Устойчивость геологической среды - Экология геологической среды

Рассматривая нарушенность и загрязнение геологической среды как определяющие факторы образования напряженных экологических обстановок, следует иметь в виду, что при одних и тех же масштабах техногенных воздействий результаты их влияния могут быть неодинаковыми в пространстве и во времени. Это связано с тем, что компоненты геологической среды могут по-разному реагировать на внешние факторы, обладать различной способностью меняться в худшую или лучшую сторону. Устойчивость литосферы к внешним воздействиям и ее способность к восстановлению исходного потенциала важно учитывать при прогнозах, особенно долговременных. От оценки этих свойств в значительной мере зависят стратегия и технология использования ресурсов недр, величины допустимых техногенных нагрузок на геологическую среду. К сожалению, на сегодняшний день возможны лишь качественные (балльные) оценки устойчивости геологической среды.

Для грунтов основными их показателями по отношению к техногенезу являются механический состав, теплофизические и водно-физи-ческие свойства. В общем виде эти зависимости приведены в табл. 10.

Таблица 10 Реакция грунтов на техногенное воздействие

Свойства грунтов	Реакция грунтов на техногенное воздействие ("+" - способствуют, "-" - препятствуют)
Водная эрозия	Ветровая эрозия	Горизонтальная миграция	Вертикальная миграция
Низкая водопроницаемость (скальные, связанные)	+	-	+	-
Высокая водопрони- Цаемость (рыхлые, Несвязанные)	-	+	-	+
Мерзлые	+	-	+	-
Талые	-	+	-	+
Избыточно увлажненные	-	-	+	-
Слабо увлажненные	+	+	-	+

Анализ приведенных данных свидетельствует о разнонаправленности реакции одного и того же типа грунтов на различные воздействия. Поэтому значение геологической среды как фактора устойчивости экосистем и направленности будет меняться в регионах с разными видами и масштабами хозяйственного освоения. Например, малоустойчивые к вод-

Ной эрозии суглинистые грунты одновременно способствуют активному самоочищению территории от поверхностного загрязнения. Многолетнемерзлые грунты предохраняют подмерзлотные водоносные горизонты от загрязнения, однако неустойчивы к процессам водной эрозии, солифлюкции, разного рода деформациям.

Оценка устойчивости подземных вод должна проводиться с учетом их запасов, динамики и химического состава. Истощению и загрязнению более подвержены малодебитные водоносные горизонты с ограниченными запасами и источниками питания. Высокая динамичность характерна для поверхностных горизонтов подземных вод, а глубоко залегающие отличаются замедленным водообменом - до сотен тысяч лет и более. Поступление загрязнения в малоподвижные подземные воды не может быть значительным без вмешательства человека, но и самоочищение их происходит очень медленно. Минерализованные и гидрокарбонатные по составу воды наиболее устойчивы к загрязнению. Соленые сульфатно-карбонатные воды даже в своем естественном состоянии являются показателями напряженного экологического состояния геологической среды.

Смысл оценки устойчивости геологической среды различен при физическом воздействии и загрязнении. Нарушенность литогенной основы (эрозия, смещения, просадки) - явление практически необратимое. Поэтому основное внимание здесь обращается на способность грунтов противостоять начальным этапам развития опасных процессов, которые затем могут получить широкое развитие. В случае загрязнения важно оценить способность геологической среды к самоочищению и восстановлению фонового геохимического состояния. Степень напряженности экологических обстановок увязывается при этом с предельно допустимыми концентрациями (ПДК) загрязняющих веществ, их миграционными свойствами и периодами разложения.

Геологическая среда - одна из наиболее "инертных", стабильных составляющих экосистем и одновременно наименее обратимая в своем развитии. Эти ее свойства должны определять тактику и стратегию си-

Стем природопользования, затрагивающих литогенную основу. Принципиально важно не допускать значительных техногенных изменений состояния геологической среды, которая затем длительное время будет играть роль дестабилизирующего фактора по отношению ко всей природной среде.

