авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||

«Министерство образования и науки Украины Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина Программа авторского курса "ГЕОХИМИЯ (БИОГЕОХИМИЯ) ...»

-- [ Страница 4 ] --

В основе оценки состояний природной среды лежат представления о биологических реакциях живых организмов, достоверно регистрируемых существующими методами исследований. Биологические реакции – это любые отклонения в организмах, достоверно связанные с загрязнением ОС. Обычно считают, что живые организмы способны адаптироваться к изменениям в ОС. Возникли представления о пороговости воздействия химических соединений на живые организмы. Под этим термином понимают такие уровни поступления загрязняющих веществ в организм, в пределах которых реакция организма не выходит за вариации физиологической нормы. Так возникло представление о ПДК – максимальной концентрации загрязнителя в природном теле за определенный период наблюдений (сутки, месяц, год), которая не оказывает какого-либо вредного воздействия на организмы.

ПДК обычно ориентированы на человека, они отмечают уровень, при котором не наблюдается ни прямых, ни вредных косвенных воздействий, включая и отдельные воздействия для настоящего и будущего поколения. Также учитываются воздействия, которые вызывают снижение работоспособности или ухудшение самочувствия. В последнее время начались разработки ПДК, ориентированные на ряд других живых организмов (рыб, растений).

ПДК не постоянная величина, она меняется, если устанавливаются новые, ранее не замеченные эффекты воздействия. Разные загрязняющие вещества неодинаково воздействуют на живые организмы, поэтому их подразделяют по классам опасности (по близости ПДК к типу реакции организмов).

В случае комплексного загрязнения наблюдается кумулятивное воздействие (усиление реакции организма, по сравнению с реакцией на отдельные индивидуальные вещества). Мало изучены антогонестические реакции, когда воздействие одного фактора ослабляется влиянием другого.

В трудном положении оказались курорты и заповедные зоны. Для них надо разрабатывать свои критерии оценки.

Важнейшие по опасности уровни реакции организмов на состояние ОС в антропогенных геохимических аномалиях.

1. Биологическое (биохимическое) концентрирование поллютантов.

2. Появление физиологических и функционально-морфологических отклонений (симптоматические индикаторы).

3. Рост заболеваемости (общей и по группам болезней).

4. Снижение функции размножения. Уменьшение биопродуктивности (урожая).

5. Смертность и (или) уменьшение численности популяции.

Биологическое поглощение – это способность извлекать из ОС химические элементы и накапливать их. Коэффициент биологического поглощения – отношение содержания химических элементов в зоне, к его содержанию в почве или почвообразующей породе. Эти коэффициенты неодинаковы для разных видов организмов и даже для разных органов отдельного организма. Надо отметить, что существуют физиологические барьеры, ограничивающие поступления или остаточную концентрацию химических элементов в разных органах и тканях организма.

Те химические элементы или соединения, которые вызывают неблагоприятные биологические реакции, называются ксенобиотиками. Отбираемые в пробу части организма называются биоматериалом или биосубстратом. Те из них, которые наиболее чутко отражают состояния ОС, являются диагностическими. При этом, это такие органы ткани, отбор которых не наносит серьезного ущерба организму (плоды, листья, волосы, шерсть, кровь). Есть еще «критический орган», в котором накопление ксенобиотика наносит максимальный вред организму.

Итак, принципиальный вывод: техногенные загрязнители проникают в организмы и накапливаются в них. Это обуславливает появление ответных реакций, выражаемых в выше перечисленных уровнях опасности. А так как антропогенные аномалии занимают уже сейчас огромные пространства суши, то их воздействию подвержена значительная часть человечества (помните, в Украине 80 % территории – техногенные аномалии).

17. Технология геохимических работ по изучению окружающей среды Для геохимической оценки состояния ОС необходимо проводить специализированные эколого-геохимические исследования, направленные на установление источников загрязнения, прослеживание путей миграции загрязняющих веществ и выявление территорий, где их концентрация становится опасной для живых организмов (зона воздействия, зоны загрязнения).

Общая схема прикладных геохимических исследований Выделяют три основных этапа таких исследований.

1. Начальный – рекогносцировочные исследования геохимических особенностей состояния окружающей среды.

2. Средний (основной) – выделение и оконтуривание на местности антропогенных ореолов и потоков рассеяния (геохимическое картирование).

3. Завершающий – детальные геохимические и геобиохимические исследования выявленных аномалий.

Целью первого этапа является выявление основных источников загрязнения и зон их воздействия, а также установление природных условий формирования техногенных ореолов рассеяния и фоновых территорий. На данном этапе проводится геохимическое опробование лишь наиболее объемных видов отходов: канализационных стоков, бытового мусора, осадков сточных вод групповых очистных сооружений. Конечная цель этапа – выявление участков для геохимического картирования антропогенных ореолов и потоков рассеяния. Результатом этапа является геохимическая схема территории масштаба 1:100000–1:50000 и обоснование программы исследований второго этапа.

Геохимическое картирование (второй этап) – наиболее объемный этап изучения территорий. Практические цели этапа сводятся к следующему:

а) выявление всех значимых источников загрязнения окружающей среды, установление основных видов отходов производственной и сельскохозяйственной деятельности;

б) прослеживание потоков распространения (транспортировки отходов или загрязненной продукции в места депонирования или вторичного применения) химических элементов, как природных, так и искусственных;

в) изучение морфоструктурных особенностей пространственного распределения загрязнений, установление зон влияния источников загрязнения и, в конечном счете, разделение исследуемой территории по качественным характеристикам и интенсивности отрицательного воздействия.

При изучении источников загрязнения опробуются все виды и дается предварительная оценка объемов. Ореолы изучаются геохимической съемкой почв и пыли на снеговом покрове. Почвы фиксируют в своем составе атмосферные выпадения химических элементов за многолетний период, а современный уровень состояния атмосферного воздуха устанавливается по изучению снежного покрова.

При изучении потоков рассеяния в поверхностных водотоках применяется маршрутная геохимическая съемка донных отложений, сочетающаяся с опробованием вод.

Результатом второго этапа являются геохимические карты всех основных очагов загрязнения изученной территории, которые становятся основой природоохранных практических мероприятий и выявляют локальные «горячие точки» для их детальных гео- и биохимических исследований.

Завершающий этап проводится с целью углубленной оценки качества окружающей среды, получения данных для прогноза изменения его во времени, выявления характера реакций живых организмов на загрязнение. Задачи этого этапа во многом совпадают с задачами санитарно-гигиенической службы и служб контроля состояния окружающей среды, поэтому работы должны проводиться в тесном контакте с ними.

Эти исследования проводятся чаще всего в центрах выявления аномалий.

Методика отбора и обработки проб Изучение источников загрязнения. Основной метод изучения источников загрязнения окружающей среды – опробование. Отбор проб производится в местах образования отходов, с транспортировочных средств (конвейерная лента, вагонетка), в местах складирования и захоронения отходов (площадки, свалки). Имеются специальные инструкции по отбору представительных проб и подготовке их к анализу.

В целом, характер опробования источников загрязнения зависит от конкретных технологических особенностей исследуемого объекта, и пока нет стандартизированной методики.

Изучение техногенных ореолов. На рекогносцировочном этапе опробование ведется по «кустам», т.е. по ограниченным фрагментам территории, расположенным на разных расстояниях от источника загрязнения, что позволяет дать сравнительную оценку загрязнения разных частей зоны влияния.

На этапе съемки сеть опробования равномерно показывает всю территорию предполагаемой зоны влияния. Опыт показывает, что максимальная концентрация элементов загрязнения приурочена к верхнему горизонту почв (мощностью до 10 см), но в общем случае рекомендуется опробовать весь гумусовый горизонт природных почв. Средний объем пробы почвы составляет 300–400 г При подготовке к анализу проба прослушивается, растирается в фосфоровой ступке и просеивается через сито с отверстиями в 1 мм.

Опробование снега предполагает раздельный анализ снеговой воды и твердого осадка (атмосферная пыль). Опробуем всю мощность снегового покрова. Вес проб 5– 7 кг. Отбор проб снега целесообразно проводить в конце зимнего сезона, чтобы учесть загрязнение за максимальный отрезок времени.

Масса пыли в снеговой пробе служит основой для определения пылевой нагрузки P на единицу площади. Расчет ведется по формуле: Pn =, где Pn – пылевая (s t ) нагрузка, Pc – масса пыли в пробе,s – площадь шурфа, t – время от начала снегостава.

