.

В этой систематике не учитывается, что практически все технические устрой­ства занимают некоторый объем и тем самым снижают ресурсы свободного, неос­военного пространства литосферы. Однако и без этого четко видно, что они оказы­вают, так называемые, техногенные воздействия на экосистемы.

Под техногенным воздействием понимают различные по своей природе, меха­низму, длительности и интенсивности нагрузки, оказываемые производствен­но-хозяйственной деятельностью человека на природные среды, включая лито­сферу и биоту. Следует напомнить, что техногенное воздействие - продукт циви­лизации, а его специфика и масштабы формировались и изменялись одновременно с развитием общества и достигли максимума на современном этапе, создав реаль­ные предпосылки экологического кризиса.

Оценку техногенных воздействий на литосферу и их экологических послед­ствий можно вести по разным направлениям: по видам производственной деятель­ности; по набору и характеру воздействий на определенный компонент литосферы (породы, рельеф, подземные воды и др.); по природе техногенных процессов, их генетической сущности.

Первое направление связано с прямой зависимостью характера и интенсивно­сти техногенного воздействия с особенностями функциональной ориентации про­изводственного объекта, с производственной спецификой источника воздействия. Однако на практике, особенно, в пределах урбанизированных и горно-добывающих территорий, воздействия от отдельных источников, как правило, наклады­ваются друг на друга, суммируются и видоизменяются. Это крайне затрудняет оценку экологических последствий отдельных объектов, так как приходится иметь дело с синергетикой техногенных воздействий и их последствий.

Второе направление ориентировано преимущественно на анализ какой-либо одной геологической составляющей литотехнической системы. Оно не позволяет комплексно ответить непосредственно на вопрос о техногенных воздействиях на литосферу, хотя опосредованно и связана с ним.Третье направление позволяет избежать отмеченные сложности в первых двух подходах и оценить экологические последствия техногенных воздействий по их генетической природе.

Основная таксономическая единица этой классификации - классы, которые выделяются по природе (механизму) техногенного воздействия; физическое, физико-химическое, химическое и биологическое. В составе первого обособляются подклассы по конкретным физическим полям (термическое, радиационное, элекромагнитное и др.). Типы воздействий обособлены по признаку "прямого" и 'V ратного" действия (например, повышение - снижение, аккумуляция - эрозия, нагревание - охлаждение и т.д.), виды - по конкретному техногенному влиянию, свя­занному с определенной группой источников воздействия (например, отсыпка терриконов, отвалообразование, шахты, рудники, ТЭЦ, ТЭС, ГРЭС и т.д.).

Видовое техногенное воздействие характеризуется количественными показа­телями, отражающими его специфику.

При анализе классификации следует учитывать, что в ней рассмотрены лишь исходные "первичные" техногенные воздействия, а не каскадный эффект, который подлежит учету по другим критериям, главным образом, связанным с геологиче­ской средой (породы, рельеф, подземные воды и др.). С экологических позиций важно, что в рассматриваемой классификации таксоны и признаки их выделения не зависят от иерархии геологических тел и масштабного уровня исследования. Это позволяет по единому признаку оценивать экологические последствия техно­генных воздействий от локальных до планетарного уровней геологических тел и литотехнических систем.

Первый класс техногенных воздействий на геологическую среду объединяет воздействия физической природы. Это самый большой и разнообразный класс, со­стоящий из шести подклассов.

К подклассу механического воздействия относятся техногенные воздействия на геологическую среду, оказываемые механическим путем без применения гид­ромеханизмов. Механическое воздействие передается на породы, рельеф, но не передается непосредственно на подземные воды; оно влияет на некоторые геоди­намические процессы.

К подклассу гидромеханических воздействий относятся механические воз­действия, осуществляемые с помощью гидромеханизмов. Эти воздействия связа­ны с геодинамическими, также в основном передаются на породы, рельеф, но не передаются на подземные воды.

Подкласс гидродинамических воздействий объединяет собственно гидроди­намические воздействия на подземные воды, на их гидродинамический режим. Воздействия этого подкласса влияют как на вещественные компоненты геологиче­ской среды (горные породы и подземные воды), так и на геодинамические процес­сы. При этом изменения рельефа проявляются как следствие этих воздействий в результате активизации геодинамических процессов.

