Інженерна геоекологія. Геологія та геоекологія

Once upon a time there was a poor miller who had three sons. The years went by and the miller died, leaving nothing але його mill, his donkey, and a cat. Eldest son took the mill, the second-born son rode off on the donkey, and the youngest son inherited the cat .

"Oh, well", said the youngest son, "I'll eat this cat, and make some mittens out of his fur. Then I will have nothing left in the world and shall die of hunger.”

The Cat була надрукована до його master complain як це, але це не хотілося б мати будь-який час. Instead, he put on a serious face and said:

«Do not look so sad, master. Just give me a bag and pair of boots, and I will show you that you did not receive such a poor inheritance in me.”

The Cat's master had often seen him play a велику велику багато бігу стріляти до catch rats and mice, as when he used to hang by the heels, або hide himself in the grain, and pretend to be dead; Thinking this over, he thought that it wasn’t impossible that the cat could help him after all. And so he gave the cat his bag and spent his last pennies on ordering fine pair of boots to be made особливо for the cat.

кіт виглядає дуже gallant в його boots, і стріляючи його шпару біля її шпильки, я бачу strings it в його двох forepaws і суддя з rabbit warren which was home to a great many rabbits

Він put bran and corn в його tag, і стріляючи, якби він був скромний, він був поставлений для деяких молодих rabbits, не може бути принесений з мішками з світу, щоб почати і керувати в його сувенірі для bran and corn.

Нема довгий після того, як я поставлю, я маю, що я wanted. Rash and foolish young rabbit jumped into bag, і Monsieur Puss, immediately drew close the strings і caught him. Proud of his prey, he went with it to palace і поставлений до слів з його majesty. He був shown upstairs into King's apartment, and, making a low bow, said to him:

Я мав brought you, sir, a rabbit of the warren, котрих мій невеликий лорд Marquis of Carabas” (для того, щоб був титул, який puss був написаний до свого майстра) “будь поєднана з моїм фактом до вашого майя від нього”.

"Tell thy master," said the king, ", що я розумію, що я хотів, щоб зробити велику статтю."

Інші години я пишу і вислизає його за межами кучерявого поля, тримаючись за ним тягачи, і коли брами partridges ran into it he drew strings і не дбає про них. Він буде і зроблений present of the king, as he had done before of the rabbit. Кінг, в якості мандрівника, був отриманий partridges з великою pleasure, і спрямований на його деякі гроші для drink.

У цьому випадку, кіт призначений для двох або трьох місяців до бронювання речей до king, завжди здогадаючись, що вони були з його майстра, Marquis of Carabas. Один день в особливості, він тримає в palace, що King був планування до їзди в його тягарі за річкою-банком, так з ним його daughter, most beautiful princess in the world. Puss in Boots said to his master.

«Якби ви збираєтеся, ми робимо, що ваша фортуна є. Ви не збираєтеся хотіти йти і помстити себе в річці, на місці, що я збираюсь show you, і натисніть на решту.

Miller's son did what the Cat advised him to, безвідомо why or wherefore. While he was washing the King passed by, and the Cat began to cry out:

Help! help! My Lord Marquis of Carabas is going to be drowned.”

При цьому дзвінку King put його голову з coach- window, і, ніби він був кіт котрий мав бути зроблений brought his such good game, він поєднує його guards до run immediately до володіння його Lordship the Marquis of Carabas. While they були drawing the poor Marquis з річки, кіт біжить вгору на coach і кинути king, що, коли його master був washing, there came by some rogues, who went off with his clothes, though he had cried out: «Thieves! thieves!” several times, as loud as he could.

Цей кінні кішки had hidden clothes under a great stone. Королівський immediately commanded officers з його wardrobe до ходу і fetch один з його кращих лазів для Lord Marquis of Carabas.

King був дуже спроможний потрапити в Marquis of Carabas, і довжиною бавовни він мав дати йому подобався йому дуже добре, для всіх поодинці, він був приємно і добре поставлений. Кінг's дзвонить, щоб скликати нескінченну агресію до нього, і Маркіс Карабас не мав мелодійних двох або трьох особливих і деякий, хто наближається сяйви, але вислизають в love with him to distraction. Короля напоготові його до сітки в краю і їздити довкола з ним, з життєдіяльністю в глухому куті uniform тремтіння навколо. кіт, незважаючи на те, що він вивчає свій проект, що йдеться, закінчився наперед, і, що йде з деякими країнами, які були кинуті на ліжко, він робив:

«Добре люди, ви, що можу нести, якщо ви не можу кинути те, що ти йоть моє білизни до моїх Lord Marquis of Carabas, ті зірки будуть chop you up like herbs for the pot.”

King did not fail asking of the mowers до де the meadow they were mowing belonged.

«To my Lord Marquis of Carabas,” answered they altogether, for the Cat's threats had made them terribly afraid .

"You see, sir," said the Marquis, "це є грім, який невідомо спекуляції, і їсти a плачевний шквал every year."

Майстер кіт, який застиг наперед, met with some reapers, and said to them:

«Годні люди, які ви бачите, якщо ви не знаєте, що король, що всі ці кукурудзи білизни до Маркіса з Carabas, ви повинні бути chopped up herbs for the pot.”

Кінг, який пройшов по моменту після того, як виходив до пізнання, де все, що кудись, що він каже, байдуже.

«Це ми є Marquis of Carabas,” replied the reapers, and the King був дуже добре pleased with it, як добре, як Marquis, де він congratulated.

Then the King said, "Let us now go to your castle."

The miller's son, не знає, що робити, висловлюються на pussho, хто каже: «Якщо ваші Majesty буде проходити невдовзі, я буде йти на місці і повідомити про бік, щоб ready for you. ”

З тим, що він кинувся до нас і біжить до гімнастики великої ядра і поставлено до її очей, щоб я не міг пройти з найближчим своїм домом без того, щоб відвідати його визнання до нього.

The ogre received him as civilly as an ogre could do, і made him sit down.

«Я маю бути впевнений, що» котиться, «що ви маєте подарунок, щоб бути в змозі змінити вас в будь-яку кількість творів, які ви збираєтеся; Ви можете, для прикладу, перетворювати себе в lion, або elephant, і ось як.”

"That is true," answered the ogre very briskly; «і ви хотіли б ви, що ви думаєте про те, що ми хотіли б жити».

Puss був територіально на борту правого боку поблизу нього, що він безперервно climbed вгору, не без difficulty, тому що його boots були не використовувати його для climbing. Мало, коли після того, як клацнути, що great had resumed його природна форма, вона лежачи, і admitted he had been дуже frightened.

«However,” сидить кіт, «Я не можу, щоб ви не могли заснути ваше життя навіть у вигляді lion, для king is coming with army and means to destroy you.”

Великий виходить з window and saw the king waiting outswide with his soliders, and said,

«What shall I do? How shall I save msyelf?”

Puss replied: «Якщо ви можете змінити ваше життя в деякі дуже дрібні, вони можуть бути hide”.

And in an instant, the ogre himself inmouse, and began to run about the floor. Puss no sooner saw this but he fell upon him and ate him up.

Puss, котрий висить шпилька його Majesty's coach бігти над draw-bridge, ran out, and said to the King:

«Your Majesty є приємним до цього castle of my Lord Marquis of Carabas.”

“What! my Lord Marquis,” cried the King, “і це castle also belong to you? There can be nothing finer than this court and all the stately buildings which surround it; let us go into it, if you please.”

Marquis ловить його руку до принці, і відповів king, який went first. Вони пройшли в просторий хребет, де вони володіють magnificent rum punch, які величезний had preparated для своїх хлопців, які були дуже невдовзі visit him. friends, however dared не to enter, знають, що King був. Його Majesty був добре наполегливим з добрими якостями мого Lord Marquis з Carabas, як був його дочкою, який був сповнений violently in love with him, і, щоб подивитися в велику особу, я хотів, хлопчик до нього, після того, як кинувся п'ять :

«Якщо ви не знаєте, мій Лорд Маркіс, я можу бути мною в законі, це буде з власного вибору.»

The Marquis, що several low bows, прийняв honor, який його Majesty відповів upon him, і forthwith, що дуже самий день, married the Princess.

Puss became a great lord, and never ran after mice any more, except for pleasure.

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

Розміщено на http://www.allbest.ru/

Курс лекцій

Геологія та геоекологія

Розділ 1. Основні поняття геоекології

Лекція 1. Основні поняття геоекології

Лекція 2. Геологічне середовище. Склад та властивості геологічного середовища. Екосистеми та їх особливості

Розділ 2. Техногенні зміни геологічного середовища

Лекція 1. Основні види впливу гірничого та геологічного виробництва

Лекція 2. Техногенна міграція елементів. Фізичне та хімічне забруднення

Лекція 3. Радіоактивне забруднення геологічного середовища

Розділ 3. Нормування якості геологічного середовища та методи вивчення її екологічного стану

Лекція 1. Нормування якості навколишнього та геологічного середовища

Лекція 2. Нормування забруднюючих речовин у водних об'єктах

Лекція 3. Нормування забруднюючих речовин у ґрунті

Лекція 4. Методи вивчення екологічного стану геологічного середовища: картування та картографування, польові дослідження

Розділ

Лекція1. Основні поняття геоекології

В 1866 німецький біолог Ернст Геккель ввів у науку термін екологія (гр. oikos - будинок, житло, різні, води - вчення, наука), який, однак, отримав загальне визнання лише до кінця XX століття. Е.Геккель назвав словом екологія новий розділ біології, що вивчає сукупність усіх взаємозв'язків між живими та неживими компонентами природного середовища, який у міру накопичення знань перетворився на фундаментальну науку. У другій половині ХХ століття термін екологія став модним. Кожен дослідник та фахівець, який бажає бути сучасним, займається екологією. Але екологічні проблеми, які цікавлять біолога, відрізняються від проблем, які розглядають фізик, інженер, економіст, юрист або соціолог. Кожен із них надає цьому слову настільки різне значення, що нефахівцеві стає важко визначити, що це таке.

З усіх живих організмів людина більше за інших намагається змінити природу, використовуючи та пристосовуючи її для своїх потреб. З розвитком науки і техніки люди отримують дедалі потужніші знаряддя на природу. Це дозволяє їм вторгатися в мікро- і макросвіти, у всі процеси, що протікають у біосфері. Ось що писав В.І. Вернадський ще 1925 року:

«Людина знищила незайману природу. Він вніс до неї масу невідомих раніше хімічних сполук та форм життя - культурних порід тварин та рослин. Він змінив перебіг усіх геохімічних реакцій. Образ планети став новим і прийшов у стан безперервних потрясінь». [штучні мінерали]

Якщо до деяких пір механізми саморегуляції біосфери компенсували антропогенні впливи, що обурюють, то особливістю сучасного етапуРозвиток планети полягає в тому, що система виробництва і розмах людської діяльності досягли масштабів, порівнянних з масштабами природних явищ. За словами В.І. Вернадського «людство стало геологічною силою, порівнянною із силами самої природи». Справді, підземні ядерні вибухиза потужністю можна порівняти зі слабкими сейсмічними поштовхами. Аварії на АЕС у Гаррісберзі (США, 1979), Чорнобиль (Україна, 1986); витоку отруйних речовин на хімічних заводах у Севезо (Італія, 1976), Бхопалі (Індія, 1984), Череповці (Росія, 1987); втрати при зберіганні та транспортуванні шкідливих речовин і т.п. - всі ці техногенні катастрофи цілком можна порівняти з великими природними катаклізмами. Руйнівна діяльність людини породила конфлікт між суспільством та природою, створила проблеми, які отримали назву екологічних.

Останні два десятиліття змінився погляд на екологію, як суто природну науку. Вже з початку століття в екології простежувалися два напрямки. Представники першого антропоцентричного- розглядають людську спільноту як нове царство, поряд із царствами мінералів, рослин та тварин. Представники іншого - біоцентричного - включають Homo sapiens (людини розумної) з його діяльністю у сферу інтересів загальної екології. Вони вважають, що людина - ссавець, що підкоряється законам природи, та її розвиток йдепаралельно із розвитком інших організмів.

