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

Подождите немного. Документ загружается.

301

302

303

и геодинамической экологической функциями литосферы, ее экологическими

свойствами. Экологический диапазон последствий весьма широк и охватывает

следующие основные направления. Прямое воздействие на человека связано

со снижением комфортности проживания, а иногда и с необходимостью отселения

и даже гибелью людей при деформации и разрушении зданий, горных выработок

и крупных инженерных сооружений. Механическое воздействие влияет и на ди-

ких животных, приводя к их гибели или миграции в более спокойные места обита-

ния. Если посмотреть на потенциальные источники воздействия, связанные с рас-

сматриваемыми подклассами, неизбежно вытекает вывод, что именно с ними свя-

заны потери минерально-сырьевых ресурсов, снижение качества и площадей ре-

сурса геологического пространства - важнейших факторов, определяющих ста-

бильность функционирования экосистем высокого уровня организации.

Подкласс термических техногенных воздействий обусловлен действием теп-

ловых полей, а точнее - их отклонениями от природного фона. Термическое техно-

генное воздействие вне криолитозоны в основном влияет непосредственно лишь

на вещественные элементы геологической среды: горные породы и подземные во-

ды, 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 ре-

льеф и различные геодинамические процессы. По сути этим определяется спектр

и территориальная приуроченность экологических последствий, чаще всего при-

водящая к снижению комфортности проживания населения, трансформации био-

геоценозов, изменению качественных и количественных характеристик ресурса

геологического пространства.

К подклассу электромагнитных техногенных воздействий относятся воздей-

ствия, осуществляемые под действием электрических, магнитных или электро-

магнитных 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 отно-

шении последствия воздействия этих полей, а точнее их аномальных

значений,

до-

статочно серьезны. Они приводят к рассогласованию ритмов головного мозга у че-

ловека и нарушению его психической функции, а также разрушению иммунной

системы, т.е. непосредственно влияют на здоровье людей и условия их существо-

вания. Для урбанизированных территорий стал актуальным вопрос о

регламента-

ции 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. Одновремен-

но аномалии радиационных полей резко ухудшают

качество

ресурса геологиче-

ского пространства ("Чернобыльский

след").

Дезактивация приводит к

его

улуч-

304

шению и приближению к фоновым значениям. Установлено, что с радиационными

полями повышенной активности (дозы излучения) связаны аномалии в развитии

растительности (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 дан-

ного класса влияют лишь непосредственно на вещественные элементы геологиче-

ской среды. Здесь выделяются такие типы воздействий, как гидратное, осуществ-

ляемое за счет техногенной гидратации или дегидратации пород, кольматирование

пород, выщелачивание и ионообменное воздействие.

Экологические последствия этих воздействий связаны в основном с измене-

нием 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, обусловлен-

ные химическим взаимодействием различных веществ и компонентов геологиче-

ской среды - пород и подземных вод. Воздействия этого класса влияют лишь на ве-

щественные компоненты геологической среды и не влияют непосредственно

на рельеф и геодинамические процессы. В этом классе выделяются три типа тех-

ногенных воздействий - химическое загрязнение, химическая очистка и химиче-

ское закрепление массивов горных пород.

Экологические последствия химического загрязнения связаны со специфиче-

скими 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 ресур-

са геологического пространства, а иногда и потеря его на длительное время. С хи-

мической очисткой и закреплением массивов горных пород связано улучшение ка-

чества 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: гор-

ные породы и подземные воды и не влияют непосредственно на рельеф и геодина-

мические 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 очистка

компонентов геологической среды). Разновидности при физическом, физико-хи-

мическом и химическом воздействиях выделяются по признакам: времени (посто-

янные, временные), размера (точечные, линейные, площадные, объемные), поло-

305

жения

(наземные, подземные), обратимости (обратимые, необратимые); при ради-

ационном типе воздействия добавляется воздействие по виду радионуклидов,

а при биологическом - по виду микроорганизмов.

