Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы геоэкологии. Ч.1. Учебное пособие
.pdf
Экологиче-
ская функция
Защитносинергетическая
Объект
воздействия
Рост видов
биоты
Природнотехногенные
комплексы,
урбокомплексы.
Взрывы, пожары.
Землетрясения, цунами,
вулканизм
(наземный и
подводный)
Тип
воздействия
Поливариантность онтогенеза
Биофильтрация.
Фоссилизация,
катагенез, диагенез, метаморфизм
Преобразование
энергии Солнца,
восстановление
типов миграции и
кругооборота
химических элементов в биосфере как едином
организме.
Восстановление
гомеостаза естественных экосистем
Экологические
последствия
Эволюция газового состава атмосферы, вод Мирового океана,
почв, кор выветривания, земной
коры
Обеспечение потенциала экологической устойчивости, которая
возникает в биосфере
синергетики и голографической
модели вещества при пространственной и (или) временной
когерентности
с позиции
В настоящее время в геоэкологии интенсивно исследуются
геохимические функции геологической среды, связанные
с загрязнением всех компонентов окружающей природной
среды, включая депонирующие. Постепенно (по мере накопления статистически значимых массивов информации) математические методы исследования внедряются и в другие разделы геоэкологии, затрагивающие все остальные экологические функции литосферы.
Под воздействием природных
, антропогенных и техногенных факторов (эволюционных и катастрофических) геологическая среда испытывает непрерывно-прерывистые изменения.
В геоэкологии они выражаются в последовательной трансформации одной или нескольких экологических функций геологической среды, что влечет за собой множество ярко выраженных последствий (табл. 1.2).
21
Т а б л и ц а 1.2
Последствия изменения экологических функций литосферы (ЭФЛ)
на урбанизированных территориях [Трансформация..., 2006]
ЭФЛ
Откачка подземных вод
Строительство зданий
Складирование и захоронение отходов
Планировка террито-
Ресурсная
рий
Высокая плотность
населения
Откачка подземных вод
для водоснабжения
Асфальтирование
поверхности
Утечки из водопроводов
Подрезка и пригрузка
Геодинамическая
склонов
Строительство в криолитозоне (отепляющее
воздействие)
Виды
воздействия
Объект исследований
Массивы
горных пород,
исключая зону
биоты
выветривания
(почву)
для жизни
Ресурсы, необходимые
пространства
Ресурс геологического
Геологические процессы
Подземные
воды
человека
Для расселения –
Для размещения
отходов
Карстующие
массивы
горных пород
Природные
Массивы
просадочных
лесов
Экологические
последствия
Позитивные Негативные
–
–
–
Повышение
комфортно-
сти прожива-
ния в связи
со стабилиза-
цией карста
при асфаль-
тировании
–
Угнетенность
растительности
Перебои
с водоснабже-
нием в связи
со сработкой
водоносных
горизонтов
Дефицит
площади
Эстетическое
«обеднение»
и отчуждение
земель,
деградация
биоценозов
Понижение
комфортности
проживания
в связи
с карстовыми
провалами
Повышение
заболеваемости
в связи
с увеличением
влажности
из-за трещин
в зданиях
22
ЭФЛ
Откачка подземных вод
для водоснабжения
Асфальтирование
поверхности
Утечки из водопроводов
Подрезка и пригрузка
склонов
Геодинамическая
Строительство
в криолитозоне
(отепляющее воздействие)
Складирование промышленных и коммунально-бытовых
отходов
Выбросы промышленности
Геобиохимическая
Выбросы транспорта
Виды
воздействия
Объект исследований
Оползневые
массивы
Заовраженные
Природные
массивы
Оседание
поверхности
Геологические процессы
Подтопление –
Техногенные
Термопросадки –
Массивы
горных пород
включая зону
выветривания
(почву)
Подземные
воды
Подземные
Геохимические поля
воды
Наземные
Природные и техногенные
растительные
сообщества
П р о д о л ж е н и е т а б л. 1.2
Экологические
Позитивные Негативные
Заповедные
зоны города
последствия
–
–
–
–
–
–
морфологические
Перенос жилых
домов, реже
гибель людей
Дискомфорт
проживания
в условиях
расчлененного
рельефа
Потеря земель-
ных ресурсов,
особенно
в городах
