1. Основные особенности атмосферы, ее роль в динамической системе Земля
 Скачать 0.94 Mb.
|
|
Под геоэкологическими функциями литосферы понимается все многообразие функций, определяющих ее роль и значение, в жизнеобеспечении биоты и человеческого общества. Все геоэкологические функциональные зависимости между природной и техногенно преобразованной литосферой, с одной стороны, и биотой и человечеством, с другой, можно свести к четырем основным группам: ресурсной, геодинамической, геофизической и геохимической. Ресурсы литосферы на первом из этих этапов характеризовались накопительной функцией, сделавшей возможным не только эволюционное развитие органического мира, но и создавшей материальный базис для появления человеческой цивилизации. Это период накопления минеральных ресурсов литосферы, ее топливно-энергетического потенциала. Со вторым, природно-техногенным этапом развития, связано коренное изменение сущности ресурсной функции. Период накопления многих ресурсов сменился периодом интенсивного и прогрессирующего их потребления, в том числе и ресурсов не возобновляемых. Геодинамическая функция литосферы более сжата в геологическом времени по сравнению с ресурсной и в качестве таковой рассматривается с момента альпийского орогенеза и особенно новейшего этапа его проявления, когда сформировался современный рельеф планеты, а в голоцене– и основные черты ее ландшафтно-климатической зональности. Более ранний период, когда этапы активизации геологических процессов сменялись этапами относительного покоя, не имеет четкого выражения в закономерностях пространственного развития современных геологических процессов. Геофизическая и геохимическая функции литосферы как продукт эволюции Земли занимают свою геоэкологическую нишу. Первый этап их становления охватывает весь период развития Земли до начала техногенеза и является временем формирования подавляющей части аномалий геохимических и геофизических полей, включая геопатогенные. Динамика и масштабы этого процесса тесно связаны с этапами эволюции Земли и определялись только природными факторами. На природно-техногенномэтапе развития эти функции получили четкую техногенную обусловленность и часто являются ведущими при оценке современного состояния геосистем. 29. Ресурсные, геодинамические и медико-геохимические экологические функции литосферы. Ресурсная функция определяет роль минеральных, органических и органоминеральных ресурсов, геологического пространства литосферы для жизнедеятельности биоты и человеческого общества. Она включает в себя минеральные ресурсы литосферы, необходимые для жизни биоты; минеральные ресурсы, необходимые для человеческого общества как социальной структуры; ресурсы геологического пространства– площадные и объемные ресурсы литосферы, необходимые для расселения и существования биоты, включая человека как биологический вид и человечество как социальную структуру. Ресурсы литосферы, необходимые для жизни биоты, включая человека как биологический вид, представлены: 1) горными породами, включающими в себя элементы биофильного ряда– растворимые элементы, жизненно необходимые организмам и называемые биогенными элементами; 2) подземными водами. В настоящее время из недр извлекается около200 видов полезных ископаемых, включающих все элементы таблицы Менделеева, а годовой объем мировой добычи минерального сырья достигает порядка17–18 млрд т. горной массы в год. Геодинамическая функция отражает свойства литосферы влиять на состояние биоты, безопасность и комфортность проживания человека через природные и антропогенные процессы и явления. Отличительной чертой геодинамической функции является возможность ее реализации как непосредственно, в виде негативного по отношению к биоте явления, так и опосредованно, через ресурсную, геофизическую или геохимическую функции. Все катастрофические и неблагоприятные природные и антропогенные геологические процессы по негативному воздействию на биоту можно подразделить на две принципиально различные группы. Процессы и явления первой группы представляют непосредственную угрозу существованию биоты и в том числе человека. Они образуют следующий классификационный ряд (по убыванию негативного воздействия): землетрясение, извержение вулканов, цунами, оползни, сели, лавины, отвалы и провалы. Процессы и явления второй группы не несут непосредственной угрозы существованию биоты, но влияют на изменение условий ее жизнедеятельности, комфортность проживания человека: новообразования и деградация мерзлоты, дефляция и ветровая эрозия, заболачивание, термокарст, водная площадная эрозия, суффозия. Такие геологические процессы, как абразия, линейная водная эрозия, карст и некоторые другие, в зависимости от характера