Экологические последствия, связанные с этими тремя подклассами воздей­ствия, достаточно близки между собой, так как объединены рамками ресурсной и геодинамической экологической функции литосферы, её экологическими свойствами. Экологический диапозон последствий весьма широк и охватывает следующие основные направления. Прямое воздействие на челове кА связано со нижением комфортности проживания, а иногда и с необходимостью отселения и даже гибелью людей при деформации и разрушении здании, горных выработок крупных инженерных сооружений. Механическое воздействие влияет и на диких животных, приводя к их гибели или миграции в более спокойные места обитания Если посмотреть на потенциальные источники воздействия, связанные с рассматриваемыми подклассами, неизбежно вытекает вывод, что именно с ними связаны потери минерально-сырьевых ресурсов, снижение качества и площадей ре­сурса геологического пространства - важнейших факторов, определяющих ста­бильность функционирования экосистем высокого уровня организации.

Подкласс термических техногенных воздействий обусловлен действием теп­ловых полей, а точнее - их отклонениями от природного фона. Термическое техно­генное воздействие вне криолитозоны в основном влияет непосредственно лишь на вещественные элементы геологической среды: горные породы и подземные во­ды, и в меньшей мере влияет на рельеф и геодинамические процессы. В пределах же криолитозоны это воздействие оказывается одним из ведущих, существенно влияющим на все без исключения компоненты геологической среды, включая ре­льеф и различные геодинамические процессы. По сути этим определяется спектр и территориальная приуроченность экологических последствий, чаще всего при­водящая к снижению комфортности проживания населения, трансформации био­геоценозов, изменению качественных и количественных характеристик ресурса геологического пространства.

К подклассу электромагнитных техногенных воздействий относятся воздей­ствия, осуществляемые под действием электрических, магнитных или электро­магнитных полей. Электромагнитные воздействия влияют непосредственно лишь на вещественные элементы геологической среды - горные породы и подземные воды - и не влияют на рельеф и геодинамику территории. В экологическом отно­шении последствия воздействия этих полей, а точнее их аномальных значений, до­статочно серьезны. Они приводят к рассогласованию ритмов головного мозга у че­ловека и нарушению его психической функции, а также разрушению иммунной системы, т.е. непосредственно влияют на здоровье людей и условия их существо­вания. Для урбанизированных территорий стал актуальным вопрос о регламента­ции мощности и режима работы электромагнитных излучателей.

Подкласс радиоактивных воздействий объединяет воздействия, вызванные радиацией. Они не оказывают влияния на рельеф и геодинамические процессы, а влияют только на вещественные элементы геологической среды: горные породы и подземные воды. Экологическими последствиями этих воздействий являются онкология, лучевая болезнь, мутагенные изменения, т.е. факторы, определяющие не только здоровье, но и саму возможность существования человека. Одновременно аномалии радиационных полей резко ухудшают качество ресурса геологического пространства ("Чернобыльский след"). Дезактивация приводит к его улучшению. шению и приближению к фоновым значениям. Установлено, что с радиационными полями повышенной активности (дозы излучения) связаны аномалии в развитиирастительности (явления гигантизма ягод, грибов и др)

Во второй класс объединены техногенные воздействия физико-химической природы, т.е. воздействия, обусловленные различными поверхностными физико- химическими явлениями и поглотительной способностью пород (адсорбцией диффузией, осмосом, капиллярными явлениями и т.д.). Поэтому воздействия данного класса влияют лишь непосредственно на вещественные элементы геологиче ской среды. Здесь выделяются такие типы воздействий, как гидратное осуществляемое за счет техногенной гидратации или дегидратации пород, кольматирование пород, выщелачивание и ионообменное воздействие.

Экологические последствия этих воздействий связаны в основном с измене­нием качества геологического пространства как в сторону улучшения, так и его снижения. Процессы выщелачивания (например, серы) могут влиять на ресурсы минерально-сырьевой базы и снижение комфортности проживания населения.

Третий класс включает в себя воздействия химической природы, обусловлен­ные химическим взаимодействием различных веществ и компонентов геологиче­ской среды - пород и подземных вод. Воздействия этого класса влияют лишь на ве­щественные компоненты геологической среды и не влияют непосредственно на рельеф и геодинамические процессы. В этом классе выделяются три типа тех­ногенных воздействий - химическое загрязнение, химическая очистка и химиче­ское закрепление массивов горных пород.

Экологические последствия химического загрязнения связаны со специфиче­скими формами заболевания населения (гипер- и гипоэлементозы), нарушения функции гомеостатической регуляции организма с развитием мутаций и другими тяжелыми последствиями, а в целом приводят к патогенезу живых организмов. С ореолами техногенного загрязнения связано и резкое ухудшение качества ресур­са геологического пространства, а иногда и потеря его на длительное время. С хи­мической очисткой и закреплением массивов горных пород связано улучшение ка­чества жизни и улучшение качества ресурса геологического пространства.