Рельеф совместно с горными породами формирует морфолитогенную основу и структуру экосистем, во многом определяет активность и соотношения вертикальных и горизонтальных связей в пределах экосистем, а также их внешние связи. При этом оценка экологического значения рельефа затруднена вследствие одновременного влияния на него грунтов, почв и растительности. В "чистом" виде это значение проявляется в немногих регионах, главным образом в горных областях с аридным климатом.

Любая информация о региональных закономерностях строения и развития рельефа может быть полезной для решения задач экологической геологии. Однако значение основных характеристик рельефа - возраста, генезиса и морфологии (морфометрии) - неодинаково. Возраст геоморфологических комплексов можно рассматривать как косвенный фактор устойчивости экосистем к физическому техногенному воздействию. При прочих равных условиях более древние генерации рельефа находятся ближе к равновесному или относительно стабильному состоянию. Их развитие чаще всего имеет направленность в сторону стабилизации, выравнивания, что придает им устойчивость к деструктивным процессам. Антиподами служат генерации молодого или современного рельефа, образование которых далеко до завершения и сопровождается активными процессами денудации или аккумуляции. Следует отметить, что молодые активные типы рельефа часто развиваются путем увеличения площадей за счет более древних.

Генетические типы рельефа также можно расположить в виде своеобразного ряда по устойчивости к потенциальной нарушенности. В общем случае для территории европейской части стран СНГ этот ряд будет выглядеть следующим образом (от более к менее устойчивым):

Структурные плато и денудационные равнины;

Ледниковые и озерно-морские равнины;

Водно-ледниковые и аллювиальные равнины;

Эрозионные равнины;

Структурно-эрозионный горный рельеф;

Эоловые равнины.

В пределах каждого генетического типа снижению устойчивости способствуют нарастание уклонов, расчленение и обнаженности. Оценка генетических категорий рельефа наглядно показывает, как трудно разделить влияние собственно рельефа и слагающих его поверхностных отложений на устойчивость экосистем.

Морфология и морфометрия рельефа (качественная оценка внешних особенностей земной поверхности) непосредственно и наиболее наглядно отражают его экологическое значение. Густота расчленения выступает как показатель сложности структуры экосистем регионального уровня, предрасположенности их к проявлению и других деструктивных процессов: оползневых, эрозионных, солифлюкционных.

Своеобразие рельефа как экологического фактора заключается в том, что его реакция на физическое воздействие и загрязнение неодинаковая. По способности к самоочищению рельеф можно подразделить на три области.

Области преобладания сноса и денудации (возвышенные междуречья, верхние части склонов, эрозионные типы рельефа). Отличаются активной горизонтальной и ограниченной вертикальной миграцией поверхностного загрязнения, его значительным территориальным распространением и рассеиванием. Очищение поверхности в целом значительное, однако не исключено образование ареалов временной повышенной концентрации загрязнения в руслах, тальвегах и у оснований склонов.

Области преобладания аккумуляции (днища котловин, шлейфы и конусы выноса, русла и поймы в низовьях крупных рек). Опасны возникновением локальных, линейных или значительных по площади ареалов повышенного загрязнения. Слабая горизонтальная миграция поверхностного загрязнения при благоприятных условиях может стимулировать загрязнение грунтов и водоносных горизонтов.

Области преобладания транзита (склоны, придолинные зоны, средние звенья гидросети), в пределах которых в условиях активной горизонтальной миграции вещества его баланс может от равновесного периодически переходить в отрицательный или положительный. Это влечет за собой изменение способности территории к самоочищению.

Отмеченная выше неадекватность реакции рельефа на различные виды техногенного воздействия заключается в том, что наиболее устойчивые к деструктивным процессам комплексы обладают повышенной потенциальной опасностью загрязнения. Напротив, наиболее динамичные комплексы относятся к наиболее самоочищаемым. На примере рельефа еще раз убеждаемся в сложности интегральной оценки природного потенциала и в важности оценки устойчивости геологической среды по отношению к определенным видам техногенного воздействия.

