Экологическая функция литосферы Лекция 1 Введение Все

Экологическая функция литосферы Лекция 1. Введение

Все компоненты природы тесно взаимосвязаны с внешней оболочкой планеты – литосферой. Именно литосфера является материальной литогенной основой биосферы – сферы живого вещества. На ней формируются почвы, ландшафты, растительные и животные сообщества. В настоящее время литосфера все больше изменяется в процессе человеческой деятельности, включается в техносферу (часть геосферы, затронутой техногенезом). Решение экологических проблем различных компонентов природы и общества невозможно без изучения экологических проблем литосферы, исследования ее экологических функций. Этими вопросами занимается новое научное направление – экологическая геология.

Место экологической геологии в системе наук Экологическая геология рассматривается как синтез геологических и экологических дисциплин, в состав которых входят различные точные, естественные, медицинские и социально-экономические науки. Экологическая геология находится на пересечении экологических и геологических дисциплин.

Место экологической геологии в системе наук Геология Экология Инженерная геология География Геоэкология Экологическая геология Абалаков А. Д. Экологическая география

Определение, объект, предмет Экологическая геология рассматривается как новое направление, которое изучает взаимосвязи между литосферой, биотой, населением и хозяйством. Объект исследования экологической геологии - приповерхностная часть земной коры – литосфера, расположенная преимущественно в зоне биосферного влияния, антропогенного воздействия. В структуре экологической геологии выделяются три области – предметная, информационно-методическая и прикладная. Предметом экологической геологии являются экологические функции литосферы. Информационно-методическая область включает дистанционное зондирование, геоинформационное обеспечение и эколого-геологическое картографирование, эколого-геологические методы исследования и обработки данных. Прикладная или специальная область – экологическое проектирование, экологически ориентированные технологии, природные и техногенные риски.

Экологические функции литосферы – это все многообразие функций, определяющих и отражающих роль и значение литосферы, включая подземные воды, газ, нефть, геофизические поля и протекающие в ней геологические процессы в жизнеобеспечении биоты и, главным образом, человеческого общества. ЛД Сферы пространственно-временного экологического взаимодействия: ЛД – литодинамическая, БК – биоклиматическая, СХ – социально-хозяйственная (общество). 1 6 3 7 5 4 2 СХ Эколого-геологическая система БК

Чистые классы: 1 – минералы, горные породы, фации и формации, геологические тела и структуры, подземные воды, геодинамические, геохимические и геофизические процессы, явления, поля и структуры, геотекстуры; 2 – живые организмы, их происхождение и жизнеобеспечение (тепло, влага, питание); 3 – социум (население) и хозяйство. Двойного взаимодействия: 4 – биотопы, местообитания видов, стации, почвы, биогеохимические процессы и образования, рельеф, ландшафты; 5 – биотические и гидроклиматические ресурсы и условия; 6 – минеральные, топливно-энергетические, геодинамические, геофизические и пространственные ресурсы и условия. Тройного взаимодействия: 7 – литосфера как экологический ресурс, среда обитания живых организмов и жизнедеятельности человека – ядро экологогеологической системы. Л Д 1 С Х 6 74 3 5 2 Экологогеологическая система Б К

Экологические функции литосферы Экологические условия и факторы Необходимые для развития природных экосистем Вещественные Экологические ресурсы Необходимые для развития общества Возобновимые Энергетические Биотические Абиотиче Геоди ские нами чески е Невозобновимые Пространственные Геофи Двухмерные Трехмерные зические (площадные (объемные) Геохи мические ) Сноу Атмо Гидро Лито Экзогенные процессы Эндогенные процессы Газы Снег Подземные воды Горные породы Почвы Животные Растения Гравитацио Тер Аквал Геоло Под н ьные гичес зем ные, электри рит (водна кие ные ори я тела полос ческие, темп поверх ти и е ратурные, аль ность) соору сейсмическ жения ие, ны радиационн е ые (ре Классификация экологических функций литосферы определяет состав ль разделов экологической геологии. еф)

Основные направления экологической геологии нефти и газа Геология полезных ископаемых Экологическая геология нефти и газа Гипотеза органического происхождения нефти и газа Экологические аспекты формирования нефтегазовых месторождений залежей и месторождений Экология нефтегазовых ресурсов и сырья Экологическая геология разработки нефтегазовых месторождений

Структура экологической геологии Экологическая геология развивается по принципу «экологизации» основных разделов геологии и включает дисциплины, с экологических позиций изучающие: состав и свойства Земли (экологическая петрология, геохимия, гидрогеология, геофизика), геологические процессы (экологическая геодинамика), роль органической жизни в формировании литосферы и месторождений полезных ископаемых (экология литогенеза и экология полезных ископаемых), геологическую среду (инженерная экологическая геология) и методического содержания (экологическая картография и геоинформатика).