Людям не слід забувати про те, що, отримавши необмежену владу над природою, вони є її скромною часткою. Основні закони природи не втратили своєї сили зі зростанням чисельності населення, з величезним збільшенням масштабів споживання та небачених раніше науково-технічним прогресом, які надзвичайно розширили людські можливості на довкілля. Змінилося лише відносне значення цих законів, ускладнилася їхня залежність від людини. Цивілізація, як і раніше, продовжує залежати від природи, і не тільки від енергетичних та матеріальних ресурсів, а й від таких життєво важливих процесів, як, наприклад, кругообіги води та повітря.

Зазначимо, що до 1970 року на екологію дивилися головним чином як на один із розділів біології. Хоча і зараз екологія сягає своїм корінням в біологію, вона вийшла за її рамки, переросла в нову інтегровану дисципліну, що утворює міст між природничими, технічними та суспільними науками, яка досліджує загальні закономірності, справедливі як природи, так суспільства.

Геоекологія та її місце в екології. Екологія як інтегрована дисципліна поділяється на ряд розділів за різними принципами (див. схему).

Геоекологія - практичний розділ екології, що займається вивченням регіональних та глобальних змін компонентів природного середовища, зумовлених техногенним впливом.У конкретній практиці об'єктами геоекології є екосистеми або їх складові: ґрунти, поверхневі та підземні води, приземна атмосфера та гірські породи.

Таким чином, об'єктом досліджень геоекології є геологічне середовище та зміни, що відбуваються в ній, пов'язані з виробничою діяльністю людини.

Зв'язок геоекології коїться з іншими науками. Ми визначили, що геоекологія - це практичний розділ екології, що виник на стику геології та екології, що визначає тут тісний зв'язок природних (геологія, біологія, географія), технічних (гірнича справа) та суспільних наук.

Зростає соціальна роль екологічних знань. Звідси випливає, що сучасна екологія та геоекологія тісно стикається з такими дисциплінами, як право, економіка, соціологія, політологія, філософія і має володіти всіма інструментами, які дають до її рук техніка та математика.

Основне завдання сучасної екології- знайти шляхи управління природними, антропогенними системами, людським суспільством та біосферою загалом відповідно до законів природи, а не всупереч їм, знайти гармонію між економічними та екологічними інтересами людини.

Геоекологія та екологічна геологія. Остання третина ХХ століття - час екологізації багатьох соціальних, технічних і природничих наук. Екологізація виразно проявилася і в геології: тут сформувався новий напрямок екологічна геологія,вивчає верхні горизонти літосфери як одну з основних абіотичних компонентів екосистем високого рівня організації (від біогеоценозу до екосфери).

По В.Т.Трофимову термін «екологічна геологія» не можна ототожнювати з терміном «геоекологія». Це принципово різні поняття. У будь-якому трактуванні геоекологія – це комплексна наука, що досліджує всі абіотичні оболонки (сфери) Землі, а за нашими уявленнями – і біоту. Геоекологія включає як мінімум «екологічну геологію», як складову частину, пов'язану тільки з літосферою, «екологічну географію», «екологічне грунтознавство», в перспективі до її складу, ймовірно, увійде і «біоекологія».

Екологічну геологію у звичних геологу термінах можна визначити так: екологічна геологія- новий напрямок геологічних наук, що вивчає екологічні функції літосфери, закономірності їх формування та просторово-часової зміни під впливом природних та антропогенних (техногенних) причин у зв'язку з життям та діяльністю біоти і, насамперед, людини. Підкреслимо - під впливом природних та техногенних процесів, оскільки деякі дослідники вважають за необхідне вивчати вплив та екологічні наслідки лише техногенних причин. Це важлива помилка. Масштаби і інтенсивність природних геологічних процесів, і екологічні наслідки їх прояви значно значиміше: переважна більшість великомасштабних катастрофічних подій Землі пов'язані саме з ними.

Об'єкт дослідження екологічної геології – традиційний для наук геологічного циклу: теоретично – це літосфера з усіма її екологічно значущими компонентами, у прикладному плані - її приповерхнева частина, розташована, зокрема й у зоні можливого техногенного впливу. Вона досліджується як багатокомпонентна динамічна система, Що включає породи, підземні води, Нафта і гази і впливає на існування та розвиток біоти. У тому числі й людська спільнота. При такому визначенні об'єкта екологічна геологія досліджує систему «літосфера-біота», «техногенно змінена літосфера-біота», або «літосфера – інженерна споруда – біота», прямі та зворотні зв'язки між абіотичними та біотичними підсистемами, а, зрештою – найчастіше вплив "неживого" на "живе", хоча якщо говорити ширше, - взаємодія літосфери та живого. У такій конструкції системи техногенні джерела впливу обліковуються опосередковано через техногенні зміни літосфери.

Усі ці названі системи з змістовної точки зору є системами еколого-геологічними. Головна їхня відмінність - наявність живого та неживого компонентів. Біота як живе живе та функціонує у літосфері або безпосередньо на її поверхні. Виходячи з цього, можна ввести наступне поняття: еколого-геологічна система - певний обсяг літосфери як геологічний компонент природного середовища з біотою, що міститься в ній, і включає в себе три підсистемні блоки - літосферний (абіотичний), біоту (біотичний) і джерел впливу техногенного і природного походження.

Предмет дослідження екологічної геології - знання (система даних) про екологічні функції (властивості) літосфери. При цьому розглядаються функціональні зв'язки в системі «літосфера – біота (включаючи людину)» або «літотехнічна система – біота (включаючи людину)».

Взаємозв'язку людини та геологічного середовища

Техногенез - щодо новий чинник історія хімічних елементів Землі - проявляється як і глобальних геохімічних циклах, і у локальних системах.

Цей термін запровадив уперше, певне, А.Е.Ферсман 1922 року. Визначень поняття опубліковано чимало:

1) сукупність геохімічних та мінералогічних процесів, викликаних технічною діяльністю людини (Ферсман);

2) геохімічна діяльність людини (Ферсман);

3) сукупність геохімічних процесів, пов'язаних з діяльністю людей, супроводжується вилученням з навколишнього середовища, концентрацією та перегрупуванням хімічних елементів (М.А.Глазовська);

4) сукупність геохімічних процесів, пов'язаних із діяльністю людини як соціального фактора (Глазовська М.А.)

Зміни геологічного середовища визначаються процесом техногенезу.

Техногенез – процес зміни природних комплексів під впливом виробничої діяльності людини. Полягає в перетворенні біосфери, що викликається сукупністю геохімічних процесів, пов'язаних з технічною та технологічною діяльністю людей із вилучення з навколишнього середовища, концентрації та перегрупування цілого ряду хімічних елементів, їх мінеральних та органічних сполук.

Отже, у сучасному розумінні ТЕХНОГЕНЕЗ зараз поєднує клас геологічних процесів, зумовлених діяльністю людини, озброєної технікою.

На відміну від інших геологічних процесів, ендогенних та екзогенних, характер яких кардинально не змінюється протягом геологічного часу, ТЕХНОГЕНЕЗ - нове, сучасне явище, що не має аналогій у геологічній історії. Тривалість техногенних процесів невелика відповідає періоду розвитку цивілізацій, тобто. кільком тисячоліть. Але вже зараз за загальним обсягом земної речовини, залученим до техногенної міграції, ми можемо поставити техногенез у ряд з великими революціями в історії Землі, такими як зародження життя або утворення наземної рослинності.

Техногенез є взаємодія техніки та природи. Техніка в цьому випадку постає як геологічний фактор, що перетворює земну кору, модифікує фізичні поля, що формує нові структури. Так створюється техносфера.

Техносферою можна вважати область в межах земної кори, гідросфери, атмосфери і космосу, в якій знаходяться, функціонують або застосовуються конструкції, апарати, знаряддя і речовини, що належать людині.

Існують інші визначення терміна ТЕХНОСФЕРА:

1) Частина біосфери, докорінно перетворена людиною на технічні та техногенні об'єкти (будівлі, дороги, механізми тощо)

2) Частина біосфери (за деякими уявленнями, згодом вся атмосфера), перетворена людьми за допомогою прямого та непрямого впливу технічних засобів з метою найкращої відповідності соціально-економічним потребам людства.

3) Практично замкнута регіонально-глобальна майбутня технологічна система утилізації та реутилізації, що залучаються до господарського обігу природних ресурсів, розрахована на ізоляцію господарсько-виробничого циклів від природного обміну речовин та потоку енергії.

На Уралі техногенез за тимчасовими та за просторовими параметрами - один із провідних сучасних геологічних процесів. Головні складові техногенезу на Уралі - це індустріалізація (розвиток промислових компонентів) та урбанізація (зародження та зростання міст).

ГЕОСИСТЕМА - природу Землі можна як ієрархію геосистем. У цій ієрархії Земля сама є геосистемою найвищого рівня. Як підсистема вона включає складні системи другого глобального рівняабо геосфери: літосферу, гідросферу, атмосферу, біосферу та ін.

Усі реальні геосистеми належать до класу відкритих систем. Джерела речовини та енергії, що живлять геосистеми, можуть бути екзогенними та ендогенними.

ГЕОСИСТЕМИ, до складу яких входять природні та технічні компоненти, називаються геотехнічні. Як правило, геотехнічна система (ГТС) є результатом взаємодії природної геосистеми (ГС) і технічної системи (ТС).

ГС + ТС = ГТС

Гео технічні системизагалом ряду геологічних систем є наймолодшими освітами. Історія промислового освоєння Уралу може бути представлена ​​як взаємодія технічних комплексів - міст, рудників, заводів - з Уральською гірничо-складчастою спорудою, складною геосистемою, що розвивається.

Головний результат цієї взаємодії - перетворення геосистем у динамічні геотехнічні системи, що поєднують потоками речовини, енергії та інформації природні та технічні компоненти.

Стадії техногенезу. Техногенез перетворює речові та енергетичні ресурси геосистеми, до складу яких входять рудні поклади. У розвитку рудних покладів, що залучаються до техногенезу, можна виділити кілька етапів, у свою чергу підрозділяються на стадії.

Етап відповідає тривалості існування геосистем даного класу: ендогенних, екзогенних та техногенних, що відрізняються за складом енергетичного балансу. При описі стадії техногенезу використовується [феноменологічна] модель, що включає риси будови та характеру розвитку, загальні всім вивчених реальних геотехнічних систем, що утворюються при техногенезі родовищ.

Техногенез поділяється на 2 етапи: перший – прогресивний- характеризується зростанням внутрішньої енергії системи, зростанням інтенсивності та різноманітності геодинамічних процесів, числа новостворених мінеральних фаз; другий - регресивний- настає після припинення дії техногенних джерел енергії та характеризується послідовним згасанням геомеханічних процесів, зростанням частки іонного стоку та ролі біохімічної міграції.

Прогресивний підетапвключає три стадії:

Перша стадія- провідна роль керованих процесів руйнування, переміщення та диференціації мінеральної речовини. За часом відповідає періоду будівництва гірничодобувного підприємства. У техногенез залучаються ґрунти та гірська маса (до розкриття рудних покладів). Дренаж підземних вод незначний, депресійна вирва ще не сформувалася. Рудничні води формуються за рахунок атмосферних та слабо мінералізованих.

Друга стадія- розтин рудних покладів - супроводжується утворенням і накопиченням штучних пухких опадів (неопелітів), що у значних кількостях містять сульфіди. Інтенсивне окиснення сульфідного пилу супроводжується утворенням кислих вод. Зона аерації розширюється при штучному зниженні рівня підземних вод, до техногенезу залучаються великі обсяги атмосферних, грунтових і тріщинних вод, прискорюються тепло, - волого-і газообмін.

Третя стадія- найнижчий рівень «техногенної ерозії», максимальні розміри техногенної зони аерації, максимальні об'єми водовідливу, руйнування гірської породи, що у відвалах. Діють техногенні джерела енергії, звільняється енергія напружених гірських масивів, зростає кількість нестабільних мінеральних фаз. Нерівноважність геотехнічної системи зростає. Досягається max амплітуди техногенного рельєфу, формуються нестійкі схили.

Стаціонарний стан ГТС підтримується гірничо-технічними заходами. У поверхневому обрії зони аерації формуються кислі розсоли.

