, С. А Сладкопевцев

Основы экологической геологии

Курс лекций

«Основы экологической геологии»

Минск 2002

Основы экологической геологии

Введение.

1.  Экология и геологические науки

2.  Техногенное воздействие на геологическую среду

2.1. Загрязнение

2.2. Нарушенность

3.  Устойчивость геологической среды к техногенным воздействиям

4.  Методы и критерии оценки экологического состояния геологической среды

4.1. Аналитические методы

4.2. Дистанционные методы

4.3. Картографические методы

5.  Экологическая геология и комплексные ресурсно–экологические проблемы

Заключение

Литература

Введение.

Проблемы экологии – отрасли знаний, изучающей взаимоотношения организмов и природной среды – в настоящее время характерны для всех естественных наук и видов хозяйственной деятельности человека. Важность экологических проблем и пристальное внимание к ним связаны с тем, что взаимоотношения человеческого общества и природной среды столкнулись с серьезными противоречиями зачастую близкими к катастрофическим. Глобальное влияние человека на природную среду приобрело такие масштабы, что восстановительные функции природы не в состоянии нейтрализовать загрязнение и нарушенность горных пород, земель, растительности, атмосферы, поверхностных и подземных вод. Стремление не допустить необратимости процессов деградации природных комплексов, потери генофонда многих исчезающих организмов и угрозы существования будущих поколений привело к появлению концепции "устойчивого развития", в основу которой положена идея динамического сбалансированного развития экономики, природы и общества. Рассмотрение проблем устойчивого развития началось со Стокгольмской конференции ООН в 1972 г, когда мир был официально предупрежден о надвигающейся экологической катастрофе. Наиболее детально проблемы развития общества и окружающей среды рассматривались на Всемирной конференции в Рио–де–Жанейро в 1992 г.

Получив всеобщее признание и право называться "Повесткой дня на ХХ1 век", экология вошла в число наиболее активно развивающихся современных отраслей знания. Из чисто биологической науки (биоэкологии), существовавшей примерно до средины ХХ века, экология превратилась в междисциплинарное учение, охватившее биологические, социальные, экономические и правовые основы нашей жизни. В общей системе экологии наибольший прогресс характерен для таких её направлений как экология человека, геоэкология (экология природной среды), инженерная экология. Внимание к нравственно–философским вопросам обусловило появление "экологии культуры" и "экологии духа".

Исходя из существа экологии, объектами экологических исследований в любом случае являются пространственно ограниченные и функционально единые сочетания организмов и среды. Наиболее распространенное название этих сочетаний – экологические системы. Однако, этот же смысл имеют термины "природно–технические или геотехнические системы", а так же "природно–антропогенные комплексы или ландшафты". При исследовании состояния экосистем важно определить объекты экологического анализа и условия или факторы, определяющие состояние объектов. В биоэкологии объектами служат организмы, а факторами – компоненты природной среды. В геоэкологии, напротив, анализируется состояние среды и её составляющих под влиянием организмов, главным образом человека.

Геологическая среда (почвогрунты, приповерхностные горизонты литосферы и образованный ими рельеф) образуют морфолитогенную основу экосистем. Её развитие подчинено как природным факторам (эндогенным и экзогенным процессам), так и техногенному воздействию. В свою очередь, многообразно влияние геологической среды на процессы во внешних оболочках Земли и на хозяйственную деятельность человека. Таким образом, проблемы экологии геологической среды или экологической геологии можно рассматривать в узких "геологических" рамках, и в то же время их рассмотрение в той или иной степени затрагивает всю совокупность экологических проблем.

Настоящее пособие содержит краткое изложение теоретических и методических вопросов экологической геологии. Оно может использоваться в учебных программах геолого–географических дисциплин, а также специальностей "экология и природопользование", "геоэкология", "кадастр и мониторинг земель", "охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов", "географическая экология", "геоморфология и эволюционная география".

1.0 Экология и геологические науки.

Экологические проблемы (процессы экологизации, по , 1992), глубоко проникшие в нашу жизнь, не обошли стороной и геологию, представляющую собой систему наук о Земле (литология, тектоника, геофизика, геохимия, гидрогеология, инженерная геология, геоморфология и ряд других). Причиной этого являются многочисленные и сложные взаимные связи геологической среды с внешними оболочками Земли (атмосферой, гидросферой и биосферой) и с хозяйственной деятельностью человека – техногенезом. Эти связи в обобщенном виде иллюстрируются табл. 1–4.

Влияние на геологическую среду внешних оболочек многообразно по формам и различно в региональном плане (табл. 1). Физическое воздействие затрагивает рельеф и самые верхние горизонты горных пород. Повсеместным является влияние температурного и влажностного режима на процессы выветривания и подготовки обломочного материала к перемещению. От растительного покрова зависит активность биологического выветривания. Ветер, вода (лед) и растения – ведущие факторы экзогенного рельефообразования. Процессы внешних оболочек определяют напряженность естественных экологических обстановок. В регионах активной водной и ветровой эрозии, частых наводнений, развития оползневых, обвально – осыпных и криогенных процессов эта напряженность особенно велика.

