Эколого-геологические карты

Эколого-геологическое картографирование довольно редко рассматривается как раздел геоэкологического картографирования, что связано с различием их объектов. Объектом эколого-геологического картографирования является геологическая среда. В то же время геологическая среда изучается не сама по себе, а как компонент и литогенная основа ландшафта и как фактор, влияющий на среду обитания человека. Современные эколого-геологические карты составляются на ландшафтной основе, отображают виды использования земель и источники антропогенного воздействия, что сближает их с геоэкологическими картами в традиционном понимании.

Примечательно, что с момента появления в России термина «геоэкология» он широко использовался как геологами, так и географами, поскольку обозначал новое научное направление на стыке геологии и экологии, с одной стороны, и на стыке географии и экологии, с другой. Безусловно, такое широкое толкование термина сказалось и на наименовании карт, отображающих состояние геологической среды, — некоторое время они назывались «геоэкологическими». Лишь в конце 90-х гг. XX в. терминологическая нечеткость была устранена. К настоящему времени сложилось понимание экологической геологии (экогеологии) как составной части геоэкологии, а карты получили название «эколого-геологических», или «экогеологических» (ЭГК).

Основные задачи экогеологического картографирования включают:

— совершенствование системы экологических оценок состояния геологической среды и ее компонентов, а также смежных природных сред;

— уточнение легенды карты и составление ее региональных вариантов;

— создание универсальных банков геолого-гидрогеологических данных на региональном уровне, унифицированных условных обозначений для всех масштабов картографирования с использованием современных информационных технологий и системы взаимно дополняющих программных средств.

Общепризнанная концепция экогеологического картографирования в настоящее время находится в стадии становления; разработанные Всероссийским научно-исследовательским институтом гидрогеологии и инженерной геологии (ВСЕГИНГЕО) совместно с Всероссийским научно-исследовательским геологическим институтом им. А. П. Карпинского (ВСЕГЕИ), Институтом минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов (ИМГРЭ) и другими организациями методические документы по экогеологическому картографированию являются базовыми для геолого-экологических исследований и картографирования (ГЭИК). Данное направление тематического картографирования развивается, используя методологию и методику традиционных геологических наук — гидрогеологии, инженерной геологии, геохимии, геодинамики, геофизики и др. Большая часть таких карт создается в организациях МПР в рамках государственных геологических, гидрогеологических и инженерно-геологических съемок или как самостоятельный вид работ. Поэтому экогеологические исследования, включая составление карт, должны проводиться в соответствии с Требованиями к геолого-экологическим исследованиям и картографированию (ВСЕГИНГЕО, 1990) и Методическими рекомендациями по составлению эколого-геологических карт (ВСЕГИНГЕО, 1994, 1998) с соблюдением стадийности работ, по листам топографических карт определенного масштаба. Иными словами, эколого-геологическое картографирование более унифицировано и регламентировано по сравнению с геоэкологическим. Вместе с тем существует большое число карт научно-поискового характера, разработанных по авторским методикам, не ограниченным нормативными документами.

В течение 10—20 лет в конце XX — начале XXI в. создано огромное разнообразие карт, различающихся по целевому назначению, масштабу, полноте охвата картографируемых компонентов геологической среды, набору используемых показателей и признаков, объему и достоверности исходных данных, ценности конечных результатов. Эколого-геологические карты представляют собой картографическое отображение показателей состава и состояния компонентов геологической среды и происходящих в ней процессов, оказывающих влияние на экосистемы, среду обитания и здоровье человека (Методические рекомендации по составлению эколого-геологических карт масштабов 1 : 200 000 — 1: 100 000, 1998), или графическую модель эколого-геологической обстановки, дающую обобщенное изображение на топографической основе оценки состояния компонентов литосферы, отражающих ее экологические свойства (функции) (В. Т. Трофимов, Д. Г. Зилинг и др., 1998, 2007). К той же категории можно отнести и ставшие традиционными карты развития экзогенных геологических процессов (ЭГП), сейсмичности территорий, ресурсов, защищенности и загрязнения питьевых подземных вод, карты распространения нормируемых химических веществ в почвах, строительных материалов, минеральных ресурсов и др.

