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

Подождите немного. Документ загружается.

и явлений, развитых на территории и соответствующие им значки для отображе-

ния на карте.

Способы отображения информации на карте. Цветовой фон карты отдан ото-

бражению класса эколого-геологических условий: зеленым цветом показывается

класс удовлетворительного состояния, коррелирующий с зоной экологической

нормы; розовым цветом - класс условно-удовлетворительного состояния, корре-

лирующий с зоной экологического риска; красным - класс неудовлетворительного

состояния, коррелирующий с зоной экологического кризиса и фиолетовым - класс

катастрофического состояния, коррелирующий с зоной экологического бедствия.

Эта оценка дается на фоне выделенных разными границами природно-территори-

альных систем (региональных, локальных и элементарных), обозначенных соче-

танием римских и арабских цифр и буквенных обозначений. Разрешающая спо-

собность крупномасштабной карты позволяет показать породы литогенной осно-

вы геологическими индексами, хотя можно использовать и цифровые обозначения

в кружках (аналогично отображению их на среднемасштабной карте). На карту

выделены геодинамические зоны. Условными знаками черного цвета дается ха-

рактер функционального использования территории в соответствии с четвертым

разделом легенды.

Степень техногенной нарушенности показывается синей штриховкой разной

плотности с правым уклоном. Степень нарушенности ведущими активными при-

родными и техногенными геологическими процессами отображается красной

штриховкой с левым уклоном. Кроме того, крупный масштаб карты позволяет по-

казать красными значками явления, связанные с геологическими процессами.

Эколого-геохимические

карты

Содержание эколого-геохимической карты определяется двумя факторами -

выбором геологической основы и выбором и ранжированием критериев оценки

эколого-геохимической обстановки территории либо массива горных пород. Вы-

бор геологической основы определяется функциональной спецификой картиру-

емых компонентов литосферы и масштабом карты. Понятно, что для эколого-гео-

химических карт это будут факторы, учитывающие генезис и морфологию геохи-

мических полей и аномалий, обладающих в том числе и патогенными свойствами.

Для природных аномалий это будут породы, включающие повышенные концент-

рации элементов, а для техногенных - сорбционные и окислительно-восстанови-

тельные характеристики почв и пород зоны аэрации. Выбор критериев оценки

обусловлен учетом путей попадания токсикантов в организм человека и включает

в себя как собственно геохимические характеристики, так и биохимические и ме-

дико-биологические.

Надо сказать, что опубликованных или изданных карт, полностью соответ-

ствующих изложенным выше требованиям, практически нет. Но есть многочис-

ленные карты, близкие по содержанию или отражающие один из факторов, подле-

жащих картированию. В этом плане наибольший интерес представляет Атлас об-

391

зорных геолого-геохимических и эколого-геологических карт Российской Федера-

ции (масштаба 1:5 000 000), составленный ведущими геологическими института-

ми страны. Из него мы остановимся только на двух картах: "Ландшафтной эколо-

го-геохимической карте России" и карте "Геохимической специализации струк-

турно-формационных комплексов России".

Легенда Ландшафтной

эколого-геохимической

карты России масштаба

1:5 000 000 состоит из четырех блоков. Первый блок легенды представлен в мат-

ричной форме: по горизонтали показаны - относительная скорость разложения ве-

щества, режим биологического круговорота и окислительно-восстановительные

условия в почвах, а по вертикали - обстановки водной миграции, водный режим

почв, сорбирующая способность и механический состав почв. На пересечении

строк и столбцов выделено 42 группы (обозначенные номерами от 1 до 42), каждая

из которых имеет определенные величины потенциала очищения от органических

и минеральных загрязняющих веществ. По сочетанию потенциалов эти группы

объединены в 15 градаций, которые и определяют цветовую закраску карты.