Экологическая геология: Предметная область: экологическая петрология, экологическая геодинамика, экологическая геохимия, экологическая геофизика, экологическая гидрогеология, экологическая гидрология, экологическая климатология, экология ландшафтов. Информационно-методическая область: эколого-геологическое картографирование и ГИС, аэрокосмические методы, эколого-геологический мониторинг Прикладные направления: экологическое проектирование, природные и техногенные риски и экологически ориентированные технологии

Экологическая петрология Инженерная петрология, или по старому грунтоведение, рассматривает горные породы как грунты в аспекте инженерностроительной деятельности, например, как основания и фундаменты сооружений. Экологическая петрология изучает экологические функции горных пород, как их состав и свойства влияют на жизнедеятельность биоты и человеческого общества.

Экологическая геодинамика изучает эндогенные и экзогенные процессы во взаимодействии с биотой и человеком, занимается разработкой научных основ и методов управления геологическими процессами и явлениями. Объектом исследования являются геодинамические движения эндогенные и экзогенные геологические процессы, как часть экологогеологической системы. Предметом является изучение геодинамических экологических функций литосферы; анализируются прямые и обратные связи геологических процессов с биотой и человеком.

Экологическая геохимия изучает экологические геохимические функции литосферы. Это свойство геохимических полей литосферы природного и техногенного происхождения влиять на состояние биоты и человеческого общества. Геохимические неоднородности литосферы Природного генезиса 1. Литогеохимические 2. Гидрогеохимичекие 3. Атмогеохимические 4. Снегогеохимические 5. Биогеохимические Техногенного генезиса

Экологическая геофизика изучает геофизические экологические функции литосферы. Это свойство геофизических полей литосферы природного и техногенного происхождения влиять на состояние биоты и здоровье человека. Геофизические поля литосферы Техногенного генезиса Природного генезиса 1. Гравитационное 2. Магнитное 3. Электрического поля 4. Температурное 5. Сейсмическое 6. Радиационное 7. Вибрационное 8. Акустическое

Экологическая гидрогеология Изучает эколого-гидрологические системы, роль и значение подземных вод, используемых для питья и хозяйственных целей в сельском хозяйстве и промышленном производстве. Рассматриваются вопросы защищенности, истощения и охраны подземных вод. Экологическая гидрология Изучает роль и экологическое значение поверхностных вод. Рассматриваются вопросы охраны поверхностных вод, водоохранного зонирования, рационального использования.

Экологическая климатология Изучает геолого-геоморфологические факторы формирования климата. Оценивается роль климата в развитии геодинамических процессов, воздействие климата на природу и человека Рассматриваются вопросы охраны атмосферного воздуха, проводится оценка потенциала самоочищения атмосферы. Экология ландшафтов Дает интегральную оценку различных компонентов ландшафта. Ландшафт рассматривается как эколого-геологическая система, формирующаяся и развивающаяся под воздействием природных и техногенных факторов.

Эколого геологическое картографирование и ГИС Составление и использование эколого-геологических карт, картографическая оценка эколого-геологической ситуации. Картографирование экологических функций литосферы Картографическое и ГИС сопровождение экологических проектов. Аэрокосмические методы Обработка, дешифрирование дистанционных материалов, с целью оценки эколого-геологической ситуации. Формирование баз данных и использование для составления эколого-геологических карт.

Эколого геологические методы исследования и обработки данных Используются общие и специальные методы получения экологогеологической информации Функциональный анализ эколого-геологической обстановки Оценка эколого-геологической обстановки Решение задач биотестирования и биоиндикации Использование методов компьютерной обработки данных, в том программного обеспечения для решения экологических задач Эколого геологический мониторинг Система контроля и наблюдения за состоянием экологогеологической системы. Осуществляет контроль источников воздействия, окружающей среды и сферы их взаимодействия. Рассматриваются вопросы организации и проведения производственного экологического мониторинга.

Экологическое проектирование Использование эколого-геологических подходов в экологическом проектировании Инженерно-экологические изыскания, Оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС) Охрана окружающей среды (ООС). Природные и техногенные риски Вероятность возникновения неблагоприятных и чрезвычайных ситуаций под воздействием природных и техногенных факторов. Разрабатываются шкалы оценки экологического риска и рекомендации по предотвращению и ликвидации последствий. Экологически ориентированные технологии Технология кустового бурения Технология наклонного и горизонтального бурения Технология безамбарного бурения Оценка их экологической и экономической эффективности

Антропогенное воздействие на литосферу К стрессовым факторам литосферы относится подземные ядерные взрывы, захоронение токсичных отходов, хищническая эксплуатация недр, создание свалок твердых бытовых отходов, загрязнение промышленными стоками подземных вод и вследствие этого сокращение запасов на Земле питьевой воды, а также механическое, термическое, электромагнитное и другие виды воздействий на верхние слои литосферы. Количество коммунальных отходов, приходящихся за год на одного человека, в некоторых странах достигает огромных величин, а их утилизация представляет серьезную проблему во всем мире. В результате антропогенного воздействия Земля превращается в гигантскую свалку, литосфера испытывает необратимые экологические изменения, последствия которых катастрофичны.

