Техногенным
изменениям подвергаются все основные
составляющие литосферы: почва, горные
породы и недра.
К
опасным для человека последствиям
антропогенных воздействий на природную
среду относится загрязнение почвенного
покрова. В наибольшей степени почва
загрязнена в зонах влияния промышленных
предприятий и автомагистралей, существенны
загрязнения почвы населенных пунктов,
а также мест сельскохозяйственного
производства. Чаще всего наблюдается
загрязнение почв тяжелыми металлами,
радиоактивными веществами и пестицидами,
а также микробиологическое загрязнение
почв.
Загрязнение
почвы влияет на человека путем вторичного
загрязнения атмосферного воздуха,
природных вод, а также используемых в
пищу растений. Некоторые виды растений
в условиях загрязнения почвенного
покрова накапливают поллютанты. Особую
опасность представляет отчетливо
выраженная способность накапливать
тяжелые металлы у съедобных грибов.
Концентрация ртути в грибах может быть
в 30-550 раз выше, чем в почве, на которой
они произрастают. Кроме того, многие
грибы способны накапливать медь, кадмий,
кобальт, цинк и другие металлы.
Под
воздействием сельскохозяйственной и
промышленной деятельности эрозия почвы
происходит в 100–1000 раз быстрее, чем в
природных условиях. За последние годы
потеряно 2 млрд га плодородных земель,
что составляет более четверти
сельскохозяйственных угодий. Города,
дороги, промышленные сооружения уже
вывели из землепользования 50 млн га
(площадь Франции).
Промышленные
и бытовые отходы являются глобальными
проблемами современного состояния
взаимоотношений человек-природа.
Техногенная цивилизация находится у
опасной черты, переход через которую
грозит самому существованию на Земле
человека как части природы. Поэтому
перед человечеством стоит задача
оптимизации техногенного преобразования
природных систем. И на начальном этапе
создания природосберегающих технологий,
в частности малоотходных производств,
в которых отходы одного производства
служат сырьем для другого. Основными
принципами таких технологий должны
быть комплексная переработка сырья и
энергосбережение, замкнутые водо- и
газооборотные системы, рациональное
кооперирование, минимизация отходов и
исключение неконтролируемых выбросов.
Все это требует больших затрат и пока
доступно только немногим промышленно
развитым странам.
К
антропогенным процессам относятся:
формирование и проходка горных выработок,
заборы подземных вод скважинами,
прокладка линий метро и железных дорог,
проведение взрывных работ. Такие процессы
приводят к просадке почвы, вибрациям,
обвалам и т.п.
Кроме
того, антропогенные отложения образуются
при открытых разработках в виде отвалов
горных пород, в виде гидроотвалов
при очистке речных русел для углубления
реки, за счет накопления различного
мусора в пределах городских территорий
на специально отведенных площадках под
свалки твердых отходов и строительного
мусора, на полях фильтрации жидких
отходов, за счет накоплений отходов
золы на ТЭЦ и шлаков металлургических
заводов.
В
связи с этим, по способу накопления
антропогенные отложения подразделяют
на насыпные, намывные, уплотненные и
химико-физически преобразованные.
Строительные
свойства антропогенных отложений
неоднозначны и зависят от способов
образования, в результате которых
произошло коренное изменение состава,
структуры и текстуры природного
минерального или органического сырья.
Посреднические
функции техники могут быть представлены:
как средство
использования ресурсов природы
(горно-добывающая и перерабатывающая,
сельскохозяйственная, водозаборы и
т.д.);
как средство
управления природой (оросительные и
дренажные системы, средства технической
мелиорации грунтов, средства химизации
сельского хозяйства и т.д.);
как средство защиты
от неблагоприятных природных процессов
(противооползневые и селезащитные
сооружения и т.д.).
Некоторые технические
объекты выступают, как было показано
ранее, исключительно как потребители
геологического пространства.
Во всех случаях в
большей или меньшей степени в результате
деятельности технических объектов
имеет место преобразование среды
обитания. Все чаще употребляется
понятие о средоизменяющей активности
техники. Ее можно рассматривать с точки
зрения влияния на вещественно-энергетический
баланс литосферы, а, следовательно,
и на экологические функции последней.
При этом следует различать воздействия
техники целенаправленные (неизбежные)
и стихийные, возникающие при нарушениях
технологии строительства и эксплуатации.
С точки зрения целенаправленных
воздействий Т. И. Аверкина выделяет шесть
групп технических объек. тов, которые
осуществляют обратимое или необратимое
воздействие:
снижение ресурсного
потенциала геологических тел:
карьеры,нефтедобывающие скважины,
водозаборы и т.
