Геохимические критерии

В качестве критерия оценки эколого-геохимического состояния компонентов природной среды и экологической обстановки территории чаще всего используется суммарный показатель содержания загрязнителей Z_c, так как геохимические аномалии имеют полиэлементный состав.

где K_c - коэффициент концентрации (отношение содержания химического элемента в оцениваемом объекте к его фоновому содержанию); n — число химических элементов, входящих в изучаемую ассоциацию.

По суммарному содержанию тяжелых металлов в почвах Z_c под руководством Ю.Е.Саета была разработана четырехранговая ориентировочная оценочная шкала системы "почва-человек":

1. допустимая степень загрязнения почв (Z_c<16). Для данных местностей характерны наиболее низкие показатели заболеваемости детей, и частота встречаемости функциональных отклонений минимальна;

2. умеренно опасная степень загрязнения (Z_c=16-32). Характерно повышение уровня общей заболеваемости населения;

3. опасная степень загрязнения почв (Z_c=32-128). Отмечаются высокий уровень общей заболеваемости, рост числа часто болеющих детей, а также детей с хроническими заболеваниями, нарушениями функционального состояния сердечно-сосудистой системы;

4. чрезвычайно опасная степень загрязнения почв (Z_c>128). Характерно наряду с высоким уровнем заболеваемости детей нарушение репродуктивной функции женщин (увеличение токсикоза беременности, преждевременных родов, мертворождаемости, гипотрофии новорожденных).

Однако следует иметь в виду, что при использовании данного показателя не учитываются ни подразделения на классы гигиенической опасности, ни современные разработки по токсикологии химических элементов. Одна и та же степень загрязнения по суммарному показателю может быть вызвана различными тяжелыми металлами.

Объединение химических элементов в группы для оценки совместного воздействия следует делать на основе либо общности их химических свойств, либо на основе их токсикологической опасности для живых организмов. В настоящее время этот вопрос мало изучен и требует постановки специальных исследований.

Глава 3 ГЕОДИНАМИЧЕСКАЯ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ФУНКЦИЯ ЛИТОСФЕРЫ

3.1 Определение, значение и структура геодинамической экологической функции литосферы

Под геодинамической экологической функцией литосферы понимается функция, отражающая способность литосферы влиять на состояние биоты, безопасность и комфортность проживания человека через природные и антропогенные (техногенные) геологические процессы и явления. Их проявление и развитие в природных условиях связано как с внешними космическими факторами, так и со сбросом (разрядкой) напряжений в геофизических полях Земли, а воздействие геологических процессов на биоту - с перемещением вещества земной коры и преобразованием рельефа. Следовательно, геодинамические экологические свойства литосферы обусловлены как энергетической составляющей литосферы, так и динамикой ее вещественного состава, включая рельефообразующие факторы. Становление этих свойств литосферы шло параллельно с эволюцией Земли и биосферы и отличалось пульсационным развитием. Эпохи активизации геологических процессов и катастроф сменялись этапами их затухания и стабилизации. На современном этапе особое значение в оценке влияния на биоту имеют антропогенные геологические процессы - порождение эпохи техногенеза, резко усилившей активность и динамику, как природных процессов, так и вызвавшей к жизни развитие так называемых антропогенных геологических процессов.

Отличительной чертой геодинамической функции является возможность ее реализации как непосредственно в виде негативного воздействия по отношению к биоте, так и опосредованно - через ресурсную, геофизическую или геохимическую функции.

В настоящее время наметились два пути, два подхода к оценке воздействия геодинамического фактора литосферы на биоту. Первый из них связан с анализом и оценкой воздействия отдельных геологических процессов или их парагенетических комплексов, главным образом, на человека и по существу сводится к выявлению экологических последствий проявления этих процессов. Второй подход связан с изучением современных геодинамических зон и аномалий литосферы и их интегральным воздействием на биоту, включая человека. Эти зоны определяют особенности распределения напряженного состояния массивов горных пород, развитие участков трещиноватости и проницаемости, что, в свою очередь, влияет на особенности циркуляции подземных вод, интенсификацию неблагоприятных геологических и экологически опасных техногенных процессов. Активные геодинамические аномалии могут контролировать проникновение физических и химических загрязнителей в литосферу, влиять на окружающий ландшафт, биологические объекты, на здоровье человека и существенно снижать ценность земельных ресурсов, влиять на уровень земельной ренты в пределах городских территорий.

Исходя из сказанного, объектом изучения эколого-геодинамических исследований будут геологические процессы и геодинамические зоны и аномалии, а предметом изучения - знания о воздействии этих компонентов литосферы на биоту.

Структура геодинамической экологической функции литосферы определяется объектом ее изучения и включает в себя ряд иерархических уровней. На первом уровне рассматриваются все геологические процессы и геодинамические зоны. На втором иерархическом уровне выделяются группы геологических и некоторых других природных (гидрологических, климатических и др.) и техногенных процессов, различающихся по характеру проявления и воздействия на экосистему и человека, и геодинамические аномалии.

3.2 Геологические процессы и их экологические последствия

3.2.1 Систематика геологических и других природных процессов по экологическим последствиям

Вопросам классифицирования природных, в том числе и геологических процессов, посвящен не один десяток публикаций. Классификации построены в основном по генетическому принципу, но ни одна из них не учитывает влияние этих процессов ни биоту.

В последние годы появилось несколько классификаций природных процессов с учетом экологических последствий их проявления. К ним следует отнести классификацию неблагоприятных и опасных природных процессов и явлений С.М.Мягкова (1997). В зависимости от физической сути явления, длительности и площади проявления, а самое главное по характеру воздействия на экосистему им выделены три типа этих процессов:

1. оказывающие преимущественно разрушительное воздействие (падение метеоритов, ураганы, тайфуны, смерчи, наводнения, землетрясения, цунами, потоки вулканических лав и пепла, обвалы, оползни, сели, лавины, подвижки ледников);

2. оказывающие парализующее или истощающее воздействие (дефляция почвы, овражная эрозия, заиление водохранилищ и др.);

3. способные вызвать природно-технические катастрофы (карст, термокарст, термоэрозия, солифлюкция и др.).

Вторая группа классификаций природных процессов экологической направленности (Кофф, 1997), учитывает тяжесть последствий проявления процессов для человека через оценку социально-экономического ущерба. Все процессы подразделены на две группы: приводящие и не приводящие к гибели людей. Однако в наибольшей степени для решения поставленной задачи соответствует классификация природных и геологических процессов, предложенная Н.С.Красиловой (1997) под руководством В.Т.Трофимова. Она построена с учетом числа возможных жертв от проявления тех или иных процессов и возможной площади поражения, а также временных и пространственных характеристик того или иного процесса (приложение Б). Однако и эта классификация не в полной мере обеспечивает учет экологических последствий от проявления процессов, так как такая оценка многофакторна. Дело в том, что любой ряд процессов, построенный по числу жертв достаточно условен и относителен, так как зависит от интенсивности процесса, плотности населения, научно-технического уровня развития общества и территориальной принадлежности. Кроме того, далеко не каждое проявление опасного процесса сопровождается человеческими жертвами.