Второй блок посвящен ландшафтному районированию территории России,

выделены следующие: Евразийская полярная, Европейско-Западно-Сибирская та-

ежная, Дальневосточная таежная лесная и лесная, полупустынная, субтропиче-

ская влажно-лесная области. Отдельно выделены ландшафты долин крупных рек,

пересекающих границы зон. Каждой ландшафтной зоне соответствует одна или

несколько ландшафтных подзон равнинных территорий (обозначаются прописны-

ми буквами русского алфавита) и провинции горных стран (обозначаются строч-

ными буквами русского алфавита). В данном блоке легенды приводится также

почвенно-геохимическая характеристика ландшафтных выделов, характеризу-

ющихся определенным типом почв, обстановкой водной миграции и биологиче-

ского круговорота. Данная информация на карте отражена в виде дроби. Таким об-

разом, данный блок отражает основные факторы, определяющие условия мигра-

ции загрязняющих веществ, и может служить основой для разделения территории

по условиям миграции продуктов техногенеза.

Третий блок легенды включает в себя группировку ландшафтов по энергии

водообмена. Здесь основная роль принадлежит дифференциации территории

по рельефу, обусловливающему энергию водотоков, миграцию вещества во взве-

шенном и растворенном состоянии, скорость водообмена в ландшафте и окисли-

тельно-восстановительные процессы. Группы ландшафтов, различающихся энер-

гией водообмена, обозначены римскими цифрами: I - горные сильно расчленен-

ные с энергией водообмена и преобладанием механической денудации над хими-

ческой; II - ландшафты возвышенных расчлененных равнин со средним водообме-

ном, с различным соотношением между механической и химической денудацией;

III - ландшафты низменных, слабо расчлененных равнин с медленным водообме-

ном и преобладанием химической денудации над механической; IV — транзитные

ландшафты долин крупных рек с различной интенсивностью водообмена.

Четвертый блок легенды посвящен группировке ландшафтов по типу лито-

генной основы. На карте они обозначены латинскими буквами. Среди них обособ-

392

лены орто- и параэлювиальные ландшафты на каменистых и щебнисто мелкозер-

нистых продуктах выветривания изверженных, метаморфических и литифици-

рованных осадочных пород; параэлювиальные ландшафты на продуктах вывет-

ривания слабо литифицированных осадочных пород; неоэлювиальные и супер-

аквальные ландшафты на мелкозернистых отложениях, преимущественно ал-

лохтонных.

Как видно из данной характеристики, эту карту не следует называть "эколого-

геохимической", так как на ней нет оценки влияния геохимических параметров

на биоту. По существу на карте отображена лишь ландшафтно-геохимическая

основа эколого-геохимических карт.

Карта геохимической специализации

структурно-формационных

комп-

лексов России, обзорная по масштабу. Она имеет сложно построенную легенду.

Первый ее раздел представлен геолого-геохимической информацией, в основе ко-

торой заложен формационный принцип, базирующийся на приуроченности повы-

шенных содержаний отдельных химических элементов и образуемых ими групп

к определенным геологическим комплексам. Тип геохимической специализации

показан на карте цветом. Структура геохимических полей отражена штриховкой.

Для выделенных на карте структурно-формационных комплексов были рассчита-

ны содержания 41 элемента всех геохимических типов. Был осуществлен расчет

средних содержаний с учетом мощностей и состава геологических комплексов.

В каждой выборке отражена распространенность химических элементов (в клар-

ках концентраций) в отношении трех уровней: менее 1 - ниже кларкового уровня;

1-2,5 - кларковый уровень; более 2,5 - выше кларкового уровня. По тенденции

к концентрации (т.е. с учетом 2-го и 3-го уровней) выделены 70 групп геохимиче-

ских ассоциаций, которые на основании классификации В.Гольдшмидта объеди-

нены в

геохимических типов (Л - литофилы,

- халькофилы и т.д.). Для каждо-

го геохимического типа определены свои геохимические ассоциации. В легенде

дана эколого-геохимическая характеристика элементов исходя из представления

об их токсичности, распространенности и подвижности в современных условиях

и гипергенной обстановке. В легенде отражены так называемые прозрачные гео-

химические

зоны.

На врезке к карте показано геохимическое районирование территории России.

