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

Подождите немного. Документ загружается.

Характеристика структуры системы предусматривает выделение подсистем,

элементов систем, систем разных уровней, а такие выявление их взаимоотноше-

ний (связей). Традиционно в литотехнических системах обособляют геологиче-

скую и техническую составляющие - подсистемы первого порядка; иногда добав-

ляют подсистему управления. Они, в свою очередь, разбиваются на подсистемы

второго, третьего и т.д. порядков. Например, природная подсистема подразделяет-

ся на вещественную подсистему и подсистему энергетических полей. Далее в ве-

щественной подсистеме выделяются подсистемы третьего порядка: горных пород,

подземных вод, рельефа и т.д. Подсистемы самого низкого уровня выступают в ка-

честве 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 лито-

сферы в пределах его влияния образуют системы локального уровня. Региональные

литотехнические системы объединяют комплексы локальных и, в свою очередь, яв-

ляются составными частями глобальной литотехнической системы -технолитосфе-

ры. Иногда выделяют литотехнические системы национального уровня, простран-

ственные контуры которых совпадают с государственными границами.

Эколого-геологический подход к изучению литотехнических систем требует

наряду с технической и геологической подсистемами учитывать биологический

компонент. Объективно биота (за исключением человека) не участвует в целена-

правленном функционировании литотехнических систем и, как правило, не рас-

сматривается геологом в качестве их структурных подразделений. Даже в тех слу-

чаях, когда конструкции технических объектов (плотин, трубопроводов и т.д.) пре-

дусматривают создание специальных биологических коридоров - проходов для

домашнего скота, диких животных или рыб - последние непосредственно не уча-

ствуют в деятельности литотехнической системы.

Другими словами, живое вещество по отношению к литотехнической системе

выступает в качестве внешней системы. При инженерно-геологическом подходе

изучается, как эта внешняя система влияет на саму систему, а при эколого-геологи-

ческом - как литотехническая система влияет на живые организмы.

Множество структурных связей литотехнической системы подразделены

на внутренние и внешние. Первые функционируют между элементами и подсисте-

мами одной системы. Среди них принято различать локализующие (направленные

из природы к технике) и изменяющие (от техники к природе). Внешние связи осу-

ществляются 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 эле-

ментами, подсистемами) и живыми организмами (рис.

38).

Общепринято также деление связей на прямые (технический элемент —> гео-

логический элемент) и опосредованные (технический элемент

—»

геологический

291

элемент технический элемент).

Воздействие технических объектов

на биологические компоненты сре-

ды осуществляется, главным обра-

зом, также опосредованно (техниче-

ский элемент геологический эле-

мент живые организмы). В от-

дельных случаях возможны связи

типа: технический элемент жи-

вые организмы (например, склад ра-

диоактивных отходов биота).

Свойства литотехнических сис-

тем, как всякой системы, подразде-

ляются на совокупные и эмерджент-

ные. 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 из-

менение системы), организованность (в том числе иерархичность), управляе-

мость, открытость-замкнутость, устойчивость-неустойчивость (способность-

неспособность функционировать и заданном режиме) и др.

Состояние литотехнических систем подразделяется на равновесное и нерав-

новесное.

На начальных этапах формирования (период строительства, первые го-

ды эксплуатации) большинство из них находится в неравновесном состоянии. Оно

характеризуется резким нарушением геологической составляющей. Если послед-

няя устойчива к приложенному воздействию, ее изменение носит обратимый ха-

рактер. В этом случае геологическая подсистема со временем возвращается в ис-

ходное равновесное состояние, соответствующее равновесному состоянию всей

литотехнической системы. При необратимых изменениях переходный период

обычно более длительный и заканчивается переходом системы в равновесное со-

стояние 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.

Целесообразно использовать понятие об экологическом состоянии литотехни-

ческой системы. Его можно классифицировать как биологически комфортное и

дискомфортное, экологически опасное и неопасное. Можно выделить разные сте-

пени опасности.

Возможно рассмотрение актуального и потенциального состояния литотехни-

ческой системы (в том числе экологического), долговременного и кратковремен-

ного. В некоторых случаях фиксируются суточные состояния - стексы (по Н.Л.Бе-

руташвили,

1982).

292

Оценка экологического состояния биоты и состояния эколого-геологических

условий тесно связана с изучением последствий функционирования литотехниче-

ских систем. Сразу же отметим, что геолог, конечно, не может определять такие ре-

зультаты изменений биотопов, как мутация, нарушение трофических цепей, смена

направлений

сукцессии

и т.д. Однако, только геолог может определять и прогнози-

ровать характер и интенсивность техногенных изменений литосферы, степень от-

клонения от нормы тех геологических параметров, которые имеют экологическое

значение. На этой основе и должны строиться заключения о том, будет ли в усло-

виях функционирования литотехнической системы обеспечена нормальная жиз-

недеятельность человека и других живых организмов или нет.

