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

Подождите немного. Документ загружается.

человеческого сообщества. Следует сразу сказать, что вся эта проблема практиче-

ски не разработана в рассматриваемом плане, особенно в части литогенной со-

ставляющей (пород слагающих твердую компоненту литосферы) и донных осад-

ков. Вопросы оценки ресурсов подземной гидросферы опираются на солидную

нормативную базу.

Оценка ресурсов, необходимых для жизни биоты (без человека). Это горные

породы, содержащие элементы биофильного ряда (жизненно необходимые орга-

низмам). Для них даже нет оценки распространения по площади, не говоря о "раз-

веданных запасах". Вся информация сводится к эпизодическому выявлению и

описанию мест, где эти породы выходят на дневную поверхность и являются до-

ступными для травоядных и всеядных животных. Пока единственным возможным

критерием их оценки является наличие или отсутствие их в границах рассматрива-

емой эколого-геологической системы.

Оценка минеральных ресурсов, необходимых для жизни и деятельности чело-

веческого сообщества. Здесь крайне динамичным во времени, но в какой-то мере

научно обоснованным критерием оценки является количество разведанных запа-

сов, отнесенное к среднегодовой потребности человеческого сообщества с учетом

достигнутого уровня цивилизации.

Это временной критерий, отражающий количество лет, в рамках которых кон-

кретный минеральный ресурс может расходоваться, не нарушая условия суще-

ствования человечества как социальной структуры. Он может рассматриваться как

в планетарном аспекте, так и в национальном (в пределах суверенного государ-

ства). Понятно, что он зависит от применяемых технологий, возможного исполь-

зования заменителей, общего уровня человеческой цивилизации и от объема раз-

веданных запасов и перспектив их наращивания. Последнее и является задачей на-

ук геологического цикла, геологической составляющей общего критерия оценки.

Если подходить к проблеме с позиций функционирования эколого-геологической

системы регионального или локального уровней, критерием оценки может стать

отнесение определенных минеральных ресурсов конкретной территории (объема

литосферы) к определенной категории качества. М.Б.Куринов предлагает выде-

лять четыре таких категории по запасам конкретного минерального ресурса:

имеющие мировое значение и являющиеся уникальными;

имеющие национальное или региональное значение;

имеющие локальное значение;

нерентабельные к разработке на современном технологическом уровне. Эти

качественные критерии оценки могут быть трансформированы в количественные

через стоимостную характеристику запасов (ресурса), которые зависят от клима-

тических, технологических и ряда других факторов, что затрудняет возможность

их корректного использования.

В публикациях географов в качестве критерия оценки минеральных ресурсов

предлагается использовать потребление конкретного ресурса в тоннах на душу на-

селения в год. Такие оценки выполнены по нефти, газу, углю как для отдельных ре-

гионов, так и в целом по странам СНГ и России. Нетрудно заметить, что здесь

в основе оценки лежит фактическое потребление минерального ресурса для опре-

деленной территории на душу населения. Эта оценка не дает представления о раз-

веданных ресурсах и возможных сроках их эксплуатаци, она говорит только о се-

годняшнем уровне потребления.

В последние годы для оценки запасов стал широко использоваться показатель

(критерий) обеспеченности по отдельным видам сырья и кратности запасов. В фи-

зическом выражении он представляет собой величину, определяемую как отноше-

ние остаточных запасов к сформировавшимся объемам текущей добычи либо по от-

ношению к общим запасам, и показывает, на сколько лет хватит того или иного

природного минерального или органоминерального ресурса при сложившемся

уровне его добычи. Этот показатель наиболее удобен для сопоставления разнооб-

разной и разновременной информации, так как приводится в абсолютном летоис-

числении. Однако ранжирование по нему территорий по классам состояния -

проблема чрезвычайно сложная, многофакторная и практически неразработанная.

Сказанное позволяет констатировать, что проблема определения критериев

оценки минеральных ресурсов с экологических позиций (удовлетворение потреб-

ности общества) находится в начальной стадии разработки, опирается почти ис-

ключительно на знания о разведанных ресурсах того или иного вида минерального

сырья и требует своего решения.

Ресурсы геологического пространства как среды жизни и деятельности че-

ловека. Критерия оценки этого ресурса литосферы пока в явном виде не существу-

ет. Проблема ждет своего решения, пути которого видятся в ранжировании геоло-

гического пространства по качеству и потенциалу для определения видов исполь-

зования, включая захоронение токсикантов и подземную урбанизацию. На этой

основе возможна площадная или объемная оценка соответствующего ресурса с его

временной и пространственной привязкой либо тенденцией его использования.