Целесообразно различать отдельные группы экогеологических карт (М. В. Кочетков и др., 1998):

— параметрические карты — фиксируют те или иные показатели состояния отдельных компонентов геологической среды (например, карты развития оползней, карста или других ЭГП, распространения отдельных нормируемых веществ в основных горизонтах питьевых подземных вод);

— аналитические карты — отражают экологическое состояние компонентов геологической среды (карты состояния ресурсов подземных питьевых вод, загрязнения и нарушенности почвенного покрова, пораженности геологической среды ЭГП), как правило, базируются на обобщении большого количества наблюдаемых показателей, анализе влияющих на них природных и антропогенных факторов;

— синтетические карты — по существу представляют собой картографические оценочные и прогностические модели состояния геологической среды в целом или основных ее компонентов, должны содержать элементы прогноза состояния геологической среды и базироваться на синтезе всей имеющейся информации о ней с учетом влияния на нее других природных сред (например, геоэкологическая карта России и сопредельных государств масштаба 1 : 2 500 000, карты функционирования гидрогеодеформационного поля Земли и пр.).

По мнению В. Т. Трофимова и Д. Г. Зилинга (1998), эколого-геологические карты следует подразделять на оценочные и оценочно-прогнозные. Первый тип карт отражает современное эколого-геологическое состояние литосферы или ее компонентов, а второй — прогнозные оценки, которые носят временной характер и разрабатываются с учетом планируемых видов антропогенного воздействия или ожидаемого развития природных процессов.

В зависимости от поставленной цели, масштаба и категории экогеологические карты также могут быть представлены отдельными группами (М. В. Кочетков и др., 1998).

Мелкомасштабные и обзорные карты всей страны (масштаб 1: 2 500 000 и мельче) — призваны показать сравнительное экологическое состояние отдельных регионов, т.е. степень благоприятности или неблагоприятности геологической среды для проживания людей и их хозяйственной деятельности. Они должны отражать уровень и характер антропогенной нагрузки на геологическую среду, основные современные геологические процессы и особенности земной коры, влияющие на развитие биосферы и общества. Эти карты призваны служить для обоснования и принятия стратегических решений правительством и руководителями хозяйственных отраслей, законодательными органами страны. Могут быть использованы для научных исследований, планирования более детальных эколого-геологических работ, для учебного процесса в вузах.

Для более эффективного хозяйственного освоения отдельных регионов страны необходимы мелко- и среднемасштабные карты (1 : 1 000 000 — 1 : 200 000). Они должны в полной мере учитывать специфику природных геологических и физико-географических условий территории и ее хозяйственную ориентацию. Такие карты нужны для обоснования конкретных мер по рациональному использованию и охране геологической среды, стабильному хозяйственному использованию и охране геологической среды, стабильному хозяйственному социальному развитию регионов и областей.

Крупномасштабные экогеологические карты (1:50 000) должны способствовать решению конкретных хозяйственных и социальных задач отдельных районов, объектов и предприятий, в том числе в районах чрезвычайных эколого-геологических ситуаций. Обычно они бывают специальными (карты активизации ЭГП, экологических условий освоения месторождений, инженерно-мелиоративные карты и др.). Такие карты необходимы для обоснования нового строительства с учетом экологических требований, необходимости защиты населения и существующих инженерных сооружений от современных геологических процессов и решения многих других задач реконструкции и эксплуатации хозяйственных и жилых объектов.

Составной и результирующей частью экогеологической карты является интегральная оценка экологического состояния геологической среды (ГС) изучаемой территории. На экогеологической карте отображаются также показатели, характеризующие поверхностные воды с детальностью, необходимой для оценки их взаимодействия с геологической средой, а также информация о хозяйственных объектах и факторах, определяющих степень техногенного воздействия этих объектов на ГС. Основное отличие экогеологической карты от других карт геологического содержания заключается в отображении на ней показателей, параметров и процессов, имеющих экологическое значение, экологической оценки геологических показателей и процессов в естественных и нарушенных условиях (Г. С. Вартанян и др., 2001).