Можно предложить еще одну экологически ориентированную классификацию природных процессов, в определенной мере синтезирующую основные положения ранее названных классификаций. Она построена на учете прямого воздействия процессов на человека, на экосистему в целом и опосредованного воздействия процессов на комфортность проживания человека через деформацию или постепенное разрушение инженерных сооружений. Соответственно выделяется три блока (группы) процессов: катастрофические, опасные и неблагоприятные. Они хорошо увязываются с определенными видами критериев оценки экологического состояния литосферы и зон нарушенности экосистем, а также основными функциональными единицами при зонировании территорий (Приложение В).

Территории, на которые катастрофические процессы оказывают воздействие, по размерам подразделяются на планетарные, региональные и локальные. Планетарный уровень - наиболее объемный. В целом это сфера жизнедеятельности биоты. Элементами неоднородности на данном уровне являются материки и океаны. К процессам, оказывающим воздействие на всю планету, можно с уверенностью отнести падение астероидов и комет, которые приводили к массовому вымиранию биоты. Ряд массовых вымираний фауны на суше происходил при разрушении гигантских комет в зоне земной орбиты, повлекшим за собой резкое увеличение межпланетной пыли и уменьшение солнечной инсоляции.

Следующий по размерам площади воздействия - региональный уровень. Элементами неоднородности на этом уровне являются складчатые области, щиты и платформы, сейсмодислокации, вулканические пояса и связанные с ними новейшие тектонические движения. К процессам регионального воздействия относятся землетрясения, цунами, извержения вулканов, наводнения, засухи, вихри, снегопады. Их воздействие распространяется на целые регионы.

Характерной особенностью проявления процессов регионального воздействия является слабое влияние на них антропогенных факторов. Это в основном природные процессы. Исключением являются вызванные (или наведенные) землетрясения, возникающие при эксплуатации крупных горных водохранилищ или при закачке сточных вод в глубокие скважины в районах сейсмической активности. Однако по данным многолетних наблюдений они никогда не достигают максимальной интенсивности, а, следовательно, и катастрофических последствий для человека.

На локальном уровне элементами неоднородности являются особенности геологического строения и свойства пород. К процессам локального воздействия относятся оползни, сели, лавины и карстовые провалы.

Многие процессы, кроме непосредственной опасности для жизни человека, имеют еще и косвенные, или опосредованные, последствия. К ним относятся вызванные нарушения тех или иных функций природного комплекса, приводящие к негативным изменениям параметров окружающей человека среды.

Сказанное говорит о том, что оценка воздействия природных, в том числе и геологических, процессов на экосистему и человека - задача сложная и требует индивидуального подхода не только к процессу, но и к территории. Это касается и выбора критериев такой оценки, и вопросов классифицирования этих процессов. Крайне сложно предложить пригодную для всех случаев единую классификацию опасных процессов без учета времени, места, интенсивности и площади проявления того или иного процесса. В зависимости от этих параметров один и тот же процесс (засуха, ветровая эрозия и некоторые другие) может попасть или в группу опасных, или в группу неблагоприятных. Это закономерно и должно учитываться при составлении эколого-геологических карт.

3.2.2 Катастрофические процессы

Термин катастрофический процесс {катастрофа) происходит от греческого слова «katastrophe», обозначающего переворот, гибель. Однако в специальной литературе толкование этого термина достаточно широкое и не очень строгое. С рассматриваемых нами эколого-геологических позиций наиболее удачное определение катастрофы дано В.И.Даниловым-Данильяном (1999): "Катастрофа означает внезапное событие, быстротекущий процесс, влекущий тяжелые последствия, разрушения и жертвы. Это резкое изменение структуры системы (экосистемы), приводящее к разрушению какой-либо ее области. Причиной такого изменения может быть как внешнее воздействие на эту область системы, так и разрядка ее внутренних напряжений, превысивших прочность структуры". При этом отмечается, что природные катастрофы естественны и неизбежны как компонент эволюционного развития Земли.

Атмосферные вихри. Они возникают из-за перепада давления, которое в определенных условиях обусловливает круговое движение воздушных потоков. По уменьшению кинетической энергии вихри можно расположить в ряд: циклоны, тайфуны, шквалы, смерчи (торнадо). Атмосферные вихри зарождаются вокруг мощных восходящих потоков теплого влажного воздуха и с большой скоростью вращаются по часовой стрелке в южном полушарии и против часовой - в северном. Циклоны и тайфуны зарождаются над океаном, шквалы и смерчи - чаще над континентами. Основные разрушительные факторы - сильные ветры, интенсивные осадки в виде ливней, снегопадов, града, нагонные наводнения. Ветры со скоростями 19-30 м/с (68-110 км/ч) образует бурю, 30-35 м/с (110-122 км/ч) - шторм, а более 35 м/с - ураган.

Циклон - гигантский атмосферный вихрь воронкообразной формы с убывающим давлением воздуха к центру. Тропические циклоны имеют среднюю ширину в несколько сот километров, скорость ветра внутри циклона часто превышает 250 км/ч, продолжительность циклона - от нескольких дней до нескольких недель, скорость перемещения - до 200 км/ч. Циклоны средних широт имеют большой диаметр - от тысячи до нескольких тысяч километров, скорость ветра обычно не превышает 40-70 км/ч, движутся они в северном и южном полушариях в основном с запада, отличаются меньшей повторяемостью. Внетропические северные циклоны сопровождаются катастрофическими снегопадами и градом.

Шквальные бури и смерчи (торнадо) возникают в теплое время года на мощных атмосферных фронтах. Шквалы - это горизонтальные вихри со скоростью ветра (до 60-80 м/с), часто с мощными ливнями и грозами, продолжительностью от нескольких до 30 минут. Шквальные бури охватывают территории шириной до 50 км и проходят расстояние в 20-200 км. Разрушительное их воздействие определяется скоростью ветра.

Смерчи, называемые в Северной Америке торнадо, - мощные воронкообразные атмосферные образования, часто связанные с грозовыми облаками. Ширина воронки от нескольких метров до 2-3 км, высота в среднем несколько сот метров. Полость характеризуется сильной разряженностью воздуха, скорость вращения в стенках смерча достигает иногда сверхзвуковой. Средняя скорость поступательного движения смерча 50-60 км/ч.

Пыльные и соляные бури. Они представляют собой своеобразную форму проявления атмосферных вихревых процессов и одновременно связаны с проявлением дефляционных процессов - выдуванием и переносом песчаных, пылеватых и соляных частиц. Пыльные бури часто возникают на периферии антициклона и переносят пыль на сотни и тысячи километров.

Пыльные и соляные бури относятся к числу кратковременно (эпизодически) действующих дефляционных процессов, поскольку их продолжительность составляет от 2 часов до нескольких дней. Эти процессы могут проявляться как на локальном уровне, когда соль разносится с солончака и засоляет окружающие почвы, так и на региональном, когда экологические последствия особенно опасны.

Наводнения. Они связаны чаще всего с интенсивными ливневыми дождями и обусловлены своеобразным режимом муссонных осадков. В Приамурье и в Приморье 60-70% годового количества осадков выпадает в июне, июле и августе. Их приносят южные циклоны. Это приводит к образованию двух пиков паводков - в мае и в июле-августе. После мощных ливней, особенно если на них накладывается активное снеготаяние, происходят катастрофические наводнения, затопляющие огромные территории. В северных районах этому способствует наличие сезонно- и многолетнемерзлых грунтов, слабоводопроницаемых, переводящих дождевые осадки в сток, что способствует высоким паводкам.