повышение ресурсного
потенциала геологических тел: оросительные
системы, средства технической мелиорации
грунтов и т.д.;
снижение напряженности
геофизико-геохимического фона: системы
дезактивации, очистные сооружения и
т.д.;
повышение
напряженности геофизико-геохимического
фона: средства химизации сельского
хозяйства, могильники, теплотрассы,
линии электропередач и т.д.;
снижение
геодинамического потенциала геологических
тел: берегоукрепительные сооружения,
контрбанкеты и т.д.;
повышение
геодинамического потенциала: выемки
автомобильных и железных дорог и
т.д.
В этой систематике
не учитывается, что практически все
технические устройства занимают
некоторый объем и тем самым снижают
ресурсы свободного, неосвоенного
пространства литосферы. Однако и без
этого четко видно, что они оказывают,
так называемые, техногенные воздействия
на экосистемы.
Под техногенным
воздействием понимают различные по
своей природе, механизму, длительности
и интенсивности нагрузки, оказываемые
производственно-хозяйственной
деятельностью человека на природные
среды, включая литосферу и биоту.
Следует напомнить, что техногенное
воздействие — продукт цивилизации,
а его специфика и масштабы формировались
и изменялись одновременно с развитием
общества и достигли максимума на
современном этапе, создав реальные
предпосылки экологического кризиса.
Оценку техногенных
воздействий на литосферу и их экологических
последствий можно вести по разным
направлениям: по видам производственной
деятельности; по набору и характеру
воздействий на определенный компонент
литосферы (породы, рельеф, подземные
воды и др.); по природе техногенных
процессов, их генетической сущности.
Первое направление
связано с прямой зависимостью характера
и интенсивности техногенного
воздействия с особенностями функциональной
ориентации производственного объекта,
с производственной спецификой источника
воздействия. Однако на практике, особенно,
в пределах урбанизированных и
горно-добывающих территорий, воздействия
от отдельных источников, как правило,
накладываются друг на друга, суммируются
и видоизменяются. Это крайне затрудняет
оценку экологических последствий
отдельных объектов, так как приходится
иметь дело с синергетикой техногенных
воздействий и их последствий.
Второе направление
ориентировано преимущественно на анализ
какой-либо одной геологической
составляющей литотехнической системы.
Оно не позволяет комплексно ответить
непосредственно на вопрос о техногенных
воздействиях на литосферу, хотя
опосредованно и связана с ним. Третье
направление позволяет избежать отмеченные
сложности в первых двух подходах и
оценить экологические последствия
техногенных воздействий по их генетической
природе.
Основная
таксономическая единица этой классификации
— классы, которые выделяются по природе
(механизму) техногенного воздействия;
физическое, физико-химическое, химическое
и биологическое. В составе первого
обособляются подклассы по конкретным
физическим полям (термическое,
радиационное, элекромагнитное и др.).
Типы воздействий обособлены по признаку
«прямого» и ‘V
ратного» действия (например, повышение
— снижение, аккумуляция — эрозия, нагревание
— охлаждение и т.д.), виды — по конкретному
техногенному влиянию, связанному с
определенной группой источников
воздействия (например, отсыпка терриконов,
отвалообразование, шахты, рудники, ТЭЦ,
ТЭС, ГРЭС и т.д.).
Видовое техногенное
воздействие характеризуется количественными
показателями, отражающими его
специфику.
При анализе
классификации следует учитывать, что
в ней рассмотрены лишь исходные
«первичные» техногенные воздействия,
а не каскадный эффект, который подлежит
учету по другим критериям, главным
образом, связанным с геологической
средой (породы, рельеф, подземные воды
и др.). С экологических позиций важно,
что в рассматриваемой классификации
таксоны и признаки их выделения не
зависят от иерархии геологических тел
и масштабного уровня исследования. Это
позволяет по единому признаку оценивать
экологические последствия техногенных
воздействий от локальных до планетарного
уровней геологических тел и литотехнических
систем.
Первый класс
техногенных воздействий на геологическую
среду объединяет воздействия физической
природы. Это самый большой и разнообразный
класс, состоящий из шести подклассов.
К подклассу
механического воздействия относятся
техногенные воздействия на геологическую
среду, оказываемые механическим путем
без применения гидромеханизмов.
Механическое воздействие передается
на породы, рельеф, но не передается
непосредственно на подземные воды; оно
влияет на некоторые геодинамические
процессы.
К подклассу
гидромеханических воздействий относятся
механические воздействия, осуществляемые
с помощью гидромеханизмов. Эти воздействия
связаны с геодинамическими, также в
основном передаются на породы, рельеф,
но не передаются на подземные воды.
Подкласс
гидродинамических воздействий объединяет
собственно гидродинамические
воздействия на подземные воды, на их
гидродинамический режим. Воздействия
этого подкласса влияют как на вещественные
компоненты геологической среды
(горные породы и подземные воды), так и
на геодинамические процессы. При
этом изменения рельефа проявляются как
следствие этих воздействий в результате
активизации геодинамических процессов.
