Трофимов В.Т., Зилинг Д.Г. Экологическая геология

Подождите немного. Документ загружается.

боток месторождений (с 1893 г.)

пробурено около 15 000 скважин

различного назначения. Учитывая,

что основное бурение и эксплуата-

ция месторождений в пределах этой

зоны охватывает последние 50 лет,

здесь только официально зарегист-

рировано более 3000 случаев (20%)

серьезных аварий, приведших к лик-

видации скважин. Из них 500 сква-

жин были ликвидированы по геоло-

гическим причинам. Сопоставление

количества землетрясений, явля-

ющихся также отражением совре-

менной геодинамической активно-

сти территории, и случаев ликвида-

ции скважин по причине резкого

искривления, смятия, среза обсад-

ных колонн в пределах Терско-Сун-

женской нефтегазоносной зоны вы-

явило высокую степень корреляции

между ними (рис. 23).

__ _

«^

_ Интенсивные и разнонаправ-

ленные современные вертикальные

движения земной поверхности могут привести также к крупным наземным авари-

ям и вызвать крупномасштабные очаги загрязнения земной поверхности. В част-

ности, с локальными супердеформациями земной поверхности имеют простран-

ственно-временную связь порывы трубопроводов различного назначения. Поры-

вы нефте- и газопроводов происходят как в пределах месторождений, так и далеко

от

них

- по всей линии их трассирования. Из них 76-94% аварий совпадают во вре-

мени и пространстве с локальными аномальными проявлениями современных

вертикальных движений земной поверхности.

При порывах нефтепроводов объектом экологического загрязнения являются

непосредственно земная поверхность и верхняя часть разреза горных пород.

В этом случае трудно оценить реальный ущерб, нанесенный окружающей среде

в результате нефтяных разливов, масштабы которых нередко исчисляются десят-

ками и сотнями квадратных километров. Однако, если судить по размерам эколо-

гических штрафов (десятки миллионов долларов), этот ущерб - колоссальный.

Например, при пожаре на скв.37 Тенгизского месторождения, возникшем в резуль-

тате аномального выброса углеводородной смеси, превышение ПДК по сероводо-

роду было отмечено в

пос.Сары-Камыс,

расположенного в 26 км от месторожде-

ния. В черте г.Аксай также зарегистрировано превышение ПДК по сероводороду,

хотя город расположен от контура Карачаганакского месторождения на 14 км. Со-

191

гласно проведенным расчетам, при разрыве газопровода в пределах Карачаганак-

ского месторождения концентрация сероводорода и сернистого ангидрида будет

превышать ПДК на расстоянии более 20 км.

В связи с очевидной зависимостью эколого-геологического благополучия

от геодинамического состояния земной коры стала актуальна разработка прогноза

возможных изменений экологической обстановки. Такой прогноз должен выявить

вероятный экологический уровень в зависимости от меняющихся геодинамиче-

ских условий.

6.4. Критерии оценки состояния

эколого-геодинамических условий,

обусловленных проявлением

геодинамической экологической функции литосферы

Оценка воздействия геологических и других природных и техногенных про-

цессов на экосистему в целом и человека в частности, как и оценка состояния эко-

лого-геологических условий могут осуществляться по комплексу критериев и по-

казателей, которые могут быть разбиты на четыре группы:

геодинамические, оценивающие масштаб и интенсивность развития геологи-

ческих процессов;

характеризующие возможные экологически неблагоприятные изменения

абиотических компонентов ландшафта и его литогенной основы в результате ак-

тивно действующих геологических процессов;

биологические, характеризующие изменение разных представителей биоты

и их комплекса в целом;

социально-экономические.

Биологические, экономические и социальные показатели предпочтительно

использовать для оценки воздействия катастрофических процессов на территори-

ях промышленно развитых и градопромышленных агломераций, специфика кото-

рых определяется высокой плотностью населения и концентрацией материальных

ценностей человеческого общества. Ботанические и почвенные критерии наибо-

лее информативны вне территорий интенсивного промышленного использования,

где природа находится в более естественном состоянии. Геодинамические крите-

рии оценки пригодны для территорий любой освоенности.

