26

Содержание

1. Техногенное воздействие на природную среду

К концу XX в. загрязнения окружающей среды отходами, выбросами, сточными водами всех видов промышленного производства, сельского хозяйства, коммунального хозяйства городов приобрели глобальный характер, что поставило человечество на грань экологической катастрофы.

Источники загрязняющих веществ разнообразны, также многочисленны виды отходов и характер их воздействия на компоненты биосферы. Биосфера загрязняется твердыми отходами, газовыми выбросами и сточными водами металлургических, металлообрабатывающих и машиностроительных заводов. Огромный вред наносят водным ресурсам сточные воды целлюлозно-бумажной, пищевой, деревообрабатывающей, нефтехимической промышленности. Развитие автомобильного транспорта привело к загрязнению атмосферы городов и транспортных коммуникаций токсичными металлами и токсичными углеводородами, а постоянное возрастание масштабов морских перевозок вызвало почти повсеместное загрязнение морей и океанов нефтью и нефтепродуктами. Массовое применение минеральных удобрений и химических средств защиты растений привело к появлению ядохимикатов в атмосфере, почвах и природных водах, загрязнению биогенными элементами водоемов и сельскохозяйственной продукции. При разработках на поверхность земли извлекаются миллионы тонн разнообразных горных пород, образующих пылящие и горящие терриконы и отвалы. В процессе эксплуатации химических заводов и тепловых электростанций также образуется огромное количество твердых отходов (огарок, шлаки, золы), которые складируются на больших площадях, оказывая негативное влияние на атмосферу, поверхностные и подземные воды, почвенный покров.

Все многообразие техногенных источников можно сгруппировать следующим образом:

1) наземный и воздушный транспорт;

2) добыча и переработка полезных ископаемых;

3) промышленное производство разных отраслей индустриальной деятельности;

4) сельскохозяйственное производство;

5) строительство инженерных объектов разно­го назначения (городских и сельских поселений);

6) коммунально-бытовое хозяйство.

Из этих источников в ландшафты поступают сотни различных по составу и свойствам веществ, в том числе кислоты, щелочи, соли, продукты сжигания угля, нефть и продукты ее переработки, пестициды, моющие сред­ства, фенолы, аэрозоли, пыль, радионуклиды, окислы серы, азота, углеводороды, металлы, пластмассы, зола, ил, песок и др.

Все виды источников содержат довольно широкую группу загрязняющих веществ, тем не менее, каждому из них присуще вполне определенное сочетание химических элементов (геохимические ассоциации). Важно отметить, что в реальных условиях техногенное воздействие на окружающую среду осуществляется из нескольких источников, следовательно, оно является комплексным по составу загрязняющих веществ и мощным по негативным последствиям этого воздействия.

Неблагоприятными последствиями влияния инженерной деятельности человека на среду являются в первую очередь поверхностные и приповерхностные проявления геологических процессов. Немаловажное значение в этой связи имеет ряд факторов, причем наложение их друг на друга часто приводит к резкому, скачкообразному нарушению устойчивости приповерхностной зоны, а, следовательно, влечет за собой негативное воздействие на здания и сооружения.

Воздействие техногенеза на природные компоненты наиболее концентрировано и интенсивно в силу того, что крупный город является местом многоотраслевого строительства (гражданского, транспортного, горного, коммунального и т. д.). Типы, размеры, конструкции и вес зданий и сооружений разнообразны, с чем в свою очередь связано и разнообразие видов воздействия на природную среду.

Следствием человеческого вмешательства в природную обстановку можно считать изменение почти всех компонентов среды, входящих в сферу влияния человека. Активному воздействию подвержены как атмосфера, почвенный покров, подземная и поверхностная гидросфера, рельеф и растительность, так и современные геодинамические процессы и явления. Изменение одного компонента среды непосредственно или опосредованно сказывается на других, причем раскрытие механизма взаимосвязей, их изменение во времени и пространстве представляет собой сложную задачу и служит научной основой прогнозирования.

Одна из важнейших сторон техногенного воздействия связана с вовлечением в городскую сферу огромных масс химических элементов с твердыми промышленными и бытовыми отходами, пылевыбросами, промышленными и коммунальными стоками и пр.

Структуру города составляют зоны: промышленная, селитебная, коммунально-складская, внешнего транспорта, прочих земель. В состав материальных элементов города входят промышленные и энергетические предприятия, улицы, площади, наземный городской транспорт, мосты, подземные переходы, стадионы, подземные коммуникации, горные выработки, водохранилища, подсобные хозяйства и многое др.