Землетрясения. Это грозное явление представляет собой внезапное освобождение потенциальной энергии земных недр в виде упругих продольных и поперечных волн, которые распространяются во всех направлениях. Возникающие колебания и деформации земной коры часто приводят к катастрофическим подвижкам земной поверхности. Сила землетрясения зависит от количества выделившейся в области очага землетрясения энергии, характеризуемого магнитудой (условной энергетической характеристикой) и глубиной залегания очага. Интенсивность - качественный показатель последствий, характеризующий размер ущерба, количество жертв и восприятие людьми последствий землетрясений.

Большая часть крупных землетрясений приурочена к зонам альпийской складчатости, к которым относятся Средиземноморская и Трансгималайская зоны и Тихоокеанское кольцо горных сооружений.

Сильные землетрясения приводят к серьезным изменениям природной среды. Эколого-геологические последствия выражаются, прежде всего, в изменении топографии земной поверхности в результате изменения конфигурации водораздельных поверхностей и горных хребтов, образования новых прибрежных и подводных равнин, образования грабенов и рвов, трещин со значительным растяжением.

Извержения вулканов. Это одно из самых грозных и значительных явлений природы. Экологическое воздействие их многогранно. С деятельностью вулканов в истории Земли связывают вымирание отдельных видов животных и возникновение новых. Многие исследователи связывают эпохи оледенения четвертичного периода с вулканическими циклами. И даже вулканическую активность рассматривают как одну из причин перехода от человекообразной обезьяны к человеку. Извержения вулканов порождают стихийные бедствия для всего живого, разрушают целые города, преобразуют рельеф и речную сеть, воздействуют на почвенно-растительный покров и изменяют ландшафт в целом, следовательно, и ресурс геологического пространства.

Проявление современного вулканизма приурочено к областям альпийской складчатости. К факторам вулканической деятельности, обладающим разрушительной силой, относят взрывную волну, лавовые потоки, вулканические аэрозоли, пирокластические потоки, палящие тучи (волны), пепловые тучи. В зависимости от форм извержения преобладают те или иные факторы. Виды воздействия, которые они оказывают, подразделяют на пять групп: механические, термические, химические, электромагнитные и психологические. По характеру они могут быть необратимо катастрофическими, угнетающими или стимулирующими. Особенно значительными оказываются механические и термические воздействия. Сила воздействия указанных факторов зависит от типа извержения, количества вулканогенного материала, его размерности и температуры; все эти величины уменьшаются по мере удаления от вулкана.

Серьезные последствия могут принести побочные процессы, не связанные напрямую с вулканической деятельностью: обвалы, обломочные лавины, лахары. Горячая пирокластика, осаждаясь на ледниках и снежниках, вызывает их бурное таяние и образование горячих и холодных лахаров. Эти грязевые потоки, перемещаясь со скоростью 20-50 км/ч, увлекают за собой огромные глыбы и уничтожают все на своем пути.

Извержения вулканов по времени действия могут быть быстрыми, импульсивными, продолжительностью до нескольких дней, а могут, эпизодически повторяясь, продолжаться в течение достаточно длительного времени. При этом характер воздействия на окружающую среду может быть близким, но экологические последствия, размер материального ущерба будут зависеть от того, на каком уровне они проявляются: региональном или локальном.

Снегопады. Сильные снегопады приводят к быстрому увеличению высоты снежного покрова и могут сопровождаться длительными переносами и переотложением больших масс снега.

Снегопады на равнинных территориях весьма условно можно отнести к катастрофическим процессам, так как случаи гибели людей единичны. Основные экологические последствия связаны с дискомфортом проживания, что особо остро ощущается в городах, где снегопады препятствуют работе транспорта, иногда из-за них приходится закрывать школы, промышленные предприятия. В горах длительные и обильные снегопады приводят к массовому сходу крупных разрушительных лавин, которые часто вызывают гибель людей, растительности и животных.

Снегопады по продолжительности относятся к быстродействующим процессам, длящимся максимум несколько дней; по площади развития они являются региональными, экологические последствия их действия охватывают территории, равные городу, району, области.

Цунами. Они представляют собой длиннопериодные морские гравитационные волны, обладающие большой разрушительной силой, возникновение которых чаще всего связано с сильными подводными или прибрежными землетрясениями. Но могут быть и другие причины возникновения цунами, такие как подводные вулканические извержения, крупномасштабные подводные или береговые оползни и обвалы, сброс в океан больших масс пород или льда, подводные взрывы ядерных зарядов, падение в океан гигантских метеоритов.

Мгновенные деформации участка дна океана вызывают быстрое смещение столба воды над ними, возникновение колебательных движений, образование волн цунами. Первоначально они имеют небольшую (до 5 м) высоту и значительную скорость (50-100 км/ч). В мелководной прибрежной зоне скорость уменьшается, резко возрастает высота волны (до 10 м и более), крутизна переднего фронта, волна опрокидывается, производя колоссальные разрушения на берегу.

Разрушительная сила цунами зависит от интенсивности породившей ее причины, расстояния места зарождения от берега, изначальной высоты волны, особенностей рельефа дна на пути цунами и очертаний береговой линии. Особенно она велика в условиях сужающихся бухт и проливов, при уменьшении их глубины, когда существенно возрастает высота волны. Опасны также устья рек, по которым цунами продвигается на несколько километров вглубь территории.

Большая опасность цунами обусловлена тем, что это процесс быстродействующий, носящий катастрофический характер, негативные последствия его действия распространяются на целые регионы. Опасность цунами и возможные экологические последствия особенно возрастают в связи с активным освоением шельфа Мирового океана, поэтому важнейшей проблемой является не только краткосрочный прогноз цунами, который уже дает положительные результаты, но и долгосрочный.

Оползни. Оползнями называются смещенные на склонах горные породы разного состава, сложения и объема с преобладанием механизма скольжения по имеющейся или деформирующейся в процессе движения поверхности или зоне, когда сдвигающие усилия больше прочности пород. Эколого-геологические последствия оползневых процессов связаны или с погребением под грунтовой массой людей, животных, инженерных сооружений, или нарушением ландшафта и деформацией сооружений.

Масштабность развития оползней и эколого-геологические последствия их воздействия на окружающую среду определяются объемом перемещаемых грунтовых масс и скоростью смещения. Она особенно возрастает в условиях высокой энергии рельефа, крутых и высоких склонов, в первую очередь там, где они субпараллельны крупным разломам.

Оползни могут быть отнесены к катастрофическим процессам, поскольку в случае короткого этапа подготовки смещения, они образуются внезапно, с большой скоростью смещения (до 1 м/мин) и представляют прямую угрозу жизни человека.

Сели. Это временные горные русловые потоки, характеризующиеся высоким содержанием твердого материала (не менее 100-150 кг на 1 м³) и резким подъемом уровня. Отличаются внезапным возникновением и быстрым движением. Сели обладают высокими эродирующими н ударно-разрушительными свойствами, обусловленными большой насыщенностью твердой фазой, значительной крутизной переднего фронта селя, лавинным характером движения.