Экологические
последствия, связанные с этими тремя
подклассами воздействия, достаточно
близки между собой, так как объединены
рамками ресурсной и геодинамической
экологической функции литосферы, её
экологическими свойствами. Экологический
диапозон последствий весьма широк и
охватывает следующие основные направления.
Прямое воздействие на челове кА связано
со нижением комфортности проживания,
а иногда и с необходимостью отселения
и даже гибелью людей при деформации и
разрушении здании, горных выработок
крупных инженерных сооружений.
Механическое воздействие влияет и на
диких животных, приводя к их гибели или
миграции в более спокойные места обитания
Если посмотреть на потенциальные
источники воздействия, связанные с
рассматриваемыми подклассами, неизбежно
вытекает вывод, что именно с ними связаны
потери минерально-сырьевых ресурсов,
снижение качества и площадей ресурса
геологического пространства — важнейших
факторов, определяющих стабильность
функционирования экосистем высокого
уровня организации.
Подкласс термических
техногенных воздействий обусловлен
действием тепловых полей, а точнее
— их отклонениями от природного фона.
Термическое техногенное воздействие
вне криолитозоны в основном влияет
непосредственно лишь на вещественные
элементы геологической среды: горные
породы и подземные воды, и в меньшей
мере влияет на рельеф и геодинамические
процессы. В пределах же криолитозоны
это воздействие оказывается одним из
ведущих, существенно влияющим на все
без исключения компоненты геологической
среды, включая рельеф и различные
геодинамические процессы. По сути этим
определяется спектр и территориальная
приуроченность экологических последствий,
чаще всего приводящая к снижению
комфортности проживания населения,
трансформации биогеоценозов, изменению
качественных и количественных
характеристик ресурса геологического
пространства.
К подклассу
электромагнитных техногенных воздействий
относятся воздействия, осуществляемые
под действием электрических, магнитных
или электромагнитных полей.
Электромагнитные воздействия влияют
непосредственно лишь на вещественные
элементы геологической среды — горные
породы и подземные воды — и не влияют на
рельеф и геодинамику территории. В
экологическом отношении последствия
воздействия этих полей, а точнее их
аномальных значений, достаточно
серьезны. Они приводят к рассогласованию
ритмов головного мозга у человека и
нарушению его психической функции, а
также разрушению иммунной системы, т.е.
непосредственно влияют на здоровье
людей и условия их существования.
Для урбанизированных территорий стал
актуальным вопрос о регламентации
мощности и режима работы электромагнитных
излучателей.
Подкласс радиоактивных
воздействий объединяет воздействия,
вызванные радиацией. Они не оказывают
влияния на рельеф и геодинамические
процессы, а влияют только на вещественные
элементы геологической среды: горные
породы и подземные воды. Экологическими
последствиями этих воздействий являются
онкология, лучевая болезнь, мутагенные
изменения, т.е. факторы, определяющие
не только здоровье, но и саму возможность
существования человека. Одновременно
аномалии радиационных полей резко
ухудшают качество ресурса геологического
пространства («Чернобыльский след»).
Дезактивация приводит к его улучшению.
шению и приближению к фоновым значениям.
Установлено, что с радиационными полями
повышенной активности (дозы излучения)
связаны аномалии в развитии
растительности
(явления гигантизма ягод, грибов и др )
Во второй класс
объединены техногенные воздействия
физико-химической природы, т.е. воздействия,
обусловленные различными поверхностными
физико- химическими явлениями и
поглотительной способностью пород
(адсорбцией диффузией, осмосом,
капиллярными явлениями и т.д.). Поэтому
воздействия данного класса влияют лишь
непосредственно на вещественные элементы
геологиче ской среды. Здесь выделяются
такие типы воздействий, как гидратное
осуществляемое за счет техногенной
гидратации или дегидратации пород,
кольматирование пород, выщелачивание
и ионообменное воздействие.
Экологические
последствия этих воздействий связаны
в основном с изменением качества
геологического пространства как в
сторону улучшения, так и его снижения.
Процессы выщелачивания (например, серы)
могут влиять на ресурсы минерально-сырьевой
базы и снижение комфортности проживания
населения.
Третий класс
включает в себя воздействия химической
природы, обусловленные химическим
взаимодействием различных веществ и
компонентов геологической среды —
пород и подземных вод. Воздействия этого
класса влияют лишь на вещественные
компоненты геологической среды и не
влияют непосредственно на рельеф и
геодинамические процессы. В этом классе
выделяются три типа техногенных
воздействий — химическое загрязнение,
химическая очистка и химическое
закрепление массивов горных пород.