Pn выражается в мг м 2 или в кг км 2 / сут.

Изучение техногенных потоков рассеяния. Опыт показывает, что объективно оценить уровень техногенного загрязнения можно по средней пробе, объединяющей фракции менее 1 мм. Масса пробы 200–300 г, отбираются пробы из уреза воды.

Изучается также и состав воды водостока, формирующего поток рассеяния. Наиболее практична для отбора и транспортировки в лабораторию проб воды полиэтиленовая посуда. После доставки в лабораторию пробы воды немедленно фильтруются для разделения растворенных и взвешенных форм химических элементов (с тщательным перемешиванием перед началом фильтрации). Это дает третью составную – отстой. Он анализируется отдельно. Есть специальные инструкции по отбору проб для биохимических исследований.

Отбор проб из атмосферного воздуха производится на стационарных, маршрутных и передвижных постах. Первые служат для проведения систематических наблюдений.

Но при оценке дальности распространения загрязнения необходимо использовать и материалы для передвижных постов, которые служат для разовых наблюдений в зонах непосредственных выбросов. Каждый раз их позиция выбирается в зависимости от поставленной задачи и метеоусловий. Маршрутные посты проводятся с помощью автолаборатории. Детально методы опробования и обработки проб атмосферного воздуха изложены в специальных методических руководствах.

Изучение неблагоприятных реакций населения на загрязнение окружающей среды Из сказанного можно сделать вывод, что такие оценки неблагоприятного воздействия техногенной геохимической нагрузки на состояние здоровья населения проводятся совместно организациями и учреждениями медицинского профиля. Что же касается проблемы эндемических заболеваний, то мы ее рассмотрим в разделе о почвах и их геохимической роли.

Обработка результатов изучения ореолов и потоков рассеяния Одна из главных характеристик геохимической антропогенной аномалии – ее интенсивность. Она определяется степенью накопления элемента-загрязнителя по сравнению с природным фоном. Показателем уровня аномальности содержания химических элементов является коэффициент Кс, который рассчитывается как отношение содержания элемента в исследуемом объекте к среднему фоновому содержанию:

C Kc =.

Cф Так как техногенные аномалии обычно полиэлементны, то делается качественная и количественная характеристика геохимической ассоциации исследуемого объекта.

Например, для городов, ассоциация может быть представлена такой формулой накапливающихся элементов:

Hg30 – Pb10 – Zn8 – Ni3 – CO2, где цифровые индекса отвечают коэффициентам концентрации.

18. Геохимическое изучение окружающей среды городов Основные источники загрязнения и общая оценка их воздействия По имеющимся данным на 1970 г. в мире образовалось 5 млрд. т твердых отходов, 19,8 млрд. т газообразных загрязнителей, 0,2 млрд. т пыли, 9135 млрд. т стоков.

Возможно, что к 2000 г. количество отходов увеличится в 3 раза. Необходимо отметить, что подавляющая их часть образуется в городах, где проживает большая часть населения Земли, сконцентрирована основная масса различных производств.

К сожалению, хотя имеется большая литература по характеристике отходов, их химический состав и распределение в них токсичных элементов изучены плохо.

По частоте встречаемости в отходах среди химических элементов преобладают Zn, Cu, Cd, Hg, Pb, Ag, Co, Ni. Промышленные и бытовые отходы характеризуются комплексностью состава.

Как известно, часть твердых и жидких отходов утилизируется. Это лом металлов, отходы пищевой, мясомолочной промышленности, отходы бумаги, текстиля, нефтесодержащие отходы. Имеются такие данные. В 1980 г. в СССР из отходов была произведена каждая третья тонна стали, четвертая – бумаги и картона, пятая – цветных металлов и серной кислоты.

Большая же часть отходов вывозится на свалки, которые является потенциальными источниками поступления металлов в поверхностные и подземные воды, в почву.

Часть отходов размещается в отвалах и внутризаводских свалках, т.е. остаются в черте городов.

А вот такой пример «утилизации» отходов. Коммунально-бытовые отходы часто отличаются высоким содержанием тяжелых металлов. Это и твердые отходы, и осадки городских очистных сооружений. Значительная часть их перерабатывается в компост («достижение»!), используемый в качестве удобрения, что приводит к загрязнению почвы и продукции сельского хозяйства. И это называется утилизацией! Или другой пример «утилизации» осадков очистных сооружении: засыпка ими оврагов, понижений в поймах рек (часто в пределах городов), откуда они легко загрязняют почву и воду.

Следовательно, промышленные стоки и выбросы определяют современное качество вод, атмосферы и почв в урбанизированных зонах и их обрамлении. Твердые отходы образуют фиксированные скопления химических элементов – источники загрязнения почв и вод. В высокоразвитых странах на одного человека в год приходится до 3–5 т промышленных и около 0,3–0,4 т бытовых отходов, и с каждым годом эти цифры возрастают. Виды промышленных отходов весьма разнообразны. Это определяется характером производства:

• черная и цветная металлургия (шлаки);

• машиностроение и металлообработка (различные шлаки, пыль, гальванические осадки);

• химическая промышленность (шламы, отходы резины, фенопласта и др.);

• легкая промышленность (кожевенные и лакокрасочные отходы);

• полиграфическое производство (бумажная пыль, осадки цехов цинкографии и гальванического);

• энергетика (золы и шлаки электростанций) и др.;

• зола ископаемых углей обогащена, по сравнению с породами литосферы, B, Mo, As, Yp, Pb, Be, Zn, Sn, W и др. элементами. В отвалах и отстойниках ТЭЦ находятся уже порядка 5 млрд. т шлака и золы. Утилизация золошлаковых отходов в СССР составляла около 10 %, в США – около 20 %, в Финляндии – 84 %.

Коммунально-бытовые отходы (городской мусор, осадки городских очистных сооружений и очистных сооружений поверхностного стока) сопоставимы по объему с промышленными отходами. Около 98 % твердых бытовых отходов (ТБО) в нашей стране вывозится на свалки. По расчетам ученых, с мусором городов с миллионным населением на свалки ежегодно поступает 200–250 т Zn и Ca, 70–80 т Pb и Sn, 0,5–1 т Ag и Cd, 0,02 т Hg. Вы уже поняли, что свалки далеко не конечный пункт тяжелых металлов, из них металлы попадают в почвы и воды городов и их окружения.

Пылегазовые выбросы промышленных предприятий, энергетических установок и транспорта – основные источники поступления в атмосферу населенных пунктов загрязняющих веществ: оксидов азота, серы, углерода, углеводородов, пыли. Кроме того, в атмосферу городов поступают более 500 других вредных веществ.

Пыль также содержит повышенные количества многих тяжелых металлов. В зависимости от рода производства, коэффициенты концентрации элементов колеблются очень широко: S – от 25 до 5000, W – от 10 до 10000, Cu – от 3 до 37, P – от 3 до 385 и т.п. В то же время пыль каждого производства отличается как по набору и содержанию металлов, так и по характеру отходов. Энергетические установки, кроме пыли, дают много оксидов азота, серы, углерода. При сжигании ТБО на мусоросжигающих заводах концентрации металлов в летучей золе в сотни раз выше кларковых. Прочая часть их находится в подвижной форме и легко может вымываться из золы.

Например, в США в 1980 г. на долю транспорта приходилось более 55 % общей массы веществ, загрязняющих воздушный бассейн, т.е. больше, чем от всех других видов человеческой деятельности. В таких городах, как Нью-Йорк, Лос-Анджелес, Токио, Тегеран, вклад выхлопных газов автомашин в загрязнение воздуха достигает 90 %. Полицейские ходят по улицам в противогазах.

В нашей стране автотранспорт «дает» около 25 % всех загрязняющих атмосферу веществ и около 50 % – СО2. Вообще, в автомобильных выхлопных газах имеется около 200 веществ. При сжигании 1 л бензина в воздух попадает 200–400 мг Pb, а в год от одного автомобиля – около 1 кг. Автомобилей сейчас в мире около 500 млн.

Загрязняет атмосферу и пыль, которая поднимается с проезжих частей дорог при движении транспорта. Эта пыль обогащена не только Pb, но, за счет истирания шин, Zn и Cd.