прибрежно-
морской зоны
Повышение за-
болеваемости
Прежде
временная
потеря жилья
Деградация
флоры,
ухудшение
условий обита-
ния
животных
Повышение
заболеваемости
в связи
с ухудшением
качества воды
Повышение
заболеваемости
из-за радоно-
опасности
Функционально-
изменения
Биосубстраты –
Повышение
заболеваемости
23
О к о н ч а н и е т а б л. 1.2
ЭФЛ
воздействия
Выбросы
радиоактивных веществ
Движение транспорта
Работа механизмов
Геофизическая
Асфальтирование поверхности
Виды
Объект исследований
Радиационное –
Акустическое –
Вибрационное –
Геофизические поля
Электромаг-
Природные и техногенные
нитное
Экологические
Позитивные Негативные
последствия
–
Переселение,
запрет
проживания
Ухудшение
слуха, шумовая
болезнь
у человека
Обеднение
орнитофауны
Заболевание
сердечно-
сосудистой и
нервной систем
Как следует из таблицы, экологические последствия трансформации экологических функций геологической среды на урбанизированных территориях в подавляющем числе случаев
носят негативный и только в отдельных случаях – позитивный
характер.
Развитие науки геоэкологии происходит на стыке многих
наук: естественных, социально-экономических, технических,
следовательно, для решения геоэкологических проблем необходим синтез нескольких научных
направлений, позволяющий
получать комплексную оценку окружающей среды и природнотехногенных систем.
Одна из первых попыток поднять проблему на международный уровень и синтезировать имеющуюся информацию была
изложена в докладе Международной комиссии по окружающей
среде и развитию «Наше общее будущее» [Наше общее будущее…, 1989].
Именно комплексная оценка, включающая в себя результаты
изучения геолого-структурной, геофизической, геохимической
и географической ситуаций, является основой для принятия рациональных (в научном понимании) решений по планированию
24
хозяйственной деятельности и сохранению благоприятных
условий для жизнедеятельности населения.
1.3. Природные, антропогенные и техногенные
источники трансформации окружающей среды
К постоянно действующим природным источникам загряз-
нения относятся выветривание и сопровождающие его разнообразные процессы коррозии (физической, физико-химической,
биогеохимической) строительных материалов и горных пород.
Сюда же входят различные виды воздействия, обусловленные
эманацией ювенильных газов, включая радон, аргон, метан и
другие углеводороды из земных недр [Мананков, 2012].
К периодическим, обычно быстропротекающим (импульс-
ным) природным процессам относятся различной мощности
землетрясения, извержения вулканов, цунами, наводнения,
оползни, селевые потоки и пр. В истории биосферы именно
они выступают в качестве критических факторов [Мананков,
2012].
Перенос различных видов загрязнений
в окружающую среду
происходит также за счет перехода в атмосферу морской соли и
более организованной, чем микроорганизмы, жизнедеятельности в биосфере. К последнему относятся антропогенные источники, охватывающие весь комплекс бытовой деятельности людей и все виды её последствий.
Существование и развитие жизни в биосфере возможно
только в равновесии с
окружающей средой. Всякое нарушение
этого равновесия, как следует из геологической истории биосферы, влечет за собой неустойчивое состояние системы, что
в конце концов приводит к глобальному кризису и гибели
наиболее развитых видов живых организмов.
Демографический взрыв в ХХ в. практически не способ-
ствовал восстановлению разумного взаимодействия человека
25
с природой. Академик А.Е. Ферсман, один из основателей
науки геохимии, ещё в 1934 г. указывал на то, что человек, создавая неустойчивые системы, направляет свою деятельность
против естественно идущих геохимических реакций, с которыми он вступает неизбежно в конфликт. В самом деле, сейчас
все больше людей осознает, что нарушение гармоничного
природного равновесия неизбежно таит в себе опасность для
человека как биологического вида.