Катастрофические сели и сели значительной мощности представляют серьезную угрозу для населения и часто приводят к человеческим жертвам. Огромный вред сели наносят железным и автомобильным дорогам, пересекающим селевые бассейны, повреждают и разрушают опоры и пролетные строения..

Снежные лавины. Воздействие лавины на человека, биоту и хозяйственные объекты определяется ее потенциальной энергией, зависящей от высоты падения и объема снежной массы. Обрушение или сход лавин связан с уменьшением внутреннего сцепления в снежном покрове на горных склонах или сцепления с подстилающей поверхностью. Происходит это, прежде всего, вследствие быстрого прироста высоты снежного покрова до величины, превышающей критическую (разовое выпадение до 70 мм осадков), или за счет температурного или ветрового разрыхления снега. Разница температур нижнего и верхнего слоев снега вызывает миграцию водяного пара в снежной толще, перекристаллизацию части снега и постепенное уменьшение плотности нижнего слоя в 2-3 раза и больше до достижения критической величины. Аналогичные процессы могут быть обусловлены перепадом влажности воздуха в толще снега и над ним (при сухих ветрах). Увеличение влажности снежного покрова от 0 до 20% при таянии или выпадении дождя уменьшает величину сцепления примерно в пять раз.

Разрушительная способность лавины связана с большим давлением, которое она оказывает на встречающиеся препятствия. Величина его зависит от типа лавины, ее размера, скорости движения, плотности снега. Сухие лавины, в которых весь снег движется во взвешенном состоянии, на участках максимального разгона при средней скорости 30-70 м/с могут оказывать на перпендикулярное препятствие давление величиной 250 кПа.

Большая часть лавин негативно воздействует на природную среду; степень воздействия на людей и хозяйственные объекты зависит от освоенности территории.

Обвалы. Под обвалом понимается обрушение отдельных глыб, блоков и крупных объемов горных пород с крутых и отвесных склонов, преодолевающих свой путь до места падения по воздуху (это чаще всего вывалы) или путем скатывания по склону, опрокидывания и раскалывания (собственно обвалы). Обвалы образуются при потере устойчивости горных пород, преимущественно скальных и полускальных, под действием силы тяжести, гидростатического давления воды или различных сотрясений. Подготавливаются обвалы часто длительным воздействием процессов выветривания. Эколого-геологические последствия обвалов связаны с ударной силой отдельных глыб и крупных блоков пород и с образованием завалов.

Вероятность возникновения особенно крупных обвалов возрастает на территориях с глубокорасчлененным рельефом, с увеличением высоты и крутизны склонов, с нарушенностью пород трещинами средней густоты, особенно наклоненными к основанию склонов или откосов. Созданию крупных и грандиозных обвалов способствуют сильные землетрясения. Разрушительная сила обрушившихся пород возрастает с увеличением высоты падения, поскольку от этого зависят скорость падения и сила удара.

Нагоны. При приближении глубокого циклона, особенно урагана к берегу, происходит подъем морских вод выше среднего уровня океана, т.е. штормовой нагон. По сути это - нагонное наводнение, складывающееся из барического поднятия уровня моря (до 1 м, редко до 2,5 м), из длинных волн, обусловленных собственно нагоном (высотой до 8-12 м), и ветровых коротких волн.

Штормовые нагоны приводят к быстрому затоплению низких участков побережья и часто сопровождаются жертвами и большим материальным ущербом. Совместное действие ветра, волн и подводных течений вызывает размыв берега и уничтожение пляжей, сельскохозяйственных угодий, построек, поселков, гибнут растительность, посевы, домашний скот, может произойти загрязнение водозаборов.

Провалы. Они связаны с обрушением кровли над карстовыми пещерами, суффозионными пустотами в лессах или над горными выработками. По характеру возникновения и последствиям провалы можно отнести к катастрофическим процессам, поскольку подготовительная и начальная стадии их развития малозаметны, а обрушение кровли происходит внезапно, главным образом, под действием гравитационных сил.

Подавляющая часть провалов пространственно связана с территориями развития закарстованных пород.

В результате провалов часто теряются ценные сельскохозяйственные земли, затрудняются их распашка и эффективное использование сельскохозяйственных машин, известны даже случаи провала последних и гибель людей. Провалы в закарстованных районах изменяют ландшафтные условия. Частично поглощая дождевые воды и воды весеннего снеготаяния, провалы ограничивают поверхностный сток. При заполнении водой в провальных воронках образуются озера.

Аномальные газовыделения из субмаринных мерзлых толщ. Это своеобразное явление в арктической зоне, связанное с наличием мерзлых пород под дном морей, может осложнить все виды инженерных работ на шельфе и привести к чрезвычайным экологическим ситуациям. Все это обусловлено нахождением метана и других газов в форме газогидратов в песчаных линзах и прослоях, которые (газовые гидраты) при вскрытии быстро разлагаются на газ и воду, что сопровождается неожиданными выбросами газа со всеми вытекающими отсюда экологическими последствиями, вплоть до человеческих жертв.

3.2.3 Опасные процессы

Принципиально важным признаком выделения группы опасных процессов является положение о том, что они оказывают непосредственное воздействие (механическое, химическое и др.) на абиотическую составляющую экосистемы и только опосредованно, через ее изменение или разрушение, на флору, живые организмы и человека. Так опосредованное воздействие может приводить к необходимости отнесения крупных территорий к зоне экологического бедствия или катастрофы, обусловить многочисленные жертвы, включая человеческие, в результате голода, инфекционных заболеваний, разрушения или захоронения стационарных поселений. Опасные процессы приводят к бедствиям регионального, планетарного, редко локального масштабов. Именно с этой группой процессов связаны потери качества и самого ресурса геологического пространства в региональных масштабах.

Засухи. Характерны для пустынных, степных и лесостепных территорий и наступают в связи с недостаточным количеством или полным отсутствием осадков, что вызывает иссушение почв, понижение уровня подземных вод, значительное снижение уровня воды в водоемах иногда до полного их пересыхания. Засухе час- то способствуют сильные сухие ветры (суховеи), при которых отмечается очень высокий дефицит влажности воздуха. Малый запас почвенной влаги приводит к тому, что начинает чахнуть и засыхать растительность, погибают посевы. Интенсивность засухи определяется величиной потери урожая: при потере до 20% — засуха незначительная, от 20 до 50 % - средней силы, свыше 50% - сильная.

Засухи изменяют условия жизнедеятельности человека, оказывая неблагоприятное влияние на природную среду через сопутствующие процессы, такие как осолонение воды, пыльные бури, эрозия почв, пожары.

Засухи относятся к кратковременным (эпизодическим) процессам, которые длятся обычно в течение одного, редко нескольких сезонов. Действие засухи региональное, охватывает обычно территорию одной или ряда стран региона.

Опустынивание. Оно является негативным природным или антропогенным процессом, ведущим к уменьшению продуктивности земель и затем к полной ее потери. Процессы опустынивания выражаются в деградации растительного покрова, избыточном засолении почв, в развитии ветровой эрозии, ведущей к наступлению песков и засыпанию продуктивных земель и населенных пунктов.