В класс биологических воздействий объединяются техногенные воздействия биологической, точнее микробиологической, природы, которые произвольно или непроизвольно вызываются человеком. Биологические техногенные воздействия оказывают влияние только на вещественные элементы геологической среды: гор­ные породы и подземные воды и не влияют непосредственно на рельеф и геодина­мические процессы. Среди них выделяются два типа воздействий - биологическое загрязнение и очистка компонентов геологической среды.

Экологические последствия биологических воздействий выражаются либо в увеличении заболеваемости людей инфекционными болезнями (загрязнения либо в улучшении здоровья и качества жизни населения (биологическая очисть компонентов геологической среды). Разновидности при физическом, физико-хи мическом и химическом воздействиях выделяются по признакам: времени (постоянные, временные), размера (точечные, линейные, площадные, объемные), положения (наземные, подземные), обратимости (обратимые, необратимые); при радиационном типе воздействия добавляется воздействие по виду радионуклидов, при биологическом - по виду микроорганизмов.

Содержание табл. 64 и сделанные к ней комментарии свидетельствуют о широ ком диапазоне техногенных воздействий на экологические функции литосферы, биоту и широком спектре их экологических последствий. Последние сводятся к ухудшению комфортности проживания, повышению заболеваемости и вынуж­денной миграции населения, деградации природных биоценозов, снижению каче­ства и потере ресурса геологического пространства, истощению минерально-сырьевых ресурсов. Очевидно, что настало время более действенного экологиче­ского контроля за деструктивными формами техногенного воздействия и порож­дающими их причинами.

17. Литотехничекие системы как результат взаимодействия….

Современные особенности экологических функций и свойств литосферы -продукт ее эволюционного природного геологического развития и техногенеза Именно последний фактор - техногенез - обусловил преобразование многих со­ставляющих экологических функций литосферы, главным образом, в негативном направлении. Под литотехнической системой в общем виде следует понимать любую комбинацию из технического устройства и литосферного блока любой размерности, элементы которой взаимодействуют друг с другом и объединяются единством выполняемой социально-экономической функции. Это - новые искусственно-естественные образования. В инженерной геологии они изучаются с целью обеспечения устойчивого функционирования ин­женерных сооружений, инженерно-хозяйственной деятельности человека, а в экологической геологии - как компонент эколого-геологической системы, определя­ющий характер и интенсивность воздействия на биоту.

Решение таких задач требует специального подхода к рассмотрению литотехни­ческой системы как системного единства технических объектов и геологических тел. Главное с эколого-геологических позиций - создание литотехнической систе­мы приводит к изменению типа эколого-геологической системы: начинает функ­ционировать природно-техническая эколого-геологическая система реальная.

Литотехнические системы характеризуются определенными и временными границами, структурой, свойствами и состоянием из этих параметров рассматривается с точки зрения эколого-геологических особенностей литотехнических систем и в конечном итоге служит для оценки экологических последствий их функционирования.

Пространственный контур литотехнической системы с экологических позиций должен проводиться по внешней границе зоны ее экологического в; Эта зона охватывает всю территорию, в пределах которой под влиянием прямых и косвенных техногенных воздействий происходят существенные изменения всех или некоторых ее элементов, имеющих экологическое значение. Ореол такого вли­яния обычно характеризуется показателями, отражающими размеры и форму пло­щадей техногенных изменений: деформированных, заболоченных, засоленных или подтопленных земель, химического загрязнения, влияния теплового воздей­ствия сооружений, химического или радиоактивного воздействия при миграции компонентов от источника диффузионным или фильтрационным путем и т.д. Если объект оказывает комплексное воздействие на среду, граница должна проводиться по совокупному ореолу техногенных изменений экологически существенных свойств литосферы.

Граница литотехнических систем, проводимая с эколого-геологических пози­ций, в некоторых случаях совпадает с границей "сферы взаимодействия" в инже­нерно-геологическом понимании, но в большинстве ситуаций не совпадает и окон-туривает существенно большую площадь.

При рассмотрении временных границ литотехнической системы началом ее формирования обычно принимают начало строительства или какой-либо иной хо­зяйственной деятельности. Конечной временной границей можно считать момент ликвидации технического объекта, например, здания. Окончание эксплуатации карьера означает прекращение деятельности системы "карьер - массив горных по­род", но является началом функционирования новой системы "рекультивирован­ный карьер - массив горных пород". Некоторые технические объекты (например, полигоны бытовых и промышленных отходов) подлежат не ликвидации, а консер­вации. Время их "закрытия" нельзя считать конечным рубежом деятельности ли­тотехнической системы, так как с ним не исчезают химический, биологический и тепловой эффекты.