Техногенными источниками трансформации и загрязнения
окружающей среды постоянного воздействия являются: добыча
любых полезных ископаемых (энергетических, рудных и нерудных), все виды промышленности, энергетика, сельское хозяйство и лесоразработки. Техногенные источники периодиче-
ского действия – это техногенные аварии, катастрофы, войны и
др. [Мананков, 2016].
Масштабы воздействия человека на природу огромны.
А.Е. Ферсман, введя понятие техногенеза в 1933 г., установил: «Хозяйственная и промышленная деятельность человека
по своему масштабу и значению сделалась сравнимой с процессами самой природы… природные геохимические законы
распределения и концентрации элементов сравнимы с законами технохимии, т.е. химическими
преобразованиями, вносимыми промышленностью и народным хозяйством. Человек
геохимически переделывает мир» [Ферсман, 1934, т. 2,
с. 297].
В результате техногенного рассеяния химических элементов и их химически активных соединений вокруг источников
загрязнения возникли зоны или ореолы их аномальных содержаний. По размерам площади ореолов различают техногенные
аномалии трех типов:
– локальные;
– региональные;
– глобальные.
26
Локальные (например, Сибирский химический комбинат в
г. Северске; места разработки месторождений угля в Кузбассе;
места разлива нефтепродуктов из нефтепроводов либо вблизи
нефтедобывающих скважин) и региональные (например, высокая
радиоактивность почв в районах, прилегающих к Чернобыльской
АЭС; загрязнения, поступающие от предприятий нефтегазовой
отрасли Западной Сибири, и др.) техногенные геодинамические
и геохимические аномалии
вносят свой вклад в формирование
глобальных аномалий. Глобальные аномалии могут формироваться результате различных видов хозяйственной деятельности: добычи твердых полезных ископаемых, добычи нефти и газа, производства энергии, промышленного производства, жилищнокоммунальной деятельности, функционирования транспорта, земледелия, животноводства, использования возобновляемых природных ресурсов (вырубка леса и переработка древесины, рыбное
хозяйство
) и др. Таким образом, человек своей деятельностью выводит из природного равновесия и перемещает огромные массы
веществ, которые затрагивают все зоны земной коры. В первую
очередь это твердые вещества литосферы, активно вовлекаемые в
атмосферу и гидросферу. Далее – все разнообразие биоты, испытывающей постоянно возрастающий гнет техногенеза.
Источниками загрязнения окружающей среды,
особенно на
этих уровнях, являются отходы промышленной, коммунальнобытовой, сельскохозяйственной деятельности, использование
удобрений, ядохимикатов и др.
Производственные отходы подразделяются:
1) на твердые и жидкие, специально собираемые и сохраняе-
мые;
2) стоки, рассеиваемые в окружающую среду в виде жидких
потоков, содержащих твердые взвешенные частицы;
3) выбросы, рассеиваемые в виде газовых потоков, содержа-
щих
также твердые (пыль) и жидкие (аэрозоли) взвешенные ча-
стицы. Особое место в загрязнении окружающей среды и во
27
вредном воздействии на биоту и человека занимают металлы.
Загрязняются все компоненты окружающей среды: воздух, вода, почва, растительный покров, депонирующие среды (снег,
донные отложения).
Практически ни одно предприятие не может функционировать без выбросов в атмосферу, сбросов в водоемы или водотоки. Для обеспечения чистоты окружающей среды принято нормировать,
например, вредные промышленные выбросы в атмо-
сферу.
В РФ для количественного контроля качества воздуха установлены предельно допустимые концентрации (ПДК), где
ПДК
ПДК
– среднесуточные, ПДК
с.с.
– в рабочей зоне и др., а также предельно допустимые
р.з.
– максимально разовые,
м.р.
выбросы (ПДВ) и временно согласованные выбросы (ВСВ)
[Мананков, 2016].
По определению ПДВ представляют собой количество выбросов от отдельных источников, при которых в районе (с учетом действия смежных источников) концентрация поллютантов
не превышает их ПДК
В случаях, когда установление ПДВ по
с.с.