Развитию процессов опустынивания способствуют сухость и континентальность климата, глобальная аридизация суши, большие площади распространения рыхлых слабосвязных отложений, развитие маломощных малогумусных легкоразрушаемых почв, повышенная засоленность подземных вод и почв, разреженная растительность.

Активное развитие процессов опустынивания в разных видах приводит к росту голодающих и недоедающих людей. При этом половина земель полностью утрачивает продуктивность, и затраты на их восстановление не оправдываются экономически.

Дефляция. Дефляционные процессы связаны с выдуванием песчаных, пылеватых и соляных частиц, их переносом и накоплением на смежных территориях. Дефляционные процессы могут реализоваться либо в виде пылевых и соляных бурь, которые относятся к группе катастрофических процессов, либо в виде долговременного ветрового разноса - ветровой эрозии, которую можно квалифицировать как опасный процесс.

Развитие дефляции зависит от скорости и направления ветра, усиливается при засухе, высоких температурах, слабой вязкости почв, представленных тонкозернистыми песками, супесчаными и легкосуглинистыми отложениями, лессами, при незакрепленности почвы растительностью.

Изменения уровня крупных водоемов. Этот процесс может быть кратковременным (приливно-отливные явления в море), сезонным и долговременным. С точки зрения воздействия на экосистему наибольшее значение имеют долговременные изменения, связанные с тектоническими, климатическими или антропогенными факторами.

Подъем уровня моря приводит к крупномасштабным экологическим последствиям, связанным с отступлением берега, с переводом части суши в акватории, что приводит местами к затоплению городов и населенных пунктов.

Подъем уровня любого водоема приводит к подпору грунтовых вод, повышению их уровня, водонасыщению грунтов и к подтоплению территории, подтоплению оснований зданий и сооружений и соответственно их деформациям, к затоплению подвалов, подземных коммуникаций. Подтопление территории в аридных областях приводит к засолению грунтов. Подъем уровня морей вызывает усиление абразии, активизацию оползневых процессов со всеми вытекающими отсюда последствиями для природной среды, ухудшению экологической ситуации в связи с загрязнением подземных вод.

Колебание уровня водоемов, изменяющее условия жизнедеятельности человека, относится к длительно действующим процессам, охватывающим несколько десятков и более лет, а по площади воздействия к региональным.

Овражная эрозия. Развитию овражной эрозии, прежде всего, способствует широкое распространение покровных отложений, представленных пылеватыми супесями и суглинками, реже песками. Большое значение имеет характер рельефа, благоприятна для роста оврагов сильная его расчлененность, большая площадь водосбора и значительная его высота относительно местных базисов эрозии. При крутизне склонов от 4 до 8° плоскостная и линейная эрозия проявляется интенсивно и повсеместно, особенно при слабой их задернованности. Очень важен режим снеготаяния, но наибольшую опасность представляют ливни, ведущие к образованию бурных потоков с большими скоростями. Способствуют образованию оврагов такие техногенные факторы, как распашка земель, вырубка леса, подрезка склонов, массовый выпас скота.

Овражная эрозия оказывает большое влияние на изменение окружающей среды. Расчленяя территорию, овраги делают ее неудобной для хозяйственной деятельности, строительства и сельскохозяйственных работ. Они разрушают дороги и увеличивают их протяженность за счет объездов, ограничивают машинную обработку земли. Овраги изменяют ландшафтные условия, вскрывают и дренируют водоносные горизонты и тем самым способствуют их истощению.

Однако наиболее значимым экологическим последствием проявления овражной эрозии является сокращение площади сельскохозяйственных угодий, особенно пашен и садов, и снижение плодородия почв в зоне нарушения их влажностного режима.

Эрозия почв. Она происходит в результате плоскостного смыва и приводит к разрушению (смыву) верхнего самого плодородного гумусового горизонта почв. Эрозионный потенциал территорий увеличивается с ростом крутизны и длины склонов, тесно связан с эрозионным индексом дождей. При ливневом стоке смыв может возрастать в 5-9 раз. На склонах крутизной 4-6° во время снеготаяния смывается до 25-60 т почвенного мелкозема с 1 га. Интенсивность плоскостного смыва зависит также от состава пород. Наименее устойчивы к нему покровные суглинки с большим содержанием крупной пыли, наиболее устойчивы пески. Промежуточное положение занимают моренные суглинки и супеси. Противоэрозионная устойчивость почв увеличивается с ростом содержаний гумуса, прочности структурных связей, с уменьшением степени водопроницаемости.

Смыв почвы ведет к деградации гумусового горизонта, к уменьшению содержания в почве органического вещества, азота и других минеральных веществ, необходимых для питания растений. В результате ухудшается структура почв. Все это ведет к потере ценнейшего ресурса - плодородия почв с соответствующим воздействием на биоту и человека.

Карстовый процесс. Он заключается в растворении и выщелачивании горных пород движущимися подземными водами с образованием своеобразных поверхностных форм рельефа и подземных полостей в виде пустот, каналов, галерей, пещер и др. Карстовые процессы часто сопровождаются провальными явлениями.

Карстовые процессы по своим эколого-геологическим последствиям относятся к разряду опасных, но не катастрофических. Они могут существенно изменить ландшафт и тем самым условия жизнедеятельности биоты, в том числе человека. В тех районах, где растворимые породы залегают на поверхности или перекрыты небольшим чехлом рыхлых отложений, при высокой их закарстованности создается своеобразный карстовый рельеф с формами в виде воронок, оврагов слепых балок, замкнутых котловин размером до десятков и сотен квадратных километров. Их появление оказывает влияние и на другие компоненты ландшафта, изменяются характер растительности, типы почв, гидрография. Слияние воронок приводит к образованию котловин, в которых формируются многочисленные связанные с карстом озера.

Карстовые процессы приносят значительный косвенный материальный ущерб, как на стадии проектирования, так и эксплуатации сооружений. Это связано с тем, что закарстованные породы не всегда являются надежным основанием и средой для размещения инженерных сооружений, могут быть деформации и провалы зданий, большие притоки воды в подземные выработки и котлованы, достигающие нескольких тысяч кубометров в час. Прорывы карстовых вод в шахты иногда приводят к человеческим жертвам.

Абразия. Это процесс разрушения морских берегов под действием волн, течений, приливов и отливов, который приводит к изменению очертаний береговой линии и к ее перемещению в сторону суши. Разрушительная сила ветровой волны зависит от ее высоты, т.е. массы воды и скорости, с которой волна ударяется в берег.

Как правило, абразия не представляет непосредственной угрозы для жизни человека, но изменяет ландшафт, оказывает влияние на условия его жизнедеятельности. Прежде всего абразия изменяет профиль берега, образуя крутой или относительно крутой береговой обрыв, в его основании - волноприбойную нишу и узкий пляж. В тех случаях, когда на уровне волноприбоя залегают слабые породы, формируется нависающий карниз. Берег становится неустойчивым, развиваются как обвально-осыпные, так и оползневые процессы, на склоне выше обрыва возникают трещины. В результате абразии изменяются очертания береговой линии и происходит ее перемещение в сторону суши.