Хозяйственная деятельность человека приобрела такие масштабы, что её относят к мощному геологическому фактору развития природной среды. Даже косвенно, через изменение климата, поверхностного стока, почв и растительности человек меняет состояние геологической среды. Прямое же влияние техногенеза (карьеры, шахты, скважины, подземные газохранилища) затрагивают литосферу на глубины многих сотен метров и в ряде случаев на километры. Совместно с природным фоном техногенное воздействие дает интегральные показатели нарушенности и загрязнения геологической среды (табл. 2).

В свою очередь, являясь морфолитогенной основой ландшафта, геологическая среда обуславливает механизм многих процессов во внешних оболочках Земли (табл. 3). Большой круговорот воды в природе, в котором участвует литосфера, включает динамику атмосферы и гидросферы, влияет на распределение осадков, нормы стока, условия формирования почвенно-растительного покрова. При этом весьма активную роль играет рельеф, создавая климатические барьеры, высотную поясность, влияя через уклоны на водный баланс, а через экспозицию склонов на микроклимат и дифференциацию ландшафтов.

Наконец, можно привести немало примеров влияния геологических (инженерно–геологических, сейсмотектонических, геоморфологических) условий на технологию и организацию работ при различных видах инженерного освоения территорий (табл. 4).Методы добычи минерального сырья всецело зависят от его запасов, глубины залегания, условий обводнения месторождений. Для строителей важны категории разработки грунтов, рельеф местности, глубины залегания подземных вод, сейсмичность территории. Даже в сельском хозяйстве большое значение имеет учет уклонов и расчленение рельефа, процессы эрозии, механический состав почвообразующих пород, условия увлажнения, подтопления и заболачивания сельскохозяйственных угодий.

Среди рассмотренных выше многочисленных прямых и обратных связей в системе: геологическая среда – внешние оболочки Земли – техногенез первостепенное значение для экологической геологии имеет техногенное воздействие на геологическую среду – загрязнение и нарушенность. Однако, это воздействие в различной степени затрагивает интересы отдельных геологических наук. При этом в каждой науке возникшие экологические проблемы могут решаться различными методами. С проблемами экологического типа прежде всего сталкиваются прикладные геологические науки, в сфере интересов которых находятся процессы взаимодействия техногенеза и геологической среды (табл. 5).Для инженерной геологии и геоморфологии первостепенным является физическое воздействие на геологическую среду, а для гидрогеологии и геохимии – химическое.

Взаимоотношения человека и природы непрерывно усложняются, и это отражается на экологических проблемах геологии. Влияние техногенеза на процессы в литосфере зачастую трудно прогнозировать, что приводит к частому возникновению очагов опасных деформаций горных пород, их обводнению или загрязнению. С другой стороны, возрастающие опасности вынуждают совершенствовать технологии в горнорудной и нефтедобывающей промышленности, строительстве, мелиоративном проектировании.

2.0. Техногенное воздействие на геологическую среду.

Территории активного техногенного влияния на геологическую среду – месторождений полезных ископаемых, транспортных коммуникаций, промышленного строительства – относятся к одним из наиболее сложным в экологическом отношении. Это обусловлено следующими основными причинами (9).

1. Многообразием видов добываемых сырьевых ресурсов. В настоящее время из недр Земли извлекается более 400 видов сырья, из которых по стоимости преобладают горючие ископаемые – 80%, далее идут металлы – 12% и строительные материалы – около 2%, причем последние находятся на первом месте по объемам добычи. Горнодобывающие комплексы загрязняют все компоненты природной среды углеводородами, сернистым газом, многими металлами – ртутью, кадмием, свинцом, хромом, медью, никелем. Большая часть соединений отличается стойкостью и большой миграционной способностью.

2. Многообразием систем использования природных ресурсов недр, которые включают открытые (карьерные) виды разработки, подземные (шахтные), проходку скважин, технологии подземной газификации углей, выщелачивания солей, выплавки серы и другие. Каждая из перечисленных основных систем имеет свои модификации и составляющие, зависящие от конкретных условий. Открытая разработка связана с объемами вскрышных работ, проблемами размещения отвалов и их последующей рекультивации. Глубокие карьеры требуют откачки подземных вод и сброса их в поверхностные водоемы. Шахтная добыча сталкивается со многими сложными проблемами: трудностями разработки маломощных и наклонных горизонтов, прорывами подземных вод, обвалами, растеплением многолетнемерзлых пород, взрывами рудничных газов. Для более эффективной добычи нефти используются кусты скважин, наклонное бурение, закачки в нефтеносные горизонты больших объемов воды и поверхностно–активных веществ. Одна из технических новинок – подземные ядерные взрывы для повышения отдачи продуктивных горизонтов. Технология буровых работ непрерывно совершенствуется в целях увеличения глубины и скорости проходки, оптимизации режима эксплуатации, борьбы с обводнением и растеплением грунтов, прихватами и коррозией труб.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8