Количество коммунальных отходов, образующихся за год в некоторых странах Страна Общее количество отходов в год, млн. т Количество отходов, приходящихся на 1 чел. , т Австралия 10, 0 0, 68 Великобритания 15, 8 0, 28 Италия 14, 0 0, 25 Канада 12, 6 0, 53 США 200, 0 0, 87 Франция 15, 5 0, 29 Япония 40, 3 0, 29

Если к 1985 году суммарная площадь суши, покрываемая всеми видами инженерных сооружений (здания, дороги, водохранилища, каналы и т. п. ), составляла около 8%, то к 1990 году она превысила 10%, а к 2000 году может возрасти до 15%, то есть приблизиться к величине 1/6 площади суши Земли. Если же сюда прибавить площади, используемые на Земле под сельское хозяйство, то получится, что этими видами деятельности затронуто около половины суши (без Антарктиды). При этом надо иметь в виду, что поверхность и подземное пространство литосферы "осваиваются" очень неравномерно. Территория Московской области уже к 1985 году была застроена на 16%. Концентрация различных инженерных сооружений достигает очень большой величины. На урбанизированных территориях практически невозможно найти неизмененные участки литосферы или девственные, неизмененные участки рельефа. Доля площадей города с практически неизмененным рельефом весьма мала.

Степень техногенной измененности рельефа на территории Москвы: 1 - сильно измененный рельеф (изменены абсолютные отметки, глубина расчленения более 3 м/км 2, засыпана гидросеть); 2 - частично измененный; 3 - практически неизмененный; 4 утраченная гидросеть; 5 - границы долинного комплекса (по Л. В. Бахиревой и др. , 1989).

Из-за недостатка площадей в городах человек все в большей степени осваивает и использует подземное пространство (метро, переходы, тоннели, хранилища, архивы). Наибольшее по масштабам техногенное воздействие человека на литосферу обусловлено, прежде всего такими видами деятельности, как горнотехническая (добыча и переработка полезных ископаемых), инженерно-строительная, сельскохозяйственная и военная. Все они действуют как мощный геологический фактор, меняющий лик Земли, состав, состояние и свойства литосферы, а, следовательно, как фактор, влияющий на состояние экосистем. В настоящее время общая протяженность железных дорог на Земле составляет более 1400 тыс. км. , то есть в 3, 5 раза больше, чем расстояние от Земли до Луны. И на всем этом протяжении нарушается почвенный покров, меняются геологические условия прилегающих к дороге территорий, возникают новые геологические процессы. Протяженность автомобильных дорог в мире еще больше. Вдоль автотрасс также происходит нарушение геологических условий. Подсчитано, что при прокладке 1 км. дороги нарушается около 2 га растительного и почвенного покрова.

К опасным факторам относятся искусственные грунты, покрывающие уже более 55% площади суши Земли. Их распространение неравномерно, в ряде урбанизированных районов искусственные грунты покрывают 95 — 100% территории, а их мощность достигает нескольких десятков метров. Особенно сильно этот процесс идет в европейской части России, на Украине, в Молдавии, Закавказье и на юге Сибири. Среди техногенных грунтов самые опасные те, которые формируются из различных видов отходов. Интенсивность образования искусственных грунтов натерритории СНГ: 1 -очень высокая; 2 -высокая; 3 - средняя; 4 - низкая; 5 - очень низкая; 6 прирост искусственных грунтов не отмечается

Ежегодный объем наносов, перемещаемых всеми текучими водами на земной поверхности, составляет не более 13 км 3, то есть в 30 раз меньше, чем перемещается горных пород при строительстве и добыче полезных ископаемых. При этом суммарная мощность производства в мире удваивается каждые 14— 15 лет. Антропогенная деятельность по своим масштабам и интенсивности стала не только соизмеримой с природными геологическими процессами, но существенно их превосходит, на что указывал еще В. И. Вернадский. Утилизация шлаков — огромная экологическая проблема всей планеты. Если удаление золы из топок ТЭС происходит водным способом (гидроудаление), то зола по пульпопроводу сбрасывается в пруды-отстойники, на дне которых осаждаются огромные массы искусственных зологрунтов. В итоге намытыми зологрунтами покрываются значительные площади, происходит деградация природных ландшафтов и экосистем. Антропогенные воздействие на литосферу привело к изменению геофизических полей Земли — гравитационного, магнитного, электрического, радиационного, теплового. Они техногенно искажены в неблагоприятном для экологии человека и других организмов направлении.

Объемы некоторых потоков минеральных веществ на Земле в млрд. т за один год (по Л. Г. Бондареву)

Заключение В экологической геологии с экологических позиций рассматриваются основные направления геологических наук. Это позволяет студентам лучше и глубже усвоить дисциплины, читаемые на геологическом факультете, и позволяет сформировать экологогеологическое мировоззрение.