Лекція 1 Основні геоекологічні напрями досліджень геологічного середовища. Вступ до дисципліни

Мета та зміст дисципліни. На сучасному етапі розвитку народного господарства нафтова і газова промисловість відіграє одне із вирішальних значень. Як наслідок, виникає необхідність геологічного та екологічного регулювання відносин у сфері вивчення та використання надр України.

Дисципліна “Нафтогазова геоекологія” націлена на надання студентам професійних знань та практичних навиків із застосування природоохоронних заходів, запобігання екологічних катастроф як локального, так і регіонального поширення, у сфері вивчення та використання надр нафтогазовими підприємствами України.

Метою даного курсу є надання основних практичних та загальних теоретичних знань із геоекології – науки про взаємовідносини людини з основними компонентами природи (надра, геофізичні поля, рельєф, земля, вода, повітря, біоресурси) при геологічному вивченні, дослідженні та використанні надр, що проводяться нафтогазогеологічними підприємствами, а також впливу геологорозвідувальних і геофізичних робіт на навколишнє середовище

Частиною природи є геологічне середовище. Розвиток еколого–геологічних досліджень потребує реалізації нових методичних напрямків, які б дозволили здійснити управління станом геологічного середовища (охорона, раціональне використання та захист).

Наукою, яка вивчає природні та техногенно зумовлені геологічні процеси з точки зору впливу на умови проживання людей, є геологічна екологія. Це – галузь інженерної (прикладної) екології і практичної геології, яка вивчає екологічні проблеми геологічного середовища. Геологічне середовище, з точки зору геоекологічних проблем, є мінеральною основою біосфери, основним постачальником енергетичних ресурсів, геологічним простором для будівництва різномасштабних будівель та геологічних споруд.

Таким чином, об’єктом дослідження геоекології є геологічне середовище – верхня частина літосфери (в окремих випадках це вся літосфера), яка знаходиться під прямою або опосередкованою дією людини, вираженою природними та природно–техногенними енергетичними полями, що проявляються геологічними процесами. Геологічне середовище включає в себе також ландшафтну оболонку та техногенні відклади.

Предметом дослідження геоекології є умови взаємодії людини з геологічним середовищем.

Основне завдання геоекології – оптимізація техногенної діяльності людини в межах геологічного середовища.

Поняття геосистеми, природно–технічної системи, геологічного середовища. Під геосистемами розуміють частини географічної оболонки Землі, які обмежені природними кордонами і яким притаманна єдність природних, виробничих і суспільних процесів, що відбуваються в геосистемі Географічна оболонка Землі охоплює атмосферу, гідросферу, поверхню Землі з рельєфом, ґрунтовим і рослинним покривом, тваринним світом і проникає у літосферу на глибину найглибших шахт (4 км) і свердловин (12 км). Таким чином, географічна оболонка сягає 200– 300 км над поверхнею Землі і до 10–12 км на глибину.

Геосистема тільки до початку активної діяльності людей складалась з природних компонентів і була природно–територіальним комплексом (ПТК). Під ним розуміють гармонічну єдність природних умов на певній території. ПТК у чистому вигляді були лише в палеоліті і мезоліті. А вже з неоліту (5–6 тис років до н е ), коли з’явилось рільництво і первісна металургія, люди почали активно впливати на оточуючу їх природу і тому ПТК поступово перетворились у природно–антропогенні геосистеми (ПАГС). Площі ПТК поступово зменшувались і зараз майже не збереглися на поверхні Землі. Навіть на льодовиковому куполі Антарктиди чи в глибині тропічних джунглів Амазонії відчувається вплив забрудненого повітря, а сліди Чорнобиля досягли Південної півкулі.

Основними компонентами природно–антропогенної геосистеми та її основних частин (геосфер, біотосфери і соціосфери) є: геосфери – літосфера, геофізичні сфери, геоморфосфера, гідро– і атмосфера; біотосфера – це рослинний покрив Землі (фітосфера) і тваринний світ (зоосфера); соціосфера складається з демосфери – спільності усіх людей Землі – і техносфери – продуктів діяльності людей

