Эколого-геологическая оценка территорий и объектов Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 504.054.001.5; 504.064

Павленко Юрий Васильевич

Juri Pavlenko

ЭКОЛОГО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ТЕРРИТОРИЙ И ОБЪЕКТОВ

THE ECOLOGICAL AND GEOLOGICAL ESTIMATION OF THE TERRITORIES AND OBJECTS

Рассмотрены методы эколого-геологической The methods of ecological and geological estima-

оценки площадей, предложен способ отображения tion of areas are examined, the mode of description of экологического состояния месторождений the ecological condition of mineral deposits is sug-

gested

Ключевые слова: эколого-геологическая оценка, Key words: ecological and geological estimation, land-ландшафты, морфоструктуры, геологические опасно- scapes, morphostructures, geological perils, criteria of esti-сти, критерии оценки, месторождения, биокосная сис- mation, mineral deposits тема

Современный уровень развития производственных отношений характеризуется ужесточением требований к состоянию природопользования, стремлением к комплексной оценке эколого-геологических обстановок и степени нарушенности естественной геологической среды, необходимостью разработки мероприятий по мониторингу не только территорий, но и отдельных объектов и процессов. Вместе с тем, в некоторых последних работах по этому направлению не в полной мере освещаются многие важные стороны экологической проблемы территорий, а вопросы показателей степени экологической опасности отдельных объектов только ставятся. В связи с этим представляется целесообразным сведение требований по оценке экологогеологической обстановки, предъявляемых к современным среднемасштабным геологическим картам, которые могут использоваться также для оценки относительно небольших площадей.

Государственные геологические карты

масштаба 1:200 000 второго поколения (Госге-олкарта-200/2) призваны решать крупные федеральные проблемы экологии и связанные с ними аспекты хозяйственной деятельности. Поскольку эти карты являются основным источником информации по рациональному природопользованию, последние требования к ним, уточненные в конце 2008 г., призваны обеспечить снижение уровня безопасного использования геологической среды на основе цифровых материалов [1].

Госгеолкарта-200/2 представляет собой комплект взаимоувязанных карт геологического содержания масштаба 1:200 000, сопровождаемый Базой данных без грифа ограничения доступа к ним. Эта карта предполагает использование материалов геологосъемочных, поисковых, разведочных, геофизических, геохимических, гидрогеологических и экологических, научных работ, аэрокосмосъемок. В комплект Госгеолкарты входит эколого-геологическая схема масштаба 1:500 000, составляемая для районов с относительно спокойной экологиче-

ской обстановкой, или эколого-геологическая карта масштаба 1:200 000, составляемая для районов с кризисной, а также напряженной экологической обстановкой (с развитой промышленностью, крупных городских агломераций).

Эколого-геологическая схема (ЭГС) призвана оценить эколого-геологическую ситуацию территории, разработать рекомендации по рациональному природопользованию, включая эксплуатацию минерально-сырьевых ресурсов с условием сохранения среды обитания. ЭГС сопровождается следующими схемами:

- геодинамической и геохимической устойчивости ландшафтных подразделений (СГГУ);

- эколого-геологической опасности (СЭ-ГО) или схемой районирования территории по эколого-геологической опасности масштаба 1:1 000 000.

На ЭГС показываются существующие геологические природные и техногенные объекты и процессы, которые могут влиять на экологическую обстановку. В их перечень входят следующие:

1) типы и формы рельефа с обобщенной характеристикой вещественного состава четвертичных и дочетвертичных образований. Среди морфоструктур выделяются:

- области денудации (высоко-, средне-, низкогорные, холмистые, равнинные);

- области транспортировки (речные, ледниковые, морские, эоловые, а также русла и поймы рек, современные ледники, пляжные и приливно-отливные побережья морей, пустыни с движущимися песками);

- области аккумуляции (холмистые и равнинные морфоструктуры подразделяются по генетическим признакам на аллювиальные, флювиогляциальные, пролювиальные, озерноледниковые, ледниковые, морские, техногенные).