проявления могут быть отнесены как к первой, так и ко второй группам. Геохимическая функция отражает свойство геохимических полей (неоднородностей) литосферы природного и техногенного происхождения влиять на состояние биоты и человека. Под геохимической аномалией понимается участок территории, в пределах которого хотя бы в одном из слагающих его природных тел статистические параметры распределения химических элементов отличаются от геохимического фона (средней величины природной вариации содержания химических элементов). По природным средам они могут быть литохимическими (в почвах, горных породах, донных осадках), сноухимическими (в снеговом покрове), гидрохимическими (в поверхностных и подземных водах), атмохимическими (в воздухе), биохимическими (в живых организмах). Кроме этого, различают аномалии избытка и аномалии дефицита. Зона загрязнения – часть техногенной геохимической аномалии, в пределах которой загрязняющие вещества достигают концентрации, оказывающей неблагоприятное воздействие на живые организмы. Большинство аномалий является одновременно местом, биологически дискомфортным для проживания людей, приводя к повышенной эндемической заболеваемости и снижению продолжительности жизни. Эти ореолы распространения в приповерхностной части литосферы токсичных металлов и их соединений связаны с месторождениями полезных ископаемых. Общим свойством этих аномалий является полиэлементность, включающая как рудообразующие минералы, так и элементы-спутники. 30. Основные типы техногенных воздействий на литосферу. Антропогенные геологические процессы. Техногенным изменениям подвергаются все основные составляющие литосферы: почва, горные породы и недра. К опасным для человека последствиям антропогенных воздействий на природную среду относится загрязнение почвенного покрова. В наибольшей степени почва загрязнена в зонах влияния промышленных предприятий и автомагистралей, существенны загрязнения почвы населенных пунктов, а также мест сельскохозяйственного производства. Чаще всего наблюдается загрязнение почв тяжелыми металлами, радиоактивными веществами и пестицидами, а также микробиологическое загрязнение почв. Загрязнение почвы влияет на человека путем вторичного загрязнения атмосферного воздуха, природных вод, а также используемых в пищу растений. Некоторые виды растений в условиях загрязнения почвенного покрова накапливают поллютанты. Особую опасность представляет отчетливо выраженная способность накапливать тяжелые металлы у съедобных грибов. Концентрация ртути в грибах может быть в 30-550 раз выше, чем в почве, на которой они произрастают. Кроме того, многие грибы способны накапливать медь, кадмий, кобальт, цинк и другие металлы. Под воздействием сельскохозяйственной и промышленной деятельности эрозия почвы происходит в 100–1000 раз быстрее, чем в природных условиях. За последние годы потеряно 2 млрд га плодородных земель, что составляет более четверти сельскохозяйственных угодий. Города, дороги, промышленные сооружения уже вывели из землепользования 50 млн га (площадь Франции). Промышленные и бытовые отходы являются глобальными проблемами современного состояния взаимоотношений человек-природа. Техногенная цивилизация находится у опасной черты, переход через которую грозит самому существованию на Земле человека как части природы. Поэтому перед человечеством стоит задача оптимизации техногенного преобразования природных систем. И на начальном этапе создания природосберегающих технологий, в частности малоотходных производств, в которых отходы одного производства служат сырьем для другого. Основными принципами таких технологий должны быть комплексная переработка сырья и энергосбережение, замкнутые водо- и газооборотные системы, рациональное кооперирование, минимизация отходов и исключение неконтролируемых выбросов. Все это требует больших затрат и пока доступно только немногим промышленно развитым странам. К антропогенным процессам относятся: формирование и проходка горных выработок, заборы подземных вод скважинами, прокладка линий метро и железных дорог, проведение взрывных работ. Такие процессы приводят к просадке почвы, вибрациям, обвалам и т.п. Кроме того, антропогенные отложения образуются при открытых разработках в виде отвалов горных пород, в виде гидроотвалов при очистке речных русел для углубления реки, за счет накопления различного мусора в пределах городских территорий на специально отведенных площадках под свалки твердых отходов и строительного мусора, на полях фильтрации жидких отходов, за счет накоплений отходов золы на ТЭЦ и шлаков металлургических заводов. В связи с этим, по способу накопления антропогенные отложения подразделяют на насыпные, намывные, уплотненные и химико-физически преобразованные. Строительные свойства антропогенных отложений неоднозначны и зависят от способов образования, в результате которых произошло коренное изменение состава, структуры и текстуры природного минерального или органического сырья. 