Склад вод ГТС залежить не від швидкості окислення сульфідів, а від складу та кількості накопичених у зоні аерації водорозчинних гідросульфатів. Рудничні води формуються при змішуванні невеликої кількості сильно концентрованих поверхневих розсолів з великими обсягами щодо частих атмосферних та тріщинних вод.

За контуром зовнішніх відвалів відбувається утворення озер та заболочування, пов'язані з явищем вторинного обводнення. Вторинне обводнення відвалів супроводжується перерозподілом уламкового матеріалу, формуванням вторинної зональності та шлейфу пологих глинисто-алевритових конусів виносу.

Регресивний підетап:

Четверта стадія:у зв'язку із припиненням дії техногенних джерел енергії мимовільні геодинамічні процеси відіграють провідну роль. Вони використовують енергію, накопичену на попередньому прогресивному етапі. Здійснюється послідовність взаємозалежних явищ:

1) Відновлюється рівень підземних вод, наповнюється кар'єрне озеро;

2) За рахунок розчинення неосульфатів, накопичених у зоні аерації, утворюється великий додатковий обсяг кислих розчинів;

3) Підтоплення бортів кар'єру, підняття рівня ґрунтових вод супроводжується обводненням бортів кар'єру та втратою їхньої механічної стійкості;

4) Зсуви, спливи, обвалення призведуть до заповнення кар'єрного озера опадами, рівень кислих вод піднімається, формується відцентрова система підземних (іноді й поверхневих) потоків.

У насипних ґрунтах та відвалах поряд з перерозподілом уламкового матеріалу по крупності уламків розвивається процес генерації неопелітів. Знижується кислотність розчинів.

П'ята (стаціонарна) стадія: характер геодинамічних процесів, іонний та твердий стік, швидкість схилових процесів близькі до початкових. ГТС повертається у початковий стан.

Як на мене, визначальне значення розуміння такої ролі екології грають роботи В.І. Вернадського та його вчення про ноосферу.

Ноосфера – літер. "мисляча оболонка", сфера розуму, вища стадія розвитку біосфери, пов'язана з виникненням та розвитком у ній людства, коли розумна людська діяльність стає головним визначальним фактором розвитку (Вернадський В.І., 1944).

Техногенні процеси та явища. Ф.В. Котловим виділяються такі класи антропогенних геологічних процесів та явищ.

1. Геотермічні, спричинені зміною термічного поля міст.

2. Гідрогенні, спричинені зміною підземної гідросфери.

3. Гравітаційні, спричинені статичними навантаженнями.

4. Літогеодинамічні, спричинені динамічними навантаженнями.

5. Субтеральні (підземні), викликані видобутком корисних копалин та підземним будівництвом.

6. Антропогенний літогенез.

Всі ці процеси розвиваються вибірково, спрямованість та закономірність їх формування контролюється трьома факторами: регіонально-геологічним середовищем, зонально-кліматичними умовами та характером впливів людини на середовище (профілем, економікою та історією міста).

Лекція 2. Геологічне середовище. Склад і властивості геологічного середовищади. Екосистеми та їх особливості

Геологічне середовище, згідно з визначенням О.М. Сергєєва - це «будь-які гірські породи і ґрунти, що складають верхню частину земної кори, які розглядаються як багатокомпонентні системи, що знаходяться під впливом інженерно-господарської діяльності людини, внаслідок чого відбувається зміна природних геологічних та виникнення нових антропогенних процесів, що, у свою чергу, викликає зміна інженерно-геологічних умов певної території».

Склад та властивості геологічного середовища.Найголовнішим компонентом геологічного середовища є гірські породи. Вони складають масиви, що містять не тільки тверді мінеральні та органічні компоненти, але й гази, підземні води, макро- та мікроорганізми. Стан гірських порід та фазовий склад води можуть відрізнятися як талими та не мерзлими, так і перебувати у стані багаторічної мерзлоти. Крім того, в геологічне середовище входять об'єкти, створені в межах літосфери людиною і які розглядаються як антропогенні геологічні утворення – техногенні утворення (шлаки, шлами, золи, дражні відвали тощо). Стан та закономірності розвитку геологічного середовища визначаються взаємодією всіх компонентів.

Таким чином, геологічне середовище являє собою комплексну оболонку, що включає гірські породи, підземні води, біоту, різні геофізичні поля (гравітаційне, сейсмічне, електромагнітне, геотемпературне і т.д.). Верхня межа геологічного середовища - земна поверхня, через яку відбувається енергообмін з атмосферою, гідросферою та біосферою, а також техносферою. Характер цього обміну обумовлений станом атмосфери, що межує з поверхнею Землі (режим води, клімат та мікроклімат), водними об'єктами, рослинністю, елементами техносфери, рельєфом, ґрунтами та підґрунтовим шаром порід. У сукупності ці елементи становлять те, що називається ландшафтом. Нижня межа в природних умовах, як правило, підошва зони вільного водообміну підземних вод, у порушених – поверхня, що обмежує глибину проникнення техногенних порушень геологічного середовища.

Властивості геологічного середовища. Найважливішою властивістюГеологічного середовища є її мінливість як загальна властивість матерії (її мінливість у просторі та в часі), що відображає її розвиток (еволюцію). Зміна геологічного середовища у часі, що фіксується як зміна її елементів, їх відносин (структур) та властивостей, є геологічний процес розвитку Землі та причина нестаціонарності низки фізичних полів.

При дослідженні просторової мінливості приймається припущення про незмінність структури та властивостей геологічного середовища у фізичному часі.

Властивості геологічного середовища визначають основні вимоги до інформації, необхідної для аналізу її зміни при техногенному впливі на всіх стадіях проектної та виробничої діяльності.

На стан геологічного середовища, зокрема на напрям і швидкість протікання нею процесів, впливає ряд зовнішніх, по відношенню до неї, факторів. Характер та масштаби такого впливу залежать як від параметрів самого середовища, так і від природи, спрямованості та інтенсивності зовнішніх факторів.

Вплив атмосферина геологічне середовище можна поділити на пряме та непряме. Під прямим впливом слід розуміти вплив повітряних мас, що контактують із земною поверхнею і викликають вивітрювання, дефляцію, взагалі переміщення порід (наприклад, при ураганах, тайфунах, смерчах тощо). Під непрямим впливом слід розуміти вплив повітряних мас на гідросферу і біоту, що змінюють характер їхньої взаємодії з геологічним середовищем (наприклад, посилення хвильової переробки берегів під впливом вітру, зміна грунтів і порід, що підстилають, в результаті загибелі лісу, викликаної ветроповалом). Сюди слід віднести і впливу, викликані транспортуючої роллю атмосфери: переносам тепла, опадів, забруднень, посиленням чи ослабленням транспірації залежно від сили та напрями вітрів.

Поверхневі води чинять на ГС ще більший вплив. Майже всі екзогенні процеси відбуваються за участю поверхневих вод та їх інтенсивність залежить поряд із характеристиками ГС від водного балансу території. Підземні води часто безпосередньо пов'язані з поверхневими водами.

Непрямий вплив поверхневих вод здійснюється насамперед через їх вплив на атмосферні процеси (нагрівання та охолодження повітряних мас, насичення їх водою тощо). У зв'язку з техногенним впливом слід сказати і про перенесення забруднених речовин водними масами. Як суттєвий комплексний процес подібного роду можна навести факт відкладення солей важких металів на кордонах водних масрізної солоності. Непряма дія може виявлятися також і в чутливості ГС до деяких факторів, наприклад підвищення сейсмічності в районах впливу великих водосховищ.

Вплив біоконтуру на ГС проявляється, перш за все, у ґрунтоутворюючому впливі на материнську породу. Асиміляція з атмосфери СО 2 , N та інших речовин, що призводять до утворення біогенних відкладень, також впливає на стан ГС, однак у більших масштабах. Всі ці дії, пов'язані з енерго- та масообміном, є прямими. Непрямий вплив біоти відбувається через гідросферу та атмосферу. Тут можна вказати на роль рослинності в охороні малих річок помірного поясу, у створенні м'якшого мікро- та макроклімату, у підтримці хімічного складу атмосфери.

У всіх випадках можна виділити регіональні і локальні впливу атмо-, гідро- і біоконтурів на ГС. Як приклад регіонального впливу можна навести утворення пустель, пов'язане зі специфікою водної та атмосферної циркуляції, на західних узбережжях Південної Америки та Південної Африки. Локальні впливи зазвичай обмежені дрібнішими неоднорідностями зовнішніх факторів, що відповідають ландшафту та екосистемі. Різноманітність локальних впливів значно вища і теоретично майже нескінченна.

Таким чином, при прогнозуванні змін геологічного середовища необхідно враховувати фактори атмо-, гідро- та біосфери. Існуюча інформація про стан атмо- та гідросфери досить велика, докладна та збирається в режимі моніторингу. Найважливіше питання полягає в тому, щоб відібрати показники, пов'язані зі зміною ГС функціональною залежністю. Очевидно також, що ці показники будуть різними у різних кліматичних та геологічних умовах. При їх зборі слід враховувати:

1. переважають у районі несприятливі геологічні та інженерно- геологічні процеси;

2. найбільш небезпечні (за експертною оцінкою) явища в атмосфері та гідросфері;

3. стійкість існуючих екосистем та його найбільш уразливі елементи.

Найбільш важливими показниками геологічного середовища є характеризують її склад, будову та динаміку. Їхня сукупність визначає характер та ступінь зміни ГС у результаті техногенної діяльності людини.

Екосистеми та їх особливості

Склад та структура екосистем. Для вирішення екосистемних проблем глобального рівня передусім слід вивчати екосистемний рівень організації життя. Термін екосистема було запропоновано в 1935 р. англійським екологом А. Тэнслі. Однак лише наприкінці ХХ століття, коли було розроблено загальну теорію систем, затверджується термін екосистема.

Екосистема – це низькоорганізаційна система, в якій біологічний компонент представлений біоценозом, а абіотичний – біотопом.

Б і о ц е н о з - це сукупність популяцій, яка функціонує у певному просторі абіотичного середовища - б і от о п е. Структура біоценозу формується потоком енергії та кругообігом речовин в екосистемі. Біоценоз та біотоп функціонують як єдине ціле.

Біоценоз + біотоп = екосистема

Склад екосистеми представлений двома групами компонентів: абіотичними – компонентами неживої природи та біотичними – компонентами живої природи.

Абіотичні компоненти – це такі основні компоненти неживої природи:

· не органічні речовинита хімічні елементи, що беруть участь в обміні речовин між живою та мертвою матерією (діоксид вуглецю, вода, кисень, кальцій магній, калій, натрій, залізо, азот, фосфор, сірка, хлор та ін.);

· Органічні речовини, що пов'язують абіотичну та біотичну частини екосистем (вуглеводи, жири, амінокислоти, білки, гумінові речовини та ін);

· Повітряне, водне і тверде місце існування;

· Кліматичний режим та ін.

Біотичні компоненти складаються із трьох функціональних груп організмів

Біотичні компоненти екосистеми: продуценти, редуценти, консументи

1. Продуценти(виробляє, що створює)

Фотоавтотрофи - використовують як джерело енергії сонячне світло, а як поживний матеріал - неорганічні речовини, в основному СО 2 і Н 2 О.

До цієї групи організмів належать усі зелені рослини та деякі бактерії. У процесі життєдіяльності вони синтезують на світлі органічну речовину вуглеводи або цукру (СН 2 Про) п

СО 2 + Н 2 О = (СН 2 О) п+ Про 2

Хемавтотроф використовують енергію, що виділяються при хімічних реакціях. До цієї групи належать натрифікуючі бактерії, що окислюють аміак до азотистої, а потім і азотної кислоти.

2NH 3 + 3O 2 = 2NHO 2 + 2H 2 O+Q

2HNO 3 + O 2 = 2HNO 3 + Q

Хімічна енергія (Q), виділена при цих реакціях, використовується бактеріями для відновлення 2 до вуглеводів.

2. Редуценти(Повертає). Беруть участь в останній стадії розкладання - мінералізації органічних речовин до неорганічних сполук (СО2 і Н2О та ін.). Редуценти повертають у кругообіг, перетворюючи їх у форми, доступні для продуцентів. Це головним чином мікроскопічні організми (бактерії, гриби та ін.).