Почвы представляют собой буферную зону между внешними оболочками Земли и литосферой. На преобладающей площади суши, за исключением русел рек и выходов на поверхность горных пород, загрязнение попадает в геологическую среду через почвы, которые играют роль своеобразных фильтров. Физическое воздействие на литосферу также часто начинается с эрозии или перемещения почвогрунтов. В названии почвы заключена важная и многоплановая информация экологического значения, а сведения о структуре почвенного покрова дают представление о строении экосистем. В общем случае способность почв накапливать, сохранять или удалять загрязнение зависит от реакции среды (табл. 11) и преобладающего типа водного режима (табл. 12).

Дифференциация условий почвообразования, главным образом климатических и отчасти геоморфологических и мерзлотных, позволяет выделить широтные почвенно-экологические зоны, а в их пределах - провинции или региональные категории. Структура почвенного покрова в пределах провинций, в свою очередь, дифференцируется в зависимости от особенностей рельефа, его абсолютных высот и специфики расчленения. При этом почвы засушливых и континентальных регионов более чувствительны к изменениям рельефа, образуют более контрастные и дробные структуры.

Таблица 11 Подвижность биохимически активных микроэлементов в различных ассоциациях субаэральных почв (по М. А. Глазовской)

Геохимические

Ассоциации почв

Подвижность элементов

Практически неподвижные

Слабоподвижные

Подвижные

Кислые субаэральные,

РН < 5,5

Слабокислые и нейтраль-

Ные субаэральные,

РН 5,5-7,5

Щелочные и сильно щелочные субаэральные,

РН 7,5-9,5

Мо4

Рb

Рb, Ва, Со

Рb2-4, Cr3-6, Ni2-3,

V4-5, As3, Se3

Sr, Ba, Cu, Cd, Cr3-6, Ni2-3, Co2-3, Mo4, Hg

Zn, Ag, Cu, Cd

Sr, B, Cu, Zn, Cd, S6

Zn, V5, As5, S6

Mo6, V5, As5, S6

Таблица 12 Относительная опасность загрязнения подвижными биохимически активными элементами субаэральных почв (по М. А. Глазовской)

Коэффициент

Увлажнения

И преобладающий тип водного режима

Гранулометрический состав и наличие мерзлоты

Пески

И супеси

Суглинки

Глины

Различного состава

С мерзлотой

Более 2, резко

Промывной

2-1, преимущественно промывной 1-0,5, непромывной

Менее 0,5,

Резко непромывной

+ +

+ + +

+ +

+ + +

+ + + +

+ + + + +

+ + +

+ + + +

+ + + + +

+ + +

+ + + +

+ + + + +

Примечание. Опасность загрязнения: "+" - очень слабая; "+ +" - слабая; "+ + +" - умеренная; "+ + + +" - сильная; "+ + + + +" - очень сильная.

Нефтяное загрязнение - одно из важных видов химического воздействия на почвогрунты. Скорости разложения нефтепродуктов в почвах зависят от температуры и влажности. В жарком и влажном климате они в 500 раз выше, чем в холодном. Активность разложения возрастает при переходе от восстановительных условий болот к окислительным в дренированных почвах. Помимо этого, кислый класс водной миграции в сочетании с промывным режимом способствует выщелачиванию и удалению нефтепродуктов.

Велика роль и поглотительной способности почв. Она выше у глинистых и богатых гумусом почв. Минимальная поглотительная способность наблюдается у песчаных подзолистых почв (1-10 мг-экв на 100 г сухого вещества), а максимальная - у черноземов на лессах и у торфяно-болотных почв (до 100 мг-экв и более). В целом же поглотительная способность загрязненных нефтью почв снижается. Поэтому в загрязненные почвы удобрения рекомендуется вносить для поддержания необходимой активности процесса разложения нефтепродуктов.

Масштабы загрязнения почв нефтью и активность процесса их восстановления зависят от состава нефтепродуктов, свойств почв и климатических условий. Сочетание этих факторов весьма неблагоприятно в северных и восточных нефтедобывающих регионах СНГ, где использование загрязненных почв возможно через 15-20 лет. Западные, центральные и южные регионы СНГ в этом отношении более благоприятные. Аналогичная ситуация фиксируется и для нефтедобывающих районов Беларуси.

Устойчивость геологической среды - Экология геологической среды

Похожие статьи