Экологические
последствия химического загрязнения
связаны со специфическими формами
заболевания населения (гипер- и
гипоэлементозы), нарушения функции
гомеостатической регуляции организма
с развитием мутаций и другими тяжелыми
последствиями, а в целом приводят к
патогенезу живых организмов. С ореолами
техногенного загрязнения связано и
резкое ухудшение качества ресурса
геологического пространства, а иногда
и потеря его на длительное время. С
химической очисткой и закреплением
массивов горных пород связано улучшение
качества жизни и улучшение качества
ресурса геологического пространства.
В класс биологических
воздействий объединяются техногенные
воздействия биологической, точнее
микробиологической, природы, которые
произвольно или непроизвольно вызываются
человеком. Биологические техногенные
воздействия оказывают влияние только
на вещественные элементы геологической
среды: горные породы и подземные воды
и не влияют непосредственно на рельеф
и геодинамические процессы. Среди
них выделяются два типа воздействий —
биологическое загрязнение и очистка
компонентов геологической среды.
Экологические
последствия биологических воздействий
выражаются либо в увеличении заболеваемости
людей инфекционными болезнями (загрязнения
либо в улучшении здоровья и качества
жизни населения (биологическая очисть
компонентов геологической среды).
Разновидности при физическом, физико-хи
мическом и химическом воздействиях
выделяются по признакам: времени
(постоянные, временные), размера (точечные,
линейные, площадные, объемные), положения
(наземные, подземные), обратимости
(обратимые, необратимые); при радиационном
типе воздействия добавляется воздействие
по виду радионуклидов, при биологическом
— по виду микроорганизмов.
На
сельскохозяйственных угодьях
в результате замены естественных
сообществ агроценозами
и применения неадекватных приемов
обработки почвы при крутизне
склонов более 1 градуса с каждого
га ежегодно выносится не менее
6 т мелкозема. Это способствует росту
эрозионных борозд, оврагов
и балок.
Площадь
сельскохозяйственных угодий, подверженных
водной и ветровой эрозии, растет.
За 1975-1989 гг. в России она возросла на
7,5 млн. га и составляет сейчас
около 60 млн. га, из которых 40 млн. га подвержены
водной эрозии. На эродируемой площади
России несколько миллионов гектаров
занято оврагами, протяженность которых
составляет сотни тысяч километров.
Широко
ведущие горные разработки на значительных
площадях нарушают поверхность литосферы
при создании карьеров, разрезов, подъездных
путей к ним. По статистическим
данным, площадь, нарушения земель
в связи с несельскохозяйственной
деятельностью в 1989 г. составила 1,2 млн.
га. Хотя указывается, что из этой площади
отработано 0,4 млн. га, но это,
тем не менее, уже нарушенный участок
литосферы.
В Западной Сибири, особенно в
ее северной части, где
ведутся поиски
нефти и газа,
развивается новый тип антропогенных
нарушений поверхности литосферы.
Широко используемые здесь вездеходы
создают колеи, в которых
процесс восстановления растительного
покрова не может происходить
быстро, так как тундровая и
лесотундровая растительность
восстанавливается очень медленно.
Опережающею развивается процесс
эрозии почвы, так как колеи
служат бороздами стока для талых
и дождевых вод. На месте
сети путей движения вездеходов
формируется антропогенная дренажная
сеть.
Еще
один путь нарушения литосферы
— геологоразведочные работы,
которые сопровождаются
копанием шурфов, бурение мелких
скважин, взрывами приповерхностных
зарядов при проведении сейсмической
разведки и т.п. При региональных
исследованиях заряды достигают 1000
кг и могут влиять на 100 — метровую
толщу породы.
Площадь,
охваченная антропогенными нарушениями
поверхности литосферы, составляет
более 5% территории России.
На
каждого жителя в среднем приходится
6 тыс. квадратных метров
нарушенной поверхности.
Основные нарушения расположены
в зонах наиболее плотного заселения,
поэтому в этой зоне уровень
нарушения поверхности литосферы,
приходящийся на 1 квадратный
километр, составляет в среднем
порядка 10-25% , а на урбанизованной территории-75-100%.
Нарушения
поверхности литосферы — далеко
не безобидное явление.
Нарушения
приводят, как правило, к активизации
опасных стихийных явлений: оползней,
обвалов, просадок грунтов, создают условия
для формирования селей и снежных
лавин, способствует увеличению
поверхностного стока, меняют условия
инфильтрации и движения флюидов
в грунтах, нарушают сообщества
почвенно-грунтовых организмов и микробный
» фильтр», регулирующий
потоки газов из недр земли.
Техногенная опасность – состояние,
внутренне присущее технической системе,
промышленному или транспортному объекту,
реализуемое в виде поражающих воздействий
источника техногенной чрезвычайной ситуации
на человека и окружающую среду при его
возникновении, либо в виде прямого или
косвенного ущерба для человека и окружающей
среды в процессе нормальной эксплуатации
этих объектов.