3. Консументи(Споживати) або гетеротрофні організми. Здійснюють процес розкладання органічних речовин. Ці організми використовують органічні речовини як джерело живильного матеріалу та енергії.

Фототрофи - харчуються безпосередньо рослинними чи тваринними організмами (великі тварини).

Сапротрофи - використовують із харчування органіку перших залишків.

Функціонування екосистеми забезпечується взаємодією трьох складових:

· Спільноти;

· Потоку енергії

· Кругообіг речовин.

Потік енергії спрямований в один бік, частина її перетворюється автотрофами на органічну речовину, невелика частина енергії, проходячи через екосистему, залишає її у вигляді теплової енергії.

На відміну від енергії, елементи живлення та вода можуть використовуватися багаторазово. Розміри імпорту та експорту елементів живлення варіюють залежно від типу, розміру та віку екосистеми.

Всі екосистеми у складі біосфери є відкритими, вони повинні отримувати енергію, речовини та організми із середовища на вході та віддавати у середу на виході екосистеми.

Часто екосистему виділяють усередині природних кордонів, наприклад, кордоном озера служить Берегова лінія, а межами міста – адміністративний кордон. Але ці межі можуть бути умовними. Екосистема може бути герметичною, оскільки її живе співтовариство не винесло б такого заселення.

Просторова структура екосистем обумовлена ​​тим, що автотрофні та гетеротрофні процеси зазвичай розділені у просторі. Перші активно протікають у верхніх шарах, де доступне сонячне світло, а другі інтенсивніше у нижніх шарах (ґрунтах, донних відкладах).

Тому в природних екосистемах виділяють два яруси: верхній, автотрофний ярус або « зелений пояс» Землі, що включає рослини або їх частини, що містять хлорофіл. Тут переважає фіксація світла.

Нижній, гетеротрофний ярус або «коричневий пояс» Землі, представлений ґрунтами та донними опадами, в яких переважають процеси розкладання мертвих органічних залишків рослин та тварин.

Розділ 2.Техногенні зміни геологічного середовища

Лекція 1. Основні види впливу гірничого та геологічного виробництва

У класифікаційному ряді факторів довкілля, за О.Г. Воронову виділяються: 1) абіотичні (кліматичні, едафізичні, орографічні), 2) біотичні (фітогенні, зоогенні, антропогенні) та 3) власне антропогенні (техногенні) фактори. Особливо активно на довкілля впливають антропогенні фактори. Вони можуть забруднювати атмосферу, змінювати ландшафт і рельєф, порушувати гідрологічний режим, знищувати ґрунти, негативно впливати на геоботанічні умови тощо.

Кожен чинник можна екологічно досліджувати окремо, а можуть спільно досліджуватися групи чинників. Так, серед факторів довкілля, що впливають на живі організми, особливу групускладають к л і м а т і ч е с к е або погодні умови. Пристосування живих особин до кліматичних факторів вивчається екологічною біокліматологією, що розглядає, наприклад, випромінювання у навколишньому середовищі та адаптацію до цього випромінювання організмів, або воду та її вплив на організми, тиск, вітер та їхню взаємодію на організми тощо.

Геологічне та навколишнє середовище можуть порушуватися під впливом різних факторів. З природних найбільш руйнівними є землетруси, повені, ураганні бурі, потужні грозові (електричні) розряди, падіння на Землю великих метеоритів та ін. об'єктів, вибухи та пожежі при нещасних випадках, пов'язаних із руйнуванням екологічно небезпечних ядерних, хімічних, газових та інших об'єктів (вибух на Чорнобильській АЕС, зараження фенолом питних вод в м.Уфі, вибух газопроводу, пожежа та залізнична аварія з людськими жертвами в Башкирії та ін).

Зміни геологічного та навколишнього середовищ під впливом гірничодобувної та геологорозвідувальної діяльності людини нерідко характеризуються незворотними перетвореннями природного середовища. Ці перетворення можуть виразитися у формуванні штучних відкладень гірських порід, просіданні ландшафту навколишньої земної поверхні, зміні режиму підземних вод та в інших негативних явищах, порівнянних за обсягами та масштабами з природними геологічними процесами - ерозією, розмивом та знесенням ґрунтів та ґрунтів внаслідок зміни базису ерозії, карстоутворенням та ін.

При видобутку корисних копалин та р/р роботах виділяються три види техногенного впливу на природне (геол.) середовище:

Пунктуаційні,

Лінійні,

Площі.

Пунктуаційні видитехногенного впливу можуть бути викликані застосуванням технічних засобів та споруд розвідувальних та гірничодобувних комплексів, обмежених за площею поширення (досвідчені кар'єри, котловани, окремі розвідувальні та видобуткові шахти та шурфи тощо). Пунктуаційні види техногенного впливу зазвичай ведуть до зміни будь-яких окремих компонентів геологічного та навколишнього середовища.

До лінійним видам техногенного впливу відносяться розвідувальні та гірничо-добичні споруди, що мають лінійно-смугову конфігурацію розміщення (розвідувальні траншеї, канави, протяжні штольні та штреки, під'їзні шляхи, трубопроводи, газо-магістралі та ін.).

Площі видитехногенного впливу мають місце при експлуатації великих комплексних та гірничодобувних споруд, що викликає необхідність виконання ареальних бульдозерних та екскаваторних розчищень, майданного розкорчування лісових угідь під будівництво, осушення значних ділянок, прилеглих до дослідно-експлуатаційних та промислових кар'єрів тощо.

Лінійні та майданні техногенні впливи можуть призвести до комбінованої зміни багатьох компонентів геологічного та навколишнього середовища. Наукове обґрунтоване передбачення негативних наслідків необхідне раціонального природокористування.

З іншого боку, по А.В. Сєдову, впливу на навколишнє та геологічне середовище можуть бути прямими та непрямими.

До прямихзмін відносяться ті, які відбуваються безпосередньо в межах геологічного або навколишнього середовища, а опосередковано- ті, що відбуваються в зоні впливу даного середовища, що зазнає техногенного впливу.

Прямізміни виражаються, наприклад, у порушенні поверхні території, що безпосередньо залежить від параметрів об'єктів розвідки чи видобутку (родовища, рудної зони, рудного тіла); це призводить до появи відвалів порожніх порід, териконів, котлованів та ін споруд або сховищ відходів виробництва. Прямі зміни можуть виражатися також у забрудненні водойм, викликаним безпосереднім зливом ПММ та ін. забруднюючих речовин, буровим шламам, матеріалом відстійників та ін.

До непрямихзмінам природного середовища відносяться забруднення ґрунтів та підземних вод, активізація та виникнення локальних геодинамічних процесів у зоні впливу розвідувальних, гірничодобувних та переробних промислових комплексів або безпосередньо на суміжних елементах геологічного та навколишнього середовища. Значних збитків завдає зсув ґрунтів і, як наслідок, утворення мульд просідання та провалів поверхні осторонь місць безпосереднього розміщення розвідувальних та гірничодобувних об'єктів (приклад метро м. Єкатеринбурга). Порушення гідрогеологічного режимувнаслідок проходки підземних розвідувальних виробок, кар'єрів, видобутку п. в. може призвести до суттєвої зміни режиму поверхневого стоку вод, заповнення ними кар'єрів та утворення антропогенних озер.

Функціонування геологорозвідувального та гірничого виробництва призводить до багатьох порушень елементів біосфери. Скорочується рослинний покрив, завдається естетична шкода навколишньому середовищу. Збільшується надходження води в русла потоків, відбувається перепоглиблення русел, збільшується ерозія берегів, зменшується живлення ґрунтових вод.

Лекція2 . Техногенна міграція елементів.Фізічеське та хімічне забруднення

До проявів техногенезу можна віднести: а) перехід хімічних елементів, їх сполук та груп у рухому форму; б) міграцію елементів; в) осадження хімічних елементів та сполук [на геохімічних бар'єрах]; та г) утворення у зв'язку з цим аномальних концентрацій елементів та сполук.

Перехід у рухому форму в різних за хімічними властивостями сполук здійснюється по-різному: газирегулярно надходять в атмосферу з глибинних рівнів земної кори (радон та гелій) або вивільняються з порід та ґрунтів, де вони були сорбовані, під впливом підвищення температури; водні розчини переміщуються в літосфері під дією гравітаційних сил та перепаду тиску, а розчинені в них сполуки- також під впливом дифузії.

Міграція елементів.Усі процеси техногенної міграції можна чітко розділити на великі групи: в основі своїй успадковані від біосфери, хоч і зазнали змін; чужі біосфері, що не мали в ній скільки-небудь суттєвого розвитку і навіть взагалі не існували ранішев біосфері і які у суттєвому протиріччі з природними умовами.

Техногенна міграція паралелізується із великими групами техногенних впливів. Таких великих груп відокремлюється дві:

1) Типи впливу, пов'язані переважно з вилученням речовини.

2) Типи впливу, пов'язані переважно з надходженням - привносом речовин у природне середовище у процесі виробництва.

Як же йде ця міграція? У корінних породах існує певна спеціалізація. Для елементів тут характерні, наприклад: для свинцю - родовища у рудних районах; ртуті - великі ртутоносні зони такі, як гірничо-алтайські, кадмію - рудні райони з інтенсивною Zn-колчеданной мінералізацією, наприклад Урал. Це перша ланка в ланцюзі міграції.

Водна міграція«вільна» - здійснюється у водах, що циркулюють на континентах у річках і внутрішніх водоймах. Головне значення має поверхневий та підземний стоки. Навколо рудників та гірничорудних підприємств рудничні води мінералізовані відносно сильно: у Мончегорському районі ступінь їхньої мінералізації змінюється в межах від 0,6 до 3,8 г/л, особливо високі концентрації характерні для нікелю.

Міграція в атмосфері. Природна: надходження в атмосферу з парами води дуже дрібних частинок аерозолів різного складу, що надходять з літосфери газів - вуглеводнів, гелію, радону, СО 2 та ін. Основна маса важких металів, що беруть участь в атмосферній міграції, міститься в аерозолях, крім Hg , Se, Sb, і мігрує у вигляді пари. Встановлено, що 80-90% важких металів, які у аерозолях, пов'язані з частками розміру близько 1 мікрона. Час перебування таких частинок в атмосфері приблизно п'ять діб, а найбільше дрібні частинкивипадають на землю за три тижні. Аерозолі найбільш збагачені (щодо) кадмієм, а також Pb та Sn.

Техногенна атмосферна міграція. Головним джерелом техногенного забруднення атмосфери є підприємства металургійної та обробної промисловості, урбанізовані зонита наземні випробування ядерних зарядів. Надходження важких металів у довкілля через атмосферу відбувається інтенсивно. У складі аерозолів міського району в середньому на важкі метали припадає 10% маси. Відстань, на яких фіксуються сліди пилової техногенної міграції, становлять десятки кілометрів.

Ще одна форма міграції металів в атмосфері – зі снігом. У місті в сніговій воді загальна мінералізація збільшується в 500 разів, рН досягає 9, вміст хімічних елементів: S – 1500 разів, Ca – у 600, хрому – у 60, ртуті – у 10 разів.

Фізичне та хімічне забруднення :

Забруднення природного середовища. Поява в природному середовищі нових компонентів, спричинена діяльністю людини або грандіозними природними явищами (наприклад, вулканічною діяльністю), характеризують терміном забрудненість. У загальному вигляді забрудненість - це наявність у навколишньому середовищі шкідливих речовин, що порушують функціонування екологічних систем або їх окремих елементів та знижують якість середовища з погляду проживання людини або ведення господарської діяльності. Цим терміном характеризуються всі тіла, речовини, явища, процеси, які у даному місці, але не в той час і не в тій кількості, яка природна для природи, з'являються у навколишньому середовищі та можуть виводити її системи зі стану рівноваги.

Екологічна дія забруднюючих агентів може проявлятися по-різному, вона може торкатися або окремих організмів (проявлятися на організмовому рівні, або популяції, біоценози, екосистеми і навіть біосферу в цілому).

На організмовому рівні може відбуватися порушення окремих фізіологічних функцій організмів, зміна їхньої поведінки, зниження темпів зростання та розвитку, зниження стійкості до впливів інших несприятливих факторівдовкілля.

