Нарушение среды обитания в результате техногенеза

Б. РЕГИОНАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ
Преобразование природы человеком наиболее остро ощущается на региональном и локальном уровнях. Следствием антропогенного воздействия на природные ландшафты является их экологическая дестабилизация.
Экологически дестабилизированные ландшафты –
антропогенно измененные природные комплексы, для
которых характерны быстрое развитие процессов разрушения экосистем, утрата экологических ниш, уменьшение биоразнообразия, снижение биологической продуктивности, ухудшение средообразующей роли биоты.
При оценке экологической обстановки в регионе следует иметь
ввиду, что продуктивность экосистем, общие запасы органики в ландшафте, интенсивность биогеохимических круговоротов определяются в первую очередь средообразующей функцией растительности. Экологически дестабилизированная среда способна к самовосстановлению только при наличии деятельного растительного
покрова.
Глава 10
НАРУШЕНИЕ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ В РЕЗУЛЬТАТЕ
ТЕХНОГЕНЕЗА
Природные ландшафты являются открытыми системами, элементы которых прямыми и обратными связями взаимодействуют с атмосферой, поверхностными и грунтовыми водами, почвой, горными
породами. Ведущую роль в этих взаимодействиях играют функции
живого вещества. Техногенез – процесс изменения природных комплексов под воздействием производственной деятельности человека
– вносит в биосферу новые потоки вещества и энергии, загрязняющие среду и трансформирующие естественные биогеохимические
циклы (рис. 10.1).
182
Рис. 10.1. Загрязнение окружающей среды, разрушение природных
ландшафтов в результате техногенеза, по J. J. Moran etc.:
1 – разложение органического вещества на свалках; 2 – животноводческие
фермы; 3 – обработка пахотных угодий; 4 – промышленные сточные воды;
5 –выбросы в атмосферу промышленных предприятий; 6 – эрозия со склонов, лишенных растительности; 7 – горные выработки; 8 – использование
авиации для внесения удобрений и ядохимикатов; 9 – тепловое загрязнение
от энергетических установок; 10 – свалки мусора; 11 – переработка городских сточных вод; 12 – сброс отходов с кораблей; 13 – бытовые сточные
воды
183
Приведем несколько примеров того, как в результате техногенеза, сопровождающего хозяйственную деятельность человека загрязняется окружающая среда и разрушаются природные ландшафты.
10.1. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ГОРНОПРОМЫШЛЕННОЙ
ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Разработка полезных ископаемых, инженерно-геологические
работы вызывают наиболее глубокие изменения ландшафтов. Основные виды влияния горнопромышленной деятельности на ландшафтно-экологические условия рассмотрены в табл. 10.1.
В результате открытых разработок уничтожается почвеннорастительный покров, образуются карьеры и отвалы горных пород.
Развиваются оползни, обвалы, сели и другие экзогенные геологические процессы. Понижается уровень грунтовых вод, растительность
близлежащих территорий начинает страдать от недостатка влаги.
Часто карьеры используются под свалки мусора или складирования
отвалов горных пород, что также оказывает неблагоприятное влияние на состояние окружающей среды. Рациональное землепользование предполагает рекультивацию: карьеры засыпаются, восстановленные земли вновь используются под сельскохозяйственные угодья или лесные насаждения (рис.10.1).
При подземном способе добычи массивы горных пород сдвигаются в сторону выработанного пространства. В результате на дневной поверхности возникают трещины разрыва, провалы, воронки и
оседания поверхности.
Изменение гидрогеологических условий целых регионов связано с отбором подземных вод. Падают дебиты родников, исчезает
вода в колодцах, осушаются болота, реки не получают подземного
питания. Формируются депрессионные воронки, радиус которых достигает многих километров.
В шахтных водах в результате окисления сульфидов повышаются кислотность и агрессивность вод. Величина рН уменьшается
до 2-3. Усиливается выщелачивание пород, в воде повышается концентрация железа, алюминия, марганца, нередко меди, цинка, свинца, мышьяка и других токсичных элементов.
184
185
Рис. 10.2. Нарушение природного ландшафта при открытой
разработке полезных ископаемых
При разработке нефтяных и газовых месторождений экологическую опасность представляют попутно добываемые рассолы, потери углеводородов при их добыче и транспортировке. Откачивание
сырья из земных недр приводит к медленному проседанию поверхности и связанному с этим увеличению сейсмичности и заболачиванию в таежной зоне.
При разработке месторождений твердых горючих ископаемых,
железорудных, бокситовых, марганцевых и других руд основной вред
окружающей среде наносят откачиваемые кислые шахтные воды
сульфатного и хлоридно-сульфатного состава, а также извлечение
минерализованных и рассольных подземных вод.
Разработка полиметаллических сульфидных месторождений
влияет на окружающую среду через окисление сульфидов и накопление в рудничных водах серной кислоты, свинца, меди, цинка, кадмия, алюминия и других токсичных элементов.
Большую экологическую опасность представляет отсталая технология разработки соляных месторождений, в частности складирование на поверхности земли больших масс отвалов пород с значительной концентрацией солей. В результате размыва отвалов атмосферными осадками происходит засоление поверхностных водоемов
и водотоков.
186
10.2. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОБСТАНОВКА В ГОРОДАХ И
ПРОМЫШЛЕННЫХ ЦЕНТРАХ
Города оказывают многообразное воздействие на окружающую среду. Элементы почвенно-растительного покрова заменены в
них в основном техногенным покровом.
Особую опасность представляют промышленные предприятия,
в которых выпуск основной продукции сопровождается выработкой
загрязняющих веществ. Последние накапливаются в шламохранилищах, хвостохранилищах, свалках и т.п. Выброс загрязняющих веществ в воздушную среду и последующее их осаждение на почву и
растительный покров оказывают отрицательное воздействие на всю
экосистему. Нарушаются функции организмов, обитающих в почве,
происходит накопление загрязнителей в тканях растений и животных. Химическая интоксикация губительно действует на многие организмы. С атмосферными осадками загрязняющие вещества попадают в грунтовые и поверхностные воды.
Влияние очагов загрязнения распространяется далеко за их пределы. Миграция загрязняющих веществ канализируется в определенные векторы воздействия – по ветру, по склону, по течению. В
приморских городах с пересеченным рельефом, например, наиболее
существенным направлением является вектор “вниз по склону”. В
результате наиболее напряженная экологическая обстановка создается в береговой зоне моря, являющейся по сути коллектором загрязняющих веществ со всей площади водосбора, на которой расположен портово-промышленный комплекс.
Загрязнение атмосферы в городах характеризуется объемом и
составом соединений, выбрасываемых промышленными и коммунальными предприятиями. Пылевые выбросы оседают на землю.
Очень показательны данные о загрязнении снежного покрова (рис.
10.3).
На площади крупных городов резко меняются гидрогеологические условия. Застройка и асфальтирование территории изменяют
величину инфильтрации атмосферных осадков. Утечки из подземвых вод по отношению к строительным материалам и грунтам, делает их опасными для человека.
187
Рис. 10.3. Загрязнение снега кадмием вокруг завода
автономных источников тока в г. Саратове, по В. З. Макарову
Активизации карстово-суффозионных процессов способствует
химическое и тепловое загрязнение вод, повышающее их агрессивность по отношению к карбонатам и сульфатам.
Оползни характерны для городов, расположенных вблизи рек и
водоемов, высокие берега которых сложены глинистыми породами.
Активизация оползней происходит в результате подрезки склонов и
дополнительной нагрузки на грунт. В Москве, например, произошла
активизация береговых оползней после расчистки русла реки, которая нарушила сложившийся базис эрозии.
188
13.3. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОБСТАНОВКА В РАЙОНАХ КРУПНЫХ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ
Крупные энергетические объекты: гидро-, тепловые и атомные
электростанции – оказывают значительное воздействие на окружающую среду. Около гидроэлектростанций основным является влияние водохранилищ. В результате фильтрации воды возникает зона
подтопления, где уровень грунтовых вод поднимается выше критического. Это приводит к гибели древесной растительности, размоканию грунтов, затоплению подвалов зданий и т. д. Переформирование берегов сопровождается оползнями, обвалами, нарушением склонов. Высокогорные водохранилища являются потенциально опасными инженерными сооружениями, так как прорыв плотины вследствие
землетрясения или крупного оползня может привести к сбросу в долину огромных масс воды, сметающих все на своем пути.
Воздействие тепловых электростанций на окружающую среду
влечет за собой газопылевое загрязнение атмосферы, почвенно-растительного покрова, поверхностных и подземных вод; накопление
золошлакоотвалов; создание прудов-охладителей.
Любое топливо ТЭЦ содержит сульфиды железа, которые в
процессе сгорания окисляются до сернистого газа. В результате его
взаимодействия с атмосферной влагой образуется серная кислота.
В индустриальных районах рН атмосферных осадков снижается до
2-4. Кислотные дожди выпадают на расстоянии многих сотен километров от источника выброса сернистого газа, пересекая границы
стран и даже континентов. В газопылевых выбросах от сгорания угля
содержатся цинк, свинец, ртуть, никель и другие токсичные элементы.
Серьезную инженерную и экологическую проблему представляет складирование золошлаков, содержащих разнообразные токсичные элементы. Необходимо проявлять осмотрительность при выборе места складирования, обосновании высоты и объема отвалов,
создании защиты для предотвращения загрязнения атмосферы, поверхностных и подземных вод.
Пруды-охладители способствуют подъему уровня грунтовых
вод, подтоплению и заболачиванию территории. Они могут оказывать влияние на химический и микробиологический состав поверх-
189
ностных и грунтовых вод. В некоторых случаях пруды-охладители
используются для разведения рыбы.
Атомные электростанции считались наиболее экономичными и
экологически безопасными энергетическими объектами, но многолетний опыт их эксплуатации показал, что это не так. Аварии на челябинской ядерной установке в 1957 г. и Чернобыльской АЭС в 1986
г. принесли миллиардные убытки и человеческие жертвы. Радиоактивные изотопы были разнесены ветром на сотни и тысячи километров, загрязнив территорию в сотни тысяч квадратных километров (рис.10.4).