К техногенным относятся чрезвычайные
ситуации, происхождение которых связано
с производственно-хозяйственной деятельностью
человека на объектах техносферы. Как
правило, техногенные ЧС возникают вследствие
аварий, сопровождающихся самопроизвольным
выходом в окружающее пространство вещества
и (или) энергии.
Базовая классификация ЧС техногенного
характера строится по типам и видам чрезвычайных
событий, инициирующих ЧС:
Основными
причинами возникновения техногенных
опасностей являются:
• нерациональное
размещение потенциально опасных объектов
производственного назначения, хозяйственной
и социальной инфраструктуры;
• технологическая
отсталость производства, низкие темпы
внедрения ресурсоэнергосберегающих
и других технически совершенных
и безопасных технологий;
• износ средств
производства, достигающий в ряде
случаев предаварийного уровня;
• увеличение объемов
транспортировки, хранения, использования
опасных или вредных веществ
и материалов;
• снижение профессионального
уровня работников, культуры труда, уход
квалифицированных специалистов из
производства, проектно-конструкторской
службы, прикладной науки;
• низкая ответственность
должностных лиц, снижение уровня производственной
и технологической дисциплины;
• недостаточность
контроля за состоянием потенциально
опасных объектов; ненадежность системы
контроля за опасными или вредными
факторами;
• снижение уровня
техники безопасности на производстве,
транспорте, в энергетике, сельском
хозяйстве;
• отсутствие нормативно-правовой
базы страхования техногенных рисков.
Основные
техногенные воздействия
на литосферу проявляются в виде открытых
(карьеры, разрезы), подземных (шахты, штольни),
скважинных разработок полезных ископаемых.
Они приводят к различным локальным и
региональным изменениям литосферного
пространства.
Например, возникают трансформации физико-механических
свойств горных пород (разуплотнения,
сдвижения, обрушения, уплотнения, изменения
температуры), мульды проседания земной
поверхности, техногенные отложения (отвалы,
терриконы). Крупные карьеры на Урале,
в Казахстане, Сибири, в европейской части
России имеют глубины более 150-200 м. Максимальная
глубина карьера на горе Благодать (Урал)
– 800 м, карьеры по добыче алмазов в Якутии
достигают глубины 400 м, их диаметр на поверхности
доходит до 2 м. Длина карьеров различна
– от сотен метров до 8 км, а ширина достигает
4 км. Например, размеры Железногорского
карьера (Курская магнитная аномалия)
на поверхности составляют 2 х 3,6 км при
глубине более 100 м. Площадь отдельных карьерных
полей достигает 30 км2.
Мировой объем ежегодно перемещаемых
горных пород в результате производственной
деятельности оценивают в 10 тыс. км3,
т.е. масса их составляет не менее 20 трлн.
т. При этом около 98% добываемых в литосфере
материалов уходят в отвалы, и лишь 2% непосредственно
используют в производстве продукции.
После
1950-х годов мощным фактором воздействия
на земные недра стали подземные
ядерные взрывы, которых на территории
России только в мирных целях
было проведено 84, причем значительная
часть их была сосредоточена у российского
побережья Каспия. Отдаленные последствия
воздействия ядерных взрывов на недра
земли трудно предвидеть. К тому же
эти последствия будут принимать
свои формы, и обладать особенностями,
связанными с географическим расположением
регионов, геологическим строением
и развитием тектонических процессов.
В
результате многолетнего освоения нефти
и газа вокруг Каспийского
моря и в
его пределах образовался пояс
(или ареал) дестабилизации недр,
связанный с
воздействиями человека. Его
развитие претерпело два этапа.
Первый этап
длился с 1847 по 1959 г. и начался с
бурения первой скважины на Апшеронском
полуострове.
К концу XIX в. нефтяные
разработки начались в приморской
части Дагестана, в Западной Туркмении
и в Северном Прикаспии.
Уже
тогда появились первые признаки
последствий мощного вмешательства
человека: начались просадки
грунта, обводнение продуктивных
пластов, выбросы песка из скважин. Глубины
воздействия в это время не превышали
3 км, вскрывались, как правило,
слабонапорные флюидодинамические
системы, формировались воронки депрессии,
истощались водоносные горизонты
верхних гидрогеологических этажей,
чему способствовало
появление глубинных насосов, турбинного
способа бурения и газлифта.