Геодинамические критерии и показатели масштаба

и интенсивности развития геологических процессов

Для оценки влияния геологических процессов на состояние эколого-геологи-

ческих условий используются критерии, характеризующие изменения рельефа,

самого массива, качества геологического пространства. Они подразделяются

на площадные (отношение нарушенной площади к ненарушенной или общей пло-

192

щади), энергетические (скорости и объемы смещаемых пород) и динамические (ско-

рости, темпы нарастания негативных нарушений поверхности и подземного про-

странства литосферы). Численные значения таких критериев и выделяемые на их

основе классы состояний эколого-геологических условий показаны в табл.

17-19.

Эти критерии, несмотря на договорной статус их ранжирования, с успехом

могут быть использованы при тематических работах, при мелко- и среднемас-

штабном картировании.

При крупномасштабных работах следует учитывать специфику проявления

каждого процесса. Так, для оползней следует разделять пораженность стабилизи-

ровавшимися, временно стабилизировавшимися и действующими оползнями

(табл. 38).Наиболее важно учесть экологические последствия действующих опол-

зней. Они связаны или с погребением под грунтовой массой людей, животных,

растительности, инженерных сооружений, или со смещением, которое сопровож-

дается нарушением ландшафта и деформацией сооружений, ведущей часто к их

разрушению и жертвам. Поэтому в качестве критериев определения класса состоя-

ния эколого-геологических условий предлагается использовать объем, глубину

и скорость смещения оползневых тел (см. табл. 38).Так как на крупномасштабной

карте в качестве самостоятельного массива пород могут быть выделены опреде-

ленные объемы оползневых тел, существенное значение с точки зрения экологиче-

ских последствий может иметь степень их активности (доля площади с признака-

ми оползневых подвижек, %).

Экологические последствия действия селя зависят от его мощности, опреде-

ляемой суммарным объемом вынесенного твердого материала (тыс. м

), который

во многом зависит от густоты селевой сети (км/км

), достаточно легко рассчитыва-

емой путем дешифрирования аэрофотоснимков. Поэтому для определения класса

состояния эколого-геологических условий предлагаются эти два показателя. Како-

ва будет зона экологических нарушений при действии на человека, биоту и хозяй-

ственные объекты снежных лавин, определяется размером площади, подвержен-

ной воздействию лавин (%) и их потенциальной энергией, зависящей от высоты

падения и объема снежной массы (м

Экологические последствия обвалов связаны с ударной силой отдельных глыб

и крупных блоков пород и с образованием завалов. Поэтому основной классифи-

кационный показатель - объем. Вторая группа геологических процессов обычно

не

представляет прямой угрозы для жизни человека, но ухудшает качество природ-

ной среды, комфортность проживания человека и существования биоты. Для нее

в качестве индивидуальных критериев оценки можно рекомендовать показатели

и величины, приведенные в табл. 39.

Специфическая группа геодинамических критериев предложена Н.А.Касья-

новой для оценки экологического риска функционирования литотехнических сис-

тем, расположенных в пределах геодинамических аномалий (табл. 40). Ранжиро-

вание на четыре категории осуществлено по эмпирическим данным, полученным

при анализе аварий на нефтегазовых комплексах.

193

195

Критерии и показатели, характеризующие

экологически неблагоприятные изменения

абиотических компонентов ландшафта и его литогенной основы

в результате активно действующих геологических процессов

Экологически неблагоприятные изменения абиотических компонентов ланд-

шафта могут рассматриваться по нескольким позициям: степени и площади изме-

нения природной среды под воздействием геологических процессов, глубине де-

формации литогенной основы, степени деградации почвенного покрова (смыто-

сти почвенных горизонтов, содержания гумуса и т. д.), изменению уровня грунто-

вых вод относительно критического значения, накоплению легкорастворимых со-

лей, изменению поверхностного стока, покрытию поверхности абиотическими об-

разованиями (в результате наводнений, селевых выносов, оползней-потоков и др.),

возможности возникновения наведенных геологических процессов. В качестве

примеров приведены показатели оценки состояния рельефа (табл.

41)

и почвенно-

го покрова (табл. 42) в зависимости от его измененности под воздействием при-

родных и техногенных геологических процессов.