Выделены наиболее крупные

геохимические

подразделения в ранге геохимиче-

ских провинций, областей и зон. Геохимическим структурам присвоены географи-

ческие названия. Всего выделено 12 геохимических провинций: Восточно-Евро-

пейская, Скифская, Карело-Кольская, Уральская, Западно-Сибирская, Приенисей-

ская, Саяно-Алтайская, Иркутско-Якутская, Тунгусская, Таймырская, Верхоян-

ская, Байкало-Алданская, Дальневосточная, Колымская, Чукотская. Все выделен-

ные провинции обладают своими особенностями. Так, в пределах древних плат-

форм (Восточно-Европейская, Тунгусская и другие геохимические провинции

и области) хорошо проявлена линейная и изометричная зональность.

Эколого-геохимическое районирование на карте выполнено с учетом токсич-

ности химических элементов, с выделением потенциально наиболее опасных

393

в эколого-геохимическом отношении

эколого-геохимических

районов, зон, про-

винций. Они отражены на мелкомасштабной врезке к карте.

В пояснительной записке приведена схема распространения эндемических за-

болеваний, на которой показаны данные об отдельных заболеваниях, обусловлен-

ных избытком или дефицитом некоторых химических элементов. Наиболее типич-

ные из них связаны с селеном, молибденом, фтором, никелем и другими.

Таким образом, легенда к основной карте и наличие дополнительной инфор-

мации в пояснительной записке дает полное право рассматривать данную карту

как базовую для построения на ее основе эколого-геохимических карт, отвечаю-

щих принятым нами концептуальным основам эколого-геологического картогра-

фирования.

Мелко- и среднемасштабных эколого-геохимических карт существует мало.

Они составлены на разных принципах и лишь на некоторых из них реализованы

предложенные ранее позиции. Карта

эколого

геохимических условий Федоров-

ского опорного участка (Тюменская область) масштаба 1:100 000 составлена

Н.С.Козловым, Ю.Н.Никитиным, Л.Н.Подсосовой в 1999 г.

В первом разделе легенды этой карты приведена оценка геохимических харак-

теристик ландшафтов с использованием геохимической формулы ландшафта.

В числителе указаны элементы, которые имеют коэффициенты концентрации ни-

же 1, а в знаменателе - те элементы, коэффициент концентрации которых выше 1.

Перед формулой приводятся типоморфные элементы, контролирующие содержа-

ние элементов в ландшафте, определяющие класс водной миграции. Всего выде-

лено пять групп таких территорий, отображенных на карте цветом.

Во втором разделе легенды систематизированы данные об уровне аномально-

го содержания химических элементов в сравнении с фоновым. По данным крите-

риям территория ранжирована на следующие категории: 1) фоновые территории;

2) умеренные аномалии, имеющие содержание элементов от 3 до 10 фоновых зна-

чений; 3) средние аномалии, содержание элементов в которых колеблется от 10

до 50 фоновых значений и 4) высокие аномалии (превышающие порог содержания

токсикантов более чем в 50 раз). Данная характеристика территории показана

на карте крапом.

Третий раздел данных отражает величину суммарного показателя загрязне-

ния почв тяжелыми металлами

)

в соответствии с критериями, разработанными

ИМГРЭ. Выделено три категории:

фоновые

-Z

< 16;

16-32;

= 32-64. По су-

ти, это и есть оценочный блок карты, однако авторы не вынесли его в основную

часть легенды. Подчеркнем, что территории, отвечающие этим трем категориям

содержания тяжелых металлов, следует охарактеризовать как таксоны с удовлет-

ворительным, условно удовлетворительным и неудовлетворительным состоянием

эколого-геохимических условий соответственно. "Наложение" этих оценочных

категорий на топографическую основу позволило бы составить карту эколого-гео-

химического районирования Федоровского опорного участка.

Карта эколого-геохимических условий Тырныаузского района масштаба

1:100 000 составлена Т.А.Барабошкиной и Д.Г.Зилингом в

1999

г.