Стоки. С ними (как коммунально-бытовыми, так и промышленными) в ОС поступает большое количество тяжелых металлов. Стоки поступают или непосредственно в водостоки (условно чистые промстоки), или после различного вида очистки на городских очистных сооружениях. Особенно высокое содержание тяжелых металлов имеется в стоках производств, где есть гальванические цеха. Поэтому промышленные стоки – основной источник поступления в канализационную систему Zn, Cu, Cd, Pb, Cr и др. Другой источник поверхностный сток с урбанизированных территорий (смыв части почвы, твердофазовых выпадений из атмосферы, размыв свалок). И даже после отстойников значительная часть металлов (в десятки раз выше фона) остается в воде.

Тяжелые металлы попадают в водотоки и со снегом, сбрасываемым при уборке города и промплощадок. В снег металлы попадают из атмосферы, а хлориды – с солью на тротуарах и дорогах. В такой воде крупных городов Cl больше, чем в водах района в 150 раз.

Для оценки эколого-геохимического значения того или иного источника загрязнения необходим более точный учет массы химических элементов, поставляемой ими в ОС. Техногенное поступление химических элементов в водотоки крупных урбанизированных зон превышает природное (фоновое). Среди техногенных источников вклад в загрязнение водотоков увеличивается в ряде: промышленный сток условно чистых водканализационный сток после очистных сооруженийливневый поверхностный сток. Последний источник формируется за счет смыва почвы, пыли с асфальтированных поверхностей, эрозии зданий и сооружений, размыва небрежно хранящихся свалок и других материалов.

Если сравнить по количеству поступления ХЭ основные группы источников загрязнения (выбросы – стоки – твердые отходы), то окажется, что главным поставщиком ХЭ в ОС урбанизированных зон являются твердые отходы (в стоках на порядок выше, чем в выбросах, а в твердых отходах – на 2 порядка). Каждая из этих трех групп загрязнителей отличается и набором ХЭ.

По интенсивности относительной нагрузки на ОС на первом месте выбросы (в 10– 100 раз выше фоновой), твердые отходы – несколько меньше, стоки – меньше в 10 раз.

Для сравнения опасности загрязнения атмосферы, выбросами водотоков и водоемов – стоками, почвы и грунтов – размещенными в них твердыми отходами, следует учитывать не только абсолютное количество и относительную концентрацию, но и их усвояемость живыми организмами, возможность попадания в системы жизнеобеспечения (пищу, воздух, питьевую воду). А это, как вы уже знаете, зависит от особенностей миграции химических элементов в техногенных ландшафтно геохимических системах.

Для общих оценок рекомендуется иметь в виду следующие обстоятельства.

1. Загрязнение (исключая СО2) в воздухе не накапливается, тогда как в водах и почве оно может депонироваться на длительное время.

2. Воду можно очищать перед использованием или подобрать другой источник водоснабжения, тогда как для воздуха и почвы это маловероятно.

3. Загрязнение выбросами и стоками является рассеянным, тогда как твердые отходы – строго локализованы.

4. Почва является многолетним (десятки-сотни лет) депонентом загрязнений.

Следует также различать прямое и отдаленное экологическое воздействие. Прямое проявляется как ухудшение качества жизни, начиная с текущего поколения.

Отдаленное – как ухудшение качества жизни в перспективе.

С учетом всего сказанного, ясно, что выбросы в атмосферу в урбанизированных зонах является ныне наиболее опасным интенсивным источником загрязнения с прямым экологическим воздействием.

Стоки в водоемы и водотоки в равной мере обладают признаками прямого и отдаленного воздействия.

Твердые отходы – преимущественно загрязнитель с отдаленным воздействием.

Отсюда вывод: вложение средств и общая политика общества в деле охраны ОС от загрязнения должны базироваться на относительной значимости отдельных категорий источников вредных нагрузок.

Аэрогенные ореолы рассеяния Структура функционального использования городской территории определяется пространственными соотношениями между источниками выбросов (промзоны, шоссе) и страдающими объектами (селитебные и рекреационные зоны). Аэрогенные ореолы рассеяния обусловлены распространением в атмосфере промышленных, энергетических и транспортных выбросов, т.е. особенностями атмохимических миграционных потоков. То, как распределяются эти потоки, степень их опасности для объектов окружающей среды и населения, зависит от типов городов и их функциональной структуры. Обычно выделяют три укрупненные группы городов.

1. Города-центры, столичного или областного типа с многоотраслевой промышленностью и различными по составу и мощности источниками выбросов в атмосферу.

2. Специализированные города, возникающие обычно совместно с крупными предприятиями или блоками однородных предприятий (металлургические, химические, горно-обогатительные комбинаты, энергетические центры), которые являются наиболее мощными источниками выбросов в атмосферу.

3. Города-спальни, в том числе спутники или отдаленные микрорайоны крупных городов, малые города с местной промышленностью, где источники выбросов в атмосферу связаны с энергетическими или транспортными объектами.

Атмохимические аномалии Техногенные геохимические преобразования атмосферы и загрязнение воздуха в городах – один из наиболее актуальных вопросов для этих территорий.

Приоритетными поллютантами являются: пыль, оксиды N, S, C. В большинстве промышленных городов по всем этим ингредиентам наблюдаются обширные атмохимические аномалии. По средним данным, в промышленных зонах городов концентрация оксидов S и N выше фоновой в 5–8 раз, а пыли – в 15–20 раз. В селитебных зонах – значительно меньше, но все же достаточно высокая: в 3–10 раз выше, чем в пригородных территориях. В последние годы эти цифры сильно возросли.

Структура таких аномалий резко контрастна: в ряду «воздух условного антарктического эталона (As – 0,003 мкг/м3, F – 0,06 мкг/м3) – пригородные территории (соответственно 0,005 и 1,5) – города типа «центр» (0,1 и 24) – города специализированные металлургические (соответственно 60 и 1300)».

При изучении состояния ОС городов большое значение имеет выявление пространственной структуры загрязнения воздушного бассейна. Оценка качества атмосферного воздуха в городах дается на основании сведений, поступающих со стационарных постов общегосударственной службы наблюдения и контроля атмосферного воздуха. Результаты наблюдений на стационарных постах (один пост на 5–20 км2) позволяют получать осредненную характеристику степени загрязнения воздуха, проследить в течение ряда лет тенденцию изменения уровня загрязнения на площади.

На структуре аномалий сказывается и элементы ландшафта. В пониженных участках, в центральных частях городов с плотной застройкой концентрация загрязняющих веществ выше.

Различают ядро атмохимической аномалии (на расстоянии 0,5–1,5 км от крупных предприятий) и периферическую ее часть, где содержание ХЭ выше фоновых значения в несколько раз, но не превышает гигиенических нормативов. А если источников загрязнения много, а распределены они «вразброс», трудно оценить контингенты населения (районы), которые подвергаются наибольшему воздействию загрязненного воздуха.

Более детальную картину можно получить, если в качестве индикатора загрязнения воздуха использовать снежный покров, опробование которого производят по сетке 1 х 1 км. Так можно получить данные о выпадении пыли (среднесуточном или за сезон), а также выявить зоны влияния отдельных источников загрязнения.

Техногенные ореолы и потоки рассеяния Форма, размеры и картина распространения техногенных ореолов и потоков в условиях города наиболее четко устанавливается по изменению химического состава тех природных сред, которые надолго депонируют загрязняющие вещества. Как вы догадываетесь, прежде всего это касается почв – наиболее устойчивого компонента ландшафта. В почвы загрязнители попадают за счет выпадения из атмосферы. Вы помните, что такие данные можно получить и при изучении снежного покрова.

Конечно, легче получить представление о структуре ореола рассеяния от одного крупного источника загрязнения, когда образуется концентрически-зональный ореол с ядром и периодической частью. Ореолы обычно полиэлементны. Лучше делать структуру ореола по отдельным элементам. Обычные предприятия делают выбросы на небольшой высоте, а ТЭЦ –, напротив, на высоте в 100–200 м и более. Это скажется и на размерах, и на структуре ореолов. Автотранспорт – причина формирования линейных придорожных скоплений свинца и других элементов, тогда как газовые выбросы предприятия делают свой взнос (через атмосферу) в площадные аномалии.

Если же источники загрязнения разбросаны по территории города, их совокупное воздействие может быть выявлено при геохимическом картировании. И оно оказывается экологически более неблагоприятным, чем в случае одного источника или при разделении функциональных зон города.

