Влияние деятельности человека на геологию Земли

:  Гидродинамическое воздействие: Подкласс гидродинамических воздействий объединяет собственно гидродинамические воздействия на подземные воды, на их гидродинамический режим. Воздействия этого подкласса влияют как на вещественные компоненты геологической среды (горные породы и подземные воды), так и на геодинамические процессы. При этом изменения рельефа проявляются как следствие этих воздействий в результате активизации геодинамических процессов. К этому подклассу относятся воздействия двух типов: ведущие к повышению напора или уровня подземных вод и ведущие к их понижению. Их прямые экологические последствия разнообразны:

От деградации природных биогеоценозов, до вторичного засоления, гибели и увечья людей в результате аварий зданий и сооружений из-за подтопления и т.п.

Широко распространенное явление оседания поверхности земли, зданий и сооружений в связи с водопонижением обусловлено изменением напряженного состояния массива грунтов и процессами их сжатия и уплотнения.

В результате процессов сжатия грунтов происходит опускание земной поверхности. Величина осадки зависит не только от величины сил, их вызывающих, но и от степени сжимаемости пород.

В России эта проблема является актуальной для Западной Сибири, т.к. опускание этой территории даже на несколько десятков сантиметров может существенно увеличить и без того ее сильную заболоченность.

Катастрофических размеров достигло опускание поверхности в г. Мехико, начавшееся в конце прошлого столетия в связи с интенсивным забором подземных вод. Скорость оседания поверхности на отдельных участках города в 1948 – 1952 г. достигла 30см/год. К концу 1970-х годов вся территория города опустилась более чем на 4 м, а его северо-восточная часть – на 9 м. На уникальном рис. 5 показана обсадная труба скважины для откачки грунтовых вод. Верх трубы ранее находился на уровне земной повехности, осадка поверхности составила 6 м . В настоящее время скорость оседания удалось стабилизировать за счет сокращения объемов откачки воды и поставки ее в город из других регионов.

Максимальная величина оседания в отдельных очагах достигает: в Москве – 0,35 м, Лондоне – 0,3 м, Техасе – 1,2 м, Осаке – 2 м, Токио – 7м, Мехико – 9м.

Приведенные цифры, свидетельствуют о том, что антропогенные опускания земной поверхности сопоставимы с естественными колебательными движениями земной коры и даже превосходят их в ряде случаев по величине. Как известно, современные тектонические опускания в отдельных районах нашей страны в среднем измеряются цифрами порядка 2 – 12 мм/год. Например, в Москве ежегодное опускание поверхности земли в среднем составляет 0,2-1,3 мм, в Санкт – Петербурге – 1,4 мм, в западной части Апшеронского полуострова – 4-7 мм, в Крыму – 0,3-1,4 мм.

Термическое воздействие

К этому подклассу отнесены техногенные воздействия на геологическую среду термической природы, то есть обусловленные действием положительных и отрицательных тепловых полей. Термическое техногенное воздействие вне криолитозоны влияет непосредственно лишь на вещественные элементы геологической среды – горные породы и подземные воды, и не влияет на рельеф и геодинамические процессы. В пределах же криолитозоны это воздействие оказывается одним из ведущих, существенно влияющим на все без исключения компоненты геологической среды, включая рельеф и различные геодинамические процессы. В этом подклассе выделено два типа воздействий: нагревание и охлаждение компонентов геологической среды. Их прямые эколого- геологические последствия проявляются в деградации природных биогеоценозов, а также возможности гибели и увечий людей в результате аварий сооружений из-за термических деформаций и прямого действия на организмы тепла или холода.

Антропогенные геотермические процессы и явления (например, морозное пучение и морозное выветривание) проявляются с наибольшим разнообразием и интенсивностью и приносят максимальный экономический ущерб в зоне многолетней мерзлоты, площадь которой на планете составляет 24% суши , и около 64% территории России . Мощность многолетней мерзлоты в нашей стране колеблется от 0 до 700 м, достигая максимума в Северной Якутии; температура изменяется от минус 0,1 до минус 16#61616; С. Глубина сезонного промерзания в Забайкалье достигает 6 м.

Зона многолетней мерзлоты охватывает северную часть европейской территории страны, часть Западной и Восточной Сибири, Забайкалья, Якутию и Северо – Восток страны.

Антропогенный термогипергенез усиливается при проходке открытых выработок, ликвидации снежного покрова и при искусственном водопонижении, что активизирует воздействие внешних агентов выветривания.

Морозное выветривание разрушает не только грунты, но и железобетоные конструкции фундаментов (под влиянием температурных перепадов происходит дезинтеграция бетона). На рис. 6 показаны деформации жилого дома в г. Якутске, вызванные мерзлотным разрушением железобетонных фундаментных опор.

Морозное пучение – широко распространенный и в значительной мере антропогенный процесс, так как в его формировании большая роль принадлежит антропогенным факторам (изменение термического, влажного режима грунтов и пр.).

В геокриозоне в связи с антропогенным изменением естественного режима поверхностных и подземных вод образуются бугры пучения высотой до 2 – 10 м и более, диаметром в основании 5 – 10 – 50 м. На застроенных территориях в связи с увеличением влажности грунтов усиливаются морозное пучение и деформации гражданских и промышленных зданий и сооружений (Якутск, Воркута, Сургут, Нижневартовск, Чита, Норильск, Архангельск, Санкт – Петербург и др.). Пучение вызывает неравномерное поднятие легких зданий и сооружений, а также разрыв подземных коммуникаций. Вследствии остаточного пучения из грунта могут выдавливаться (вымораживаться) твердые тела (сваи, столбы, колодцы и пр.).

