Оценка состояния эколого—геологический условий территории г. Гомеля

Краткое описание

ВВЕДЕНИЕ... 3

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ОБ ОЦЕНКЕ СОСТОЯНИЯ ЭКОЛОГО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ... 8

1.1. Представления об эколого-геологических системах... 8

1.2. Особенности состояния эколого-геологических условий урбанизированных территорий... 13

1.3. Техногенная трансформация эколого-геологических условий и

ее оценка... 18

1.4. Современное состояние проблемы оценки состояния эколого-геологических условий ... 27

Выводы к главе 1... 34

ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ ТЕРРИТОРИИ г. ГОМЕЛЯ И ЕЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ... 37

Выводы к главе 2... 49

ГЛАВА 3. ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕХНОГЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ 51

3.1. Функциональное зонирование территории г. Гомеля ... 51

3.2. Источники и особенности физического воздействия... 58

3.3. Источники и особенности химического воздействия... 68

3.4. Источники и особенности биологического воздействия... 90

Выводы к главе 3... 91

ГЛАВА 4. ОЦЕНКА ИЗМЕНЕННОСТИ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ

г.ГОМЕЛЯ... 98

4.1. Типизация геологической среды по степени устойчивости к техногенному загрязнению ... 98

4.2. Оценка измененности геологической среды г. Гомеля... 112

Выводы к главе 4... 115

ГЛАВА 5. ХАРАКТЕРИСТИКА ГЕОЭКОСИСТЕМЫ ТЕРРИТОРИИ

г. ГОМЕЛЯ... 117

5.1. История развития геоэкосистемы... 117

5.2. Состояние фитоценозов... 120

5.3. Состояние зооценозов... 126

5.4. Медико-санитарное состояние населения... 129

Выводы к главе 5... 146

ГЛАВА 6. ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ЭКОЛОГО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ... 152

6.1. Методика оценки состояния эколого-геологических условий урбанизированных территорий... 152

6.2. Оценка состояния эколого-геологических условий территории

г. Гомеля... 160

Выводы к главе 6... 173

ЗАКЛЮЧЕНИЕ... 174

ЛИТЕРАТУРА... 182
Введение

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Рост урбанизации, сопровождающийся активизацией природных процессов и явлений, приводит к значительным изменениям окружающей, в т.ч. геологической среды. Эти изменения происходят со скоростью,значительно превышающей способность организмов адаптироваться в соответствии с изменившейся обстановкой. Экологический кризис представляет собой реальную опасность; практически в каждом регионе стремительно развиваются кризисные ситуации. Состояние экосистем в пределах урбанизированных территорий определяется интегральным состоянием всех абиотических сред, а также социально-экономическими факторами. Выражение влияния состояния геологической среды через биогеохимические и другие критерии, показатели здоровья населения до сегодняшнего дня остается проблематичным. Решение этого вопроса напрямую связано со специфическим видом познавательной деятельностью человека - с оценкой.

В настоящее время методика эколого-геологической оценки урбанизированных территорий остается все еще недостаточно разработанной. Это подтверждается как существующими нормативно-методологическими документами, так и множеством публикаций в научной литературе, посвященных этой проблеме. Главным недостатком в области эколого-геологических оценок является отсутствие обобщающих понятий, согласованных представлений, общих принципов и методик их определения.

Цель и задачи исследований. Целью работы является оценка состояния эколого-геологических условий территории г. Гомеля. Для достижения поставленной цели были поставлены и решены следующие задачи:

1. Дано обоснование выбора территории апробации теоретических построений и представлена ее развернутая характеристика, определяющая экологические функции литосферы. .

2. Определены границы, пространственное положение, строение и эволюция эколого-геологической системы территории г. Гомеля.

3. Проведен анализ источников техногенного воздействия на территории г. Гомеля и создан комплект карт ареалов концентраций основных загрязнителей геологической среды.

4. Установлены факторы устойчивости геологической среды г. Гомеля к техногенным воздействиям. Дано обоснование принципов и методики районирования урбанизированных территорий по степени устойчивости геологической среды.

5. Проведена оценка техногенной измененности геологической среды г. Гомеля.

6. Определены наиболее значимые из воздействующих на основные биотические компоненты факторов геологической среды с доведением цепи межкомпонентных связей до конечного звена - состояния здоровья населения города.

7. Выявлена взаимосвязь в бинарной системе «население — геологическая среда», выраженная соответствием пространственного распределения

качественных и количественных медико-санитарных показателей и параметров современного состояния эколого-геологических условий.

8. Разработаны состав, структура и содержание оценки состояния эколого-геологических условий, позволяющей учитывать тематические, пространственные и динамические эколого-геологические критерии.

9. Предложена методика построения карты состояния' эколого-геологических условий урбанизированной территории, основанная на оценке современного состояния экологических функций литосферы и биотического компонента в целом.