Некоторые выводы из имеющихся данных. Самая опасная экологическая обстановка характерна для городов с преобладанием металлургических производств.

Для них почти вся территория может находиться в опасной зоне загрязнения (в ядре аномалии). В городах с машиностроительными предприятиями, мало загрязняющими среду, структура загрязнения складывается более удовлетворительно: опасных и чрезвычайно опасных ситуаций почти не бывает.

Идеальные (если это вообще возможно в наши дни) условия для человека наблюдаются в малых городах с ограниченным развитием промышленности местного значения или в удаленных частях городов, городах-спальнях.

Водные системы городов также испытывают антропогенное влияние, что проявляется и в изменении химического их состава, и в преобразовании морфологии русел, берегов и поймы (за счет проведения мелиорации, засыпки отдельных участков водостоков, создании каналов и других гидротехнических сооружений). Покрытие больших площадей водонепроницаемыми материалами (асфальт, крыши домов) приводит к более быстрому попаданию поверхностных вод в местные бассейны стока, что, в свою очередь, усиливает эрозию и повышает количество твердого стока. Все это и формирует структуру, формы и размеры водных потоков рассеяния в городах и их окружении, нарушает физико-химические и биологические параметры природных водных систем. Эта трансформация происходит на общем фоне заметного возрастания минерализации воды. Пресные воды становятся солоноватыми, может измениться pH и Eh воды, что скажется на живых организмах. Сейчас обращают внимание на термофикацию (тепловое загрязнение) вод, что приводит к повышению токсического воздействия некоторых металлов: они активнее включаются в пищевую цепь.

Загрязненные воды несут в себе различные синтетические вещества: фенолы, нефтепродукты, поверхностно-активные вещества. Они оказывают влияние на миграцию химических элементов, препятствуют или способствуют сорбции металлов коллоидами. Донные отложения водотоков также ощущают на себе «удар»

техногенного загрязнения. Это техногенные, или обогащенные органическим веществом и тяжелыми металлами, отложения, коэффициенты, концентрации которых достигают десятков и сотен. В них, как и в почвах, фиксируется результат длительного техногенного воздействия. По ним можно судить об эффективности действия очистных сооружений. Не случайно В.И. Вернадский донные отложения называл «подводной почвой». Часть токсичных элементов из них может поступать и в воду, причем и после того, как прекратили сброс сточных вод. Поэтому вывод химических элементов из водной фазы в осадке только временное «самоочищение» водной массы, но не водного объекта как экологической системы. Проблемы загрязнения донных осадков как источника вторичного загрязнения вод имеют особое значение для пресных водоемов (озер и водохранилищ), где они длительное время определяют качество воды. Вспомните Чернобыль! Какую роль играли и играют по сей день водохранилища на Днепре и других реках. Особое внимание надо уделять формам нахождения химических элементов в иле. К сожалению, это подвижные формы (сорбированные коллоидами и т.п.).

Задача изучения пространственной структуры потоков рассеяния сводится к следующим действиям:

• установить характер их территориальной связи с источниками загрязнения вод;

• определить размеры воздействия различных источников;

• оценить пространственное соотношение распределения концентрации различных химических элементов, обусловленное различиями в интенсивности их миграции;

• исследовать связи распределения химических элементов с геоморфологическими особенностями водотоков;

• выявить типы геохимических барьеров и, следовательно, наиболее вероятные участки опасного влияния на живые организмы.

Общая оценка последствий загрязнения водных систем Техногенное воздействие, связанное с городами, привело к резкому и быстрому изменению геохимического состояния водных систем во многих районах мира. К этому ведет постоянно растущее водопотребление в урболандшафтах и количество сбросов сточных вод. Средние реки, небольшие в индустриальных районах, состоят на 30–40 % (иногда на 90 %) из сточных вод. Так, в США к категории наиболее загрязненных относят 72 % всех водных объектов страны, в Нидерландах – 95 %, в Австралии – 27 %. Однако экономические и эколого-гигиенические последствия загрязнения водных систем в урболандшафтах выявлены и изучены слабо.

В то же время загрязнение водных систем в городах приведет к невозможности использования их ресурсов в самых различных целях (питьевого, промышленного и сельскохозяйственного водоснабжения, рекреации), увеличивает вероятность воздействия токсичных элементов на живые организмы и человека, вызывая в них отрицательные биохимические реакции, а в отдельных случаях – даже гибель.

Биохимическая и геогигиеническая оценка техногенных аномалий Окружающая среда городов – это искусственно созданная среда обитания человека.

Химический состав атмосферного воздуха, вод, уровень шума, электромагнитных полей и другие факторы в городах резко отличаются от природных условий, в которых раньше существовало человечество. Химические элементы поступают в организм человека с пищей, водой и воздухом. Основное значение приобретает ингаляционный путь, ибо качество питьевой воды все же имеет более стабильный фактор, чем состав атмосферного воздуха. Пищевые продукты не так уязвимы, их привозят в города из других районов. Конечно, не нужно упускать из виду случаи, когда водозасоры или сельскохозяйственные предприятия расположены в зоне воздействия источников загрязнения городов.

Для оценки воздействия на человека геохимической обстановки в городах необходимо понять и проследить закономерности и пути проникновения химических элементов из среды в организм человека, т.е. необходимо создание индикационной биогеохимической модели «техногенная аномалия – организм человека». Это происходит на основе изучения диагностических биосубстратов (кровь, волосы и др.) населения в различных городах, где техногенное воздействие неодинаково по своей интенсивности. Так, можно сформировать эколого-геохимические модели городов, в рамках которых можно провести геогигиеническое структурирование территорий с выделением групп заселения повышенного риска.

Геохимическая структура территории города является важным фактором состояния здоровья населения, но не единственным. Кроме комплекса средовых факторов, действуют и социальные, и биологические. Ведущим, как мы уже отметили, является загрязнение атмосферного воздуха, фиксируемое в виде техногенных аномалий в природных средах и биогеохимических реакций населения.

Методические особенности и практические возможности использования геохимических методов Именно геохимическое изучение дает возможность быстро и точно выявить распространение химических элементов по цепи «источник загрязнения – геохимическая аномалия в ОС – живые организмы». Еще раз напоминаю, что именно геохимические данные позволяют установить пространственную структуру экологически опасных зон загрязнения, создавая тем самым опорный фактический материал для всестороннего анализа проблем ОС городов и разработки мероприятий по оптимизации условий обитания. Здесь уместно вспомнить тему нашего курса – «Технология геохимических работ». Есть, конечно, специфика, но все этапы геохимических исследований надо пройти и при изучении городов. Задача не только понять, что происходит сегодня, бить тревогу, принимать меры по исправлению ситуации, но и накапливать сведения для будущего, для строительства новых городов, развития существующих. Конечно, первостепенная задача выявить ядра аномалий, зоны загрязнения в городах, выработать рекомендации по «смягчению удара» их на население, перепрофилированию предприятий в черте города, по изменению структуры медицинского обслуживания. Это должно происходить в соответствии со структурой загрязнения и заболеваемости, размещения детских учреждений, спортивных баз, режима их работы и т.п.

Следует во всех промышленных городах организовать обезвреживание отходов, утилизацию их, а до этого хотя бы обеспечить надежное хранение и захоронение.

Создание таких накопителей обойдется куда «дешевле», чем тот вред, который отходы наносят ОС и обществу.

По уровню загрязнения и их экологической оценке аэрогенные геохимические аномалии и очаги в городах разделяются на 3 категории:

• средний, умеренно опасный;

• высокий опасный;

• очень высокий, чрезвычайно опасный.

Делается это с учетом не только биохимических данных, но и гигиенических.

Для всех категорий очагов загрязнения рекомендуется проведение сплошной инвентаризации выбросов предприятий, расположенных на территории очагов, выявление технологических звеньев и производств, ответственных за выброс ХЭ и других загрязняющих веществ в ОС. На основе данных инвентаризации разрабатываются мероприятия по снижению или прекращению выбросов.

Рекомендации медико-организационного характера для всех категорий очагов загрязнения включают систему мероприятий. Не вдаваясь в подробности, приведу их только для очагов с чрезвычайно опасным уровнем загрязнения, для которых мероприятия требуют наиболее серьезных и дорогостоящих средств.

1. Вывод или перепрофилирование вредных производств либо ликвидация жилых массивов, в первую очередь – вывод детских учреждений.