У геології під літосферою розуміють тверду (кам’яну) оболонку Землі, яка охоплює земну кору і верхню частину мантії до астеносфери, тобто від поверхні Землі до глибини 15–20 км під рифтовими зонами і до 3 00–400 км під щитами давніх платформ. У геоекології літосфера – це геологічне середовище, яке охоплює підземну сферу діяльності людей від поверхні до глибоких шахт (4 км) і надглибоких свердловин (10–12 км). Геоекологія літосфери – це інженерно–геологічні умови будівництва, це охорона надр, раціональне використання мінерально–сировинних ресурсів, порушення підземного середовища шахтами, кар’єрами, свердловинами та іншими виробками, це проблема захоронення твердих, рідких, токсичних, радіоактивних та інших шкідливих відходів, це вплив родовищ корисних копалин через поверхневі геохімічні аномалії на розвиток рослин і здоров’я людей. До складу геологічного середовища, крім літосфери, включають також геофізичні поля (геофізсфера), рельєф поверхні Землі (геоморфосферу), підземну гідросферу, педосферу і ландшафти.

Геофізсфера поєднують цілий комплекс геофізичних полів: гравітаційне, магнітне, теплове, електричне, сейсмічне, радіаційне та ін. Ці поля впливають на здоров’я людей і є істотними факторами екологічного стану тієї чи іншої території.

Геоморфосфера охоплює тонку частину контакту літосфери і атмосфери та відповідає рельєфу земної поверхні, що вивчається геоморфологічними методами. Рельєф Землі – це дуже важливий для людини життєвий простір, це територіальний ресурс, який швидко зменшується завдяки діяльності людей.

Гідросфера – це водні ресурси, які включають поверхневі, грунтові та підземні води від поверхні і до глибини 10–12 км, тобто в межах геологічного середовища, куди сягає людська діяльність.

Атмосфера з позицій геоеколога має кілька аспектів: кліматична зональність і її вплив на природні умови і здоров’я людей; мікрокліматичні особливості території у залежності від рельєфу і відстані від морського узбережжя; забруднення атмосферного повітря транскордонними переносами, стаціонарними джерелами і транспортом; хімізм забруднення, його динаміка в залежності від природних і антропогенних факторів.

Педосфера – ґрунтовий покрив – дуже істотний компонент геосистеми. Він впливає на фіто– і зоосфери, а також, в значній мірі на господарську діяльність людей. Екологія педосфери вивчає екологічний стан земельних ресурсів, деградацію грунтів під впливом ерозії, винос гумусу та інших складових грунту, забруднення їх мінеральними добривами, пестицидами, радіонуклідами, важкими металами.

Фітосфера, або рослинний покрив суші Землі, є основою забезпечення життєдіяльності тваринного світу і людей. Природний рослинний світ і агрокультури в значній мірі забруднені, що дуже небезпечно для тварин і людей.

Зоосфера – це вся та жива маса тваринного світу, що існує на суші і у водах Світового океану. Вищі тварини знаходяться на вершині трофічної піраміди, яка забезпечує людей їжею. В останні роки значно зросла кількість випадків токсикозу тварин важкими металами, пестицидами, нафтопродуктами та іншими забруднювачами. Екологічний стан зоосфери, стан здоров’я "братів наших менших" – це грізне попередження для людей.

Демосфера об’єднує всю спільність людей на Землі з їх фізичним і психічним станом, санітарно–гігієнічним та медико–біологічним станом тієї чи іншої території, віку людини, професійних умов праці.

Техносфера – це все те, що людина створила на Землі за тисячоліття своєї діяльності: народногосподарський комплекс з заводами і фабриками, транспортними артеріями і водосховищами, мільйонами гектарів розораних земель і т.п. Це також мільярди тон твердих промислових і побутових відходів, сотні мільйонів кубометрів забруднених скидів у ріки та моря, небезпечних викидів у повітря, це теплове, шумове, радіаційне, електромагнітне забруднення навколишнього середовища, одним словом, – це все те, що створено людиною і що тепер повернулося проти неї, її здоров’я, її спадкоємності, її життя, та існування як біологічного виду на Землі.

Щоб визначити екологічний стан тієї чи іншої природно–технічної системи, зробити прогноз її подальшого розвитку, запобігти негативним наслідкам її впливу на людей – необхідно вивчити динаміку природних змін всіх вищезазначених компонентів та вплив на них антропогенних чинників. І серед них одним із найважливіших компонентів є геологічне середовище (ГС). ГС – фундамент для всіх інших екологічних чинників.

Структура геологічного середовища. У середині і, особливо, в другій половині двадцятого століття для людства гостро постала проблема стану геологічного середовища, яка на даному етапі потребує свого невідкладного і оперативного вирішення. Науково–технічна революція призвела до формування такого технічного потенціалу, при якому людство перетворилося в рушійну могутню геологічну силу, яку за масштабами та інтенсивністю впливу на геологічне середовище можна порівняти з природними геологічними процесами.