31. Геологическая среда и ее устойчивость к техногенным воздействиям. Геологическая среда - верхняя часть литосферы, представляющая собой многокомпонентную динамическую систему (горные породы, подземные воды, газы, физические поля - тепловые, гравитационные, электромагнитные и др.) в пределах которой осуществляется инженерно-хозяйственная (в том числе инженерно-строительная) деятельность Устойчивость геологической среды-это ее способность при воздействии различных природных и техногенных факторов сохранять или восстанавливать равновесие связей и параметров состава, структуры, состояния и свойств своих отдельных компонентов, а также обеспечивать стабильное функционирование технических систем которые геологическая среда в себе вмещает. Устойчивость геологической среды территорий определяется двумя основными группами факторов природными, характеризующими саму геологическую среду и ее эволюционные процессы, и техногенными, определяющими внешние воздействия на нее. Техногенные воздействия изучаются и оцениваются для разных территориальных уровней по разному. На региональном уровне рассматриваются крупные отраслевые технические системы, имеющие сложную внутренную структуру, состоящую из разнообразных объектов техносферы и генерирующие различные воздействия на геологическую среду как по природе (физические, химические, биологические и др.) так и особенностям приложения (объемные и поверхностные, площадные и линейные и др.). При локальном уровне исследований в пределах региональных технических систем выделяются отдельные крупные объекты техногенного воздействия на среду - природно-технические системы (ПТС). В целом экологические последствия техногенных воздействий на данном уровне определяются характером и объемом технологического процесса, режимом функционирования, наличием систем защиты. Выделяются три степени устойчивости: высокая, средняя и низкая. -Высокой степенью устойчивости характеризуется территории, удобные для всех видов освоения. Экзогенные геологические процессы здесь малоактивны, подземные воды защищены 01 загрязнения. -К территориям со средней степенью устойчивости относятся участки, разнообразные по природным условиям, требующие при освоении инженерной защиты. -Низкая степень устойчивости геологической среды определяется вероятностью возникновения катастрофических геологических процессов, угрожающих жизни людей. На таких территориях нецелесообразны все виды строительно-хозяйственной деятельности, а в случае их освоения необходимы меры по улучшению инженерно-геологических условий и защите объектов. Влияние техногенных факторов оценивается по антропогенной измененностн: изменения незначительные и значительные. а) На участках с незначительными изменениями геологической среды не требуются меры для зашиты их от техногенного воздействия б) Геологическую среду значительно измененных территорий обязательно надо защищать от техногенных факторов. 33. Рациональное использование геологической среды с позиции сохранения ее экологических функций.(не совсем то, что надо, но надеюсь, что прокатит) Особенностью добычи полезных ископаемых является их временный характер: при истощении запасов полезного ископаемого на месторождении горные работы прекращаются. В связи с этим разработку месторождений целесообразно вести так, чтобы формируемые при этом новые ландшафты, выемки, отвалы, инженерные сооружения могли бы в последующем с максимальным эффектом использоваться для других народнохозяйственных целей. Это обеспечит снижение негативного воздействия горных работ на окружающую среду и уменьшит затраты на ее восстановление. Авария на Чернобыльской АЭС привела к радиоактивному загрязнению значительной части минерально-сырьевых ресурсов страны, оказавшихся в зоне ее негативного воздействия. По данным исследований, проведенных Белорусским научно-исследовательским геологоразведочным институтом, в зоне радиоактивного загрязнения оказались 132 месторождения минерально-сырьевых ресурсов, в том числе 59 разрабатываемых Это, главным образом, месторождения глины, песков и песчано-гравийных смесей, цементного и известкового сырья, строительного и облицовочного камня. В зону загрязнения попали также Припятский нефтегазоносный бассейн и Житковичское месторождение бурого угля и горючих сланцев. Охрана недр рассматривается как система мероприятий, обеспечивающая сохранение существующего разнообразия и рациональное использование геологической среды, образование особо