Все материальные элементы связаны между собой и распределяются по функциональным зонам города. Каждый материальный элемент города оказывает свое соответствующее влияние на природную сферу. Например, завод своим весом уплотняет грунты основания, сокращает площадь инфильтрации атмосферных осадков, уменьшает площадь испаряющей поверхности, оказывает утепляющее воздействие на подстилающие грунты, создает утечки технических вод из заводских коммуникаций, вызывающие повышение уровня грунтовых вод и, следовательно, возникновение техногенных водоносных горизонтов. Кроме того, подобное предприятие, как правило, является источником загрязнения поверхностных и подземных вод, а также атмосферы (пыль, газ, дым и аэрозоли). Виды строительства, и в особенности типы зданий и сооружений, обусловливаются экономическим профилем города и его природными условиями.

Города по своему профилю разделяются на однофункциональные и многофункциональные. С разнообразием функционального профиля города, видов строительства, типов зданий и сооружений связано разнообразие видов воздействий на природную среду: глубина заложения сооружений; вид нагрузок (статические, динамические, ударные – мгновенные) и их величин; эпюра напряжений, глубина активной зоны сжатия грунтов. Разнообразие видов воздействия города на природную среду обусловливает необходимость их систематизации.

Целевые воздействия – это сознательные мероприятия по использованию производительных сил и природных ресурсов для улучшения природных условий города: дренаж поверхностных вод, защита от затопления, регулирование режима рек, орошение, борьба с абразией, оползнями, техническая мелиорация грунтов и пр.

Стихийные воздействия – это многообразное, широко распространенное нецелевое и непроизвольное влияние города на природную обстановку.

Прямые воздействия – устройство подземных и открытых выработок, вертикальная планировка рельефа, статические и динамические нагрузки, обводнение и многое др.

Косвенные воздействия – планировка города, изменяющая ветровой, температурный режимы, формирующая микроклиматические различия, застройка, искусственные покрытия, водостоки, косвенно изменяющие режим грунтовых вод, и т. п.

Механические воздействия – весовая нагрузка на грунты оснований зданий и сооружений.

Физические воздействия – утепляющее воздействие застройки на температурное поле города, набухание грунтов в результате их замачивания.

Химические воздействия – химическое загрязнение атмосферы, гидросферы, биосферы, увеличение содержания СО2 в атмосфере, вызывающее парниковый эффект, химическая мелиорация грунтов, засоление и др.

Биологические воздействия – дыхание людей, изменяющее химический состав воздуха, уменьшающее содержание кислорода, повышающее температуру и относительную влажность воздуха.

Различают обратимые и необратимые воздействия. К обратимым относятся: временное понижение уровня грунтовых вод, орошение, загрязнение атмосферы, гидросферы и т. д. Необратимые – изъятие невозобновляемых полезных ископаемых, искусственные изменения рельефа, необратимая химическая мелиорация грунтов и т. д.

В зависимости от площади распространения воздействия и изменения среды выделяются точечные, местные, линейные, крупноплощадные, региональные и глобальные воздействия.

Точечные – шахты, колодцы, воронки и т. д.

Местные – здания и сооружения, свалки, сады, пруды и т. д.

Линейные – городские улицы и подземные коммуникации.

Глобальные – загрязнение атмосферы, биосферы и гидросферы городами Земного шара, охватывающее мировое пространство.

Результаты изучения механизмов изменения геологической среды при техногенезе позволяют выделить факторы, дифференцированные по блокам окружающей среды (геофакторы).

Косвенными геофакторами (по Кутепову и др., 1999) являются условия залегания геологических тел (размеры, высотность, экспозиция, рельеф и т.д.). Реализуясь в ландшафтных системах, они определяют интенсивность солнечной радиации, температуру и влажность воздуха, интенсивность и частоту атмосферных осадков, поверхностный сток и т. д.

Прямые геофакторы воздействуют на физическую среду обитания человека. Прежде всего, эти факторы формируют зоны проявлений геодинамических процессов и характеризуют распространенность, и интенсивность различных геохимических полей.

Естественный геоэкологический потенциал территории определяется множеством взаимосвязанных геофакторов, которые поддерживают динамическое равновесие между человеком и окружающей средой. Нарушение этого равновесия влечет за собой изменение параметров системы, либо переход ее на новый качественный и количественный уровень.

Антропогенные геологические процессы и явления, формируясь под действием естественных и техногенных факторов, занимают важное место в функционировании систем городских агломераций. Влияние на интенсивность их развития оказывают как естественные, так и техногенные факторы, причем последние в большинстве случаев играют решающую роль.

Наиболее активно техногенные процессы развиваются на территориях крупных промышленных центров со значительной степенью освоенности и численностью населения. Кроме того, очевидно влияния профиля, возраста, планировочной структуры и характера застройки городских территорий. Изучение интенсивности техногенных нагрузок на среду проводится в процессе построения, анализа и совмещения ряда покомпонентных карт территории.

Характер и закономерности развития антропогенных изменений геологической среды определяются не только свойствами и особенностями ее строения, но и видом антропогенного воздействия и степенью освоения.