394

Данный район характеризуется сложной геолого-геоморфологической струк-

турой и активной механической, водной и воздушной миграцией вещества, иници-

ированными разработкой месторождения и технологическим циклом на комбина-

те. Техногенные потоки имеют полиэлементный состав: висмут, молибден, вольф-

рам, в незначительных количествах олово, сурьма, мышьяк. Облако пылевых вы-

падений локализуется в долине, на склоне которой находится карьер, и не выходит

за пределы водораздела. Согласно данным анализа снеговых выпадений, пылевое

облако целиком накрывает поселок, расположенный в 1-2 км от карьера. Гидрохи-

мический техногенный ореол в водах р.Баксан фиксируется на локальных участ-

ках ниже Былымского хвостохранилища и в местах сброса рудничных вод.

Легенда этой карты включает два раздела. В первом из них систематизированы

обособленные территориальные комплексы. Они выделены по схеме: формацион-

ные комплексы пород —> тип ландшафта

—»

подтип ландшафта с характеристикой

таксонов первого и третьего уровней по содержанию характерных для него ассоциа-

ций элементов (тяжелых металлов), а для второго - по связи таксонов с классами

водной миграции. Эта часть легенды выполнена в форме таблицы (табл. 76).

Второй раздел легенды включает в себя значковые обозначения объектов тех-

ногенной нагрузки и точки (площадки) комплексного опробования с количествен-

ной характеристикой полученных результатов по пяти параметрам, связанным с ли-

тосферой и растительностью: дочетвертичные потопы, почвы, снеговой покров,

травы и лишайники. На карте эти данные отображены в виде дроби, в числителе ко-

торой приводится характеристика содержания тяжелых металлов

)

в почвах

и снеговом покрове, в знаменателе - та же характеристика для горных пород, а ря-

дом-содержание

элементов в травах и лишайниках. Для первых оно характеризует-

ся через показатель

БХА

- биогеохимическую активность вида, равную сумме коэф-

фициентов биологического поглощения отдельных микроэлементов (последние

рассчитываются как отношение содержания элементов в золе растений к его содер-

жанию в горной породе), для вторых - через коэффициент накопления элементов,

представляющего собой сумму отношений содержания химического элемента

в объекте к его содержанию в литосфере, т.е. сумму кларков концентраций.

Карта

эколого-геохимического

районирования территории

Тырныаузско-

го района масштаба 1:100 000 разработана Т.А.Барабошкиной и Д.Г.Зилингом

по материалам И.А.Авессаломовой, А.В.Хорошева, В.В.Ермакова и Ю.А.Саета.

Основным принципом эколого-геохимического районирования явилось выде-

ление ареолов техногенного загрязнения компонентов литосферы (пород, почвен-

ного горизонта, донных осадков), однородных по интенсивности загрязнения и свя-

занных с ними воздействиями на биотические компоненты экосистемы, включая

человека. Эти территориальные единицы районирования позволили обособить

территории, отличающиеся по уровню загрязнения тяжелыми металлами и адек-

ватным ему состоянием компонентов экосистем, а в опосредованном варианте -

заболеваемостью животных и человека.

Основными критериями выделения территориальных единиц эколого-геохи-

мического районирования являлись следующие критерии оценки: суммарный по-

395

казатель концентрации токсичных элементов в породах, почвах, донных осад-

ках, снеговом покрове, рН в подземных и поверхностных водах; показатель биохи-

мической активности (БХА) в золе растений с акцентом на биогеохимические аре-

олы молибдена, а также соотношение концентраций в травах и степень

нарушения их естественного баланса, данные по эндемичным заболеваниям.

Традиционная геологическая основа в качестве комплекса пород с определен-

ными геохимическими ассоциациями элементов и типов почв или ландшафтных

зон использовалась только за границей ореола техногенного загрязнения "пода-

вившего" все природные геохимические аномалии.