охраняемых геологических объектов, имеющих особую научную, историческую, культурную, эстетическую и рекреационную ценность. Кодекс Республики Беларусь о недрах (1997 г.) определяет основные требования по рациональному использованию и охране недр, среди них: соблюдение установленного законодательством страны порядка предоставления недр в пользование и недопущение самовольного пользования недрами; полное и комплексное геологическое изучение недр, обеспечивающее достоверную оценку запасов полезных ископаемых; недопущение порчи разрабатываемых и близлежащих месторождений полезных ископаемых в результате пользования недрами, а также запасов этих ископаемых, консервируемых в недрах; обеспечение наиболее полного извлечения из запасов основных и совместно с ними залегающих полезных ископаемых и попутных компонентов; рациональное использование вскрышных пород; охрана месторождений полезных ископаемых от затопления, обводнения, пожаров и других бедствий, снижающих качество и промышленную ценность полезных ископаемых. Охрана недр и рациональное использование минеральных ресурсов непосредственно связаны с перспективами развития добывающих отраслей, геологоразведочных работ, проведением природоохранных мероприятий в целом по стране. Производственные программы (бизнес-планы) предприятий добывающей промышленности и геологоразведочных работ, с одной стороны, и планы охраны окружающей среды с другой, должны разрабатываться в едином блоке. Однако добыче и потреблению минеральных ресурсов предшествуют геологоразведочные работы. Именно на стадии поиска и разведки полезных ископаемых выявляются наиболее рациональные пути их использования. 34. Основные особенности биосферы как одной из геосфер Земли. Биосфера – одна из геосфер Земли, область распространения живого вещества. Она не может функционировать без тесного взаимодействия с атмосферой, гидросферой и литосферой. Наличие биосферы отличает Землю от других планет Солнечной системы. Особо следует подчеркнуть, что именно биота играет важнейшую роль в стабильном функционировании географической среды. В пределах биосферы биота сохраняет способность контролировать условия окружающей среды, если человек в процессе своей деятельности использует не более 1 % чистой первичной продукции биоты. Остальная часть продукции должна распределяться между видами, выполняющими функции стабилизации окружающей среды. Следовательно, с точки зрения человечества, биота представляет собой механизм, обеспечивающий человека питанием (энергией) с коэффициентом полезного действия 1 %, а 99 % идет на поддержание устойчивости окружающей среды. В научной литературе встречаются несколько понятий, обозначаемых словом “биосфера”. В особенности распространены два понятия. Согласно одному, более широкому, биосфера это область существования живого вещества вместе со средой его обитания. В этом смысле биосферу понимал В.И.Вернадский, и в этом же смысле оно часто встречается в литературе, в особенности популярной. Понятие “биосфера” во многом совпадает с понятием географической оболочки, или экосферы, и потому в таком смысле в этой книге не используется. В более узком смысле биосфера - одна из геосфер Земли. Это область распространения живого вещества, и именно в таком смысле мы рассматриваем биосферу в данном курсе. Биосфера сконцентрирована в основном в виде относительно тонкой пленки на поверхности суши и преимущественно (но не исключительно) в верхних слоях океана. Она не может функционировать без тесного взаимодействия с атмосферой, гидросферой и литосферой, а педосфера без живых организмов просто не существовала бы. Наличие биосферы отличает Землю от других планет Солнечной системы. Особо следует подчеркнуть, что именно биота, то есть совокупность живых организмов мира, создала экосферу в том виде, как она есть (или, точнее, какой она была до начала активной деятельности человека), и именно биота играет важнейшую роль в стабилизации экосферы. Кислородная атмосфера, глобальный круговорот воды, ключевая роль углерода и его соединений связаны с деятельностью биоты и характерны только для Земли. Биота играет значительную, если не определяющую роль во всех глобальных биогео- химических циклах. В основном благодаря биоте обеспечивается гомеостазис экосферы, то есть способность системы поддерживать ее основные параметры, несмотря на внешние воздействия, как естественные, так и, в возрастающей степени, антропогенные. Напомним, что главным процессом образования органического вещества является фотосинтез (см. раздел ІІ.4). Процесс фотосинтеза, то есть создания живого вещества из неживого обеспечивает устойчивое образование важнейшего из природных ресурсов - первичной биологической продукции. |