9.2. Техногенные воздействия на литосферу

и их экологические последствия

С помощью техники, как известно, человеческая популяция добилась высокой

степени доминирования над средой своего обитания. Техника, под которой в дан-

ном контексте понимаются технические объекты и технологии как средства хозяй-

ственной деятельности людей, с одной стороны, помогает человеку адаптировать-

ся к природе, с другой, - приспосабливать природу к нуждам людей. Посредниче-

ские функции техники могут быть представлены, по А.Ю.Ретеюму, А.И.Мухиной

И.Ю.Долгуснину

(1978), в следующем виде:

как средство использования ресурсов природы (горно-добывающая и перера-

батывающая, сельскохозяйственная, водозаборы и т.д.);

как средство управления природой (оросительные и дренажные системы,

средства технической мелиорации грунтов, средства химизации сельского хозяй-

ства и т.д.);

как средство защиты от неблагоприятных природных процессов (противо-

оползневые и селезащитные сооружения и т.д.).

Некоторые технические объекты выступают, как было показано ранее, исклю-

чительно как потребители

геологического

пространства, т.е. пространства, на ко-

тором (в котором) они размещены. К ним относятся производственные комплексы,

жилые и административные здания, отстойники, пруды-охладители и т.д.

Во всех случаях в большей или меньшей степени в результате деятельности тех-

нических объектов имеет место преобразование среды обитания. Все чаще употреб-

ляется понятие о средоизменяющей активности техники. Ее можно рассматривать

с точки зрения влияния на вещественно-энергетический баланс литосферы, а, сле-

довательно, 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 целена-

правленных воздействий Т.И.Аверкина выделяет шесть групп технических объек-

тов, которые осуществляют обратимое или необратимое воздействие:

293

снижение ресурсного потенциала геологических тел: карьеры, нефтедобыва-

ющие скважины, водозаборы и т.д.;

повышение ресурсного потенциала геологических тел: оросительные систе-

мы, средства технической мелиорации грунтов и т.д.;

снижение напряженности геофизико-геохимического фона: системы дезакти-

вации, очистные сооружения и т.д.;

повышение напряженности геофизико-геохимического фона: средства хими-

зации сельского хозяйства, могильники, теплотрассы, линии электропередач и т.д.;

снижение геодинамического потенциала геологических тел: берегоукрепи-

тельные сооружения, контрбанкеты и т.д.;

повышение геодинамического потенциала: выемки автомобильных и желез-

ных

дорог

т.д.

этой систематике не учитывается, что практически все технические устрой-

ства занимают некоторый объем и тем самым снижают ресурсы свободного, неос-

военного пространства литосферы. Однако и без этого четко видно, что они оказы-

вают, так называемые, техногенные воздействия на экосистемы.

Под техногенным воздействием понимают различные по своей природе, меха-

низму, длительности и интенсивности нагрузки, оказываемые производствен-

но-хозяйственной деятельностью человека на природные среды, включая лито-

сферу и биоту. Следует напомнить, что техногенное воздействие - продукт циви-

лизации, а его специфика и масштабы формировались и изменялись одновременно

с развитием общества и достигли максимума на современном этапе, создав реаль-

ные предпосылки экологического кризиса.

Оценку техногенных воздействий на литосферу и их экологических послед-

ствий можно вести по разным направлениям: по видам производственной деятель-

ности; 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 интенсивно-

сти техногенного воздействия с особенностями функциональной ориентации про-

изводственного объекта, с производственной спецификой источника воздействия.

Однако на практике, особенно, в пределах урбанизированных и горно-добыва-

ющих территорий, воздействия от отдельных источников, как правило, наклады-

ваются 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

294

генетической природе. Такой подход был реализован В.Т.Трофимовым, В.А.Коро-

левым и А.С.Герасимовой

(1995)

при разработке классификации техногенных воз-

действий (табл. 64).

Основная таксономическая единица этой классификации - классы, которые

выделяются по природе (механизму) техногенного воздействия: физическое, фи-

зико-химическое, химическое и биологическое. В составе первого обособляются

подклассы по конкретным физическим полям (термическое, радиационное, элект-

ромагнитное и др.). Типы воздействий обособлены по признаку "прямого" и "об-

ратного" действия (например, повышение - снижение, аккумуляция - эрозия, на-

гревание - охлаждение и т.д.), виды - по конкретному техногенному влиянию, свя-

занному с определенной группой источников воздействия (например, отсыпка

терриконов, отвалообразование, шахты, рудники, ТЭЦ, ТЭС, ГРЭС и т.д.).

Видовое техногенное воздействие характеризуется количественными показа-

телями, 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 геологиче-

ской 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 техно-

генных 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, со-

стоящий из шести подклассов.

К подклассу механического воздействия относятся техногенные воздействия

на геологическую среду, оказываемые механическим путем без применения гид-

ромеханизмов. Механическое воздействие передается на породы, рельеф, но не

передается непосредственно на подземные воды; оно влияет на некоторые геоди-

намические процессы.

К подклассу гидромеханических воздействий относятся механические воз-

действия, осуществляемые с помощью гидромеханизмов. Эти воздействия связа-

ны с геодинамическими, также в основном передаются на породы, рельеф, но не

передаются на подземные воды.

Подкласс гидродинамических воздействий объединяет собственно гидроди-

намические воздействия на подземные воды, на их гидродинамический режим.

Воздействия этого подкласса влияют как на вещественные компоненты геологиче-

ской среды (горные породы и подземные воды), так и на геодинамические процес-

сы. При этом изменения рельефа проявляются как следствие этих воздействий

в результате активизации геодинамических процессов.

Экологические последствия, связанные с этими тремя подклассами воздей-

ствия, достаточно близки между собой, так как объединены рамками ресурсной

295

296

297

298

299

300