Легенда этой карты состоит из трех разделов. В первом из них, составленном

в табличной форме, приведена оценка состояния эколого-геохимических условий

(табл. 77). В ней на основании указанных показателей выделено три состояния

эколого-геохимических условий территории: удовлетворительное, условно удов-

летворительное, неудовлетворительное. Им соответствуют зоны экологической

нормы, риска и кризиса.

Класс удовлетворительного состояния (фонового состояния) эколого-геохи-

мических условий включает территории, удаленные от комбината на 10 км, где

природные геохимические аномалии и техногенное загрязнение практически от-

сутствуют. Это зона слабого геохимического воздействия.

Второй - класс условно удовлетворительного состояния эколого-геохимиче-

ских условий включает в себя как природные геохимические аномалии, так и тер-

ритории, подвергшиеся умеренному техногенному загрязнению. Они характери-

зуются модулем техногенной нагрузки от 1 до 5 г/см

сут, содержанием Мо в золе

трав от 0,5 до 10 мг/кг при соотношении , коэффициентом накопления

микроэлементов в накипных лишайниках от 5 до 20, значением БХА от 30 до 100

и коэффициентом накопления микроэлементов в донных осадках от 10 до 30,

16-32.

Возможность возникновения молибденозиса у скота и опосредованно

у человека средняя. На запыленных участках здесь возможны отдельные случаи

заболеваниями пылевым бронхитом и пневмаканиозом. Это зона, где содержание

Мо в молоке и шерсти овец подлежит постоянному контролю.

Третья территория - зона кризиса обладает сложной структурой за счет вклю-

чения небольших площадей с весьма высоким уровнем загрязнения (выше значе-

ний, принятых для зоны кризиса). Это участки вблизи карьеров, горно-обогати-

тельных фабрик, хвостохранилищ. Площадные параметры таких участков можно

оценить в первые сотни метров от источника загрязнения. В целом зона выделена

по преобладанию территорий с высоким уровнем техногенного загрязнения ком-

понентов природной среды, сильным геохимическим воздействием техногенно

преобразованной литосферы на биоту. Она характеризуется модулем техногенной

нагрузки от 6 до

16,

содержанием Мо в золе трав от

100

до 200 (свыше 200 ближе

к зоне бедствия) при соотношении , коэффициентом накопления микро-

элементов в накипных лишайниках от 20 до 50, значением БХА от

100

до 300 (свы-

ше 300 ближе к зоне бедствия), коэффициентом накопления микроэлементов в дон-

ных осадках более 10, = 32-128. Это зона с высокой степенью вероятности

397

заболевания молибденозисом, профессиональными легочными заболевания-

ми населения.

Пребывание сельскохозяйственных животных на пастбищах требует строгой

регламентации.

Во втором разделе легенды, по существу представляющем геохимико-геоло-

гическую основу карты, систематизированы обособленные территориальные ком-

плексы. Эта часть легенды выполнена точно так же, как первый раздел легенды

Карты эколого-геохимических условий Тырныаузского района (см. табл. 76).

В третьем разделе легенды сгруппированы условные знаки технических объ-

ектов, границ разных типов и расшифровка значения буквенно-цифровых индек-

сов, приведенных на карте и во втором разделе легенды (см. табл. 76).

Карта эколого-геохимического районирования, выполненная на основе этой

легенды, представляет собой карту так называемого "семафорного" типа. Масси-

вы класса удовлетворительного состояния эколого-геохимических условий пока-

заны зеленым цветом, условно удовлетворительного - желтым, а неудовлетвори-

тельного - розовым. Типы всех выделенных таксонов отграничены линейными

границами черного цвета. Этим же цветом в виде условных знаков показана и дру-

гая информация, систематизированная в легенде.

В качестве примера крупномасштабных карт рассмотрим Карту экологиче-

ского состояния Юго-Восточного административного округа г.Москвы масш-

таба 1:10 000. Она составлена коллективом ИМГРЭ совместно с медиками

по программе "Экоскан" под руководством Л.Н.Гинзбурга.