В пределах морфоструктурных областей по ландшафтному признаку могут выделяться зоны, подзоны, районы, которые являются объектами экологической оценки;

2) природные геологические опасности, в том числе:

- экзогенные как опасные геологические процессы, включая:

- ареалы и зоны развития отмершего и активного карста, обвалов, курумов, маломощных щебнистых образований, отвалов и отсе-даний блоков и массивов горных пород на склонах, лавин, селей, оврагов, засоленных почв, солифлюкцию и др.;

- поля развития неблагоприятных отложений и форм рельефа (скальные выходы, уступы террас, стенки кратеров);

- ареалы активной водной, русловой и других эрозий, аккумуляции рыхлых отложений, геокриогенных явлений, зоны и ареалы просадок и вспучивания грунтов, заболачивания, периодических затоплений паводками, приливно-отливного воздействия, цунами и т.п.

- эндогенные опасности (сейсмичность, вулканизм, сольфатаро-фумарольная деятельность, радоноопасность, аномалии теплого поля, распространение термальных подземных вод и т.п.);

- эколого-геохимическая обстановка

(природные геохимические и гидрогеохимические аномалии, их специализация, загрязнение компонентов геологической среды токсичными химическими элементами, геохимическая

оценка экологического состояния территории);

3) техногенные комплексы и объекты, воздействующие на геологическую среду (населенные пункты и их экологическое состояние, транспортные магистрали и объекты промышленности, эксплуатируемые месторождения и сопровождаемые их объекты, энергетические объекты, сельскохозяйственные комплексы, ирригационные и мелиоративные, лесохозяйственные и прочие объекты). Техногенные объекты, нарушающие геологическую среду на поверхности, подразделяются на объекты:

- интенсивного нарушения (города, карьеры, крупные гидротехнические сооружения и связанные с ними зоны затопления, заболачивания, оползней и т.п.);

- средней степени нарушения - растительный покров нарушен на 70...80 %, орогид-рографические элементы изменены незначи-

тельно (места лесоразработок, геологоразведочных работ и подземной разработки полезных ископаемых, пахотные земли, животноводческие комплексы, транспортные магистрали и т.п.);

- малой степени нарушения - растительный покров нарушен менее чем на 50 %, орогидрографические элементы не изменены (пастбищные, луговые земли и т.п.);

4) прочая информация, включающая границы:

- эколого-геологических подразделений;

- распространения потенциально опасных геологических образований, выходящих и не выходящих на поверхность;

- границы бассейнов стока поверхностных вод;

- границы районов (участков) с разной степенью защищенности подземных вод от загрязнения (незащищенные, локально-защищенные, условно защищенные, защищенные) с характеристикой мощности зоны аэрации, наличия выдержанных региональных или невыдержанных водоупоров (глинистые, криогенные), карстовых пород.

На схеме геодинамической и геохимической устойчивости ландшафтных подразделений (СГГУ) требуемые характеристики приводятся для каждого выделенного ландшафтного подразделения. Под устойчивостью ландшафта понимается его способность противодействовать природному, техногенному физикохимическому воздействию, геохимическому заражению и восстанавливать свои прежние параметры. Для определения возможных масштабов загрязнения учитывается способность геологической среды к аккумуляции загрязнителей, а также характер промышленных выбросов и стоков наиболее крупных предприятий территории. Необходимые для этого сведения о технологии производства, использовании сырьевых, водных, энергетических ресурсов, данные о количестве и составе газообразных, жидких и твердых выбросов содержатся в экологическом паспорте предприятия, который введен с 01.07.1990 г. (ГОСТ 17.0.0.04.-90) и

хранится в территориальном отделении по охране природы.