Характеристика структуры системы предусматривает выделение подсистем, элементов систем, систем разных уровней, а такие выявление их взаимоотношений (связей). Традиционно в литотехнических системах обособляют геологическую и техническую составляющие - подсистемы первого порядка; иногда добав­ляют подсистему управления. Они, в свою очередь, разбиваются на подсистемы второго, третьего и т.д. порядков. Например, природная подсистема подразделяет­ся на вещественную подсистему и подсистему энергетических полей. Далее в ве­щественной подсистеме выделяются подсистемы третьего порядка: горных пород, подземных вод, рельефа и т.д. Подсистемы самого низкого уровня выступают в ка­честве элементов систем.

По уровню организации выделяют элементарные, локальные, региональные и глобальные литотехнические системы. Первые включают единичные сооружения (например, цех завода) и массив пород в зоне его влияния. Весь завод и объем лито­сферы в пределах его влияния образуют системы локального уровня. Региональные литотехнические системы объединяют комплексы локальных и, в свою очередь, яв­ляются составными частями глобальной литотехнической системы -технолитосфе-ры. Иногда выделяют литотехнические системы национального уровня, простран­ственные контуры которых совпадают с государственными границами.

Эколого-геологический подход к изучению литотехнических систем требует наряду с технической и геологической подсистемами учитывать биологический компонент.

Множество структурных связей литотехнической системы подразделены на внутренние и внешние. Первые функционируют между элементами и подсисте­мами одной системы. Среди них принято различать локализующие (направленные из природы к технике) и изменяющие (от техники к природе). Внешние связи осу­ществляются между различными литотехническими системами и элементами (подсистемами) различных литотехнических систем, а также между элементами (подсистемами) какой-либо литотехнической системы и смежными средами К разряду внешних относятся и связи между литотехнической системой (ее эле­ментами, подсистемами) и живыми организмами.

Общепринято также деление связей на прямые (технический элемент -» гео­логический элемент) и опосредованные (технический элемент -> геологический элемент->технический элемент). Воздействие технических объектов на биологические компоненты сре­ды осуществляется, главным обра­зом, также опосредованно (техниче­ский элемент -> геологический эле­мент _» живые организмы). В от­дельных случаях возможны связи типа: технический элемент ->• жи­вые организмы (например, склад ра­диоактивных отходов -> биота).

Свойства литотехнических сис­тем, как всякой системы, подразде­ляются на совокупные и эмерджентные. Совокупные складываются из свойств отдельных элементов, подсистем, элементарных систем.

К разряду эмерджентных свойств относятся целостность (каждый элемент влияет на все, все - на него), кумулятивность (изменение каждого элемента вызывает из­менение системы), организованность (в том числе иерархичность), управляе­мость, открытость-замкнутость, устойчивость-неустойчивость (способность-неспособность функционировать и заданном режиме) и др.

Состояние литотехнических систем подразделяется на равновесное и нерав­новесное. На начальных этапах формирования (период строительства, первые го­ды эксплуатации) большинство из них находится в неравновесном состоянии. Оно характеризуется резким нарушением геологической составляющей. Если послед­няя устойчива к приложенному воздействию, ее изменение носит обратимый ха­рактер. В этом случае геологическая подсистема со временем возвращается в ис­ходное равновесное состояние, соответствующее равновесному состоянию всей литотехнической системы. При необратимых изменениях переходный период обычно более длительный и заканчивается переходом системы в равновесное со­стояние уже в новой устойчивой области. Дальнейшее развитие литотехнической системы определяется, главным образом, поведением геологического компонента, так как технические объекты способны лишь многократно повторять одни и те же процессы, а природа характеризуется непрерывной эволюцией.

Экологическом состоянии литотехни­ческой системы. Его можно классифицировать как биологически комфортное и дискомфортное, экологически опасное и неопасное. Можно выделить разные сте­пени опасности.

Только геолог может определять и прогнозировать характер и интенсивность техногенных изменений литосферы, степень от­клонения от нормы тех геологических параметров, которые имеют экологическое значение. На этой основе и должны строиться заключения о том, будет ли в усло­виях функционирования литотехнической системы обеспечена нормальная жиз­недеятельность человека и других живых организмов или нет.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: