11.4. Технолитогенез

В настоящее время используют термин «технолитогенез» для обозначения совокупности процессов, связанных с образованием технолитов, их накоплением, формированием и превращением в материал, слагающий вторичные морфообъекты – измененные, новообразованные, искусственные формы рельефа, а также рельефоиды.

О масштабах преобразования вещества можно судить по объемам ежегодного мирового накопления грунтов в отвалах – 200 млрд т, что почти на порядок превосходит объемы глобального сноса твердого вещества с суши в океан – 30 млрд т. Отложения, наиболее молодые в истории Земли, формирующиеся в результате антропогенного воздействия, геологи называют «техногенноизмененными».

Технолиты – природный материал, перемещенный и поэтому приобретший иные структурные связи, физико-химические свойства. Изменения технолитов связаны с нарушением характера залегания, структуры и текстуры, свойств исходного природного материала. К ним относят минеральный материал терриконов, отвалов, земляных валов, плотин, дамб, насыпей дорог, намывных террас.

Технолититы – не испытали перемещения и изменения общего характера напластования, т.е. находятся в естественном залегании, но представляют собой технологически измененный: закрепленный, уплотненный, разрыхленный, увлажненный, термообработанный материал. Грунты мелиорированных земель.

Технолитоиды – состоят из синтетического материала и представлены различными видами бетонов, металлами, керамическими и полимерными материалами, стеклом и др. Это не встречающиеся в природе отложения, их количество на Земле постоянно нарастает.

Особую экологическую опасность для окружающей среды представляют небиодеградирующие материалы, которые слабо подвержены разложению в ходе естественных процессов, например, полимерные и керамические материалы и устойчивые к коррозии сплавы.

Техногенное изменение грунтов – уплотнение на дорогах, разуплотнение при вспашке без их перемещения меняет стоковые характеристики поверхностных и грунтовых вод. Смена гидрологических характеристик грунтов в городах приводит к проблеме капиллярной каймы, угрожающей многим сооружениям. Насыщение почвогрунтов загрязнителями (фенолы, органические смеси), агрессивность вод наряду с техногенной вибрацией способствует потере рельефом устойчивости.

Нарушение фильтрационного режима территории вследствие уплотнения грунтов, подпруживание грунтовых вод фундаментами, изменение формы поверхности ведут к формированию новых условий массо- и водообмена, когда человек вынужден брать на себя роль регулятора водного режима антропогенно преобразованных геосистем за счет создания систем искусственного дренажа, орошения и канализации.

11.5. Оценка техногенного воздействия на геологическую среду городов

На современном этапе развития городов, включающих крупные промышленные и экологически опасные комплексы, возникла необходимость объективной оценки и прогноза развития геологической среды.

В основном, строительство промышленных комплексов и объектов социально-культурного назначения ведется на специфических, структурно-неустойчивых грунтах, свойства которых существенно изменены в условиях тотального техногенного подтопления и загрязнения городских и заводских территорий за прошедшие десятилетия. При этом условия усугубляются повышенной нормативной сейсмичностью.

Недостаточная изученность инженерно-геологических и геоэкологических условий территории городов приводит к аварийным деформациям зданий и сооружений и к катастрофическому загрязнению отдельных участков опасными токсикантами.

Чаще всего, одной из причин неблагополучного геоэкологического состояния городов является широкое распространение по их территории покровной толщи глинистых, лессовых грунтов, испытывающих максимальную техногенную нагрузку. На этой толще и ведется основное строительство гражданских и промышленных зданий городов.

Лессовидные суглинки и глины покровной толщи относят к специфическим грунтам. Их специфика обусловлена эоловым происхождением, составом материнских пород, высокой агрегированностью литологического состава, иногда еще и значительным содержанием легкорастворимых агрессивных реликтовых солей, что приводит к повышенному содержанию солей в грунтовых водах, а также особыми прочностными и деформационными свойствами при динамике влажности в основаниях зданий (просадка, набухание и усадка).

Освоение территорий ведет к возникновению новых водоносных слоев в микрорайонах города и изменению гидрогеологических условий, что связано со строительством жилых домов и объектов промышленной зоны. При этом лабораторные исследования выявляют изменения химического состава грунтовых вод на застраиваемых территориях и повышение их агрессивности по отношению к бетону.

Для проведения вероятностного прогноза подтопления территории, ее разделяют, например, на зоны:

1) неблагоприятную;

2) условно благоприятную;

3) благоприятную.

Критериями районирования принимаются уровень грунтовых вод, геоморфологическое положение и литологический состав пород. Далее составляется схема зонирования территории жилой застройки и гражданских объектов по понижению прочностных и деформационных свойств грунтов:

1) высокая степень понижения прочностных и деформационных свойств грунтов;

2) средняя степень понижения;

3) низкая степень понижения.

Затем составляется схематическая карта инженерно-геологического районирования территории города, на которой выделяют:

- благоприятные территории, не требующие мероприятий по инженерной защите;

- менее благоприятные территории, освоение которых требует выполнения сложных мероприятий по инженерной подготовке;

- неблагоприятные территории, для которых необходим большой комплекс мероприятий.

Изучение загрязнения геологической среды в различных функциональных зонах (промышленной, жилой, сельскохозяйственной и др.) позволяет выявить наличие опасных для жизнедеятельности человека компонентов-токсикантов (фосфаты, марганец, азот аммонийный, нефтепродукты, свинец, кадмий, никель, нитраты и др.), установить их источники и провести зонирование территории по экологическому статусу.

На составленной схеме эколого-геологическое районирование, выделяют:

- относительно комфортные территории, где низкая степень опасности понижения прочностных и деформационных свойств грунтов, сейсмичность равна 6-7 баллам, отсутствует загрязнение геологической среды, степень дискомфортности соответствует экологической норме. Стратегия природоохранных мероприятий на данной территории должна быть направлена на сохранение природной влажности пород;

- территории средней дискомфортности имеют среднюю степень опасности понижении свойствам пород, сейсмичность территории 7-8 баллов, загрязнение подземных вод выше критического, дискомфортность отнесена к категории экологического риска. Освоение этих территорий потребует выполнения сложных мероприятий по инженерной подготовке. Эти участки обычно занимают большую часть территории города;

- территории высокой дискомфортности имеют высокую степень опасности понижении свойств грунтов, высокую сейсмичность (8 баллов), имеются зоны экологического бедствия, чрезвычайной экологической ситуации и зона, где загрязнение подземных вод выше критического. По степени дискомфортности территория отнесена к категории экологического кризиса и экологического бедствия. Данные территории являются наиболее уязвимыми в эколого-геологическом отношении – даже незначительное повышение влажности грунтов может привести к деформациям зданий и сооружений.

Вывод. Любое изменение рельефа ЗП влечет за собой экологические последствия. Изменение рельефа ведет к изменению геотопологических параметров (высоты, уклона, экспозиции) различных местоположений (местопроизрастаний, местообитаний), что приводит к увеличению или уменьшению количества поступающей солнечной радиации, увлажненности почв, усилению или ослаблению эрозии, т.е. к смене экологических условий среды обитания, как человека, так и других живых организмов.

Геоэкологическая опасность рельефообразующих процессов заключается в следующем:

1. Катастрофическая активизация экзогенных рельефообразующих процессов характерных для данного региона.

2. Возникновение очагов техногенных землетрясений, динамических смещений грунтов по склонам.

3. Оскуднение природных ресурсов, деградация с/х угодий, рекреационных ресурсов, охотничьих угодий.

4. Истощение водных ресурсов – иссушение рек, озер, болот, подземных вод;

5. Возникновение зон повышенного микроклиматического дискомфорта – ветрового, температурного, экологического – техногенные бедленды, «лунный ландшафт», горящие свалки, отвалы, леса, торфяники.