2. Санация почв путем снятия верхнего слоя или перекрытия его новым слоем привозной почвы.

3. Запрет рекреаций.

Имеются и практические рекомендации для гидрогенных аномалий в городах. Это опять же инвентаризация стоков промпредприятий и выявление технологий, требующих дополнительных систем более глубокой очистки сточных вод. Для сильных и наиболее сильно загрязненных водотоков необходимо:

• вводить временное ограничение всех видов водопользования на участках от хозяйственных угодий в поймах, орошаемых водами загрязненных рек;

• выявлять участки для санации почв или изымать участки из использования.

В пределах урбанизированных территорий при появлении аномалий такой интенсивности необходимо строительство групповых очистных сооружений на устьевых участках водотоков, локализирующих загрязненный поверхностный сток.

19. Геохимическое изучение сельскохозяйственных территорий Общая задача исследований геохимии сельскохозяйственных территорий – это выявление природных и антропогенных закономерностей изменения состава, качества и количества сельскохозяйственной продукции. Дифференциация геохимической структуры сельскохозяйственных территорий зависит от трех групп процессов.

1. Агрогенное геохимическое преобразование, связанное с технологией сельскохозяйственного производства (удобрения, известкование и т.п.).

2. Техногенное преобразование, не вызванное потребностями сельскохозяйственного производства (выпадение из атмосферы, поверхностного стока).

3. Природная геохимическая дифференциация территорий, связанная с различиями типов и семейств ландшафтов.

Агрогенные геохимические аномалии Опасность агрогенных геохимических аномалий связана с большими масштабами проявления их и охватом практически всей сельскохозяйственной продукции.

Попадающие в почву при ее обработке выхлопы техники, износ орудий;

внесение удобрений и других химических веществ – главный вид агрогенного воздействия. Хотя удобрения увеличивают урожайность наполовину, но это меняет химический состав почв, повышает концентрацию токсичных и канцерогенных соединений азота, фосфора и других химических элементов (30 элементов в апатите). И так из года в год!

Причем в удобрениях многие химические элементы поступают в виде, доступном для растений, а растения «привыкли» добывать их из малодоступных форм. Поэтому в почвах накапливается избыток многих химических элементов, если сравнить с потребностями растения.

Микроудобрения и ядохимикаты (а это Hg, Zn, Mn, B), к счастью, вносятся в почвы в небольших объемах, поэтому и значимость их как источника загрязнения небольшая.

Вспомните, я приводил примеры, когда концентрации медьсодержащих препаратов в виноградниках Молдавии привели к увеличению количества меди в десятки раз, т.е.

к созданию специфических «медных» ландшафтов.

Следует отметить, что частные хозяйства, где применение средств химизации не регламентируется, с геохимических позиций наиболее опасны. Это касается и нитратов (арбузы на продажу и т.п.). Помните ситуацию с германием в Донецке!

Агротехногенные геохимические аномалии В последние годы развивается тенденция к росту использования бытовых и промышленных отходов в качестве удобрений и мелиорантов. Примеры такой «утилизации» я уже приводил. Известны попытки применения в сельском хозяйстве извести и гипсосодержащих отходов (фосфогипса, металлургических шлаков) в качестве почвоулучшителей. Хотя масштаб применения отходов и не идет пока в сравнение с использованием стандартных удобрений, но в пригородных зонах их роль весьма важна. К этому надо добавить, что полив культур в этих районах осуществляется загрязненными сточными водами, содержащими высокие концентрации тяжелых металлов (в 250–1000 раз больше, чем в природных). Мы уже говорили, что низкая усвояемость растениями тяжелых металлов делает бытовые и промышленные отходы источниками вторичного загрязнения почв на долгие годы.

К счастью, промышленные отходы мало еще применяются в сельском хозяйстве, но опасность возрастает. Нужны специальные исследования отходов, а это многие тысячи тонн (шлаки и шламы металлургии, золы ТЭЦ, органические отходы и т.п.).

Оценивая экономические итоги агротехногенных геохимических воздействий, следует отметить, что, несмотря на небольшие абсолютные площади, около крупных городов возникает своеобразный пояс загрязнения почв, следовательно, и продуктов питания.

Техногенные геохимические преобразования сельскохозяйственных территорий Мы условились к техногенным преобразованиям относить те изменения агроландшафтов, которые вызваны не спецификой сельскохозяйственного производства. Они связаны с загрязнением окружающей среды в результате промышленного и транспортного воздействий. Поэтому, по составу ассоциаций элементов, дальности их распространения и формам нахождения аэрогенные аномалии урбанизированных и сельскохозяйственных территорий мало различаются.

Конкретный уровень аномалий токсичных элементов в почвах зависит от мощности источника и расстояния до него. Так, в почвах городов в 500 м от завода по переработке вторичных цветных металлов накопление ртути составляет 5900 %, цинка и меди – более 2000 %. Даже в 3000 м для таких химических элементов, как свинец, цинк, медь, накопление в почве составляет 50 %.

Вы уже знаете, что загрязнение сельскохозяйственной продукции происходит не только путем поглощения химических элементов из почвы, но и прямым осаждением их на поверхность растений.

Еще раз подчеркнем опасность выделения участков под частные огороды и сады.

Влияние природных аномалий на сельскохозяйственные территории изучено хорошо. Эти линейные аномалии не связаны с городами или промышленными объектами, но они не должны ускользать от внимания.

Влияние сельского хозяйства на водные системы Такое влияние связано:

а) с применением различных средств химизации (удобрения, ядохимикаты, компосты, сточные воды и их осадки), поступающих в водные объекты с поверхностным, внутрипочвенным и грунтовым стоком;

б) влиянием сточных вод и отходов животноводства, птице- и звероводства;

в) влиянием возвратных (дренажных) вод орошения;

г) покоренной эрозией сельскохозяйственных территорий.

Дело это сравнительно новое. Пока неплохо изучено поступление в водные объекты биогенных элементов (N, F, K), органических веществ (пестицидов), а также бактериальное загрязнение сточными водами животноводческих комплексов. Менее изучено поступление в водные объекты микроэлементов и тяжелых металлов в результате сельскохозяйственной деятельности. Но мы уже отмечали, что в средствах химизации и отходах сельского хозяйства содержится широкий комплекс химических элементов, которые и могут накапливаться в природных водных системах.

К счастью, аномалии, обусловленные сбросом сточных вод, хотя и являются контрастными, но имеют локальные распространение и действуют вблизи от места сброса.

Итак, в водах сельскохозяйственных регионов формируются агрогенные потоки рассеяния большого числа химических элементов, в том числе и сильно токсичных.

Наиболее сильное, хотя и локальное воздействие связано с животноводческими комплексами. С другой стороны, контрастность аномалий в районах земледелия невелика, но они формируются на больших площадях. При существующих темпах химизации следует ожидать сильного дальнейшего изменения водных систем в агроландшафтах. Это определяет необходимость проведения специальных исследований, направленных на изучение поступления, распределения и миграции химических элементов в водных объектах и оценку экологических последствий, связанных с их отрицательным воздействием.

Методические возможности и практическое значение геохимических исследований Из всего сказанного, можно сделать вывод, что в агроландшафтах образуются экологически опасные геохимические и биогеохимические аномалии. Причина их формирования агротехнические, агрохимические, агромелиоративные воздействия, использование отходов в качестве удобрений, орошение загрязненными речными водами, а также общее техногенное загрязнение окружающей среды, прежде всего – выбросами в атмосферу.

Вы также видели, что технология и методика изучения этих аномалий в основном такая же, как и при изучении урбанизированных территорий. В основе лежат методы геохимического картирования с выявлением ассоциаций химических элементов и форм их нахождения в почвах, водах и оценка биогеохимических и биологических реакций растений на дифференциацию геохимической структуры почвенного покрова.

Также следует дифференцировать агроландшафты по степени агрогенной нагрузки, которая определяется применением средств химизации (видами, частотой внесения и дозами, характером агротехнической обработки, т.е. периодичностью, интенсивностью), что в свою очередь определяет уровень и спектр поступающих химических элементов.

По сравнению с поймами, где особенно строго надо соблюдать водоохранную технологию и контроль доз удобрений и пестицидов, водоразделы менее подвержены загрязнению.

Надо изучать содержание микроэлементов во всех удобрениях.