Эта карта построена на основе компьютерной обработки комплекта карт: эко-

лого-геохимической почвенной, запыленности снежного покрова, загрязнения ат-

мосферного воздуха, распространенности врожденных аномалий и пороков разви-

тия детского населения (использовался также аналитический материал по биогео-

химическому исследованию растительности; анализы биосубстратов). Синтез по-

лученной информации по территории округа был осуществлен на основе про-

странственного варьирования количественных и качественных показателей состо-

яния среды с учетом информации о заболеваемости детского населения эколого-

зависимыми патологиями. Условно для территории округа выделено пять града-

ций оценки экологической обстановки: крайне тяжелое, тяжелое, умеренно небла-

гоприятное, условно неблагоприятное, условно благоприятное.

Зона крайне тяжелой экологической обстановки характеризуется высокими

показателями загрязнения воздуха (более чем в 10 раз превышает ПДК); токсич-

ные компоненты в почвах в тысячи раз превышают фоновые концентрации, расти-

тельность деградирована, максимальный уровень заболевания детского населения

экологически обусловленными формами патологии.

В зоне тяжелой экологической обстановки почвы высокотоксичные, сильно

деградированы, воздушный бассейн загрязнен окисью азота, аммиаком, окисью

углерода, ксилолом, фенолом. Повышена заболеваемость детей отдельными эко-

лого зависимыми формами патологии.

399

В пределах зоны умеренно неблагоприятной экологической обстановки поч-

вы характеризуются средним уровнем деградации и достаточно высокой степенью

токсичности. Отмечается средний уровень накопления токсикантов в воздухе.

В волосах детей наблюдаются повышенные содержания свинца, бериллия, цинка,

стронция, никеля, кобальта.

Зона условно неблагоприятного экологического состояния характеризуется

умеренно токсичными почвами. Эти территории соответствуют областям неустой-

чивого загрязнения. Почвы данной зоны способны к самовосстановлению после

прекращения поступления химотоксикантов. Загрязнение атмосферного воздуха

незначительное.

В пределах зоны условно благоприятной экологической обстановки характе-

ристики почв в пределах фоновых, концентрации токсикантов в воздухе на уровне

ПДК.

Однако в волосах детей регистрируются повышенные концентрации основ-

ных металлов-токсикантов.

Следует констатировать, что эта карта наиболее близка по своему содержанию

к эколого-геохимическим картам в нашем понимании. Она содержит оценку эко-

логической обстановки территории. О геологической основе данной карты судить

трудно: вероятно, авторы пошли по пути отображения установленных геохимиче-

ских аномалий по разным компонентам природной обстановки с учетом заболева-

емости детского населения. Для крупномасштабных карт при наличии необходи-

мой аналитической информации такой подход вполне правомерен.

Эколого-геологические карты

На таких картах стремятся отобразить особенности

эколого-геологических

условий, обусловленные реализацией всей совокупности факторов, их определя-

ющих. Таких карт пока немного - это лишь первые опыты в важном направлении

эколого-геологического картографирования.

Карта оценки экологического состояния геологической среды России мас-

штаба 1:5 000 000 создана в

1996

г. большим коллективом геологов под редакцией

В.П.Орлова, Э.К.Буренкова,

Г.С.Вартаняна.

Карта отображает экологическое со-

стояние геологической среды, обусловленное воздействием двух групп факторов -

природных и техногенных, переданных разной системой условных знаков. Авто-

ры подчеркнули, что выделение природного блока в определенной степени услов-

но, так как антропогенное влияние на геологическую среду приобрело глобальные

масштабы. Нельзя исключить того, что даже в практически ненаселенных районах

или заповедниках геологическая среда в той или иной степени нарушена за счет

глобального загрязнения атмосферы, трансформации составляющих радиацион-

ного баланса и других причин. При разработке легенды в качестве основного по-

стулата принималось то, что природные факторы являются фоном, на который на-

кладываются техногенные возмущения, а реакция геологической среды на них

в значительной степени определяется естественными геологическими, гидрогео-

логическими, геохимическими и другими условиями территорий.

400