Содержание табл. 64 и сделанные к ней комментарии свидетельствуют о ши-

роком диапазоне техногенных воздействий на экологические функции литосферы,

биоту

широком спектре их экологических последствий. Последние сводятся

к ухудшению комфортности проживания, повышению заболеваемости и вынуж-

денной миграции населения, деградации природных биоценозов, снижению каче-

ства и потере ресурса геологического пространства, истощению минерально-

сырьевых ресурсов. Очевидно, что настало время более действенного экологиче-

ского контроля за деструктивными формами техногенного воздействия и порож-

дающими их причинами.

9.3. Типизация

литотехнических

систем

по экологической опасности

Экологическая опасность литотехнических систем может быть обусловлена:

прямым воздействием технической подсистемы на человека и другие живые

организмы при функционировании литотехнических систем в проектном режиме;

изменениями геологической подсистемы как биотопа при функционировании

литотехнической системы в проектном режиме;

прямым воздействием технической подсистемы на человека и другие живые

организмы в аварийных ситуациях, при нарушении технологии строительства

и эксплуатации;

изменениями геологической подсистемы как биотопа в аварийных ситуациях,

при нарушении технологии строительства и эксплуатации.

В первом и втором случаях опасность должна рассматриваться как неизбеж-

ная, в третьем и четвертом - как случайная.

К числу экологически опасных прямых воздействий, как показано ранее, от-

носятся электромагнитное и радиоактивное излучение, вибрация. Перечень эколо-

гически опасных техногенных изменений геологической подсистемы приведен

в табл. 65.

Степень опасности перечисленных воздействий и изменений определяется

их интенсивностью и экстенсивностью (площадной пораженностью). Этот во-

прос был рассмотрен в гл. 2 при описании критериев оценки состояния эколо-

го-геологических условий и степени нарушенности экосистем в целом.

Понятно, что чем выше активность (интенсивность и экстенсивность) прямых

техногенных воздействий и изменений, тем больше вероятность негативных эко-

логических последствий и, следовательно, тем выше степень опасности литотех-

нических систем (табл. 66). В ней выделено три категории опасности литотехни-

ческих систем, которые хорошо корреспондируются с зонами нарушенности

306

307

экосистемы (нормы риска и кризиса). Интенсивность и экстенсивность изменений

геологической подсистемы, в свою очередь, зависят от ее исходных параметров,

а также специфики и размеров технической подсистемы. Чем больше свалка или

карьер, тем, как правило, активнее их воздействие на геологическую подсистему

и тем активнее изменение последней.

Руководствуясь изложенными представлениями,

Т.И.Аверкина

выполнила

анализ возможных последствий работы различных типов локальных литотехниче-

ских систем. Определены категории их экологической опасности при функциони-

ровании в проектном режиме и в аварийных ситуациях. При этом из-за отсутствия

критериев не учитывалась опасность истощения ресурсов (ресурсной экологиче-

ской функции литосферы). Для ряда литотехнических систем введена поправка

на низкую экологическую буферность подсистемы. Эти данные приведены в мо-

нографии "Теория и методология экологической геологии"

(1997).

Выполненную оценку необходимо дополнить одним существенным замечани-

ем. Говоря об экологической опасности, нельзя забывать, что многие литотехниче-

ские системы создаются исключительно для удовлетворения

•биологических

по-

требностей людей и в этом смысле имеют положительный экологический эффект.

Но, выполняя одни запросы человека, они неизбежно или случайно (в аварийных

ситуациях) мешают удовлетворению других. Т.И.Аверкина поставила в связи с этим

вопрос о введении понятия "экологического КПД" литотехнических систем. Такой

показатель мог бы в качественной или количественной форме отражать соотноше-

ние положительных и отрицательных последствий функционирования литотехни-

ческих систем и служить основанием для принятия управляющих решений.