На рівні популяцій забруднення може викликати зміну їх чисельності та біомаси, народжуваності, смертності, зміни структури, річних циклів міграцій та інших функціональних властивостей.

На біоценотичному рівні забруднення позначається на структурі та функціях спільнот. Одні й самі забруднюючі речовини по-різному впливають різні компоненти угруповань. Відповідно змінюються кількісні співвідношення в біоценозі, аж до повного зникнення одних форм та появи інших. Змінюється просторова структура угруповань, ланцюги розкладання (детритні) починають переважати над пасовищними, відмирання - над продукцією. Зрештою відбувається деградація екосистем, погіршення їх як елементів середовища людини, зниження позитивної роліу формуванні біосфери, знецінення у господарському відношенні.

Розрізняють природне та антропогенне забруднення. Природне забрудненнявиникає внаслідок природних причин - виверження вулканів, землетрусів, катастрофічних повеней та пожеж. Антропогенне забруднення – результат діяльності людини.

В даний час загальна потужність джерел антропогенного забрудненняу багатьох випадках перевищує потужність природних. Так, природні джерела окису азоту викидають 30 млн. т азоту на рік, а антропогенні – 35-50 млн. т; двоокису сірки, відповідно, близько 30 млн. т і більше 150 млн. т. У результаті діяльності свинцю випадає в біосферу майже в 10 разів більше, ніж у процесі природних забруднень.

Забруднюючі речовини, що виникають внаслідок діяльності людини та їх вплив на середовище дуже різноманітні. До них відносяться: сполуки вуглецю, сірки, азоту, важкі метали, різні органічні речовини, штучно створені матеріали, радіоактивні елементи та багато іншого. екосистема техногенний міграція екологічний

Так, за оцінками експертів, до океану щороку потрапляє близько 10 млн. т нафти. Нафта на воді утворює тонку плівку, що перешкоджає газообміну між водою та повітрям. Осідаючи на дно, нафта потрапляє у донні відкладення, де порушує природні процеси життєдіяльності донних тварин та мікроорганізмів. Крім нафти, значно зріс викид в океан побутових та промислових стічних вод, що містять, зокрема, такі небезпечні забруднювачі, як свинець, ртуть, миш'як, які мають сильну токсичну дію. Фонові концентрації таких речовин у багатьох місцях вже перевищено в десятки разів.

Хімічне забруднення довкілля. Наслідки хімічного забруднення довкілля для людини можуть бути різними, залежно від природи, концентрацій та часу дії. Реакція на забруднення залежить від віку, статі, стану здоров'я. Найбільш уразливі діти, літні та хворі люди. При систематичному надходженні в організм токсичних речовин можуть наступати хронічні отруєння, ознаками яких є: нейропсихічні відхилення, втома, сонливість або безсоння, апатія, послаблення уваги, забудькуватість, коливання настрою та ін. Подібні ознаки спостерігаються при радіоактивному забрудненні середовища, що перевищує норми.Високотоксичні сполуки часто призводять до хронічних захворювань різних органів та нервової системи.

Канцерогенивикликають особливе занепокоєння людей. Встановлено, що багато речовин (хром, нікель, берилій, свинець, бенз(а)пірен, азбест, тютюн та ін.) є канцерогенами.

Багато канцерогенів можуть викликати незворотні зміни в генах, які називаються мутацією.

Фактично сьогодні відсутні надійні способи випробування 9000 синтетичних речовин, вироблених нині (до того ж їх щорічно збільшується на 500-1000). У, наприклад, за даними Національного інституту професійної безпеки та здоров'я, кожен четвертий робітник, тобто. майже 22 млн. осіб, може піддаватися дії токсичних речовин: ртуті, свинцю, пестицидів, азбесту, хрому, миш'яку, хлороформу та ін. із цими речовинами через робочий одяг. Впливаючи на організм, шкідливі речовини викликають гострі та хронічні захворювання: гострі виникають після одноразового впливу і можуть призводити до смертельного результату, хронічні розвиваються в результаті систематичного впливу доз, що не призводять до гострого отруєння. Хронічне захворюваннячасто викликають сполуки свинцю, марганцю, пари ртуті та ін. Деякі речовини, наприклад, синильна кислота або цианістий калій, викликають лише гострі отруєння.

Лекція 3. Радіоактивне забруднення геологічного середовища

Вплив фізичних екологічних чинників для здоров'я людини має менший вплив, ніж вплив хімічних сполук. Найважливіший чинник тут – іонізуючі випромінювання.

Іонізуюче випромінювання складається з рентгенівських променів, - променів та космічних променів. Ці види променів мають енергію, достатню для перетворення іонів в атоми з вивільненням електронів. Впливом цих іонів і зумовлені зміни в клітинах організму. Розпад ядер р/а елементів також породжує іонізуюче випромінювання, що складається з -, - та - променів. Найнебезпечніше -випромінювання,т.к. воно проходить навіть за кілька сантиметрів свинцевого захисту.

Люди піддаються дії іонізуючих випромінювань при рентгені, р/а розпаді елементів та з космосу. Доза опромінення найчастіше вимірюється у берах (1бер еквівалентний за біологічним впливом дозі в 1 рентген).

Якщо виключити вплив джерел, створених людиною, рівень випромінювання буде відповідати природному радіаційному фону. Природний фон у США дорівнює 100-150 мілібер на рік. Середня доза, що отримується при рентгені, оцінюється в 90 мбер на рік.

Близько половини всіх випромінювань надходить від природних джерел. 1/3 тут складають космічні промені, 1/3- природні радіоактивні елементи в ґрунтах та гірських породах, 1/3 - р/а елементи (К 40 та ін) в організмі людини. Деякі будматеріали (граніт, фосфогіпс) можуть бути джерелом випромінювання.

Важливу роль багатьох країнах грає атомна енергетика. У найбільш поширених атомних електростанціях на теплових нейтронах через реактор, в якому знаходяться тепловиділяючі елементи (ТВЕЛ) зі збагаченим ураном (концентрація 235 U підвищена до 2-4,4%, решта - 238 U), протікає теплоносій, зазвичай вода. В результаті розпаду атомів 235 U під дією теплових нейтронів у ТВЕЛах відбувається виділення енергії, і температура води, що протікає, підвищується. Далі ця вода надходить у парогенератор, там виникає пара, яка діє на турбіну, пов'язану з ротором синхронного генератора, де генерується електрична енергія, що прямує лініями електропередачі до споживачів (як і у випадку ТЕС). Пара охолоджується в конденсаторі теплообмінника за допомогою води і знову надходить у парогенератор.

Подібні документи

Геологічне середовище як верхня частина літосфери - багатокомпонентне динамічної системи. Загострення екологічної ситуаціїу Республіці Білорусь. Характеристика геологічного середовища Гомельської області, екологічна оцінка техногенного навантаження її у.

курсова робота , доданий 15.07.2013


Основні поняття та визначення. Нормування якості повітря. Нормування якості води. Нормування якості ґрунту. Гранично допустимі концентрації шкідливих речовин у продуктах харчування. Класи небезпеки хімічних сполук.

реферат, доданий 07.02.2004


Особливості взаємозв'язку живих організмів один з одним із середовищем проживання. Поняття та види екосистем, їх значення у природі та житті людини. Оцінка екологічного стану Челябінської області. Методика ознайомлення старших дошкільнят із екосистемами.

реферат, доданий 22.05.2013


Механічні порушення ландшафту та забруднення елементів довкілля як види впливу геолого-розвідувальних робіт. Вплив проведення відкритого видобуткукорисних копалин на екологію Схема взаємодії кар'єру та шахти з навколишнім середовищем.

презентація , доданий 17.10.2016


Масштаби негативного впливу людини та промисловості на природне середовище. Техногенна ситуація у Росії. Оцінка якості природного довкілля. Санітарно-гігієнічні нормативи якості. Нормативи гранично допустимого рівня радіаційного впливу.

реферат, доданий 09.11.2010


Основні види та масштаби негативного впливу людини та промисловості на природне середовище. Техногенна ситуація у Росії. Оцінка якості природного середовища: санітарно-гігієнічні нормативи, граничні концентрації шкідливих речовин та рівня радіації.

реферат, доданий 25.10.2011


Географічне розташування та ландшафтна характеристика території. Оцінка стану компонентів навколишнього середовища: повітряного середовища, водних ресурсів, геологічного середовища, підземних вод, ґрунтів. Оцінка на атмосферне повітря. Санітарно-захисна зона.

дипломна робота , доданий 07.09.2010


Гранично допустимі норми навантаження на довкілля. Нормування впливів на рослинний та тваринний світ. Інформативна біогеохімічна оцінка стану рослинних екосистем. Характеристика ботанічних критеріїв порушення екосистем.

реферат, доданий 10.12.2010


Показники, що характеризують рівень антропогенного на навколишнє природне середовище. Критерії якості довкілля. Вимоги до питної води. Гранично допустимі концентрації хімічних речовин у ґрунті. Індекси забруднення атмосфери.

презентація , доданий 12.08.2015


Зони надзвичайної екологічної ситуації та екологічного лиха. Екологічна сукцесія, поняття про клімаксні системи. Біотичні екологічні чинники; методи вивчення екосистем. Нормування ЕМП та іонізуючих випромінювань, екологічний контроль.

Наука геоекологія – це дисципліна на стику екології та географії. У її рамках вивчаються особливості, склад, будова та процеси людського довкілля. Фахівці у цій галузі працюють над тим, щоб убезпечити біосферу від несприятливих змін, спричинених господарською діяльністю людей.

Предмет вивчення

Головним завданням фахівців у галузі геоекології є пошук компромісу між населенням, виробництвом та природою. Для цього вони вивчають джерела антропогенного впливу на довкілля, їх просторово-часовий розподіл та інтенсивність. Проводяться дослідження деструкції природних середовищ та компонентів, ведеться контроль за їх динамікою.

Навантаження на геоекосистему – це те, що вивчає геоекологія. З цією метою вона аналізує реакцію живих організмів на процеси технологічного характеру, що впливають на них. Вчені моделюють, прогнозують та оцінюють Результатом їх роботи, як правило, стає підготовка рекомендацій, в яких викладаються найбільш оптимальні способи використання геоекосистеми.

Місце у науці

З погляду наукової класифікації геоекологія – це підрозділ екології загалом (іноді її називають мегаекологією). Як і в кожної дисципліни, вона має свій специфічний об'єкт дослідження. Що стосується геоекології це екосистеми високого ієрархічного рівня (наприклад материк, біосфера, біом, океан).

Є й інші оцінки місця дисципліни у науці. Окрім іншого, геоекологія - це четвертий розділ географії (нарівні з економічним, фізичним та соціальним). Але це не все. Геоекологія тісно переплетена з геологією - вона вивчає геологічне середовище та її зв'язки з іншими середовищами, зокрема з гідросферою, атмосферою та біосферою. Ця наука дає оцінку людського впливу всіх них.

Прикордонна дисципліна

Те, що вивчає геоекологія, відрізняється системним характером(Такими є, наприклад, взаємодії абіотичного середовища та живих організмів). Спеціально для цієї науки вчені запровадили новий термін. Це геоекосистема, яка є результатом взаємодії гідросфери, біосфери, атмосфери та літосфери. Також її розглядають як породження зіткнення суспільства та природи. Наслідком їхньої взаємодії є поява відкритих та закритих геоекологічних систем.

Як і будь-яка інша прикордонна дисципліна, ця наука користується дослідницькими методами різного характеру. Геоекологія - це система, яку не можна описати лише одним показником, а отже, в даному випадку потрібна інтеграція геології, географії, екології та деяких інших галузей людських знань.

Глобальні та універсальні проблеми

Вивчення географії та геоекології виявляє два типи проблем. Їх можна поділити на глобальні та універсальні. До перших відносяться проблеми, що торкаються всієї екосфери (приклад - парниковий ефект). До універсального типувідносяться негативні тенденції, що повторюються в різних модифікаціях. До них можна віднести життя Землі і руйнація озонового шару планети.