Экогеологическая карта состоит, как правило, из двух листов. На первом листе отображаются основные показатели и параметры состава и состояния ГС — геохимические, гидрогеологические, геофизические, инженерно-геологические, геодинамические, эндогенные и экзогенные, а также процессы, происходящие в ней под влиянием природных и техногенных факторов. Картографируются фактически или потенциально опасные в экологическом отношении техногенные системы и объекты, степень и характер техногенного воздействия. На втором листе — карте оценки экологического состояния геологической среды — приводится экспертная интегральная оценка воздействия природных условий и техногенеза на ГС, где они выступают как факторы, влияющие на здоровье человека и среду его обитания. Основной картографируемый показатель (экологическое состояние геологической среды) показывается цветом.

Легенда экогеологической карты может включать следующие разделы.

I. Естественное состояние геологической среды: 1) типизация ландшафтных систем и их геологической основы; 2) геолого-тектонические условия; 3) геохимические особенности почв, пород зоны аэрации, донных осадков; 4) гидрогеологические условия; 5) современные геодинамические процессы; 6) состояние других природных систем.

II. Техногенные системы и объекты: 1) системы или группы систем; 2) техногенные объекты.

III. Изменения геологической среды: 1) изменения геохимических условий; 2) изменения гидрогеологических условий; 3) изменения геодинамической ситуации; 4) изменения состояния горных пород, в том числе техногенные новообразования; 5) изменения других природных сред.

IV. Границы.

На эколого-геологических картах должны отражаться основные показатели, характеризующие геодинамическую обстановку, которая определяет экологическое состояние геологической среды: балльность землетрясений, активные тектонические нарушения, новейшие геологические структуры, их роль в активизации и интенсивности экзогенных геологических процессов (ЭГП). Данные показатели на экогеологических картах распределяются по трем блокам: естественное состояние ГС; техногенные системы и объекты; нарушенное состояние (изменения) ГС в результате ее взаимодействия с техногенными системами.

Понятие естественного состояния ГС условно, так как на освоенных человеком территориях не представляется возможным найти районы, которые хотя бы в малой степени не испытали техногенного воздействия. Техногенные нарушения ГС выражаются прежде всего в ее загрязнении и активизации ЭГП, изменении естественного состояния литогенной основы и подземной гидросферы горными выработками, существенным повышением сейсмической активности за счет нарушения геостатического равновесия ГС в районах сооружения крупных водохранилищ, интенсивной эксплуатации месторождений газа, нефти и артезианских вод. В соответствии с методическими рекомендациями по составлению геоэкологических карт ВСЕГИНГЕО к районам с нарушенной ГС относятся территории, где техногенными изменениями охвачено более 10 % площади. Вместе с тем если в ГС на отдельной площади обнаружены экологически опасные концентрации техногенных загрязняющих веществ, то территорию следует отнести к нарушенной (Г. С. Вартанян и др., 2001).

Картографирование естественной и нарушенной обстановок производится на основе типизации ландшафтных систем и их литогенной основы. Ландшафтные условия определяют особенности и интенсивность миграции различных токсичных веществ, виды и интенсивность проявления ЭГП, процессы питания и разгрузки подземных вод. Литогенная составляющая ландшафтов определяет условия геохимической миграции, виды ЭГП, защищенность подземных вод и другие важные экологические показатели. Воздействие техногенеза на ГС рассматривается как вторичное, наложенное. На экогеологических картах предусмотрено отображение четырех степеней экологической опасности воздействия техногенных объектов и систем на ГС. Оценивается не только фактически выявленная, но и потенциальная опасность.

Картографирование геохимических и гидрогеологических показателей производится по отдельным компонентам ГС: почвы, породы зоны аэрации, безнапорные водоносные горизонты, субнапорные и напорные водоносные горизонты. Такая система отображения позволяет проследить направленность и интенсивность миграции загрязняющих веществ в ГС по вертикали и латерали.

Сложность геологической среды как системы, многообразие и разнонаправленность внутренних и внешних взаимодействий, множество экологических аспектов ее изучения и использования, характеризуемых большим количеством показателей, приводят к необходимости составления комплекта карт, которые разделяются на основные и вспомогательные (покомпонентные).