9.4. Экологическая роль и функции

литотехнических систем

Литотехнические системы, как уже отмечалось выше, тесно связаны с техно-

генезом и являются порождением человеческой цивилизации. Следовательно,

их основное предназначение - обеспечивать потребности, запросы этой цивилиза-

ции, способствовать ее дальнейшему развитию. Эту тенденцию в развитии лито-

технических систем можно определить как потребительскую по отношению

к природе - истощение минерально-сырьевых ресурсов, снижение качества и ре-

сурса

геологического

пространства. А плата за стремление к комфорту - снижение

иммунной защиты и ухудшение здоровья. Для снижения нагативного эффекта

от плодов цивилизации человечество вынуждено было создать еще один тип лито-

технических систем, наделив их защитными функциями. Они могут быть пред-

ставлены средствами защиты:

среды обитания от техногенных воздействий (от химического и биологиче-

ского загрязнения, резких температурных изменений и т.д.);

человека от прямых негативных техногенных воздействий (опасных физиче-

ских полей и т.д);

308

человека от неблагоприятных природных, в том числе и геологических

процессов.

Следующая функция, присущая большинству литотехнических систем, - сре-

дообразующая.

Она может быть подразделена на конструктивную и деструктив-

ную. О конструктивной функции можно говорить, если в результате деятельности

системы изначально дискомфортная среда преобразуется в благоприятную для че-

ловека и других живых организмов. Такой эффект наблюдается при рациональном

орошении засушливых массивов или осушении избыточно увлажненных, закреп-

лении грунтов методами технической мелиорации и т.д. Снижение уровня биоло-

гической комфортности в результате функционирования литотехнической систе-

мы свидетельствует о деструктивной роли последних.

Ряд литотехнических систем выполняет перераспределительную, или транс-

портную функцию, которая заключается в передаче вещества и энергии от одного

объема литосферы к другому с помощью, например, каналов.

В контексте с экологическими функциями можно предложить следующие ли-

тотехнические системы:

снижающие ресурсный потенциал - объекты горно-добывающей и горно-пе-

рерабатывающей промышленности (карьер, угленосное геологическое тело и т.д.);

повышающие ресурсный потенциал (ресурсосберегающие технологии, тех-

ническая мелиорация пород, укрепленная методами технической мелиорации тол-

ща пород и т.д.);

снижающие напряженность геохимических и геофизических аномалий (сис-

темы дезактивации, рекультивации массивов горных пород и т.д.);

повышающие напряженность геохимических и геофизических аномалий

(полигоны захоронения отходов, технологии с применением токсичных соедине-

ний и др.);

снижающие геодинамический потенциал территории (горные работы, котло-

ваны, подрезка склонов и т.д.);

повышающие геодинамический потенциал территории (средства инженерной

защиты).

Все эти ЛТС органически связаны с ресурсной, геодинамической, геохимиче-

ской и геофизической экологическими функциями литосферы (или с одной из них,

или с их комбинациями).

В заключение следует подчеркнуть, что приведенная оценка экологиче-

ских последствий техногенного преобразования литосферы связывалась

в основном с изучением изменений экологически важных параметров геологи-

ческих подсистем литотехнических систем. Закономерности этих изменений

обусловлены связями между техническими и геологическими компонентами.

Предполагалось, что чем выше степень изменения экологически важных геоло-

гических параметров, тем выше степень экологической опасности литотехни-

ческих систем.

309

Возможен, однако, и другой подход к исследованию экологических функций

техногенно нарушенной литосферы - посредством выделения и изучения эколо-

го-геологических систем с учетом воздействия природных и техногенных факто-

ров на геологический компонент природной среды. При этом усиливаются биоло-

гический и социально-экономический аспекты исследований.

Литература

Теория и методология экологической геологии

Под ред. В.Т.Трофимова.

М.: Изд-во

Моск. ун-та,

1997.

- 368 с.