Подобные техногенные воздействия
способствовали оттоку воды из Каспия
в верхние горизонты недр
прибрежных регионов. На этом этапе
откачка флюидов из верхних
горизонтов могла даже
Окончание
первого этапа характеризовалось тем,
что наряду с расширением площадей
и объемов депрессионных
воронок, началась разгерметизация
высоконапорных флюидодинамических
систем с аномально высоким
пластовым давлением, поэтому конец первого
этапа характеризовался резкими изменениями
флюидодинамики недр. Разгерметизация
высоконапорных горизонтов с аномально
высоким пластовым
давлением вызвала перетекание
флюидов снизу вверх, в
результате чего началась нивелировка
депрессионных воронок и
подпор приповерхностных водоносных горизонтов.
Признаками такого процесса
могут служить возрастание числа
и сокращение периодов между извержениями
грязевых вулканов Апшерона
и Кобыстана, резкое
повышение минерализации
в наблюдательной скважине в Дагестане
в Терекли-Мектао, аномально
высокие дебиты источников на
Индерском солянокупольном
поднятии в Северном Прикаспии,
которые не увязывались с
режимом приповерхностных вод
и атмосферными осадками.
Каспий
можно рассматривать как относительно
тонкий безнапорный слой воды,
взаимодействующий с многокилометровой
толщей водонефте- и газонасыщенных
пород.
Эта толща ведет
себя подобно губке с предварительно
напряженным и легко деформируемым
упругим или вязким скелетом. Слой
морской воды венчает разрез
отложений новейшей тектонической
впадины Каспийского моря — наиболее
погруженной части гигантского
Арало-Каспийского прогиба, который
объединяет юго-восточный угол
древней Восточно-Европейской
платформы, область отчленения
молодых Туранской и Скифской плит и Кавказо
-Копетдагский сегментпояса альпийской
складчатости.
Неоген-четвертичные
отложения впадины Каспийского
моря со
значительным
угловым и азимутальным несогласием
наложены на более древние
структурные этажи. Отсюда следует,
что обособление прогиба в
новейшее время еще не завершено,
в результате чего имеет место
напряженной состояние недр и
высокая тектоническая активность.
Это подтверждается серией фактов:
изостатической неуравновешенностью
региона, сейсмичностью и активностью
современных движений земной коры,
гидротермальной деятельностью,
грязевым вулканизмом, наличием
аномально высоких пластовых
давлений во флюидодинамических
системах.
Напряженное
состояние недр и
тектоническая активность,
сопровождающаяся
перестройкой недр,
порождают неустойчивость
флюидодинамических
систем и чувствительность их к разного
рода возмущениям.
Возмущения
вызывают два эффекта. Во-первых,
нарушается равновесие между напряжением
в скелете горных пород и давлениями в
каналах фильтрации флюидов, что
приводит к подвижности недр,
и перераспределению потоков флюидов.
Во-вторых, нарушается тепло- и массоперенос
и возникают фазовые переходы: происходит
гидролиз алюмосиликатов с разрушением
кристаллических решеток минералов осадочных
пород и адсорбционного понижения
их прочности,
происходит химическое
разложение молекул воды, выпадение
вторичных солей, а также парафинов
в коллекторах с нафтидами,
изменяется упругость газовых
компонентов за счет запечатывания
или разгерметизации значительных
объемов.
В
конце первого этапа эти процессы уже
начались, а с началом второго
«
ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра
«Техносферная и экологическая безопасность»
Реферат
по Экологии на тему:
«Глобальные
негативные эффекты техногенного воздействия
на верхние слои литосферы и пути
их преодоления»
студент
группы ЭУТ-009
Литосфера — внешняя твердая оболочка
Земли, которая включает всю земную
кору с частью верхней мантии Земли
и состоит из осадочных, изверженных
и метаморфических пород. Нижняя
граница литосферы нечеткая и
определяется резким уменьшением вязкости
пород, изменением скорости распространение
сейсмических волн и увеличением
электропроводности пород. Толщина
литосферы на континентах и под
океанами различается и составляет
в среднем соответственно 25- 200 и
5-100км.
Рассмотрим в общем виде геологическое
строение Земли. Третья за отдаленностью
от Солнца планета — Земля имеет радиус
6370 км, среднюю плотность- 5,5 г/см3 и состоит
из трех оболочек — коры, мантии и ядра.
Мантия и ядро делятся на внутренние и
внешние части.
Земная кора — тонкая верхняя оболочка
Земли, которая имеет толщину на континентах
40-80 км, под океанами — 5-10 км и составляет
всего около 1 % массы Земли. Восемь элементов
— кислород, кремний, водород, алюминий,
железо, магний, кальций, натрий — образовывают
99,5 % земной коры. На континентах кора трехслойная:
осадочные породы укрывают гранитные,
а гранитные залегают на базальтовых.