Критерии оценки геохимической устойчивости ландшафтов включают следующие факторы, определяющие устойчивость природных компонентов к загрязнению:

- тип ландшафта по условиям миграции загрязняющих веществ (денудационный, аккумулятивно-денудационный, аккумулятивный);

- сорбционная способность (низкая -для скальных, полускальных, крупнообломочных пород, средняя - для песков, супеси, крупнообломочных пород с супесчаносуглинистым заполнителем, высокая - для торфов, почвы, высокогумусовых глин, илов);

- тип водообмена грунтовых вод с атмосферой - путем использования коэффициента увлажнения «К» (инфильтрационный, К=1, ин-фильтрационно-испарительный, К=1,0.0,33, испарительный, К=0,33);

- годовой слой атмосферных осадков (соответственно сорбционной способности ->600, 200.600, <200 мм);

- объем биомассы, т/га (большой >3 000

- леса южной тайги, широколиственные, средний 1 000-3 000 - леса тайги, агроландшафты, малый <1 000 - тундра, лесотундра, болота, степь, полупустыни);

- механический состав почвы (глины и суглинки, супеси, песок);

- содержание гумуса в почве, % (1.2, 3.5, 6.10);

- оценка устойчивости (высокая, средняя, низкая).

Те же критерии оценки геохимической устойчивости ландшафтов на основе естественных геологических опасностей подразделяются на:

- наиболее значимые, включающие вероятность природных катастроф (низкая - менее 1 раза за 50 лет, средняя - 1 раз за 50 лет, высокая - более 1 раза за 50 лет), вероятность эколого-геологических процессов, % (5, 5.25, >25), льдистость, % (0, 40, >40);

- значимые, включающие сейсмичность, в баллах (6, 6.8, 9 и более), инженерно-

геологическую группу пород (прочная - скальные, полускальные, средняя - связные породы, непрочная - рыхлые породы, в том числе в тектонических зонах), среднюю крутизну склонов, градус (3, 3.10, >10);

- менее значимые, включающие растворимость пород (отсутствует, средняя - карбонаты, высокая - гипс, соли), среднегодовую температуру грунтов, °С (выше 0, ниже минус 5, минус 5 - минус 6), закрепляемость поверхности растительностью (высокая - леса, средняя - травяной и моховой покров, низкая -растительность разреженная).

Для определения степени устойчивости территории (высокая, средняя, низкая) достаточен один наиболее значимый фактор или два значимых фактора, или три менее значимых (при условии, что остальные факторы имеют более высокую или равную степень устойчивости).

Схема оценки эколого-геологической опасности (СЭГО) отражает экспертную оценку экологической ситуации на изучаемой территории в зависимости от эндо- и экзодинамиче-ских процессов, возможности катастроф, степени ее геохимического, радиоактивного загрязнения.

Оценка экологической ситуации дается по критериям в следующих пяти градациях степени нарушенности среды:

- допустимая (благоприятная) - малоосвоенная территория с минимально распространенными и спокойными экзо- и эндодина-мическими условиями, нерегулярными (редкими) проявлениями слабых по интенсивности природных геологических опасностей - геохимические и радиоактивные аномалии отсутствуют либо локальны и не превышают 8 ПДК;

- удовлетворительная - регулярное проявление (развитие) слабых по интенсивности и локальных по распространенности природных и техногенных опасных (экологически неблагоприятных) объектов и процессов; малая степень нарушенности среды - наличие участков с содержанием загрязняющих или опасных веществ не превышает 8.16 ПДК;

- напряженная - регулярное проявление преимущественно слабых природных и техногенных, экологически неблагоприятных объектов и процессов; средняя степень нарушенно-сти среды - наличие отдельных локальных участков геохимического или радиоактивного загрязнения и т.п. в пределах 16.32 ПДК;

- кризисная - регулярное проявление умеренно опасных и редкое - интенсивно опасных природных и техногенных объектов и процессов, на локальных участках - интенсивная нарушенность природной среды; наличие локальных участков и ареалов с геохимическими и другими заражениями в пределах 32 ПДК;

- катастрофическая - повсеместное распространение опасных и особо опасных геологических природных и техногенных объектов и процессов, интенсивное нарушение среды обитания; обширные ареалы и потоки загрязнений, превышающие 32 ПДК.

Поскольку четкие критерии оценки еще не разработаны, во всех случаях следует в первую очередь учитывать интенсивность проявления опасных геологических процессов, интенсивность геохимического и радиоактивного загрязнения почвы, поверхностных, подземных вод и т.п. Отнесение к той или иной категории проводится по 1-2 признакам.

При оценке опасности геохимических и радиоактивных аномалий следует использовать значение ПДК или, при их отсутствии, степень отклонения от фонового содержания загрязняющих веществ, определенного на заведомо чистых территориях.