объективным причинам невозможно, предусматривается поэтапное снижение выбросов и определение ВСВ.
Таким образом, мощность (М) выброса равна М = ПДВ или
М = ВСВ, если максимальная концентрация изучаемого химиче-
ского элемента (С
) от источника удовлетворяет условию:
м
+ Сф < ПДК,
С
м
где С
– фоновая концентрация поллютанта.
ф
Экстраполяция и предсказание распространения загрязняющих веществ (ЗВ) осуществляется по результатам моделирования процессов рассеяния веществ от источников. Различают два
основных метода моделирования:
– физико-химическое;
– математическое.
28
Физико-химическое моделирование предполагает создание
физической или физико-химической модели – макета – и изучение особенностей воздушных течений в аэродинамической
трубе. Метод дает довольно точные результаты, но пока используется довольно редко, так как требует больших материальных затрат и времени. Сейчас распространение получает
математическое моделирование, в котором выделяют три
группы
методов:
– детерминистические, предполагающие использование причинно-следственных уравнений, типа уравнений турбулентной
диффузии;
– стохастические, основанные на применении методов теории вероятности, например, гауссовских распределений;
– комбинированные, если используется детерминистическое
уравнение, а входящие в него величины вычисляются из вероятностных моделей.
Борьбе с загрязнением окружающей среды придается все
большее значение, она охватывает
различные направления и
становится все шире. Еще Д.И. Менделеев настаивал, что в химии нет отходов, а есть неиспользованное сырье. Проблема
безотходного производства, разработка безотходных технологических процессов – дальнейшее развитие идей В.И. Вернадского о ноосфере – сейчас главное направление, в первую очередь всех естественных и технических наук.
Глобальные
аномалии захватывают большие пространства.
В атмосфере поллютанты в виде пыли, аэрозолей и газов переносятся потоками воздуха на многие сотни и тысячи километров (например, радиоактивные загрязнения, вызванные ядерными взрывами и техногенными авариями на АЭС, итогом стало увеличение фонового значения радиационного поля планеты
Земля; повышение концентраций ряда химических
элементов в
почвах в результате асидификации атмосферы, чаще употребляют выражение «кислотные дожди»).
29
Асидификация – это повышение кислотных показателей в
окружающей среде. Появление кислотных дождей связано с
выбросами в атмосферу диоксида серы и оксидов азота теплоэлектростанциями и другими промышленными предприятиями. На высоте в несколько сот метров эти вещества вступают в
химические реакции с каплями воды, а потому время жизни
этих газов очень
короткое, и кислотные дожди, туманы выпадают практически рядом с местом формирования выбросов. К
глобальному типу техногенных аномалий они относятся за
счет повсеместного распространения промышленных источников подобных выбросов, хотя их причиной могут быть и
природные явления (например, геологическая деятельность
вулканов).
Экологические последствия кислотных дождей очень впе-
чатляющие: гибель деревьев и
рыбы (например, в Германии,
Швейцарии, США, Скандинавских странах и др.); ускоряющиеся процессы, исчезновение отдельных видов флоры и фауны;
гибель людей от заболеваний почек, старческое слабоумие и др.
Механизм воздействия кислотных дождей на биоту и людей
довольно сложный. Так, в результате взаимодействия кислотного дождя (это слабый раствор серной, сернистой
и азотной кислот, которые образуют на поверхности сульфаты и нитраты,
активно воздействующие на любые живые организмы) с почвой
появляется свободный алюминий, который попадает в водоемы.
Далее алюминий с питьевой водой поступает в организм, вступает в реакции с белками, проникает в клетки и нарушает биологические процессы.
К глобальному типу
также относится техногенное истощение
озонового слоя, начинающегося на высоте 18 км, который
предохраняет жизнь на Земле, задерживая основную часть жесткого космического излучения, гибельного для всего живого.
Количественный вклад тех или иных источников загрязне-
ний окружающей среды может меняться в широких пределах
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]