Особливу увагу факультет географії та геоекології приділяє проблемам деградації ґрунтів. Погіршення її якості призводить до зниження родючості. Як правило, деградація викликається господарською діяльністю людей. Проте її причиною може бути і певний природний чинник (зсуви, урагани, виверження вулканів тощо. буд.).

Дослідницькі принципи

Дослідження геоекологів мають кілька ключових принципів. Перший з них – регіональний. Він враховує локальні геоекологічні умови. Історичний принцип ґрунтується на аналізі причин формування системи та обставин її розвитку. Під час вивчення фахівці також враховують її структуру, динаміку та процеси функціонування. Однією із основ таких досліджень є ландшафтна карта.

Геоекологія, екологія та прикордонні з ними науки не можуть не враховувати ресурсного чинника. Вчені приділяють значну увагу тимчасовим та просторовим закономірностям розвитку ландшафту та всієї природи загалом. Важливу роль відіграє так званий принцип басейну. Відповідно до нього, важливий аналіз стану гідрогеології, потоку енергії, речовин та інформації.

Концепції та ідеї

Геоекологія вважається концепція біоценозу, розроблена в XIX столітті вченим Карлом Мебіусом. Під цим терміном розуміється сукупність живих організмів, що мешкають у однакових природних умов. Будь-який інститут геоекології приділяє увагу таким поняттям як географічна оболонка, екосистема, ландшафт, ноосфера, геосистемна концепція, концепція геотехнічної системи.

Теоретичний фундамент дисципліни склався завдяки двом материнським наукам та їх прогресу останні півтора століття. Завдяки географії в геоекології склалася комплексна концепція про природні взаємозв'язки та роль окремих геокомпонентів, поняття диференціації та інтеграції. Важливим є й інший бік цієї медалі. Екологія привнесла в геоекологію терміни ноосфери та біосфери, систему поглядів на кругообіг речовин та якість навколишнього середовища.

Передумови появи науки

Окремі погляди, характерні для геоекології, висловлювалися ще до появи. Так, великий англійський економіст XVIII століття Адам Сміт докладно досліджував природні ресурсияк джерело народного багатства. Його співвітчизник у 1798 році чи не вперше спробував теоретично осмислити небезпеку екологічної кризи, причиною якої міг стати дефіцит продовольства. Як зазначалося вище, для аналізованої науки дуже важливе явище круговороту речовин. Першим його досліджував Юстах Лібіх, що жив у XIX столітті, таким чином обґрунтував теорію про мінеральне харчування рослин.

На становлення геоекології вплинула фундаментальна праця Чарльза Дарвіна "Походження видів" (1859), а також книга американського географа Джорджа Перкінса Марша "Людина і природа" (1864). Саме цей дослідник одним із перших заявив про необхідність обмеження господарської діяльності, що шкодила навколишньому середовищу.

Російський учений Олександр Воєйков в 1891 описав способи боротьби з несприятливими природними явищами (суховеями, заморозками, посухами і т. д.). Як заходи протидії він пропонував водну меліорацію і лісорозведення. Професор Санкт-Петербурзького університету в 1903 році закінчив розробку вчення про ґрунт, в якому вона розглядалася як природно-історичне тіло. Всі ці роботи пізніше зіграли свою роль у становленні геоекології.

Зародження геоекології

Історія вивчення географії, геоекології, туризму та інших суміжних дисциплін має загальне коріння. Їх можна простежити, якщо уважно поглянути на еволюцію науки у XX столітті. Поява геоекології пов'язане з виникненням ландшафтної екології, що сталося 1939 року. Основоположником цієї дисципліни був Карл Тролль. Він вивчав клімат, рельєф, рослинність та взаємозв'язки різноманітних природних факторів. Саме Троль узвичаїв поняття ландшафтної екології, яке при перекладі з німецької мови на англійську трансформувалося в геологічну екологію або геоекологію.

Подвійний термін наочно демонстрував його суть. У новій дисципліні Карл Тролль об'єднав два дослідницькі підходи. Один (горизонтальний) полягав у вивченні природних явищ та їх взаємодії, а інший (вертикальний) ґрунтувався на вивченні їхніх взаємин усередині екосистеми. Нова наука стала противагою дисциплін, які вже існували тоді. Наприклад, геоекологія сильно відрізнялася від біологічної екології, що мала окрему структуру (екологію тварин, рослин, мікроорганізмів тощо). Дітище Карла Троля поступово розширило свою компетенцію У 1960-ті роки. під приціл геоекології потрапила господарська діяльність людини та її вплив на ландшафт та довкілля.

Екологією як складовою біологічної науки було зроблено величезний внесок у загальний розвитокнауки та озвучено фундаментальний висновок про наявність протиріччя між природними об'єктами, природними системами та людиною.

Ця суперечність полягає в тому, що природні системи прагнуть збільшення спільнот, видів і більших таксономічних одиниць і сприяють підтримці їх на певному рівні таксономічного розмаїття. Водночас господарська діяльність людини призводить до порушень існуючого різноманіття природи та сприяє загибелі певних екосистем.

Тривалі і жваві дискусії, що відбувалися в 60-ті і 70-ті роки XX ст., З усією очевидністю показали, що суперечність між людиною та рештою живої природи неможливо вирішити в рамках класичної біологічної науки. Ці дискусії і широке громадське рух за збереження навколишнього середовища призвели до того, що представники небіологічних наукових дисциплін не тільки вирішили застосовувати і використовувати сам термін «екологія», а й почали користуватися у своїх дослідженнях розробленими екологічним напрямом у біології методологією та методами досліджень. Таким чином, екологія була введена до загального лексикону сучасної наукової парадигми для позначення взаємовідносин людини з навколишнім середовищем.

В даний час екологія є комплексною наукою чи системою наук, яка розглядає як загальні закони, і закономірності функціонування екосистем різного ієрархічного рівня, і навіть становище людини у екосистемах, заходи і рівень впливу людини на існуючі екосистеми. Відповідно до цього з'явилося безліч наукових напрямівприродного та гуманітарного профілю, які набули власного статусу. Щоб підкреслити суто біологічне напрям у екології, яке історично ставилося до біології, його часто почали називати биоэкологией.

На відміну від біоекології комплекс наук, вивчають стан довкілля, т. е. стан географічної оболонки й у певною мірою геологічного середовища, дослідники виділили з глобальної чи загальної екології як нову науку, яку почали називати геоекологією.

У середині XX ст. терміном «геоекологія» стали користуватися представники як географічних і геологічних, і соціологічних циклів наук, і тому досить швидко цей термін перетворився на термін вільного користування. Його стали використовувати при дослідженнях та рішеннях будь-яких, навіть юридичної спрямованості, проблем природоохоронної діяльності.

Виходячи з багатосторонності оцінки екологічної ситуації, дослідники до змісту терміна «геоекологія» підходять багатофакторно, і погляди навіть прихильників одного й того самого наукового напряму суттєво різняться. Особливо ця відмінність виявилося у геологів та географів. Починаючи з 70-х років XX ст. у працівників геологічної служби все більшого поширення набуває термін «геоекологія», але в геологічному сенсі. У практику геологорозвідувальних робіт як самостійний різновид введено так звані геолого-екологічні дослідження з неодмінним складанням спеціальних карт. У деяких представників геологічного спрямування термін «геоекологія» вживається у сумарному його значенні: геологія + екологія. С. В. Клубів і Л. Л. Прозоров справедливо зазначають (1993), що «геологи, володіючи відповідним арсеналом технічних засобів і технологією, здатні вирішувати завдання, пов'язані з вивченням не лише надр, а й техногенних наслідків». При цьому визначається вміст шкідливих речовин у повітрі, у водних джерелах та водоймах, виявлення шкідливих аномалій у ґрунтовому покриві та місцях утилізації.

Але все-таки треба враховувати й та обставина, що з давніх-давен географи в об'єкт своїх досліджень включили екологію і цю нову інтеграцію наук називають геоекологією. До об'єктів досліджень вони не тільки включають природні та антропогенні ландшафти, а й зазначають, що кінцевою метоюВивчення є оптимізація природокористування. Як було показано в попередніх розділах, багато дослідників розглядають геоекологію як третій напрямок у географії поряд з фізичною та соціально-економічною географіями, але іноді цей напрямок навіть пропонують називати географією природокористування.

На підставі багатофакторності науки досить швидко склалося уявлення, що геоекологія є міждисциплінарним напрямом - свого роду метанаукою, в якій підсумовуються всі знання про екологічний стан. Надалі виявилося, що представники даного напрямупропонують у сферу діяльності геоекології приєднати і знання про антропогенно змінені високоорганізовані системи. Однак у такому широкому розумінні геоекологія як поглинає класичну екологію чи біоекологію, а й стає синонімом терміна «біологія довкілля», запровадженого відомим американським екологом Ю. Одумом.

Прихильники іншого напряму розглядають геоекологію як міждисциплінарний напрямок наук про Землю, в якому об'єднані всі знання про екологічні властивості та проблеми геосфер. Отже, об'єктом та предметом дослідження геоекології у цьому розумінні стає географічна оболонка, до якої входить і геологічне середовище. Отже, геоекологія розглядає екологічні функції геосфер, т. е. стає екологією геосфер. У такому розумінні геоекологія може підрозділятися на екологію (метеоекологію), екологію гідросфери або гідроекологію (екологію вод суші та екологію Світового океану), екологію грунтів (педоекологію), екологію літосфери (геологічного середовища).

Методологічною основою геоекології є системний аналіз та багатофакторний (синергетичний) підхід до вивчення навколишнього середовища в тісного зв'язкуз вивченням атмосфери, гідросфери, біосфери та техносфери. Функціональна одиниця вивчення геоекології – геоекологічні системи. Таким чином, ієрархічні системи в геоекології вишиковуються в такому ж порядку, як і в біоекології.

Дуже важливими є кінцеві висновки геоекологічних досліджень, які призводять до раціонального та щадного підходу до навколишнього середовища та розширення медико-біологічного дослідження. Це дає можливість при проведенні відповідного картування визначати місця локалізації тих чи інших вогнищ захворювань та корелювати їх із геоекологічними умовами.

У ширшому аспекті розглядає геоекологію В. І. Осипов (1993). На думку, об'єктом геоекології є геосферні оболонки Землі, тобто. не лише літосфера чи геологічне середовище, а й гідросфера, атмосфера та біосфера. У такому разі предметом геоекологічної науки є сукупність усіх знань про геосфери, включаючи зміни, що відбуваються під впливом природних та техногенних факторів. Найважливіші завданнягеоекології, на думку Осипова, - аналіз зміни геосфер під впливом природних та техногенних факторів, раціональне використання водних, земельних, мінеральних та енергетичних ресурсів Землі, зниження шкоди, що завдається навколишньому середовищу природними та природно-техногенними катастрофами, та забезпечення безпечного проживання людей.

Як основний об'єкт вивчення екологічної геології виділяють геологічне середовище. Під нею мають на увазі верхню частину літосфери, що взаємодіє з біотою, що впливає на місце існування людини, яка перебуває у взаємодії з техногенними факторами. У геологічне середовище включають геобіосферу (фітобіосферу та педосферу суші) та літобіосферу (тобто верхню частину літосфери, де організми формують примітивні біоценози та розмножуються), а також підземну частину техносфери. Вони диференціюють екологічну геологію на два блоки: вивчення геологічного середовища як чинника на організми; дослідження геологічного середовища в аспекті виявлення небезпечних геологічних процесів та явищ, що загрожують життю людей та інженерним об'єктам.

Незважаючи на те, що термін «геоекологія» утвердився серед наук географічного профілю порівняно недавно, він швидко став терміном вільного користування. Ним широко користуються в географічних, геологічних, соціальних та інших науках розробки проблем природоохоронної діяльності. Саме через широту застосування термін «геоекологія» досі трактується по-різному.

Таким чином, геоекологія є міждисциплінарним напрямом, підсумовує всі знання про екологічні проблеми Землі та є поєднанням біологічних, геологічних, ґрунтових та географічних наук. Об'єктом такої метанауки є всі високоорганізовані системи; до них відносяться системи, створені людиною, і ландшафтні системи, змінені людиною. У такому розумінні геоекологія поглинає класичну екологію чи біоекологію та стає синонімом терміна «біологія довкілля».