В соответствии с этим перечнем к классу удовлетворительного состояния сре-

ды и зоне экологической нормы относятся территории со следующими послед-

ствиями развития геологических процессов: характерны незначительные измене-

ния на ограниченной по площади территории (менее 5%); возможна локальная

(менее 5% площади) деформация литогенной основы ландшафта на глубину до 5 м;

почвы несмытые и слабосмытые (менее 10% горизонта

Ai),

с содержанием гумуса

196

не менее 90% от природного; повышение уровня грунтовых вод не выше критиче-

ского значения; незначительное увеличение содержания легкорастворимых солей.

К классу условно удовлетворительного состояния среды или к зоне экологиче-

ского риска относятся территории, для которых характерны заметные негативные

изменения природной среды геологическими процессами на площади до 25% с со-

хранением этой тенденции; деформация и смещение литогенной основы ланд-

шафта на глубину до 20 м; повышение уровня грунтовых вод до 25% от критиче-

197

ского; почвы слабо- и среднесмытые (горизонт

или 50% горизонта А), содержа-

ние гумуса 70-90% от природного, накопление легкорастворимых солей до 1,0%;

нарушение поверхностного стока из-за подпруживания завальными дамбами вы-

сотой до 5 м русел ручьев и речек с образованием прудов и озер; локальное покры-

тие поверхности абиотическими образованиями мощностью до 10 см.

К классу неудовлетворительного состояния среды или к зоне экологического

кризиса относятся территории, на которых последствия геодинамических воздей-

ствий достигают пороговых значений и приводят: к существенному устойчивому

отрицательному изменению ландшафта на территории площадью до 50%; измене-

нию характера рельефа; деформации и смещению литогенной основы ландшафта

на глубину до 50 м; повышению уровня грунтовых вод до 50% от критического;

сильной смытости почв; накоплению легкорастворимых солей до 3%; перекрытию

абиотическими образованиями мощностью

10-20

см; подпруживанию русел ручь-

ев и речек завальными дамбами высотой более

Юме

опасностью прорыва образо-

вавшихся озер.

К классу катастрофического состояния среды или зоне экологического бед-

ствия относятся территории, на которых геодинамические воздействия превыша-

ют пороговые значения и приводят к глубоким и необратимым изменениям или

разрушению ландшафта, к потере его экологических функций на площади более

50%; деформации и смещению литогенной основы ландшафта на глубину более

50 м; повышению уровня грунтовых вод свыше 50% от критического значения; пе-

рекрытости мощными абиотическими образованиями; весьма сильной смытости

почв до полного уничтожения почвенных горизонтов; возникновению наведенных

геологических процессов, усугубляющих негативность экологической ситуации.

Биологические критерии и показатели

измененное™

представителей биоты и их комплексов

под воздействием геологических процессов

Биологические показатели служат, с одной стороны, для оценки измененности

представителей биоты под воздействием геологических процессов, а с другой, -

часто используются как индикаторы характера и активности развития этих про-

цессов. Это такие критерии, как плотность проективного покрытия растительно-

сти, изменение биоразнообразия, появление вторичных видов растительности и т.д.

Эти критерии не только характеризуют возможные экологические последствия

действия геологических процессов напрямую на биоту, но и опосредованно на че-

ловека. Например, уменьшение проективного покрытия растительности, которое

происходит в результате природных геологических процессов (плоскостной смыв

и т.п.) или антропогенных воздействий (перевыпас скота), опосредованно может

сказаться на условиях жизнедеятельности человека и даже на его здоровье. Взаи-

мосвязанность процессов в природе обусловит при уменьшении проективного по-

крытия растительности активизацию процессов эрозии и дефляции, что, в свою оче-

редь, приведет, с одной стороны, к увеличению запыленности атмосферы и к пыль-

198

ным бурям, а с другой, - к снижению емкости пастбищных угодий и снижению про-

дуктивности скота. Все это ухудшит условия жизнедеятельности человека.

Среди биологических критериев, в первую очередь, следует назвать число че-

ловеческих жертв, обусловленных определенным геологическим процессом.

Обобщая данные по этому вопросу, экологической нормой предлагается считать

такое воздействие опасных и неблагоприятных геологических процессов, при ко-

тором не нарушается устойчивое развитие экосистемы и не происходят несчаст-

ные случаи (табл. 43). В психологическом плане воздействие таких процессов

для большинства населения остается незамеченным, а отдельные травмы могут

восприниматься многими как трагический эпизод. Экологическим риском можно

считать такое проявление геологических процессов, которое снижает стабиль-

ность экосистем. Число жертв достигает 30 человек (в принципе первые десятки).