Геодинамическая группа критериев

Критерии этой группы используются для оценки эколого-геологического со-

стояния рельефа и подземного пространства литосферы, а также для оценки раз-

вития природных и антропогенных геологических процессов. Среди них выделя-

ют: площадные критерии (отношение нарушенной площади к ненарушенной или

общей площади в %); энергетические (скорости и объемы смещаемых пород) и ди-

намические (скорости, темпы нарастания негативных нарушений поверхности и

подземного пространства литосферы). Все перечисленные критерии оценки явля-

ются договорными, часто не имеют строгого научного обоснования и не подтверж-

дены нормативными документами. По своей сущности они близки к экспертным

оценкам. Сказанное относится и к рекомендованным градациям указанных крите-

риев оценки, что свидетельствует об их достаточной условности и возможной тер-

риториальной изменчивости.

Площадные критерии оценки. Для рельефа и подземного пространства в каче-

стве критериев их измененности (современного состояния) можно предложить два

показателя: площадь и глубину нарушенности. Ранжирование этих критериев

по классам состояний приведено в табл. 17.

Оценка пораженности поверхности литосферы природными и антропогенны-

ми геологическими процессами изложена во многих методических рекомендаци-

ях и инструкциях (СНиП 2.01.15-90). На основе их учета и последних разработок

сотрудников ВСЕГИНГЕО предложена шкала оценок (табл.

18).

Реализуя на практике предложенные в табл.

критерии оценки необходимо

учитывать, что ключевым моментом является выделение для каждой конкретной

территории ведущих, наиболее опасных в экологическом отношении геологиче-

ских процессов и их парагенезов. Критерием их выделения является оценка их

экологического и экономического ущерба. Методический подход к такой оценке

изложен в СНиП

2.01.15-90

и ряде публикаций.

Динамические критерии оценки. Важность и актуальность использования ди-

намических критериев оценки наряду со статическими (площади, объемы и т.п.)

обоснована выше. Однако в данном случае приходится констатировать, что разра-

ботанных динамических критериев оценки для учета (оценки) развития геологи-

ческих процессов и техногенных преобразований рельефа, а точнее их экологиче-

ской значимости, пока не существует даже в постановочном плане. Используя ди-

намические показатели состояния экосистем

(см.табл.

15),

можно в качестве при-

мера для обсуждения предложить их градации по классам состояний приповерх-

ностной части литосферы (табл. 19).

Возможен и другой подход к оценке динамики степени загрязнения компонен-

тов литосферы, вытекающий из работ Ю.Е.Саета. В ней показателем уровня ано-

мальности содержания элементов (на поверхности земли, в почвах, в снеге, в под-

земных и поверхностных водах) является коэффициент концентрации

который

рассчитывается для разных временных интервалов как отношение содержания

элемента в исследуемом объекте С к среднему фоновому его содержанию

Сф\

Возможно использовать вместо фонового (кларкового) содержания элемента,

его содержание по отношению к ПДК. В случае полиэлементного состава техно-

генной или природной аномалии рассчитываются суммарные показатели загряз-

нения

)

и нагрузки

характеризующие эффект воздействия группы элемен-

тов. Показатели рассчитываются по следующим формулам:

где: п - число учитываемых аномальных элементов; - коэффициент концентра-

ции, равный кратности превышения содержания данного компонента над фоно-

вым значением; — коэффициент относительного увеличения общей нагрузки.

Все перечисленные показатели могут быть определены как для содержания

в отдельной пробе, так и для участка территории (района, функциональной зоны,

природной ландшафтной единицы, антропогенного ареала). В последнем случае

исследование ведется по геохимическим выборкам. Для каждой выборки рассчи-

тывается среднее значение концентрации элемента С, стандартное отклонение S и

коэффициент вариации V.

После расчета коэффициентов концентрации и коэффициентов относительно-

го увеличения общей нагрузки, каждая выборка представляется в виде набора от-

носительных характеристик аномальности химических элементов.

Более детально вопросы оценки степени загрязнения геологической среды и

ее компонентов изложены в серии методических рекомендаций ИМГРЭ.