Контроль этих процессов должен осуществляться не на последнем этапе получения готового продукта, фиксирующего уже сложившуюся геохимическую ситуацию в агроландшафте, а на более ранних этапах, когда эта ситуация только формируется и ее можно регулировать.

Надо отказаться от использования отходов, загрязненных металлами, в качестве удобрений. В крайнем случае, можно допустить контролируемое использование осадков сточных вод в качестве удобрения для культур непищевого профиля на специально выделенных территориях. Это касается и других отходов (фосфогипс, например).


Мало пока учитываются загрязнители, связанные с выбросами промышленности и транспорта. Здесь подход иной: надо учитывать такие территории и давать гигиеническую оценку выращенных здесь продуктов. Особенно это касается частных садов и огородов, которые находятся вблизи источников загрязнения.

20. Геохимическое изучение горнопромышленных территорий Совершенно очевидно, что горнорудная промышленность является одним из наиболее мощных факторов преобразования ОС. При этом механически повреждаются и изымаются огромные массивы пород, руды, которые подлежат дальнейшей переработке. Причем современная технология позволяет использовать лишь небольшую часть извлекаемой массы пород (всего несколько процентов). Все остальное накапливается в виде отходов, рассеиваемых природными миграционными процессами и являющихся источниками загрязнения ОС.

Наибольшая опасность загрязнения токсическими элементами грозит территориям, где производится добыча рудно-минерального сырья, угля, нефти и нефти-газа, горнохимического сырья. Экологические проблемы в горнорудных районах носят комплексный характер, так как в техногенные миграционные потоки вовлекаются все основные цепи распространения загрязняющих веществ: по воздуху, воде. При открытых выработках особое значение приобретает воздушный перенос (дробление, обогащение, хранение отходов).

А вот в случае природных геохимических аномалий экологические проблемы возникают в горнорудных районах только при сельскохозяйственном, селитебном или водохозяйственном использовании этих территорий.

Опыт геохимического изучения состояния ОС на ряде месторождений показывает, что наиболее интенсивное загрязнение связано со следующими миграционными цепями.

1. Пылевые выбросы при открытых горных разработках, что приводит к образованию контрастных и значительных по площади аномалий в почвах.

2. Дефляция и размывание хвостохранилищ обогатительных фабрик. Это вызывает образование потоков рассеяния (интенсивных в водных системах, сравнительно локальных – в почвах).

3. Стоки водоотлива из подземных горных разработок и протяженные водные потоки рассеивания в водных системах.

4. Стоки обогатительных фабрик после очистных сооружений, загрязняющие водные системы.

5. Рассеяние рудного материала при транспортировке, загрязняющее почву.

6. Организованные и неорганизованные выбросы в атмосферу при процессах обогащения.

7. Природные геохимические аномалии – вторичные лито- и гидрохимические ореолы и потоки рассеяния.

Рудные месторождения как источник загрязнения Надо иметь в виду, что размеры первичных ореолов и количество заключенных в них запасов ХЭ обычно превышает запасы самих руд. Однако при добыче руд масса горных пород из первичных ореолов попадает в отвалы так называемых пустых пород.

А на поверку они являются очагами вторичного загрязнения ОС. Поэтому надо позаботится об их безопасном размещении, экранировании и рекультивации. Другими словами, без учета этого источника загрязнения нельзя прогнозировать степень загрязнения ОС в ходе разработки месторождений.

Необходимо знать, что содержание многих ХЭ в старых отвалах намного выше, чем в современных. Раньше в отвалы уходили породы с более высокими концентрациями.

Примером могут быть Хибины, где сейчас добывают апатитовые руды с концентрациями ниже, чем 20–30 лет назад выбрасывали «пустые» породы.

Техногенное воздействие на месторождения приводит к резкому (до 10 раз) увеличению мощности зоны гипергенеза. В свою очередь, в отвалах и нарушенных зонах рудных тел резко возрастает интенсивность гипергенных процессов (выщелачивание, дренаж), а следовательно, увеличивается загрязнение ОС.

Знание и учет этих обстоятельств позволяет прогнозировать ситуацию до начала эксплуатации месторождения и принять соответствующие предупредительные меры.

Природные и техногенные аномалии в горнорудных районах Выбросы в атмосферу. Технологические процессы приводят к образованию массы пыли. Это буровзрывные работы в карьерах, дробление руд при обогащении, дефляция отвалов, отходов обогащения и добычи, погрузка и транспортировка. Даже на среднем ГОКе это сотни тысяч тонн пыли в год, что сопоставимо с выбросами крупных промышленных комбинатов. Так, при массовом взрыве в карьере в воздух на высоту 150–250 м поднимается одновременно 150–200 т пыли, которая воздушными потоками разносится на километры. Отсюда – значительные площади техногенных аномалий.

Геохимическое картирование почв и снегового покрова позволяют четко зафиксировать зону влияния источников выброса, а также состав и соотношение наиболее опасных компонентов. Такие аэрогенные аномалии (как и в городах) имеют четкую концентрическую структуру с ядрами и периферическими частями.

Морфология их тоже не сложная и зависит от рельефа, «розы ветров».

Воздействие обогатительных фабрик тоже весьма интенсивно, а поселки обычно располагаются рядом. При проектировании и строительстве горно-обогатительных комбинатов, к сожалению, не учитываются особенности техногенной миграции загрязняющих веществ (потоки, сельскохозяйственные угодия, водные объекты). Это недопустимо при новом проектировании.

Загрязнение поверхностных водных систем стоками. Основной источник поступления техногенных веществ в водотоки – различные сливы (с рудников, обогатительных фабрик, с хвостохранилищ, отвалов), поверхностный сток с территории горных отводов. Вы помните, что техногенное усиление процессов выветривания на разрабатывающихся месторождениях играет большую роль в поставке «избыточных» ХЭ в водные системы. Содержание твердых взвесей в стоках может на 2–3 порядка превышать мутность природных водотоков.

Особую опасность представляют кислые рудничные воды, в которых многие металлы находятся в подвижных формах и в весьма высоких концентрациях, которые значительно выше всяких ПДК.

А если в пределах горнорудных ландшафтов располагаются и металлургические предприятия, то ясно, что техногенные аномалии становятся еще более контрастными, комплексными и протяженными. Необходимо отметить, что даже после прекращения эксплуатации месторождений ОС долго еще будет загрязняться из отвалов, терриконов, загрязненных донных отложений водотоков и водоемов.

И для этих аномалий характерна комплексность состава, хотя органические вещества играют, по сравнению с урболандшафтами, незначительную роль.

Вы помните, что даже в природных аномалиях вокруг рудных месторождений (вторичные ореолы рассеяния) экологическая опасность достаточно высокая. Можно легко представить, что произойдет, если на такие аномалии будут накладываться более контрастные, более интенсивные и более протяженные техногенные аномалии. Они возникают и вокруг разрабатываемых месторождений, и вокруг обогатительных или перерабатывающих фабрик, и вдоль транспортных путей. Вспомните эндемическую уровскую болезнь (болезнь Кашина-Бека). Причина ее – фосфорно-марганцевая интоксикация. Поэтому, при оценке ущерба здоровью в районах горнорудных предприятий, необходимо учитывать не только содержание «классических»

поллютантов, тяжелых металлов, но и концентрацию в ОС фосфора, марганца и многих других ХЭ.

Природоохранные разработки и мероприятия 1. Полное и комплексное геологическое изучение недр.

2. Предупреждение необоснованной и самовольной застройки площадей залегания полезных ископаемых.

3. Предотвращение вредного влияния работ по добыче полезных ископаемых.

Исходя из этих задач, формируется и методологическая основа природоохранных работ в горнорудных районах. Это три основные положения.

1. В горнорудных районах интересы горного дела на период существования ГОКа имеют приоритет перед другими видами деятельности.

2. Горно-обогатительная деятельность имеет временный характер и должна осуществляться таким образом, чтобы оставить возможность последующего эффективного использования территории для других народнохозяйственных целей (помните, я рассказывал о рекультивационных работах профессора Скавины на песчаных карьерах Верхней Силезии в Польше), т.е. не «после нас хоть потоп», не «лунный пейзаж».