К основным относятся карты оценки экологического состояния геологической среды, эколого-геологическая карта. В определенных экогеологических ситуациях в число основных карт могут быть включены эколого-геохимическая и экорадиогеохимическая карты (районы с интенсивным химическим или радиоактивным загрязнением ГС), карты ЭГП (районы с опасными и катастрофическими проявлениями ЭГП), нефтяного загрязнения ГС (по районам нефтегазовых промыслов) и др.

На эколого-геологических картах должны отражаться основные показатели, характеризующие геодинамическую обстановку, которая определяет экологическое состояние геологической среды: балльность землетрясений, активные тектонические нарушения, новейшие геологические структуры, их роль в активизации и интенсивности экзогенных геологических процессов (ЭГП). Данные показатели на экогеологических картах распределяются по трем блокам: естественное состояние ГС; техногенные системы и объекты; нарушенное состояние (изменения) ГС в результате ее взаимодействия с техногенными системами.

Понятие естественного состояния ГС условно, так как на освоенных человеком территориях не представляется возможным найти районы, которые хотя бы в малой степени не испытали техногенного воздействия. Техногенные нарушения ГС выражаются прежде всего в ее загрязнении и активизации ЭГП, изменении естественного состояния литогенной основы и подземной гидросферы горными выработками, существенным повышением сейсмической активности за счет нарушения геостатического равновесия ГС в районах сооружения крупных водохранилищ, интенсивной эксплуатации месторождений газа, нефти и артезианских вод. В соответствии с методическими рекомендациями по составлению геоэкологических карт ВСЕГИНГЕО к районам с нарушенной ГС относятся территории, где техногенными изменениями охвачено более 10 % площади. Вместе с тем если в ГС на отдельной площади обнаружены экологически опасные концентрации техногенных загрязняющих веществ, то территорию следует отнести к нарушенной (Г. С. Вартанян и др., 2001).

Картографирование естественной и нарушенной обстановок производится на основе типизации ландшафтных систем и их литогенной основы. Ландшафтные условия определяют особенности и интенсивность миграции различных токсичных веществ, виды и интенсивность проявления ЭГП, процессы питания и разгрузки подземных вод. Литогенная составляющая ландшафтов определяет условия геохимической миграции, виды ЭГП, защищенность подземных вод и другие важные экологические показатели. Воздействие техногенеза на ГС рассматривается как вторичное, наложенное. На экогеологических картах предусмотрено отображение четырех степеней экологической опасности воздействия техногенных объектов и систем на ГС. Оценивается не только фактически выявленная, но и потенциальная опасность.

Картографирование геохимических и гидрогеологических показателей производится по отдельным компонентам ГС: почвы, породы зоны аэрации, безнапорные водоносные горизонты, субнапорные и напорные водоносные горизонты. Такая система отображения позволяет проследить направленность и интенсивность миграции загрязняющих веществ в ГС по вертикали и латерали.

Сложность геологической среды как системы, многообразие и разнонаправленность внутренних и внешних взаимодействий, множество экологических аспектов ее изучения и использования, характеризуемых большим количеством показателей, приводят к необходимости составления комплекта карт, которые разделяются на основные и вспомогательные (покомпонентные).

К основным относятся карты оценки экологического состояния геологической среды, эколого-геологическая карта. В определенных экогеологических ситуациях в число основных карт могут быть включены эколого-геохимическая и экорадиогеохимическая карты (районы с интенсивным химическим или радиоактивным загрязнением ГС), карты ЭГП (районы с опасными и катастрофическими проявлениями ЭГП), нефтяного загрязнения ГС (по районам нефтегазовых промыслов) и др.

На вспомогательных картах отображаются отдельные экогеологические показатели или их группы, характеризующие отдельные компоненты ГС (почвы, породы зоны аэрации и т. д.). В свою очередь вспомогательные карты разделяются на аналитические и синтетические. На первых показывается фактологическая информация, к ним относятся карты гамма-поля, нефтяного загрязнения, пораженности территории отдельными ЭГП, засоленности пород зоны аэрации, заболоченности территорий, интенсивности выпадения пыли, загрязнения отдельных компонентов ГС, просадочности грунтов, техногенных объектов и многие другие в зависимости от природных условий территории и ее хозяйственной ориентации. На вторых эта информация в той или иной степени обобщается; данную группу составляют карты экологического состояния поверхностных вод, защищенности подземных вод от загрязнения, техногенных новообразованных, измененных или нарушенных пород, эколого-геохимическая, фитогеохимическая, газогеохимическая, радиогеохимическая, геокриологическая, ландшафтно-индикационная, эколого-гидрогеологическая, эколого-инженерно-геологическая карты.