На СЭГО выделяются территории, на которые распространяются ограничения ведения хозяйственной деятельности (границы заповедников, заказников, национальных парков, нерестовые участки рек и другие охраняемые территории) или выносятся различные природоохранные рекомендации.

Реально существующие геологические природные объекты в виде гипогенных месторождений полезных ископаемых на территории планшета масштаба 1:200 000 обычно являют-

ся точечными. По своей сути они представлены локальными первичными ореолами концентрации химических элементов различных классов экологической опасности. На ЭГС среднего масштаба месторождения неравномерно рассеяны на планшете геологической съемки. Изначально первичные ореолы отдельно взятого месторождения существенно не влияют на экологическую оценку геологических процессов, поскольку основная масса потенциально экологически опасных химических элементов, располагаясь ниже дневной поверхности, находится в условно законсервированном состоянии. Такие объекты экологически тревожны при их освоении - когда они переходят в разряд загрязняющих техногенных. В процессе техногенной миграции осуществляется массовая миграция химических элементов. Востребованные и, следовательно, используемые руды, продукты их обогащения и отходы требуют особого рассмотрения и тщательного изучения, а невостребованные -являются активными загрязнителями окружающей среды. Эти техногенные продукты подлежат учету, поскольку, находясь на поверхности, вовлекаются в различные, часто интенсивные физико-химические процессы, продукты которых могут рассеиваться на значительных площадях.

При оценке экологической ситуации территорий, связанной с присутствием месторождений, гораздо большее внимание заслуживают их вторичные геохимические ореолы, аномалии и потоки рассеяния. В этом случае при оценке опасности целесообразно использовать

1. Методическое руководство по составлению и подготовке к изданию Государственной геологической карты Российской Федерации масштаба 1:200 000. - М.: Роскомнедра, 2008. -205 с.

2. Мязин В.П. Экологическая безопасность рентгенорадиометрической сепарации сурьмя -

элементы 1 и 2 классов опасности в виде аддитивного коэффициента концентрации, ранжированного по их ПДК (сумма целых величин превышений концентраций по каждому элементу). Значения аддитивных коэффициентов концентраций по классам предлагается записывать в виде дроби (например, 45/76 или суммарной величины, например, 121).

Обращает внимание, что во вторичном геохимически и физико-химически неоднородном поле наиболее высокие концентрации элементов приурочены к биокосной системе [3]. Эта система представляет почвеннорастительный слой, который в результате отмирания и многолетнего накопления растительности представляет природную среду концентрации практически всех химических элементов и является наиболее чутким индикатором степени экологической чистоты природной среды. На Жипкошинском кварц-антимони-товом месторождении Юго-Восточного Забайкалья аддитивный показатель концентрации загрязняющих компонентов почвы на месторождении достигает величины 60 [2]. Судя по тому, что на расстоянии 1 км от месторождения эта величина составляет 5, площадь аномалий токсичных элементов в биокосной системе существенно превышает размеры вторичных литохимических ореолов сурьмы и мышьяка. Следовательно, биокосная система, являющаяся наиболее информативным и доступным для исследования компонентом экологического состояния природной среды, является важнейшим объектом ее оценки.

________________________________Литература

ных руд Восточного Забайкалья / В.П. Мязин, Ю.В. Павленко, Е.Н. Сергеенко // Вестник ЧитГУ. -Чита, 2009. - № 6. - С. 37-45.

3. Перельман А.И. Геохимия: учебник для геол. специальности вузов /А.И. Перельман. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк, 1989. - 528 с.

Коротко об авторе___________________________________

Павленко Ю.В., д-р геол.-минер. наук, профессор, Читинский государственный университет (ЧитГУ)

Тел.: 31-70-90

Научные интересы: мелко-среднемасштабное картирование, прогнозирование, оценка, разведка месторождений

_________________________________Briefly about the author

Yu. Pavlenko, Doctor of Engineering Science (Geology and Mineralogy), Chita State University

Areas of expertise: geological mapping of small - medium scales, prognosis, estimation and exploration of the mineral deposits