3. В ходе горно-обогатительной деятельности необходимо соблюдать количественные критерии допустимых нарушений с тем, чтобы они не оказывали вредного воздействия на общую экологию района. (Я бы даже сказал:

не приводили к необратимым изменениям в районе.) По параграфу 2 можно дать иллюстрации в виде слайдов, которые я снял в Иллинойском угольном бассейне США в 1979 г. (во время экскурсии в ходе IX Международного конгресса по стратиграфии и геологии карбона). И этот параграф необходимо завершить тезисом: после горно-обогатительных работ надо проводить рекультивацию территории. Кстати, это обязательное требование прежних постановлений правительства. К сожалению, это касалось только различных видов механических нарушений. Рекомендовалось использование нарушенных земель в сельскохозяйственном, рыбном или лесном хозяйстве. Загрязнение среды при этом не учитывалось. Поэтому геохимические данные по таким территориям могут серьезно скорректировать потребность, характер рекультивации и выбор экологически безопасных типов использования земель на рекультивируемых территориях. Отвалы пород, обогащенных токсическими элементами, можно рекомендовать только для использования под естественные насаждения.


Таким образом, для выбора характера рекультивации необходимо геохимическое изучение всех нарушенных типов и «продуктов» территории.

В заключение необходимо отметить, что у нас изданы «Временные методические рекомендации по геолого-экологическим работам в пределах горнопромышленных районов Украины» (Донецк, 1992). Здесь вы найдете весьма ценные и современные сведения о воздействии горного производства на ландшафт, на недра, на водный и воздушный бассейн, а также подробные рекомендации по методике геохимических исследований и видам работ в горнопромышленных районах.

21. Научно-техническая революция и будущее природы Возможность получения пользы заложена в природе самого научного знания, а «опасность» – исключительно результат безответственных антигуманных человеческих действий.

(Академик Баев, 1982) Если обратиться к «Введению» настоящего курса, то можно вспомнить, что в конце его обращалось внимание на необходимость преодоления противопоставления природы и человека, сложившегося к недавнему времени, укрепления связи между науками о природе и человеке, создания единой науки.

Краткий экскурс в историю развития естественных наук и «человековедения»

позволяет нам понять остроту такой необходимости в наше время.

По имеющимся данным (Тарапов, 1994), в мире сейчас насчитывается более 5 млн.

научных работников, причем 94 % из них – в развитых странах и только 6 % – в развивающихся. Таким образом, занятие наукой стало профессией. Более того, именно в наше время живет 90 % всех ученых и изобретателей, которых знает человечество.

Именно в процессе эволюции человек, обретя способность к мышлению, стал приспосабливать природу к условиям своего существования, а не приспосабливаться к ней, как весь остальной животный мир.

В развитии научного познания мира выделяют три исторических периода. Первый охватывает античность, Средневековье и Возрождение, когда наука стремилась расширить мировоззрение человека, ориентировалась на человека, пыталась выяснить его место в мире. Поэтому в тот период наука получила название «натурфилософия».

Человек не противопоставлялся природе, а, наоборот, соединялся с нею в единое целое. Более того, признавался примат духовных ценностей над материальными. И в дальнейшем философия рассматривалась как царица наук. Главные факультеты, возникшие в позднем Средневековье университетах, – философские. Однако уже в Средние Века церковь превратила науку в свою служанку, так что умозрительные теоретические изыскания превращались в схоластику. В то же время крестовые походы, развитие городов, торговли, мореплавания повышали спрос на практическое знание. В конце периода, в эпоху Возрождения, обнаружилось, что наука может сильно повлиять на сферу материального производства.

Во второй период наука из служанки церкви и мировоззренческих проблем общества превратилась в служанку материального производства. В центре ее стоит уже не человек и его взаимосвязь с природой, а развитие и обновление технической базы материального производства. Это индустриальный период развития науки.

Философские и гуманитарные науки теряют свой престиж. Практическая значимость науки ярко охарактеризована Ф. Бэконом на рубеже XVI и ХVII в.в. «Человек сможет лишь настолько, насколько он знает. Хромой калека, идущий по верной дороге, может обогнать рысака, если тот бежит по неправильному пути. Даже более того, чем быстрее бежит рысак, раз сбившись с пути, тем дальше за собой оставит его калека».

Можно привести и другие высказывания (более ранние и более поздние).

И. Ньютон говорил: «Физика, бойся метафизики!». Великий М. Ломоносов сказал:

«Один эксперимент я ставлю выше тысячи мнений, если рождены они лишь одним воображением». Но он не был бы великим, если бы тогда, в середине XVIII ст., не писал и другое: «Людей, которые бедственными трудами или паче исполненные смелостию тайны естественные испытать тщатся, не подлежит почесть предерзкими, но мужественными и великодушными». И даже в наши дни Э. Резерфорд полушутя полусерьезно говорил, что «все науки можно разделить на две группы: физику и коллекционирование марок».

Однако роковой недостаток науки индустриального периода человечество очень скоро ощутило в полной мере. Пришли жестокие войны, фашизм, бездуховная полукультура, оружие массового уничтожения и даже реальная угроза существованию человечества из-за уничтожения благоприятной для жизни окружающей среды. Разрыв природоведения и человековедения достиг своего апогея. Вспомним слова М. Ганди, которые он произнес, узнав о трагедии Хиросимы: «Японцы были уничтожены физически. Теперь увидим, будут ли американцы уничтожены духовно».

Но этого, как мы знаем, не случилось. Политика взяла верх над моралью.

Поэтому третий, современный, период развития науки характеризуется объединением целей двух предыдущих периодов: совершенствование самого человека, его духовной сущности и умножение материального богатства общества. Наука стала приобретать черты единой науки о человеке, обо всех сторонах его деятельности, всех свойствах и возможностях среды его обитания, в которую органически входит и он сам.

Важно подчеркнуть, что уже в середине XIX в. дальновидные ученые предвидели современный этап развития науки.

А.И. Герцен («Письма об изучении природы»): «Философия без естествознания так же невозможна, как естествознание без философии. Наука одна: двух наук нет, как нет двух вселенных».

К. Маркс также считал, что естествознание «впоследствии включит в себя науку о человеке в такой же мере, в какой наука о человеке включит в себя естествознание: это будет одна наука».

Вместо «боязни метафизики» современные ученые стали мечтать о точных науках, которые дали бы целостное представление о мире самого человека, и о мире, в котором он существует. М. Борн в 1970 г. прямо писал: «Любой современный ученый естественник, особенно физик-теоретик, глубоко убежден, что его работа тесным образом переплетается с философией и что без серьезного знания философской литературы это будет работа впустую».

Вклад В.И. Вернадского в современный этап развития науки трудно переоценить.

Именно он утверждал, что между пониманием окружающего нас мира, нашим мироощущением и научной картиной космоса, как она строится со времен Ньютона, существует глубокое противоречие. До ХVI в. Вселенная мыслилась конечной, в центре ее покоилась наша планета. Вместе с ней человек занимал центральное положение. Дж. Бруно, Коперник, Кеплер, Галилей разрушили эту тысячелетнюю традицию, провозгласили бесконечность вселенной и разорвали установившиеся отношения между космосом и человеком. Последний, вместе с Землей, снизошел до роли ничтожной подробности, случайности в космосе, затерявшейся в его бесконечности. И. Ньютон окончательно оформил научную картину космоса, не оставив в ней места ни одному из проявлений жизни («Физика, бойся метафизики»).

Эти представления о безжизненности, механичности мироздания в течение последующих веков укреплялись успехами точных наук, главным образом звездной астрономии. Все авторитетнее наука утверждала бренность, ничтожность, случайность жизни. По сравнению с первым периодом, маятник пошел в обратную сторону.

В.И. Вернадский отмечал: «В течение ряда столетий человек, не мирящийся с тем, что и он сам, и все живое, вся мысль и разум, все для него самое высокое ни в каких формах не отражается в научной картине космоса, мог вносить поправку в даваемое наукой построение космоса только из других областей духовной жизни – из философии, религии и отчасти из художественного творчества...».

«Оставаясь на почве научного мировоззрения, он должен был мириться с чуждой жизни картиной космоса и считать ошибкой и иллюзией то значение, которое он неизменно придавал разуму, сознанию и всему живому».

В.И. Вернадский считал, что человечество сейчас стоит на повороте: «Ученые по прежнему считают, что разрешение важного противоречия между общественным сознанием и научной концепцией мироздания должно быть достигнуто силами точного знания, что для этого требуются коренные, принципиальные сдвиги в этой области».

Эта революция происходит на наших глазах в последние десятилетия.