Рис. 10.4. Распространение радиоактивного облака после аварии на
Чернобыльской АЭС, по I.G. Simmons
10.4. ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ
Человек создал сеть железных и автомобильных дорог, воздушных трасс, судоходных рек, газо- и нефтепроводов, линий электропередач (ЛЭП) и т. п. Организуемый человеком перенос вещества и
энергии по техногенным каналам сопоставим с циклами вещества и
190
энергии в естественных системах. Однако в отличие от естественных циклов антропогенные потоки сопровождаются нарушением естественных равновесий и имеют характер загрязнений.
Воздействие дорог на окружающую среду заключается в непосредственном преобразовании геологического субстрата во время строительства транспортных магистралей; в выбросе в атмосферу продуктов сгорания; в потерях горюче-смазочных материалов.
Создаются техногенные вибрационные, шумовые, тепловые поля. По
трассам ЛЭП формируются локальные электромагнитные поля и
т. д. Транспортное и линейное строительство в сложных инженерногеологических условиях активизирует экзогенные геологические процессы – оползни, обвалы, плывуны, суффозию, карст, эрозию и др.
Исследования показали, что в полосе магистральных автомобильных дорог первого класса шириной 30-60 м в почвах, грунтовых
водах и растительности накапливаются свинец, цинк и другие тяжелые металлы в концентрациях, значительно превышающих ПДК. При
разрывах нефте-, газо- и других трубопроводов в почву и водоемы
попадают десятки и сотни тонн загрязняющих веществ. Очаги загрязнения могут занимать огромные площади и существовать продолжительное время.
10.5. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОБСТАНОВКА В РАЙОНАХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Активное землепользование обычно сопровождается нарушениями естественного растительного покрова и вырубкой лесов. Возрастают процессы эрозии, происходит смыв плодородного горизонта
почв. В зонах недостаточного увлажнения усугубляются процессы
опустынивания.
Негативные последствия вызывает химизация сельского хозяйства. Использование удобрений на полях приводит к накоплению в
почвах и грунтовых водах соединений азота и фосфора, что сказывается на качестве сельскохозяйственной продукции и может привести к повышению токсичности поверхностных вод. Применение гербицидов с целью уничтожения сорняков угнетает фауну почвенных
беспозвоночных. Пестициды, помимо уничтожения насекомых вредителей, вызывают гибель или угнетение птиц. Исчезновение насекомоядных птиц может служить причиной новой вспышки размно191
жения насекомых. Интенсивное использование пестицидов в ряде
случаев непосредственно сказывается на здоровье работников сельского хозяйства и жителей поселков, расположенных в районе возделываемых земель.
Сброс без очистки хозяйственно-бытовых сточных вод в открытые водоемы приводит к их химическому и бактериальному загрязнению. Неблагоприятные экологические последствия усугубляются тем, что многие районы России не имеют централизованного
водоснабжения; до 60 % сельских жителей используют для питья
воду открытых водоемов.
Стремительно растет изъятие земель под не аграрные объекты.
При этом, как правило, изымаются наиболее освоенные, плодородные земли, так как именно на таких территориях наблюдается высокая плотность населения и наибольшая хозяйственная активность.
Например, автоград Тольятти построен на черноземах Правобережья Волги, тогда как вполне можно было бы построить его не на
правом, а на левом берегу Волги (в Заволжье), на светло-каштановых почвах.
В заключение назовем основные процессы, в результате которых происходит утрата пахотных угодий:
- водная и ветровая эрозия почвы, обусловленная нарушением
естественного растительного покрова;
- изъятие площадей под сооружение различных объектов, под
полигоны, отвалы, горные выработки, водохранилища и др.;
- вторичное засоление почвы, вызываемое орошением и неконтролируемой подачей воды;
- дегумификация (потеря гумуса) и утрата плодородия в результате неправильной агротехники, в основном из-за отсутствия
севооборотов и недостаточного возвращения органики в почву;
- машинная деградация почвы (переуплотнение, нарушение
структуры пахотного слоя, смешивание его с подстилающей породой и т. п.);
- химическое загрязнение почвы.
Для устранения неблагоприятных последствий усиленной эксплуатации пахотных угодий может быть рекомендована система землепользования, основанная на идее В. И. Вернадского об огромных
потенциальных возможностях живого вещества к выполнению средообразующих функций. Она предполагает не многозатратные ме192
лиоративные мероприятия, а использование природных механизмов,
которые способны сами регенерировать природный потенциал ландшафтов. Земля должна отдыхать. В практике землепользования этой
рекомендации отвечает многопольно-травяная система земледелия.
Вопросы для самостоятельных занятий
1. Экологические последствия горнопромышленной деятельности.
2. Экологическая обстановка в городах и промышленных центрах.
3. Экологическая обстановка в районах крупных энергетических
объектов.
4. Экологическое воздействие транспортных систем.
5. Экологическая обстановка в районах сельскохозяйственной деятельности.
193