Прихильники інших уявлень розглядають геоекологію як міждисциплінарний напрямок наук про Землю, що поєднує всі знання про екологічні проблеми геосфер. Відповідно до цього геоекологія, або екологія геосфер, може бути підрозділена на екологію атмосфери (метеоекологію), екологію гідросфер або гідроекологію з відповідним підрозділом на екологію вод суші та екологію Світового океану, екологію ґрунтів (педоекологію), екологію літо.

Прихильники третього напряму під геоекологією розуміють науку, що вивчає закони взаємодії літосфери та біосфери. Об'єктом її досліджень є літосфера, традиційна вивчення геології геосфера, а предметом - екологічні функції та екологічні властивості геологічного середовища. Для цього напряму часто використовують термін «екогеологія», а частіше – «екологічна геологія». Цей напрямок екологічної метанауки, своєю чергою, може поділятися на динамічну екогеологію, екологічну геофізику, екологічну геохімію, екологічну геодинаміку тощо.

Під екологічної геологією нині розуміють науковий напрям у геології, вивчає верхні горизонти літосфери. Предметом дослідження є екологічні функції літосфери, а об'єктом дослідження – традиційні для геологічних наук геосфери Землі. Таке розуміння терміна необхідно доповнити ще одним суттєвим моментом. Екологічна геологія повинна вивчати екологічні функції не тільки літосфери, а й мантії та земного ядра, розглядати геологічну роль і виділяти екогеологічні функції всіх геосфер Землі, тобто екологічні властивості та екологічні функції геологічного середовища у широкому розумінні цього терміну, а також виявляти в екологічному аспект взаємодія геологічного середовища з біосферою У такому разі у складі екологічної геології, крім власне екогеології, що вивчає екологічні функції літосфери, має бути історична геоекологія (науковий напрямок, що вивчає екологічний стансередовища в геологічному та історичному минулому), екологічна геодинаміка та екологічна геотектоніка, екологічна гідрогеологія, екологічна геохімія, екологічна геофізика, екологічна геокріологія, екологічна інженерна геологія.

Отже, у загальному вигляді екологічна геологія - це наука, що вивчає закони взаємодії літосфери та біосфери, що виявляє геологічну роль та геоекологічну специфіку всіх зовнішніх геосфер Землі, що з'ясовує екологічну роль мантії та земного ядра та враховує специфіку геологічної ролі людини та її господарську діяльність.

Понятийна та термінологічна база геоекології та екологічної геології

У зв'язку з тим, що екологія є інтегруючою наукою безлічі природничо-наукових напрямів, в даний час в ній використовується величезна кількість термінів і понять, багато з яких вимагають спеціального роз'яснення та визначення. Цілком природно, що розгляд усіх без винятку термінів просто немислимий. Тому зупинимося лише на головних із них. Діяльність людини, як й інших представників тваринного світу, протікає Землі у межах певного простору, що називається довкіллям. Під довкіллям прийнято розуміти систему взаємопов'язаних природних чи антропогенних об'єктів і явищ, у яких протікає вся життєдіяльність людини і тварин. Взаємодія природних об'єктів та явищ, з одного боку, та органічного світу, з іншого, протікає через кругообіг речовин. Для людства навколишнє середовище включає природні, соціальні та штучно створювані, різні за призначенням і масштабами природні об'єкти, що прямо чи опосередковано впливають на життя та добробут людей. Чинники довкілля діляться на природні (природні) і штучні (антропогенні чи техногенні).

Місце проживання даного організму - це місце, де він живе, або місце, де його можна знайти. Спільнота організмів або будь-яка сукупність популяцій, що населяють певну територію, називаються біотопом (від грец. Біо - життя, Топос - місце). Це ділянка земної поверхні, що характеризується однорідністю геологічної будови, мікроклімату, водного режиму, рельєфу та ґрунтового покриву, зайнята певною біотичною спільнотою. У загальному вигляді біотоп – неорганічний компонент біогеоценозу.

Біогеоценоз (від грец. «Біос» - життя, «гея» - Земля, «Койкос» - проживання) - однорідна ділянка земної поверхні з певним складом живих і відсталих компонентів, об'єднаних загальною речовиноюта енергією в єдиний природний комплекс. Сукупність біогеоценозів становить біосферу.

Складовою біогеоценозу є біоціноз - сукупність тварин, рослин, грибів і мікроорганізмів, що спільно населяють певну ділянку суші або водойми. В англомовних країнах використовується близький термін – спільнота. Виділяють фітоценоз – сукупність рослин та зооценоз – сукупність тварин.

Екологічна ніша як включає фізичний простір, займане організмом, а й фіксує функціональну роль організму у співтоваристві та її положення щодо градієнтів зовнішніх чинників - температури, вологості, кислотності грунту та інших умов існування організмів (Ю. Одум, 1986). Екологічна ніша організму - поняття багатовимірне і залежить не тільки від того, де і як живе організм, але і від того, що робить він у просторі, тобто як і яким чином перетворюється, як реагує на ті чи інші фізичні чи біологічні аспекти середовища і як організм змінює місце існування, а також від того, як він обмежений сферами впливу інших видів.

Навколишнє середовище становлять геосфери Землі. Під ними розуміються більш менш концентричні шари, що охоплюють всю Землю і володіють властивими тільки їм характерними фізичними, структурними, фізико-хімічними, хімічними та біологічними властивостями. Геосфери поділяються на зовнішні та внутрішні. До зовнішніх відносяться атмосфера та гідросфера, яка, у свою чергу, поділяється на гідросферу суші, Світового океану та підземну частину гідросфери, а також земну кору. До внутрішніх геосфер відносяться мантія та ядро.

Земна кора, атмосфера і гідросфера входять до складу біосфери - складної переривчастої оболонки Землі, що є середовищем проживання біоти - живої речовини планети. Під біосферою австрійський геолог Еге. Зюсс, який уперше вжив цей термін 1875 р., розумів тонку живу оболонку Землі. Це поняття нині рівноцінне сучасному поняттю «біота». Інакше розумів біосферу В. І. Вернадський (1967): «Біосфера – це середовище нашого життя, це та «природа», яка нас оточує». Біосфера, за Вернадським, включає не сукупність організмів, а становить єдину живу речовину планети, що перебуває у постійній взаємодії з абіотичним середовищемта біокосними системами. Вченим окреслено межі біосфери. Верхня межа проведена біля озонового екрану, тобто. на висоті 17-25 км над Землею, а нижня - усередині стратисферної частини літосфери, тобто. до термічної позначки 100 ° С, що розташовується на глибині 8-10 км залежно від геотермічного градієнта. У такому разі в природі існують і копалини, чи колишні біосфери. Сліди стародавніх біосфер, що існували в геологічному минулому, збереглися у вигляді скам'янілостей тваринного та рослинного світу, а також слідів їхньої життєдіяльності. З терміном «біосфера» тісно змикається термін «екосфера», яким Ю. Одум (1971) визначав сферу діяльності живих організмів та навколишнє середовище. Таким чином, певною мірою мають рацію ті вчені, які вважають, що біосфера та екосфера є синонімами, і на цій підставі вважають за краще не користуватися терміном «екосфера».

Біосфера, у свою чергу, розпадається на низку приватних екосистем. Цей термін був введений в екологію англійським геоботаніком А. Тенслі в 1935 р. Екосистемою називають будь-яке співтовариство живих організмів та його довкілля, об'єднані в єдине функціональне ціле. Розміри екосистем можуть змінюватися в широких межах - від стебла рослини чи стовбура дерева до органічних угруповань гігантських розмірів. До глобальної екосистеми належить сама біосфера.

Найважливішим поняттям в екосистемі вважається біогеоценоз - єдиний взаємозумовлений природний комплекс, що є сукупністю рослин, тварин і мікроорганізмів з відповідною ділянкою земної поверхні - біотопом. Отже, біогеоценоз - це сукупність біотичних та абіотичних факторів, тобто біоценозу та біотопу.

Насправді поняття «екосистема» і «біогеоценоз» є синонімами. Терміном «екосистема» широко користуються американські вчені, а «біогеоценоз» - європейські, зокрема й російські дослідники. Літосфера, гідросфера, атмосфера і біосфера з біогеоценозами, що входять до них, становлять природне середовище або природні оболонки. Але крім природних існує і розширюється штучна чи антропогенна (техногенна) оболонка. Техносфера - це створена діяльністю людини довкілля, що є частиною біосфери. До техносфери відносяться всі господарські об'єкти - природно-технічні, геотехнічні, інженерно-геологічні, технічні системи та технологічні процеси, що в них функціонують. Господарськими об'єктами чи господарськими системами є промисловість, сільське господарство, будівельна промисловість, житлово-комунальне господарство.

Під впливом господарську діяльність людини техносфера розвивається й у результаті розумних цілеспрямованих дій людини змушує біосферу переходити у якісно новий стан - ноосферу (від грецьк. «ноос» - розум, «сфера» - кулю), чи сферу розуму. Поняття «ноосфера» було введено в науку французьким математиком та філософом Е. Леруа у 1927 р. і широко використовувалося французьким біологом П. Тейяром де Шарденом починаючи з 1930 р. Особливо широко користувався цим терміном В. І. Вернадський, який першим глибоко обґрунтував перехід біосфери в ноосфері. Ноосфера представлена ​​Вернадським як особлива оболонка Землі, до якої має прийти розумний розвиток людства та в межах якої проявляється позитивна господарська діяльність людського суспільства. Ноосфера відбиває духовне життя нашого суспільства та, на думку ряду вчених, є другий складову частину (після техносфери) - соціосферу. Соціосфера, або антропосфера (від грец. «Антропос» - людина, «сфера» - куля), - це сфера Землі та Близького Космосу, яка найбільше прямо чи опосередковано видозмінена діяльністю людини.

Простір, в якому взаємопроникають та взаємодіють літосфера, гідросфера та атмосфера, носить назву географічної оболонки. Їй властива цілісність, зумовлена ​​безперервним обміном речовиною та енергією між її складовими частинами. У межах географічної оболонки відбувається кругообіг речовини, що створює багаторазові повторенняодних і тих самих процесів і явищ, що зумовлює їхню високу сумарну ефективність і забезпечує безперервність розвитку. Ця оболонка є відкритою системою, що отримує потік енергії у вигляді сонячного випромінювання та частково за рахунок геофізичних процесів, що протікають у надрах Землі. Вона формується у результаті взаємодії перелічених вище геосфер, а й головним чином з допомогою діяльності організмів і під впливом сонячної енергії.

У 80-ті роки XX ст. в геологічну науку було введено поняття «геологічне середовище», яке, на думку ряду вчених, є частиною географічної оболонки. Вона відповідає найвищій частині земної кори і постає як мінеральна основа біосфери. Автор цього терміна Є. М. Сергєєв (1979) та його послідовники під геологічним середовищем розуміють верхню частину літосфери, що перебуває під впливом інженерно-господарської діяльності людини, яка, у свою чергу, і визначає цю діяльність. Верхньою межею геологічного середовища у такому розумінні є поверхня рельєфу, характерна для конкретної території. Нижня межа геологічного середовища залежить від глибини проникнення людини у товщу земної кори під час різних видів діяльності. Єдина у світі надглибока свердловина має глибину 12261 м, і ця позначка є рекордною. Як відомо, численні нафторозвідувальні, нафто- та газодобувні свердловини мають глибину 5-6 км.

Слідуючи уявленням Є. М. Сергєєва, в геологічне середовище необхідно включати ґрунти та верхні горизонти гірських порід, у яких відбувається інженерно-геологічна діяльність людини. Таким чином, у міру розширення господарських робіт межі геологічного середовища змінюватимуться.

Однак таке розуміння геологічного середовища пов'язане лише з утилітарним напрямом і ґрунтується виключно на інженерно-геологічній діяльності людини. На наш погляд, поняття «геологічне середовище» має розглядатися в ширшому плані: геологічне середовище - це те місце, де відбуваються геологічні процеси. Незалежно від місця свого виникнення (у глибоких надрах або на земній поверхні) ендогенні та екзогенні процеси, що взаємодіють між собою та із зовнішніми геосферами, здійснюють у найбільших масштабах різноманітні геологічні перетворення. За певних умов у геологічному середовищі виникає вся маса гірських порід та мінералів, існують органічні співтовариства, діють геологічні сили, що перетворюють образ Землі, виникають катастрофічні, стихійні геологічні явища.