Величезної шкоди екологічному стану геологічного середовища завдало розміщення в межах України різноманітних енергомістких виробництв. Особливо відчутними є ці проблеми для Криворізького, Донецького, Передкарпатського, Кримського та інших гірничодобувних комплексів. Крім цього, в межах території України характерний інтенсивний розвиток гірничої, хімічної, енергетичної (особливо атомної енергетики) галузей промисловості та широкомасштабна водно–хімічна меліорація ґрунтів без належного природоохоронного забезпечення.

В Україні практично повністю зарегульовані водні ресурси (до 35 км³/рік, з них 50% повертається як промислові стоки). Темп зростання водокористування в 1.2–1.5 рази перевищує ріст валового національного продукту, що посилює водний дефіцит і розширює підтоплені території через будівництво водосховищ (1 млн.га).

Викиди металургійних і хімічних підприємств практично привели до незворотності забруднення стоку водогосподарської системи Дніпра, яка забезпечує водопостачання 39 млн. чоловік, тобто 70% населення України.

Глибоке порушення природної рівноваги під впливом гірничих робіт, промислової та міської забудови, меліорації, спорудження водосховищ призвели до різкої активізації зсувів, карсту, осідання земель, провалів та підтоплення. Особливо уражене цими процесами Прикарпаття, зокрема м.м. Калуш, Чернівці, Новояворівськ, а також ряд населених пунктів і міст Чорноморського узбережжя Одеської області, Криму, долин Дніпра, Дністра, Бугу. Техногенно зумовлені геодинамічні процеси мають також широкий розвиток в ряді промислово–міських агломерацій, досягаючи іноді масштабів еколого–геологічних катастроф (наприклад, соляний карст Донбасу та Передкарпаття, карбонатний карст Рубежано–Лисичанської промислово–міської агломерації, сульфатний карст Передкарпаття та інше). За результатами виконаних дистанційних досліджень геологічного середовища України встановлено, що за останні 50 років найбільш динамічними є ті об’єкти, які зазнали інтенсивного впливу народногосподарської діяльності людини. При цьому швидкість геологічних процесів та їх масштаби при техногенній діяльності збільшуються в десятки, сотні і тисячі разів.

Геоекологія та охорона навколишнього природного середовища. Екологія вивчає взаємозв’язок організмів з навколишнім природним середовищем, яке включає суходіл, водні простори, атмосферу та живі організми, в тому числі людину. Геоекологія пов’язана з геологічним середовищем та його техногенними змінами.

У багатьох випадках краще не втручатися в природу, обмежуючи техногенну діяльність людини. Слід пам’ятати, що на Землі немає повністю екологічно безпечних місць, і сама природа постійно змінює навколишнє природне середовище.

До того часу, поки чисельність населення не стабілізується, посилення популяційного процесу буде змушувати людину освоювати території з відносно несприятливими умовами життя. Такий наступ людини тягне за собою зміну природного та геологічного середовища.

З точки зору геоекологічної безпеки, такі зміни відбуваються в широких межах. Щоб їм запобігти, треба повністю виключити діяльність людини на не освоєних сьогодні територіях, або науково обгрунтовано обмежувати її. Наприклад, з одного боку розробка корисних копалин відноситься до видів техногенної діяльності, при яких ресурси не відновлюються, а з іншого – розробка корисних копалин повинна супроводжуватись значними комплексними природоохоронними заходами для гарантування екологічної безпеки гірничодобувних та гірничопереробних комплексів.

Для вирішення цієї проблеми потрібний оптимальний компроміс, межі якого можуть бути визначені спеціалістами з геоекології.

Планування процесу освоєння територій з врахуванням геологічних умов навколишнього природного середовища, так само, як і планування землекористування включає ряд чинників, що допомагають визначити, як краще використовувати геологічні умови навколишнього природного середовища, їх можна розділити на 4 категорії:

– фізичні (хімічні), як природні, так і зумовлені техногенною діяльністю людини;

– економічні (потреба в фінансових установах і торговельній мережі);

– соціальні (зумовлені врахуванням потреб усіх соціальних груп населення);

– комунальні (водопровід, система доріг та інші).

Ці чинники і зумовлюють комплексну інфраструктуру довкілля, яка повинна забезпечити оптимальне використання природно–ресурсного потенціалу геологічного середовища.