3.2.4 Неблагоприятные процессы

Эти процессы включают обширную группу природных и техногенных геологических процессов, не представляющих непосредственной угрозы для жизни человека и животных и не приводящих к разрушению (но вызывающих изменения) абиотической составляющей экосистем. Они негативно воздействуют на условия жизнедеятельности человека через деформацию и осложнение эксплуатации инженерных сооружений. Это процессы длительного действия, с продолжительным периодом подготовки, как правило, с отдаленными и опосредованными экологическими последствиями, как для человека, так и в какой-то степени абиотической составляющей экосистем. Они не приводят к кардинальному изменению ресурса геологического пространства, как это отмечалось для опасных процессов, но, несомненно, оказывают локальное влияние на качество этого ресурса.

Своеобразной разновидностью абразионного процесса является термоабразия - разрушение морских берегов, сложенных мерзлыми, содержащими лед породами, под совместным воздействием механической и термической энергии морских или озерных вод. Средняя скорость отступания берега изменяется в широком диапазоне от 2 до 100 м/год.

Термоабразия - быстротекущий процесс, опосредованно влияющий на комфортность проживания населения и непосредственно воздействующий на ряд островных континентальных экосистем вплоть до их полного разрушения и создания аквальных условий.

Ледники. Они представляют собой естественную массу кристаллического льда и в меньшей степени - фирна со значительными размерами, расположенную главным образом на суше, находящуюся в движении и существующую длительное время. Материковые ледники подразделяются на горные, горно-покровные и покровные.

Для ледников нет однозначных оценок экологических последствий их развития и динамики. Наибольшую опасность представляют процессы динамической неустойчивости горных ледников, проявляющиеся в виде быстрых подвижек (пульсирующие ледники), которые создают угрозу для человека и объектов его жизнедеятельности, и ледовых обвалов.

Заболачивание. Этот процесс развивается в условиях влажного климата, когда количество выпадающих осадков превышает их испарение, равнинного рельефа или его пониженных элементов при близком к поверхности земли залегании подземных вод. Заболачивание может происходить и вследствие избыточного увлажнения отложений за счет периодического затапливания или подтапливания речными или морскими водами.

Процессы заболачивания существенно изменяют природную среду и условия жизнедеятельности человека. Происходит полная смена характера растительности, избыточное увлажнение ухудшает воздухообмен почвы и вредно отражается на растущей древесной, кустарниковой и травянистой растительности. Происходит постепенное угнетение и отмирание одних форм и развитие других, влаголюбивых травянистых растений (осока, камыш и др.) или угнетенной сосны и мхов. Заболачивание наносит ущерб лесному хозяйству, ухудшает водный режим почв и подпочвенных горизонтов сельскохозяйственных земель и препятствует получению высоких и устойчивых урожаев, другими словами, снижает качество природного ресурса.

Термокарст. Этот геологический процесс заключается в вытаивании подземных льдов, приводящих к проседанию поверхности земли и появлению отрицательных форм рельефа, часто с образованием болот и озер.

Термокарст оказывает большое влияние на природную среду, формируя своеобразный тип термокарстового ландшафта.

Развитие термокарста в зоне влияния инженерного сооружения может иметь для него катастрофические последствия. В целом масштаб развития термокарста по площади может иметь как региональный, так и локальный характер, а время проявления достаточно длительное.

Боковая и донная эрозия. Эти процессы в той или иной степени наблюдаются во всех долинах рек и оказывают влияние на природную среду опосредованно, через изменение ландшафта в пределах речных долин, и прямое воздействие - разрушением пойменно-террасовых комплексов. В зависимости от преобладания боковой или донной эрозии изменяется строение речных долин. Преобладание боковой эрозии приводит к меандрированию реки, появлению больших излучин, долина характеризуется широкими террасами, заливными лугами на пойме, старицами и озерами со значительной мощностью аллювиальных отложений. Преобладание донной эрозии приводит к узкому, каньонообразному характеру долины с крутыми склонами, с узкими останцами террас, с порогами и перекатами в русле, с водопадами, с небольшой мощностью аллювиальных отложений, обычно более грубого состава.

Большая скорость размыва террасовых комплексов, территории которых активно используются человеком, мешает нормальной жизни и приводит к значительному материальному ущербу. В зону разрушений попадают трассы шоссейных и железных дорог, линии связи и электропередач, газо- и нефтепроводы, промышленные сооружения и жилые дома, сельскохозяйственные угодья, сады и огороды.

Суффозия. Под суффозией понимается процесс механического выноса тонкодисперсной части пород из грунтовой толщи. Чаще всего эти процессы приурочены к тонко- и мелкозернистым пескам и особенно к лессам, обладающим низкой сопротивляемостью эрозионному воздействию подземных вод. Развитие суффозии связано с интенсивной инфильтрацией поверхностных вод или действием больших скоростей движения фильтрационного потока в условиях расчлененного рельефа, обычно вдоль террасовых уступов к реке, по бортам оврагов. Это приводит к образованию каналов, полостей и поверхностных провальных воронок.

Суффозия изменяет водопроницаемость пород, поэтому может вызвать большие притоки воды в котлованы, подземные выработки, может привести к потерям воды из ирригационных сооружений и водохранилищ, создать критические ситуации, связанные с устойчивостью плотин в боковых примыканиях и в основании. Большой ущерб от суффозии может быть связан со значительными неравномерными осадками зданий и сооружений, их деформацией и даже разрушением при образовании подземных пустот.

Пучение. Этот процесс обусловлен способностью воды или рыхлых влажных отложений увеличивать свой объем при промерзании. Сезонное пучение может развиться везде, где происходит промерзание пород; многолетнее - приурочено к территории криолитозоны. Многолетний процесс пучения приводит к формированию специфических ландшафтов путем выпучивания каменного материала из элювиально-делювиальных отложений и образования "каменных россыпей", "каменных морей", а на пологих склонах - "каменных потоков" и т.д.

Процессы пучения изменяют условия жизнедеятельности растительности, животных и человека, создают угрозу для инженерных сооружений. Они приводят к выпиранию столбов из земли и нарушению линий связи, свай в основании фундаментов строений и соответственно их деформации. При этом следует учитывать, что особую опасность представляют не абсолютное значение деформаций пучения, а неравномерность пучения по площади. Значительный ущерб однолетние бугры пучения приносят дорогам, аэродромам. С многолетними буграми пучения связано активное развитие термокарстовых процессов.

Наледеобразование. Наледями принято называть ледяные тела разной площади, мощности и формы, формирующиеся в результате многократного излияния и замерзания природных речных и подземных, иногда техногенных вод на поверхность. Излияние вод происходит под действием гидродинамического давления, которое возникает за счет сужения живого сечения потоков в результате зимнего промерзания водоносных пород или озер и подозерных таликов.

Наледи обладают большой разрушительной силой. Особенно большой вред они приносят автомобильным и железным дорогам. Слой льда перекрывает дорожное полотно и осложняет движение транспорта в течение всего зимнего периода. Различные инженерные сооружения, особенно мостовые переходы, попадающие в зону действия наледей, могут быть частично или полностью разрушены. Известны случаи разрушения наледями жилых домов за счет деградации под ними мерзлых пород и вскрытия напорных подземных вод.

Наряду с негативным воздействием наледей на растительность и инженерные сооружения и опосредованным влиянием на человека, необходимо отметить и их позитивную экологическую роль с ресурсных позиций. Наледи являются аккумуляторами больших объемов пресных вод и выполняют функцию регулирования поверхностного стока за счет постепенной сезонной (летней) сработки накопленных запасов воды и обеспечения определенного гидрологического режима рек и озер. Одновременно наледи являются важнейшей предпосылкой для положительного решения вопросов целевого водоснабжения.

Морозобойное растрескивание пород и формирование полигонально-жильных структур. Это один из наиболее распространенных геокриологических процессов в области развития многолетнемерзлых пород и глубокого сезонного промерзания грунтовых толщ. Криогенное трещинообразование обусловлено действием напряжения, которое возникает в массиве мерзлой породы вследствие его сжатия при охлаждении. Оно обычно сопровождается образованием полигонально-жильных структур четырех типов: изначально грунтовых жил, повторно-жильных льдов, первично-песчаных жил, псевдоморфоз по повторно-жильным льдам.

Влияние криогенного трещинообразования на состояние и устойчивость инженерных сооружений проявляется в растрескивании полотна городских улиц, растрескивании цоколей зданий, деформаций и разрывов подземных стальных трубопроводов в криолитозоне. Кроме того, при определенных условиях процесс морозобойного растрескивания способствует развитию термоэрозии, термоденудационного разрушения и отступания береговых обрывов и стенок карьеров.

Солифлюкция и сплывы. Эти процессы обусловлены вязкопластичным смещением оттаивающего тонкодисперсного материала вниз по склонам с отсутствием древесной растительности и избыточным переувлажнением пород сезоннооттаивающего слоя. Скорость смещения пород при солифлюкции покровного типа составляет порядка 2-10 см/год; на склонах крутизной до 15° солифлюкция, как правило, не приводит к образованию натечных форм рельефа.

Опасные проявления солифлюкции в виде сплывов связаны со смещением (течением) грунтов на территориях расположения трасс наземных магистральных трубопроводов, автомобильных и железных дорог, на бортах открытых горных выработок, участках расположения временных одноэтажных построек.

3.3 Влияние геодинамических неоднородностей литосферы на литотехнические системы, экосистемы и человека

Влияние современных геодинамических неоднородностей на эколого-геологические условия и состояние биоты определяется характером и интенсивностью связанных с ними деформационных и миграционных процессов. Воздействие этих процессов существенно для функционирования литотехнических систем и биоты, хотя и носит для последней в большинстве случаев опосредованный характер. Они могут:

1. являться причиной инициации различных геологических процессов (оползней, землетрясений, цунами, изменения уровенного режима водоемов и др.), имеющих непосредственное влияние на окружающую среду и условия жизнедеятельности человека, контролируя масштабы разрушительной деятельности этих процессов;

2. обусловить деформации и даже разрушения инженерных сооружений и тем самым оказать воздействие на биоту, включая человека;

3. явиться причиной усиления коррозионных процессов, поскольку активизация разломов сопровождается увеличением концентрации химически агрессивного флюида в локальных объемах, а резкое увеличение уровня локальных напряжений приводит к эффекту "коррозия под напряжением";

4. способствовать созданию миграционных условий для распространения потенциально экологически вредных веществ.

Геодинамические зоны, учитывая последствия, которые они вызывают, под- разделяются на два блока. Первый включает геодинамические аномалии, которые активизируют природные геологические процессы, непосредственно воздействующие на биоту. Второй блок включает геодинамические аномалии, в которых высокоградиентные короткопериодичные тектонические движения влияют на биоту опосредованно через разрушение инженерных сооружений.

Геодинамические аномалии как активизаторы геологических процессов, непосредственно воздействующих на биоту. Они приурочены к местам напряженного состояния земных недр и связаны в основном с зонами тектонических нарушений различного типа и ранга. По сути, это места сброса напряжений земной коры, проявляющиеся в высокоградиентных движениях литосферных блоков, землетрясениях и вулканической деятельности, инициирующих развитие целого спектра сопутствующих катастрофических геологических процессов. Такие аномальные участки хорошо известны в рифтовых зонах, в альпийском поясе горно-складчатых сооружений, а также в зонах активизации неотектонических движений.

Геодинамические аномалиии как фактор потенциального экологического риска при функционировании техногенных объектов повышенной опасности. Основную экологическую опасность в этой ситуации вызывают аномальные проявления современных геодинамических процессов, поскольку процесс деформации горных пород в пределах геодинамических аномалий происходит с исключительной интенсивностью и крайне импульсивно, очень быстро во времени, что соизмеримо со временем "жизни" самой геодинамической аномалии (от первых месяцев до полугода). Именно в пределах геодинамических аномалий зафиксированы самые высокие градиенты деформации земной коры, включая земную поверхность.

Следует отметить, что сами по себе геодинамические аномалии не несут в себе экологической опасности. Она возникает лишь в том случае, когда потенциально экологически опасные техногенные объекты (атомные станции, нефтегазовые объекты, места складирования промышленных химических и ядерных отходов и т.п.) оказываются в зоне влияния аномального проявления современных геодинамических процессов, которые концентрируются, как правило, в пределах локальных участков и могут оказать влияние на устойчивость технического состояния этих объектов. При этом масштабы экологического ущерба находятся в прямой зависимости от степени потенциальной опасности самих объектов, интенсивности и импульсивности проявления в их пределах современных геодинамических процессов.

3.4 Критерии оценки состояния эколого-геодинамических условий, обусловленных проявлением геодинамической экологической функции литосферы

Оценка воздействия геологических и других природных и техногенных процессов на экосистему в целом и человека в частности, как и оценка состояния эколого-геологических условий могут осуществляться по комплексу критериев и показателей, которые могут быть разбиты на четыре группы:

1. геодинамические, оценивающие масштаб и интенсивность развития геологических процессов;

2. характеризующие возможные экологически неблагоприятные изменения абиотических компонентов ландшафта и его литогенной основы в результате активно действующих геологических процессов;

3. биологические, характеризующие изменение разных представителей биоты и их комплекса в целом;

4. социально-экономические.

3.4.1 Геодинамические критерии и показатели масштаба и интенсивности развития геологических процессов

Для оценки влияния геологических процессов на состояние эколого-геологических условий используются критерии, характеризующие изменения рельефа, самого массива, качества геологического пространства. Они подразделяются на площадные (отношение нарушенной площади к ненарушенной или общей площади), энергетические (скорости и объемы смещаемых пород) и динамические (скорости, темпы нарастания негативных нарушений поверхности и подземного пространства литосферы).

3.4.2 Критерии и показатели, характеризующие экологически неблагоприятные изменения абиотических компонентов ландшафта и его литогенной основы в результате активнодействующих геологических процессов

Экологически неблагоприятные изменения абиотических компонентов ландшафта могут рассматриваться по нескольким позициям: степени и площади изменения природной среды под воздействием геологических процессов, глубине деформации литогенной основы, степени деградации почвенного покрова (смытости почвенных горизонтов, содержания гумуса и т. д.), изменению уровня грунтовых вод относительно критического значения, накоплению легкорастворимых солей, изменению поверхностного стока, покрытию поверхности абиотическими образованиями (в результате наводнений, селевых выносов, оползней-потоков и др.), возможности возникновения наведенных геологических процессов.