Термопросадки – достаточно распространенное явление, их величина колеблется от 1 до 110 см и более, достигая максимума в рыхлых высокольдистых грунтах. С увеличением массы зданий и сооружений величина и скорость проседания возрастают; скорость просадки может достигать 4 – 6 мм/сут. На рис. показан пример деформации пятиэтажного жилого дома в г. Чите под влиянием протаивания мерзлого грунта. Дом был введен в эксплуатацию в 1966 году, а в 1970 был разобран.
Техногенное изменение теплового режима территорий городов приводит к тому, что в геологической среде урбанизированных территорий создаются зоны тепловых аномалий с повышением температуры над фоном в 10 и более градусов.

Наиболее опасными природными криогенными процессами, часто приводящими к аварийным ситуациям, являются: тепловая осадка отттаивающих пород и термокарст, морозное пучение и наледообразование, термоэрозия и термоабразия, сплывы грунтов и солифлюкция. Весьма широко распространенны эти процессы в зоне развития многолетнемерзлых пород.

Ежегодный суммарный экономический ущерб от 5 криогенных процессов (пучение, термокарст, наледообразование, термоэрозия, солифлюкция) доходит до 1 млрд. долларов США.

В зоне многолетней мерзлоты всего деформировано 50% зданий и сооружений, из них 35% – техногенных деформаций.

Нет точных количественных показателей по всем геокриологическим изменениям, но очевидно (по приведенным выше примерам), что техногенные изменения количественно превышают аналогичные природные.

Электромагнитное воздействие

К подклассу электромагнитных техногенных воздействий на геологическую среду относятся воздействия, осуществляемые под действием электрических, магнитных или электромагнитных полей. Электромагнитные воздействия влияют непосредственно лишь на вещественные элементы геологической среды – горные породы и подземные воды, и не влияют на рельеф и геодинамику территории. В подклассе выделено два типа воздействий: слабые и сильные. Первые обусловлены действием слабых электических полей, они как правило длительны или квазипостоянны. Вторые обусловлены действием электрических полей как постоянного, так и переменного электрического тока высокой напряженности, они как правило кратковременны и связаны с целенаправленным воздействием на объекты технической мелиорации горных пород. Экологические последствия воздействий этого подкласса проявляются в негативном влиянии на нервную систему и биополе человека, других организмов .

Радиационное воздействие

И, наконец, подкласс радиактивных воздействий на геологическую среду объединяет воздействия, вызванные радиацией. Воздействия этого подкласса не оказывают влияния на рельеф и геодинамические процессы, а влияют только на вещественные элементы геологической среды – горные породы, почвы, искусственные грунты и подземные воды, изменяя их радиактивность. В этом подклассе также выделяются два типа воздействий: радиактивное загрязнение и радиационная очистка компонентов геологической среды. Экологические последствия радиактивного загрязнения верхних горизонтов литосферы наиболее существенны и опасны как для человека, так и в целом для природных биогеоценозов .

Наибольший вклад (~ 95%) в поступление техногенных радионуклеидов в окружающую среду внесло проведение ядерных испытаний в атмосфере. До 1980 года всего было произведено 423 испытания ядерного оружия общей мощностью 545 Мт. В 1972году ядерными державами был подписан Московский договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере и на поверхности Земли и океана.
Радиактивные продукты, образующиеся при ядерных взрывах, частично (~ 12%) выпадают вблизи места проведения взрыва, ~ 10% задерживаются в тропосфере и затем выпадают на сушу. Оставшаяся, большая часть радиактивных веществ (78%) поступает в стратосферу и впоследствии выпадает по всему земному шару, причем основная часть – в том же полушарии, где производился взрыв.

При печально известной аварии на Чернобыльской АЭС 26 апреля 1986 года в окружающую среду было выброшено ~ 50 МКи радионуклеидов, что составило ~ 3,5% общего количества радионукленидов, накопленных в реактор четвертого блока. В результате выпадения радиоактивных веществ произошло значительное по масштабу радиоактивное загрязнение природной среды, главным образом Европейской части бывшего СССР.

Наиболее загрязненными после аварии оказались центральночерноземные области страны. Особенно пострадали западные районы Брянской области, где имеются районы с уровнем загрязнения 40 Ки/км2, а наибольшая площадь, загрязненная 137Cs, – в Брянской и Тульской областях. В последней доля территории с уровнем по 137Cs выше 1 Ки/км2 составляет 45% от всей площади области. В целом по Российской Федерации территория, загрязненная Cs с уровнем 1 Ки/км2 и выше, имеет площадь 57650 км2, что составляет 1,6% всей территории страны. На большей части этой территории, за исключением нескольких пунктов в Брянской и Калужской областях, дозовые нагрузки, получаемые населением, в большей части (#61619; 90%) определяются природным фоном, а не выпавшими техногенными изотопами.

Можно сделать вывод, что авария на Чернобыльской АЭС лишь незначительно повысила коллективную долю облучения населения Европейской части России, и , следовательно можно полагать, что доза за счет ядерной энергетики к 2000 году не превысит 1% дозы естественного радиационного фона.

comments powered by HyperComments

Также читайте