Основними складовими частинами геологічного середовища є:

гірські породи, мінерали та ґрунти, у тому числі штучні, створені в результаті господарської діяльності людини;

ендогенні та екзогенні геологічні процеси, що діють у певних умовах геологічного середовища;

нижня частина атмосфери;

гідросфера, у тому числі підземна;

інженерно-геологічні об'ємні тілата штучні багатокомпонентні динамічні системи.

Отже, на відміну минулого в геологічному середовищі як діють і формуються суто природні об'єкти і системи, а й у неї проникають речовини і об'єкти техносфери. Геологічне середовище, в якому діють геологічні та інженерно-геологічні процеси, характеризують матеріальні об'єкти - компоненти геологічного середовища, а також енергетичні складові, до яких входять геофізичні поля та геохімічні аномалії, що разом утворюють геопатогенні зони.

Об'єкти та предмет досліджень геоекології та екологічної геології

Об'єктом вивчення геоекології є географічна оболонка, що включає атмосферу, поверхневі суші, Світовий океан та ґрунт. Предмет її досліджень пов'язаний з екологічними функціями атмосфери, гідросфери та педосфери. Якщо екологічні функції щодо ґрунту в даний час завдяки дослідженням ґрунтознавців і головним чином Г. В. Добровольського та Є. Д. Нікітіна (1990) можна вважати остаточно оформленими, то щодо інших геосфер вони поки що тільки окреслені. Під екологічними функціями слід розуміти роль окремих геосфер у житті, збереженні та еволюції екосистем загалом.

Об'єктом дослідження екологічної геології є традиційні геологічного циклу наук внутрішні геосфери Землі, тобто. літосфера, мантія та земне ядро, а також геологічна рользовнішні геосфери - атмосфера і гідросфера. У той час як поверхня літосфери до глибин 12 км доступна для вивчення прямими геолого-екологічними методами, внутрішні частини літосфери, астеносфера, верхня та нижня мантії, а також зовнішнє та внутрішнє ядро ​​вивчаються поки що лише в теоретичному плані – на основі інтерпретації сейсмічних, гра. електротелуричних, електромагнітних та інших даних та на основі тих специфічних спостережень, за допомогою яких виявляються дії глибинних процесів, що певним чином відбиваються на земній поверхні, в атмосфері та гідросфері.

Наведене вище досить широке визначення екологічної геології має здаватися всеохоплюючим. Воно вкладається у певні рамки, зумовлені об'єктами досліджень геологічних наук, які доповнюються їхньою екологічною сутністю. Предметне поле екологічної геології формується у площині перетину біології та геології. Таким чином, предметом дослідження екологічної геології є екологічні функції літосфери, мантії та земного ядра та геологічна роль зовнішніх оболонокЗемля, виражена у формі геологічних процесів. Причому геологічна роль зовнішніх геосфер та його екологічні функції розглядаються під кутом зору їхнього впливу як у біосферу загалом, і складові її компоненти, т. е. різні за структурою і обсягом екосистеми.

У той самий час треба пам'ятати, що екологічні функції атмосфери, гідросфери, географічних ландшафтів та інших над літосферних компонентів, як і географічної середовища загалом, повинні глибоко вивчатися екологічної географією, яка продовжує іменуватися геоекологією, а грунту - екологічним грунтознавством.

Як справедливо зазначають деякі автори, зокрема В. Т. Трофімов (1995), весь вузол протиріч та різночитань у геоекології пов'язаний з розмежуванням сфер впливу та об'єктів дослідження геології, географії та ґрунтознавства. Оперуючи поняттями «ландшафт» та «геологічне середовище» з дуже розпливчастими і неусталеними межами геологи та географи до об'єкта своїх досліджень часто включають одні й ті самі геосферні оболонки або їх частини, зокрема зону аерації ґрунту, кору вивітрювання, поверхневі та підземні води, рельєф . Задля справедливості треба зазначити, що представники географічної науки слабо використовують термін «екологічна географія», а оперують визначеннями типу «екологія повітряного басейну», «геохімія ландшафту», «екологія Світового океану». І тут об'єктами досліджень виступає абіотична складова. глобальних екосистемщо дозволяє вважати їх складовими частинами екологічної географії. Крім них до цього ж напряму має належати і біогеографія, що займається екологічними проблемамивиникнення та розподілу екосистем на рівні ландшафтів.

У разі екологічна геологія, екологічна географія, як і екологічне грунтознавство, виступають складовими частинами геоекології. Отже, геоекологія має розглядатися як міждисциплінарна наука, яка асимілює всю інформацію про екосистеми Землі високого рівня організації, включаючи людську популяцію, техносферу та ноосферу (В. Т. Трофімов та ін, 1995).

Незважаючи на те, що термін «геоекологія» існує з 1939 р., його дуже неоднозначно використовують науки географічного та геологічного напрямів. Нині геоекологія насправді стала екологією геосфер. У зв'язку з цим пропонується залишити геоекологію як термін науки міждисциплінарного спрямування, що складається з екологічних наукових напрямів геологічного, географічного та ґрунтознавчого циклів. Понятійна та термінологічна база геоекології геологічної та географічної спрямованості ґрунтується на загальноекологічних термінах. Такими, зокрема, є біогеоценоз, екосистема, біоценоз, фітоценоз, екологічна ніша, біосфера та екосфера. Однак крім них геоекологія користується власними термінами – географічна оболонка, геологічне середовище, які є термінами вищих систем у геоекологічній ієрархії. Об'єктами вивчення геоекології географічної та геологічної спрямованості є всі відомі для геології та географії напрями та предмети, але з точки зору їх екологічної ролі.

1.2. Основні поняття та визначення у геоекології

Існування та різні види діяльності людини протікають на Землі в межах так званого навколишнього середовища. Під довкіллям,яку правильніше називати, середовищем, навколишньої людини,прийнято розуміти систему взаємозалежних природних та антропогенних об'єктів, у яких протікають працю, побут та відпочинок людей. Це поняття включає природні, соціальні та штучно створювані, різні за призначенням та масштабами явища, що прямо чи опосередковано впливають на життя людини. Чинники довкілля діляться на природні (природні) і штучні (антропогенні чи техногенні).

Найважливішою складовою довкілля є природне середовище,що об'єднує чотири геосфери Землі. Під геосферамирозуміють більш менш правильні концентричні шари, що охоплюють всю Землю, що змінюються з глибиною і мають характерні фізичні, хімічні та біологічні властивості. Геосфери поділяються на зовнішні та внутрішні. До зовнішніх відносяться атмосфера та поверхнева гідросфера, до внутрішніх – підземна гідросфера, земна кора, мантія та ядро. Земна кора і верхня мантія складають літосферу, яка також відноситься до внутрішніх геосфер. Атмосфера, гідросфера та верхи літосфери утворюють біосферу- складну переривчасту оболонку Землі, що є довкіллям біоти -живої "речовини" планети. З терміном "біосфера", введеним у науку австралійським геологом Е. Зюссом в 1875 р. і В.І. Вернадським [З], тісно замикається термін "екосфера"Ю. Одума (1971), який визначав її як сферу діяльності живих організмів і навколишнє середовище. Багато вчених вважають біо- та екосферу синонімами. Використання терміна "екосфера", на їхню думку, є недоцільним.

Біосфера, у свою чергу, розпадається на низку екосистем (або геоекосистем).

Екосистемою називаютьбудь-яке співтовариство живих організмів та його довкілля, об'єднані у функціональне ціле. Розміри екосистем можуть змінюватися від мікроекосистем (наприклад, стовбур дерева, що гниє) до глобальної екосистеми, до якої, власне, і відноситься біосфера.

Термін "екосистема" введений в екологію англійським геоботаніком Л. Тенелі в 1935 р. Найважливішим серед екосистем вважається біогеоценоз -єдиний взаємозумовлений природний комплекс, що є сукупністю рослин, тварин і мікроорганізмів з відповідною ділянкою земної поверхні. біотопом.

Таким чином, біогеоценоз- це сукупність біотичних та абіотичних факторів – біоценозу та біотопу (рис. 1.1). При цьому під біотопом розуміється ділянка земної поверхні, що характеризується однорідністю геологічної будови, мікроклімату, водного режиму, рельєфу та ґрунтового покриву.

Відповідно до інших визначень біогеоценозу на чільне місце ставиться однорідний ділянку земної поверхні з певним складом живих (біоценоз) і відсталих (ґрунт і ін.) компонентів і динамічними взаємодіями між ними.

Багато дослідників розглядають терміни "екосистема" та "біогеоценоз" як синонімів. Причому "екосистема" найчастіше використовується американськими, а "біогеоценоз" - європейськими та російськими дослідниками.

Таким чином, природне середовище включає біосферу з екосистемами (біогеоценозами), атмосферу, гідросферу та літосферу.

Перераховані вище геосфери є природні оболонки Землі.

Рис. 1.1 Схема біогеоценозу

(Охорона ландшафтів. – М.: Прогрес, 1982)

Крім них, виділяється також і штучна (антропогенна) або техногенна "оболонка" - техносфера,створена людиною довкілля, що є частиною біосфери. Техносфера сприймається як матеріальна частина суспільної системи – соціосфери,взаємодіє з природним середовищем. У межах техносфери виділяються господарські (природно-технічні, геотехнічні, технічні) системи,що об'єднують матеріально-технічні засоби виробничої та супутньої їй діяльності, а також технологічні процеси. Такими господарськими системами є промисловість, сільське господарство, будівництво, житлово-комунальне господарство тощо.

Біосфера перетворюється на якісно новий стан - ноосферу, або сферу розуму. Ноосферапостає як особлива оболонка Землі, у якій проявляється діяльність людського суспільства.

Ноосферавідбиває духовне життя нашого суспільства та, на думку окремих учених, є другою (перша - техносфера) частина соціосфери.

Вплив людини на стан компонентів навколишнього середовища зростав у міру вдосконалення його технічного оснащення та зростання потреб. Перший закон про охорону навколишнього середовища видав англійський корольЕдуард IV 1273 р., заборонивши опалювати будинки Лондона кам'яним вугіллям, т.к. утворювалося багато кіптяви. У 1388 р. було видано закон про охорону нар. Темзи в межах міста. У XVI столітті на перших географічних картах Московської держави вже містяться відомості про обмілення річок, що виникло в результаті зведення лісів та розорювання заплав. У " Морському регламенті " , затвердженому Петром I 1718 р., було заборонено скидати у річки сміття чи залишати їх у льоду. Тоді ж було затверджено посаду спостерігача за чистотою води на верфях. У 1773 р. Н.І. Новіков видає книгу "Давня Російська гідрографія", де значно уточнює інформацію щодо перетворення гідромережі Росії. XVIII – XIX ст. - час початку науково-технічної революції людства. Відкрито основні закони механіки, електрики. Видатні вчені того часу Вік д. Азір, Ж. Ламарк та ін звертають увагу людства на деградаційні процеси, що фіксуються в природі. Про глобальність впливу людини на навколишнє середовище у своїй відомій праці "Космос" пише А. Гумбольт. У 1876 р. е. реклю вводить поняття " географічне середовище " , під якої має на увазі простір, відчуває впливу діяльності. У 1866 р. Геккель висуває вперше термін "екологія" як наука про відносини організму з навколишнім середовищем. В Україні у 1910 р. було утворено перше "Товариство охоронців природи". У працях К. Маркса, Ф. Енгельса, В.І. Леніна викладено основи діалектико-матеріалістичного розуміння взаємовідносин суспільства та природи. У 1918 р. було ухвалено закон про ліси РРФСР. У ньому відбито основні природоохоронні становища. У 1921 р. було прийнято декрет "Про охорону пам'яток природи, садів та парків".

У 1927 р. французькими вченими Е. Леруа та П. Гейяром введено поняття "Ноосфера".

зупинимося коротко на змісті та сутності поняття "ноосфера", а також постараємося визначити його методологічне значення та співвідношення з такими поняттями, як "антропосфера", "соціосфера" та "техносфера".