В соответствии с этим перечнем к классу удовлетворительного состояния среды и зоне экологической нормы относятся территории со следующими последствиями развития геологических процессов: характерны незначительные изменения на ограниченной по площади территории (менее 5%); возможна локальная (менее 5% площади) деформация литогенной основы ландшафта на глубину до 5 м; почвы несмытые и слабосмытые, с содержанием гумуса не менее 90% от природного; повышение уровня грунтовых вод не выше критического значения; незначительное увеличение содержания легкорастворимых солей.

К классу условно удовлетворительного состояния среды или к зоне экологического риска относятся территории, для которых характерны заметные негативные изменения природной среды геологическими процессами на площади до 25% с сохранением этой тенденции; деформация и смещение литогенной основы ланд-шафта на глубину до 20 м; повышение уровня грунтовых вод до 25% от критического; почвы слабо- и среднесмытые, содержание гумуса 70-90% от природного, накопление легкорастворимых солей до 1,0%; нарушение поверхностного стока из-за подпруживания завальными дамбами высотой до 5 м русел ручьев и речек с образованием прудов и озер; локальное покрытие поверхности абиотическими образованиями мощностью до 10 см.

К классу неудовлетворительного состояния среды или к зоне экологического кризиса относятся территории, на которых последствия геодинамических воздействий достигают пороговых значений и приводят: к существенному устойчивому отрицательному изменению ландшафта на территории площадью до 50%; изменению характера рельефа; деформации и смещению литогенной основы ландшафта на глубину до 50 м; повышению уровня грунтовых вод до 50% от критического; сильной смытости почв; накоплению легкорастворимых солей до 3%; перекрытию абиотическими образованиями мощностью см; подпруживанию русел ручьев и речек завальными дамбами высотой более опасностью прорыва образовавшихся озер.

К классу катастрофического состояния среды или зоне экологического бедствия относятся территории, на которых геодинамические воздействия превышают пороговые значения и приводят к глубоким и необратимым изменениям или разрушению ландшафта, к потере его экологических функций на площади более 50%; деформации и смещению литогенной основы ландшафта на глубину более 50 м; повышению уровня грунтовых вод свыше 50% от критического значения; перекрытости мощными абиотическими образованиями; весьма сильной смытости почв до полного уничтожения почвенных горизонтов; возникновению наведенных геологических процессов, усугубляющих негативность экологической ситуации.

3.4.3 Биологические критерии и показатели изменчивости представителей биоты и их комплексов под воздействием геологических процессов

Биологические показатели служат, с одной стороны, для оценки измененности представителей биоты под воздействием геологических процессов, а с другой, - часто используются как индикаторы характера и активности развития этих процессов. Это такие критерии, как плотность проективного покрытия растительности, изменение биоразнообразия, появление вторичных видов растительности и т.д. Эти критерии не только характеризуют возможные экологические последствия действия геологических процессов напрямую на биоту, но и опосредованно на человека.

Среди биологических критериев, в первую очередь, следует назвать число человеческих жертв, обусловленных определенным геологическим процессом. Обобщая данные по этому вопросу, экологической нормой предлагается считать такое воздействие опасных и неблагоприятных геологических процессов, при котором не нарушается устойчивое развитие экосистемы и не происходят несчастные случаи. В психологическом плане воздействие таких процессов для большинства населения остается незамеченным, а отдельные травмы могут восприниматься многими как трагический эпизод. Экологическим риском можно считать такое проявление геологических процессов, которое снижает стабильность экосистем. Число жертв достигает 30 человек (в принципе первые десятки). У большинства населения такие события (например, сход селя или оползня) воспринимаются как неприятность, вызывают чувство неудобства и беспокойствия. Экологическим кризисом считаются такие проявления геологических процессов, когда происходит потеря устойчивости экосистем и число жертв достигает 1000 человек. Эти события существенно меняют психологическую обстановку и вызывают в населенных регионах вспышки эмиграции. Экологическим бедствием считается такое проявление опасных геологических процессов, когда происходят практически необратимые нарушения экосистем и число жертв превышает 1000 человек. Эти события создают в обществе общее уныние, вызывают принципиальные изменения жизненных ценностей, а у уцелевших людей навсегда остаются событием, сломавшим их жизнь (например, потеря семьи при землетрясении).

Ботанические критерии оценки отличаются высокой чувствительностью к нарушениям окружающей среды, в том числе и литосферы, и высокой физиономичностью. Для оценки таких площадных геологических процессов, как заболачивание, вторичное засоление и частично ветровая эрозия, приводящих местами к появлению зон "экологического бедствия", наиболее информативны следующие критерии оценки: ухудшение видового состава естественной растительности, уменьшение индекса разнообразия Симпсона, проективное покрытие пастбищной растительности и др.

Почвенные критерии оценки в рассматриваемом контексте также очень важны. Наибольший интерес представляют почвенно-эрозионные критерии, напрямую связанные с геологическими процессами (ветровой и водной эрозиями, вторичным засолением почв), как правило, интенсифицированных хозяйственной деятельностью человека. К ним относятся глубина смытости почвенных горизонтов, площадь обнаженных коренных пород, площадь полностью смытых почв, задернованность песчаных почв, площадь вторично засоленных почв.

Использование частных критериев в совокупности позволяет вывести комплексные биологические показатели для выделения зон экологического состояния.

3.4.4 Социально-экономические критерии оценки воздействия геологических процессов

Воздействие геологических и других природных и техногенных процессов на экосистему и человека может быть оценено в денежной форме. В этом случае используют экономические критерии оценки воздействия опасных и неблагоприятных процессов, основным параметром которых является причиненный материальный ущерб.

Экономический ущерб может быть прямым и косвенным. Прямой экономический ущерб рассчитывается через "цену жизни", стоимость содержания инвалидов и восстановительных работ.

Косвенный экономический ущерб определяется стоимостью недополученной продукции разрушенных предприятий, снижением качества продукции смежников, вынужденных использовать иные варианты снабжения и транспорта и т.д.

Социальные критерии оценки воздействия геологических процессов (страхования) прежде всего на человека также вошли в практику. Страхование от опасных природных процессов базируется на статистике о человеческих жертвах и методах расчета прямого и косвенного ущерба.

При использовании экономических и, особенно, социальных критериев оценки роль геологов определяется необходимостью разработки геологического обоснования и прогноза тех или иных геологических процессов на изучаемой территории.

Список литературы

1. Ковальский В.В. Геохимическая экология. - М.: Наука, 1994. - 280 с.

2. Трофимов В.Т., Зилинг Д.Г. Экологическая геология. Учебник. – М.: ЗАО «Геоинформмарк», 2002. - 415 с.

3. Экологическая геофизика и геохимия. - М. - Дубна: ВНИИГеосистем, 1998. - 252 с.

4. Экологические функции литосферы / Под ред. В.Т.Трофимова. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 2000. – 432 с.

Приложение А