Геохимическая группа критериев

Эта группа критериев используется для оценки химического, бактериологиче-

ского, механического загрязнения подземных вод, почв, пород зоны аэрации

дон-

ных осадков. Она охватывает все компоненты литосферы и позволяет определять

уровень их

техногенного

загрязнения и интенсивность природных геохимических

аномалий.

Для химического загрязнения, включающего фенолы, хлорфенолы и другие

химические вещества, тяжелые и другие металлы, нитраты, пестициды и нефте-

продукты, оценка уровня загрязнения осуществляется через ПДК или коэффици-

ент суммарной загрязненности ; для бактериологического — через колититр;

механического - через ПДК для взвесей. В тех случаях, когда на загрязнитель (по-

лютант) отсутствует ПДК (чаще всего это встречается при оценке загрязненности

пород зоны

аэрации,

иногда почв и донных осадков), определение степени загряз-

нения проводится от фоновых значений или кларков, фиксируемых на априори не-

загрязненных территориях. При этом необходим дифференцированный подход

к токсикантам с учетом класса их опасности, определяемым ОСП 72-87.

В общем виде такая оценка осуществляется на основе табл. 20, где дана коли-

чественная ранжировка всех определяемых элементов (от

ПДК

или фона) по четы-

рем классам состояния литосферы и ее компонентов. Предлагаемая таблица по-

зволяет оценить состояние литосферы по любому из загрязнителей или их сумме.

Для отдельных компонентов литосферы существуют более дифференциро-

ванные показатели оценки.

Донные осадки. Количественную оценку их эколого-геологического состо-

яния можно проводить на основе серии методических рекомендаций ИМГРЭ. Од-

нако отсутствие собственных тестируемых или нормативных характеристик вы-

зывает необходимость либо обращаться к фоновым показателям как точке отсчета

нормального геохимического состава донных отложений, либо использовать ГОСТы

и СН, разработанные для почв. Геодинамические и ресурсные показатели для дон-

ных осадков вообще не существуют, хотя необходимость их сомнений не вызыва-

ет. Примером этому являются сложные экологические проблемы с донными осад-

ками Великих озер Северной Америки, донными осадками практически всех рек

в зоне интенсивного техногенного освоения.

Почвы (как первый геохимический барьер). К прямым критериям оценки со-

стояния собственно почвенного покрова относятся характеристики его загрязне-

ния различными токсикантами. Все их многообразие рассмотрено в соответству-

ющих нормативных документах (см.табл. 16).

Анализ публикаций по этому вопросу позволяет предложить укрупненные по-

казатели оценки техногенной загрязненности почв с количественным ранжирова-

нием значений по классам состояний (табл.

21).

Подземные воды. Прямые критерии оценки качества подземных вод разрабо-

таны; они базируются на требованиях ПДК и СПиН и обеспечены соответству-

ющими нормативно-методическими документами (см.табл.

16).

Они дают оценку

уровня загрязненности подземных вод с позиций питьевого и технического водо-

снабжения и рыбоводства. В

1995

г. В.М. Гольдбергом в качестве критерия оценки

подземных вод были предложены площадной показатель и определение точек от-

счета для фиксируемых изменений. В качестве первого, для характеристики масш-

таба загрязнения подземных вод предложен геодинамический критерий оценки -

площадь, область загрязнения F (в км

), а в качестве точек отсчета - качество под-

земных вод в естественном состоянии

Си

предельно допустимая концентрация за-

грязняющих веществ в подземных водах с учетом цели их использования. Таким

образом, оценка состояния подземных вод дается по двум прямым критериям:

их качеству и площади загрязнения, что нашло отражение в табл. 22, где эти харак-

теристики ранжированы по классам состояния подземной гидросферы.

В первой зоне (классе) не требуется никаких специальных природоохранных

мер, кроме соблюдения законодательства и осуществления контроля за качеством

подземных вод. Во второй зоне необходимы ограничительные меры, а в третьей

и четвертой

зонах-незамедлительное

осуществление специальных защитных мер.

Геофизическая группа критериев

Практически для всех геофизических полей - электромагнитного, вибрацион-

ного, геомагнитного - можно говорить только о пороговых значениях прямых кри-

териев оценки (в кВ/м, В/м), выраженных через ПДУ (предельно допустимые

уровни). Они отражают гигиеническое нормирование (норматив) биологического

воздействия электрических и электромагнитных полей, неблагоприятно влия-

ющих на человеческий организм.