У большинства населения такие события (например, сход селя или оползня) вос-

принимаются как неприятность, вызывают чувство неудобства и беспокойствия.

Экологическим кризисом считаются такие проявления геологических процес-

сов, когда происходит потеря устойчивости экосистем и число жертв достигает

1000 человек (в принципе п • 10

). Эти события существенно меняют психологиче-

скую обстановку и вызывают в населенных регионах вспышки эмиграции. Эколо-

гическим бедствием считается такое проявление опасных геологических процес-

сов, когда происходят практически необратимые нарушения экосистем и число

жертв превышает

1000

человек. Эти события создают в обществе общее уныние,

вызывают принципиальные изменения жизненных ценностей, а у уцелевших лю-

дей навсегда остаются событием, сломавшим их жизнь (например, потеря семьи

при землетрясении).

Вторая группа классификаций геологических процессов по числу жертв рас-

сматривает тяжесть опасности каждого природного процесса в отдельности. Та-

кой подход использовался многими исследователями - С.М.Мягковым, А.Л.Раго-

зиным, В.И.Осиповым,

Н.С.Красиловой.

Вероятно, оценивать влияние и отдель-

199

ных геологических процессов на состояние экосистем по числу жертв следует

с позиции уже предложенных классов: нормы, риска, кризиса и бедствия.

Ботанические критерии оценки отличаются высокой чувствительностью

к нарушениям окружающей среды, в том числе и литосферы, и высокой физионо-

мичностью. Для оценки таких площадных геологических процессов, как забола-

чивание, вторичное засоление и частично ветровая эрозия, приводящих местами

к появлению зон "экологического бедствия", наиболее информативны следующие

критерии оценки: ухудшение видового состава естественной растительности,

уменьшение индекса разнообразия Симпсона, проективное покрытие пастбищной

растительности и др. (см. табл. 8). Если увязать зоны экологического состояния

растительности с классами состояний экологических условий, то появляется воз-

можность отображения этой информации на эколого-геологических картах.

Почвенные критерии оценки в рассматриваемом контексте также очень важ-

ны. Наибольший интерес представляют почвенно-эрозионные критерии, напря-

мую связанные с геологическими процессами (ветровой и водной эрозиями, вто-

ричным засолением почв), как правило, интенсифицированных хозяйственной де-

ятельностью человека. К ним относятся глубина смытости почвенных горизонтов,

площадь обнаженных коренных пород, площадь полностью смытых почв, задер-

нованность песчаных почв, площадь вторично засоленных почв (см. табл.

11).

Использование частных критериев в совокупности позволяет вывести комп-

лексные биологические показатели для выделения зон экологического состояния.

В соответствии с такими критериями к зоне экологической нормы, которой, как

правило, соответствует удовлетворительное (благоприятное) состояние литосфе-

ры, относятся территории, на которых происходит естественная смена доминан-

тов, субдоминантов н характерных видов; уменьшение биоразнообразия (индекс

разнообразия Симпсона) может быть не более 10% от нормы; нет заметного сни-

жения продуктивности и устойчивости экосистемы; плотность проективного по-

крытия соответствует природно-климатическим условиям.

К зоне экологического риска, с которой обычно коррелирует удовлетворитель-

ное (относительно неблагоприятное) состояние литосферы, относятся террито-

рии, для которых характерна изреженность, локальная угнетенность растительно-

сти; появление вторичных видов; уменьшение биоразнообразия (индекс разнооб-

разия Симпсона) до 10-25% от нормы; проективное покрытие растительности мо-

жет уменьшиться до 70% от нормы; снижение плодородия почв до 85% от потен-

циального приводит к заметному снижению продуктивности и устойчивости эко-

систем; уровень активной микробной биомассы снижается в 5-10 раз. Эти измене-

ния приводят к появлению незакрепленных и полузакрепленных склонов с после-

дующим развитием плоскостного смыва, накоплением селевого материала и т.п.

Изменения растительных экосистем в этой зоне не носят необратимого характера.

К зоне экологического кризиса, с которой при наличии ясно выраженных свя-

зей должен коррелировать класс неудовлетворительного (весьма неблагоприятно-

го) состояния литосферы, относятся территории, на которых наблюдается локаль-

ное уничтожение травянистой и древесной растительности; формирование на мес-

200