Особенность экогеологических карт — экологическая оценка отображаемой информации. Критерии оценки достаточно полно определены для подземных вод, менее детально — для почв. Критерии оценки степени экологической опасности ЭГП разработаны для просадок, оползней, селей и карста. Общепринятая методика определения интегральных критериев оценки экологического состояния ГС отсутствует. Задачу можно решить двумя путями: 1) производить интегральную оценку по максимальным значениям частных показателей; 2) оценивать экологическое состояние ГС с помощью системы баллов.

Первый путь более простой, но он не дает возможности использовать всю имеющуюся информацию. Второй путь лишен этого недостатка, но здесь неизбежны субъективные оценки. Чтобы в какой-то степени избежать субъективизма, при разработке шкалы оценочных баллов используются следующие правила:

— все показатели выстраиваются в ряд в предполагаемом порядке уменьшения экологических эффектов;

— экспертным путем определяется количественное соотношение между смежными показателями, на основании которого производится балльная оценка отдельных показателей;

— на основании экспертных оценок определяются средние баллы, характеризующие ту или иную экологическую ситуацию.

Экогеологические показатели условно делятся на пять групп, при этом для показателей первой группы принимаются наивысшие баллы: 1) опасные воздействия на организм человека; 2) угроза гибели людей; 3) истощение водных ресурсов; 4) опасность разрушений и деформаций зданий и сооружений; 5) нежелательные изменения компонентов ландшафта.

Загрязнение отдельных компонентов геологической среды должно оцениваться с учетом токсичности загрязняющих веществ. Особо следует сказать о радиоактивном загрязнении ГС. При сильном его проявлении комплексные балльные оценки не производятся, так как высокий уровень радиации исключает возможность проживания людей. Территория в этом случае относится к категории экологического бедствия. Истощение ресурсов подземных вод может влиять как на жизнеобеспечение человека (нехватка питьевой воды), так и на функционирование хозяйственных объектов. Непосредственную опасность для жизни людей представляют некоторые современные геологические процессы. По данным статистики о последствиях геологических катастроф, их можно ранжировать в следующий ряд: землетрясения -> оползни —> сели обвалы.

Геологические процессы, угрожающие зданиям и сооружениям, могут быть разделены на две группы: интенсивно влияющие на здания и сооружения, нередко приводящие к их разрушению (просадки, карст, суффозия, абразия); влияющие на здания и сооружения (термокарст, подтопление, оврагообразование, боковая речная эрозия, осушение грунтов, дефляция, плоскостной смыв, засоление почв, сезонное оттаивание грунтов в криолитозоне).

Предлагаемая группировка процессов в определенной степени условна, в нее можно вносить изменения в зависимости от конкретных условий и фактических данных по территории картографирования. Ранжирование экогеологических показателей рекомендуется проводить в следующей последовательности: загрязнение питьевых вод загрязнение почв загрязнение поверхностных вод и донных осадков, опасные геодинамические процессы загрязнение пород зоны аэрации истощение ресурсов подземных вод защищенность подземных вод от загрязнения процессы, интенсивно влияющие на здания и сооружения процессы, слабо влияющие на здания и сооружения.

Нежелательные изменения компонентов других природных сред сложны и многообразны. Их оценка в полном объеме не входит в задачу экогеологического картографирования. На экогеологических картах отражаются только те показатели, которые непосредственно влияют на экологическое состояние геологической среды, к ним относятся (в порядке уменьшения оценочных баллов) загрязнение поверхностных вод, изменение величины стока, нарушения почвенно-растительного покрова (особенно в криолитозоне). Комплексная экологическая оценка осуществляется по среднему баллу, с помощью которого выделяется четыре градации экологического состояния ГС: благоприятное, условно благоприятное, неблагоприятное, весьма неблагоприятное.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.