Таким образом, объединение двух целей первого и второго периодов развития науки не означает, что науки античного и индустриального периодов будут объединены механически. Нет. На новом историческом витке они обрели и новые качества. Так, в современной науке усилилось ее, так сказать, научное начало, она стала больше экспериментальной, в противоположность умозрительной науке античного периода. С другой стороны, современная наука, поднимаясь до высот теоретического синтеза, вступает в область «чистого», абстрактного мышления.

Более того, наука из служанки производства превращается в хозяйку производства, став его производительной основной силой. В свою очередь, наука стала ориентироваться на человека, ибо в триаде «техника–наука–человек» решающим звеном стал человек и его интеллект. Человек даже как объект приложения научных знаний оказывается более перспективным.

Американский экономист Дж. Гэлбрэйт пишет, что «доллар, затраченный на повышение интеллектуального уровня людей, как правило, увеличивает национальный доход больше, чем доллар, затраченный на дороги, плотины и т.п.».

Это созвучно с высказыванием экс-президента США Р. Рейгана: «Америка дает деньги университетам не потому, что она богата, она богата потому, что дает деньги университетам».

«Для всех, кроме нас, это очевидно» (Тарапов, 1994 г.).

Таким образом, наука в настоящее время становится не только производительной, но и великой духовной, нравственной силой, источником всех производительных сил общества.

Геохимическое преобразование природы человеком, постоянно совершающееся в ходе НТР, привело к появлению центральной проблемы современной экологической ситуации – проблемы загрязнения ОС. В реализации этой проблемы мы сталкиваемся с рядом опасных явлений и представлений.

В.Ф. Барабанов (1979) среди них называет следующие.

1. Незнание, непонимание или игнорирование законов экологии (М. Одум!).

2. Ошибочное представление о неисчерпаемости природных ресурсов.

3. Непонимание и вытекающая отсюда недооценка сложившихся в природе взаимосвязей и возможных последствий нарушения существования равновесия.

4. Переоценка самоочищающих способностей природы.

5. Все еще имеющая место безответственность должностных лиц и исполнителей, участвующих в эксплуатации природных ресурсов.

6. Низкий уровень культуры большей части населения.

Эти и другие явления и представления весьма живучи, и борьба с ними не может свестись к проведению эпизодических, хотя бы и громких кампаний. Необходима упорная, квалифицированная, длительная и бескомпромиссная борьба всех, кому дорога природа, ее настоящее и будущее. Особо опасен обывательский подход с традиционным и очень печальным обобщением: «На наш век хватит», «После нас хоть потоп».

Поэтому взять у грядущих поколений взаймы недровые богатства, землю, воду, воздух, леса сейчас, когда в будущем нашим внукам и правнукам они будут еще более необходимы, значит поступить так, как человек разумный поступать не может.

Мы не должны свою миссию на Земле сводить к покорению природы, к цепи непрерывных побед над нею (вспомните: «победа над природой – опаснее поражения»). Нам хорошо известна формула: «Мы не можем ждать милостей у природы, взять их у нее – наша прямая задача» (М.Б. Мичурин). Но мы не забыли более важное положение Ф. Энгельса, которое гласит: «Не будем, однако, слишком обольщаться нашими победами над природой. За каждую такую победу она нам мстит.

Каждая из таких побед имеет, правда, в свою очередь, те последствия, на которые мы рассчитываем, но во вторую и третью очередь совсем другие, непредвиденные последствия, которые очень часто уничтожают значения первых». Он приводит пример, когда люди Месопотамии, Греции, Малой Азии и других мест выкорчевывали леса, чтобы получить пахотные земли, и положили начало нынешнему запустению этих стран. «И так на каждом шагу, – продолжает автор, – факты напоминают о том, что мы отнюдь не властвуем над природой так, как завоеватель властвует над чужим народом, что мы, в отличие от всех других существ, умеем познавать ее законы и правильно их применять».

Как это созвучно с современным пониманием того, что человек стал геологической силой, преобразующей планету. Но геологические силы слепы и стихийны, а человек – существо разумное. Поэтому он должен соизмерять силу своего воздействия на планету с ее способностью сохранять равновесие в геосферах и между ними. Только в этом случае проблема охраны окружающей среды будет решена в интересах человечества и его будущего.

Задача, как мы уже знаем, состоит не в том, чтобы оставить природу неприкосновенной. Это невозможно в условиях непрерывно развивающейся сознательной деятельности человека и роста населения Земли. Необходимо найти такие методы ведения хозяйства, которые бы учитывали природные равновесия в сторону либо вредных минимальных последствий, либо улучшения природного потенциала.

В наш атомно-космический век, когда благодаря достижениям научной мысли человечества масштабы его технического влияния охватили не только всю биосферу, но и околобиосферное космическое пространство, нужна фундаментальная теория о сущности дальнейшего функционирования планетной экосистемы.

Основы такой теории дал В.И. Вернадский на базе знаний об эволюции биосферы в течение геологических периодов, обобщенных с биогеохимических, социальных и философских позиций. В результате научных достижений и человеческого труда биосфера постепенно переходит в новое состояние – ноосферу. Идеи Вернадского о ноосфере, геологической деятельности человечества, а точнее, о том, что человек вызывает процессы, которые никогда не были свойственны биосфере, чужды ей (загрязнение атмосферы, гидросферы и почв, их эрозия, захоронение радиоактивных отходов и др.) в наши дни стали исключительно актуальными. Пути исследования и решения многих проблем охраны природы Вернадский предвидел много лет тому назад. В 1922 г. он произнес пророческие слова: «Мы подходим к великому перевороту в жизни человечества, с которым не может сравниться все им ранее пережитое.

Недалеко то время, когда человек получит в свои руки атомную энергию, такой источник силы, который дает возможность строить свою жизнь, как он захочет. Сумеет ли человек воспользоваться этой силой, направить ее на добро, а не на самоуничтожение? Дорос ли он до умения использовать ту силу, которую неизбежно должна дать ему наука? Ученые не должны закрывать глаза на возможные последствия их научной работы, научного прогресса. Они должны нести ответственность за последствия их открытий и связать свою работу с лучшей организацией всего человечества».

В настоящее время все человечество озабочено такими проблемами: топливо энергетической, поисками новых источников питания в связи с ростом численности населения и быстро растущим загрязнением окружающей среды, которое вызвано бурным развитием промышленного производства. Среди основных источников энергии (уголь, торф, нефть, газ, гидроэлектростанции) атомная энергия получает все большее применение. Но если при этом используется несовершенная технология или нарушается технологический процесс, то не исключено поступление в атмо-, гидро- и литосферу короткоживущих промежуточных элементов распада (J, Sr и др.), что наносит ущерб не только экономике, но, главным образом, здоровью человека. Однако при соблюдении строгого контроля атомная энергия перспективна с точки зрения охраны окружающей среды (примеры тому АС во Франции, Японии и др.). Ведь при применении угля на тепловых электростанциях в атмо- и гидросферу выделяется значительно больше вредных веществ. Еще более загрязняют ОС заводы, фабрики, если на них не налажены улавливание отходов производства и замкнутые циклы очистки воды.

Исследования географов, экологов, экономистов свидетельствуют, что в настоящее время влияние производственной деятельности человека на природу возрастает небывалыми темпами. Производственные мощности индустриального общества удваиваются каждые 11–15 лет, и адекватно этому увеличивается степень загрязненности биосферы.

Научная мысль как геологическая сила проявляется в биосфере не только путем трансформации ее в ноосферу, но и возможностью регулирования техногенного воздействия на жизненную среду. Целью является предотвращение: разрушения озонового горизонта, последствий «парникового эффекта», загрязнения биосферы мутагенными веществами. Поэтому столь актуальны мысли Вернадского о роли научной мысли в сознательном направлении организованности биосферы и ноосферы, создании системы глобального экологического контроля.

Идеи Вернадского об интернациональном научном сотрудничестве в области изучения и охраны биосферы находят в наши дни практическое воплощение во многих международных проектах. Один из наиболее грандиозных – это организация международной сети биосферных заповедников (БЗ), являющихся охраняемыми территориями для слежения за природными и антропогенными изменениями в биосфере и ноосфере. Некоторые ученые считают целесообразнее называть их нообиосферными заповедниками.

У геологов и геохимиков есть своя задача, решение которой сводится к усиленной разработке новейших направлений комплексного использования минерального сырья, что позволит защитить ОС от попадания отходов производства в лито-, гидро- и атмосферу.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.