Выделяются следующие предельные значения напряженности электромаг-

нитного поля для населения (в кВ/м): в пределах жилой застройки - 0,5; на пересе-

чении ЛЭП с автодорогами - 1,0. ПДУ напряженности электромагнитного поля

для населенных мест с учетом диапазона радиоволн составляют (в В/м): длинных

(частота 0,3-300,0 кГц, длина 10-1 км) - 20; средних (частота 0,3-3,0 мГц, длина

1,0-0,1 км) - 10; коротких (частота 3-30 мГц, длина 100-10 м) - 4; ультракоротких

(частота 30-300 мГц, длина 10,0-1,0 м) - 2. Для магнитных полей по данным зару-

бежных исследователей допустимая напряженность магнитного поля, в котором

может находиться человек, не должна превышать 50 000 нТл, т.е. напряженности

геомагнитного поля Земли.

Для вибрационных полей положение с критериями оценки их воздействия

на биоту еще более сложное, так как резонансные частоты отдельных частей тела

человека отличаются между собой на 10-20 Гц и, кроме того, зависят от вибропе-

ремещения (мм), частоты (Гц) и виброускорения (см/с

). Все эти характеристики

должны входить в состав критериев оценки. По мнению

Г.С.Вахромеева,

неблаго-

приятное воздействие на человека оказывает вибрация с частотами 1-30 Гц.

Исходя из сказанного можно констатировать:

критериями оценки аномальных и биологически негативных воздействий гео-

физических полей являются прямые критерии оценки их уровня напряженности

и частоты колебаний;

узаконенных (нормативных значений) предельно допустимых уровней пока

нет. Их значения регламентированы научными проработками и правилами техни-

ки безопасности для некоторых полей;

вопросы градации этих полей по уровню воздействия на биоту требуют даль-

нейших разработок.

Как уже отмечалось, оценка действия ионизирующей радиации на живые ор-

ганизмы оценивается либо в грэях (Гр), т.е. поглощенной дозой, либо в зивертах (Зв),

т.е. эффективной эквивалентной дозой. Однако для компонентов литосферы наи-

более часто используются так называемые внесистемные единицы - кюри (Ки),

рентген (Р). Их содержательное значение и соотношения между ними приводятся

в табл. 23.

В соответствии с основными положениями законодательства Российской Фе-

дерации о статусе загрязненных территорий установлено пороговое значение

среднегодовой эффективной эквивалентной дозы облучения в 1 мЗв (0,1 бэр), ко-

торому соответствует плотность радиоактивного загрязнения почв и пород

Cs-137

в 1 Ки/км

(разработки АН СССР для районов, пострадавших от аварии на Черно-

быльской АЭС, утвержденные правительством Российской Федерации 17 мая

1991

г.). Ниже этих значений условия проживания и трудовая

деятельность

населе-

ния не требуют ограничений. По нашей терминологии это класс удовлетворитель-

ного состояния эколого-геологических условий. На территориях, где плотность

радиоактивного загрязнения почвы

Cs-137

превышает указанный норматив, выде-

ляется еще ряд зон с разными условиями проживания населения (табл. 24).

1997

г. вышел в свет нормативный документ - "Свод правил по инженерно-

экологическим изысканиям для строительства"

(СП-11-102-97),

в котором приве-

дены количественные критерии оценки при исследовании радиационной обста-

новки, увязанные с Федеральным Законом "О радиационной безопасности населе-

ния" и Законом РСФСР "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населе-

ния". В нем территории со среднегодовым значением эффективной дозы облуче-

ния (сверх природного фона) в диапазоне

5-10

мЗв/год отнесены к зоне чрезвычай-

ной экологической ситуации (зоне кризиса), а более

мЗв/год - к зоне экологиче-

ского бедствия. Другими словами - ранжирование радиационного поля и дозы об-

лучения обеспечены прямыми количественными характеристиками.

Литература

Велыпищев

Ю.Е., Фокеева

В.В.

Экология и здоровье детей, химическая экопатология

// Российский Вестник перинатологии и педиатрии. Лекция № 9. - М., 1999. — 57 с.

Протасов В.Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России. Учебное

и справочное пособие. - М.: Финансы и статистика, 1999. - 671 с.

Теория и методология экологической геологии / Под ред. В.Т.Трофимова. — М.: Изд-во

Моск. ун-та, 1997. - 368 с.

Экологические функции литосферы / Под ред. В.Т.Трофимова. — М.: Изд-во Моск.

ун-та, 2000. - 432 с.