Под океанами кора «океанического»,
двухслойного типа; осадочные породы залегают
просто на базальтах, гранитного пласта
нет. Различают также переходный тип земной
коры (островно-дуговые зоны на окраинах
океанов и некоторые участки на материках,
например Черное море). Наибольшую толщину
земная кора имеет в горных районах (под
Гималаями — свыше 75 км), среднюю — в районах
платформ (под Западно-Сибирской низиной
— 35-40, в границах Русской платформы — 30-35),
а наименьшую — в центральных районах океанов
(5-7 км). Преобладающая часть земной поверхности
— это равнины континентов и океанического
дна. Континенты окружены шельфом — мелководной
полосой глубиной до 200 г и средней шириной
близко 80 км, которая после резкого обрывчатого
изгиба дна переходит в континентальный
склон (уклон изменяется от 15-17 до 20-30°).
Склоны постепенно выравниваются и переходят
в абиссальные равнины (глубины 3,7-6,0 км).
Наибольшие глубины (9-11 км) имеют океанические
желоба, подавляющее большинство которых
расположенная на северной и западной
окраинах Тихого океана.
Основная часть литосферы состоит из изверженных
магматических пород (95 %), среди которых
на континентах преобладают граниты и
гранитоиды, а в океанах-базальты.
К концу ХХ века произошли огромные изменения
и в технологии, появились новые средства
связи и информационные технологии, что
резко изменило возможности обмена информацией
и сблизило самые отдаленные точки планеты.
Мир буквально на наших глазах стремительно
изменяется, и человечество в своих действиях
не всегда поспевает за этими изменениями.
И
на национальном, и на международном уровнях
все еще преобладают краткосрочные, а
не долгосрочные политические доминанты,
региональные и национальные интересы
продолжают преобладать над глобальными.
Экологические проблемы возникли не сами
по себе. Это результат естественного
развития цивилизации, в которой сформулированные
ранее правила поведения людей в их взаимоотношениях
с окружающей природой и внутри человеческого
общества, поддерживавшие устойчивое
существование, пришли в противоречие
с новыми условиями, созданными научно-техническим
прогрессом. В новых условиях необходимо
формирование и новых правил поведения,
и новой морали с учетом всех естественнонаучных
знаний. Наибольшая трудность, которая
определяет многое в решении экологических
проблем — все же недостаточная озабоченность
человеческого общества в целом и многих
его лидеров проблемами сохранения окружающей
среды.
Литосфе́ра
(от греч. λίθος — камень и σφαίρα — шар,
сфера) — твёрдая оболочка Земли. Состоит
из земной коры и верхней части мантии,
до астеносферы, где скорости сейсмических
волн понижаются, свидетельствуя об изменении
пластичности пород. В строении литосферы
выделяют подвижные области (складчатые
пояса) и относительно стабильные платформы.
Блоки
литосферы — литосферные плиты — двигаются
по относительно пластичной астеносфере.
Изучению и описанию этих движений посвящен
раздел геологии о тектонике плит.
Литосфера
под океанами и континентами значительно
различается. Литосфера под
континентами состоит из осадочного, гранитного
и базальтового слоев общей мощностью
до 80 км. Литосфера под океанами претерпела
множество этапов частичного плавления
в результате образования океанической
коры, она сильно обеднена легкоплавкими
редкими элементами, в основном состоит
из дунитов и гарцбургитов, её толща составляет
5—10 км, а гранитный слой полностью отсутствует.
Основные
функции литосферы — ресурсная, геодинамическая,
геофизическая и геохимическая.
Экологические
функции литосферы – функции, определяющие
(отражающие) роль и значение литосферы,
включая подземные воды, нефть, газы, геофизические
поля и протекающие в ней природные и антропогенные
геологические процессы, в жизнеобеспечении
и эволюции биоты , главным образом, человеческого
сообщества;
Классификация
экологических функций литосферы включает:
•
Геодинамическую экологическую функцию
литосферы — отражает свойство литосферы
влиять на состояние биоты, безопасность
и комфортность проживания человека через
природные и антропогенные геологические
процессы и явления. Она изучается экологической
геодинамикой.
•
Геохимическую экологическую функцию
литосферы — отражает свойство геохимических
полей (неоднородностей) природного и
техногенного происхождения влиять на
состояние биоты в целом и здоровье человека
в частности. Она изучается экологической
геохимией.
•
Геофизическую экологическую функцию
литосферы — отражает совокупность свойств
геофизических полей полей (неоднородностей)
литосферы влиять на состояние биоты и
человека. Она изучается экологической
геофизикой.
•
Ресурсную экологическую функцию литосферы
— определяет роль минеральных органических
и органоминеральных ресурсов литосферы,
а также ресурсов геологического пространства,
необходимых для жизни и деятельности
биоты как в качестве биогеоценоза, так
и социальной структуры (человеческое
сообщество). Она изучается экологическим
ресурсоведением.
Можно
выделить четыре класса состояния литосферы:
•
удовлетворительное или благоприятное;
•
условно удовлетворительного или неблагоприятное;
•
неудовлетворительное или весьма неблагоприятное;
•
катастрофическое — ему соответствует
четыре зоны нарушения экосистемы – нормы,
риска, кризиса и бедствий.
литосферы — это
функция, отражающая способность литосферы
влиять на состояние биоты, безопасность
и комфортность проживания человека
через природные и антропогенные
(техногенные) геологические процессы
и явления.
Объект изучения эколого-геодинамических
исследований — геологические процессы
и геодинамические зоны и аномалии.
Предмет
изучения – знания о воздействии этих
компонентов литосферы на биоту. Их проявление
связано как с факторами извне (космическими),
так и с разрядкой напряжений в геофизических
полях Земли, а влияние геологических
процессов на биоту – с преобразованием
рельефа.
Реализация
геодинамической функции проявляется
как непосредственно -через негативное
по отношению к биоте явления, так и опосредованно
— через геофизическую, ресурсную, или
геохимическую функции. Например, оценку
эрозии можно рассматривать через интенсивность
процесса и количественную охват ею определенной
территории
(геодинамический
критерий оценки), или через потерю
или сокращение земельных ресурсов
и запасов гумуса (ресурсный критерий
оценки).
Существует
два подхода к оценке воздействия геодинамического
фактора литосферы на биоту.
Первый
подход связан с анализом и оценкой воздействия
отдельных геологических процессов на
человека и проявляет экологические последствия
этих процессов.
Второй
связан с изучением современных геодинамических
зон и аномалий литосферы и их воздействием
на биоту. Эти факторы определяют состояние
массивов горных пород, участков повышенной
трещиноватости, проницаемости, влияющих
на особенности циркуляции подземных
вод, увеличение количества геологических
и экологически опасных техногенных процессов.
Геодинамические
аномалии влияют на процесс проникновения
физических и химических загрязнителей
в литосферу, окружающий ландшафт, биологические
объекты, на здоровье человека и снижают
ценность почвенных ресурсов.
Иерархия
структуры геодинамической экологической
функции литосферы:
Первый
уровень — все геологические процессы
и геодинамические зоны.
Второй
уровень — группы геологических, других
природных и техногенных процессов, различающихся
по характеру проявления и воздействия
на экосистему и человека, и геодинамические
аномалии.
Особенностью
эколого-геодинамической функции
литосферы является проявление негативных
и позитивных свойств к развитию
и пространственному распространению
биоты. Некоторые геодинамические
процессы не проявляют прямого воздействия
на биоту, а другие оказывают катастрофическое
воздействие на растительный покров,
животный мир и человека.
Геофизическая экологическая функция
литосферы – это влияние геофизических
полей литосферы на состояние биосферы.
Объект изучения — геофизические поля,
их аномальные проявления вплоть до образования
геопатогенных зон.
Предмет исследования – взаимодействие
полей с биотой и их влияние на состояние
биоты.
Любое
отклонение от естественных условий несет
с собой опасность возникновения негативных
для биоты последствий. В ответ на такое
воздействие живые организмы могут адаптироваться
или патологически измениться.
Геофизические
поля – естественные физические поля
космического и земного (ионосферного,
атмосферного, гидросферного, литосферного,
глубинного) происхождения, а также техногенные
поля, действующие в пределах литосферы,
преобразованные и распределенные ею.
Геофизические
поля делятся на:
—
гравитационное (поле силы тяжести);
—
электрического тока (постоянного, переменного
и медленно меняющегося);
—
сейсмическое (поле упругих механических
колебаний);
— радиационное
(поле ионизирующего излучения).
Наиболее экологически
значимые — гравитационное, температурное,
геомагнитное, электрическое и радиационное
поля.
Геофизические
поля (естественные и техногенные), накладываясь
друг на друга, создают вблизи земной поверхности
(по обе стороны от нее по вертикали) энергосферу
(область существования избыточного энергетического
потенциала). В пределах этой сферы происходит
энергообмен между Землей и космическим
пространством, объектами живой и неживой
природы. Естественные и техногенные геофизические
поля не существуют раздельно, они накладываются
друг на друга в соответствии с принципом
суперпозиции (наложения).
Проблемы
геофизической экологической функции
литосферы:
Геохимическая экологическая функция
литосферы – это влияние геохимических
полей литосферы на состояние биоты в
целом.
Объект исследований — вещественный,
химический состав компонентов литосферы
(горные породы, минералы, донные осадки,
почвы, подземные воды, нефть, газы) и формируемые
ими поля природного и техногенного происхождения.
Предмет исследований – знания о геохимической
экологической функции и геохимических
свойствах литосферы.
Геохимические
неоднородности литосферы – это геохимические
зоны, геохимические провинции и геохимические
аномалии, являющиеся функциональными
территориальными (точнее объемными) единицами
эколого-геохимических исследований.