Объект и предмет исследования. Диссертация является результатом многолетних исследований автора за время работы на геолого-географическом факультете и учебы в аспирантуре Гомельского государственного университета им. Ф. Скорины в период с 1994 по 2001 г.г., а также работы на кафедре географии Витебского государственного университета им. П.М. Машерова в 2001-2004 г.г. В основу диссертации положены материалы, полученные при непосредственном участии автора в ходе проведения комплекса полевых геолого-геофизических и топографо-геодезических работ на территории г. Гомеля в период с 1994 по 2000 г.г. Исследования дополнены анализом фондовых материалов Гомельского госуниверситета (1990-2000 г.г.), ПО «Белгеология» (1983-1994 г.г.), Белорусского научно-исследовательского центра «Экология» (1994 г.) и отдела здравоохранения Гомельского горисполкома (1993-2001 г.г.).

Объектом исследований являются верхние горизонты литосферы г. Гомеля как абиотический компонент эколого-геологической системы урбанизированной территории. Предмет исследований - функциональные связи в системе «техногенно измененная литосфера - биота».

Методика исследований и достоверность результатов. Исследования проводились с помощью современных полевых и лабораторных методов, для обработки результатов использованы геоинформационные (ГИС) технологии. Для изучение геофизических полей использованы результаты профильных и площадных гравиметрических, радиометрических (по альфа- и гамма-излучению) работ, локальных термометрических наблюдений. Геохимические поля (загрязнение грунтов и подземных вод) изучены химико-аналитическими методами в лабораторных условиях по стандартным методикам. Математическая обработка фактологической информации выполнялась автором с использованием прикладного пакета программ «SURFER», статистические расчеты при помощи программного продукта «STATISTICA-6.0». Моделирование геологической среды осуществлено на основе специализированного программного обеспечения Российского предприятия «CREDO-GEO» (Санкт-Петербург), установленного и функционирующего в лаборатории «Мониторинг геологической среды» Гомельского госуниверситета им. Ф. Скорины. Корректировка моделей и оформление картографических материалов осуществлялось на базе программных пакетов «Photoshop» и «CorelDRAW». Комплексное сочетание этих методов позволило получить надежные и достоверные научные результаты.

5 Научная новизна работы заключается в следующем.

1. Составлены карты инженерно-геологического районирования, частные карты эколого-геологических условий, измененности геологической среды, а также карта состояния эколого-геологических условий территории г. Гомеля.

2. Впервые разработана типизация источников техногенного воздействия г. Гомеля, каждый из которых характеризуется конструктивно-функциональными особенностями, положением и направленностью воздействия в пространстве, размерами зоны воздействия, характером и продолжительностью воздействия.

3. Выявлена взаимосвязь в бинарной системе «население - геологическая среда», выраженная соответствием пространственного распределения качественных и количественных медико-санитарных показателей и параметров современного состояния эколого-геологических условий.

4. Разработан состав, структура и содержание оценки состояния эколого-геологических условий, позволяющей учитывать тематические, пространственные и динамические эколого-геологические критерии, основанная на анализе легко доступной информации официальной статистики.

5. Предложена новая методика построения карты состояния эколого-' геологических условий урбанизированной территории, основанная на

оценке современного состояния экологических функций литосферы и биотического компонента в целом, позволяющая качественно и количественно отразить наиболее значимые факторы геологической среды и пути их воздействия на условия проживания городского населения. Защищаемые положения. Результаты исследований сформулированы в виде следующих защищаемых положений.

1. Впервые в условиях урбанизированной территории, подвергшейся значительному техногенному воздействию, разработаны состав, структура и содержание оценки состояния эколого-геологических условий, заключающейся в последовательном использовании и взаимном учете тематических, пространственных и динамических эколого-геологических критериев, выборе наиболее значимых из воздействующих на основные биотические компоненты факторов с доведением цепи межкомпонентных связей до конечного звена — состояния здоровья населения города, для рассмотрения которого в качестве одного из основных интегральных показателей, отражающего состояние окружающей, в том числе и геологической среды, учтены результаты комплексного анализа медико-санитарных показателей.

2. Выявлена взаимосвязь в бинарной системе «население - геологическая среда», выраженная соответствием (соотношением) пространственного распределения качественных и количественных медико-санитарных показателей и параметров современного состояния эколого-геологических условий, учитывающая, что для каждой отдельной эколого-геологической обстановки определяющими являются не отдельные компоненты геологической среды, а их комплекс, состояние которого выражает поражающее действие техногенных источников.

6

3. Предложена новая методика построения карты состояния эколого-геологических условий урбанизированной территории, основанная на оценке современного состояния экологических функций литосферы и биотического компонента в целом, заключающаяся в последовательном наборе и минимизации числа признаков и определении границ разделения многомерных совокупностей путем дискриминантного анализа, позволяющая качественно и количественно отразить наиболее значимые факторы и пути их воздействия на условия проживания городского населения.

Практическое значение работы.

Основные положения диссертационной работы использованы научно-исследовательской лабораторией «Мониторинг геологической среды» геолого-географического факультета Гомельского госуниверситета им. Ф. Скорины при выполнении научно-исследовательской работы по заданию 08 региональной научно-технической программы по Гомельской области «Оценить состояние и дать прогноз изменения инженерно-геологических условий территории г. Гомеля под влиянием техногенной нагрузки».

Результаты исследований представляют собой составную часть комплекса практических мер, направленных на оптимизацию процесса территориального планирования и управления территориальным развитием городских агломераций. Они могут быть использованы администрациями, проектными и изыскательскими организациями городов для принятия проектных решений при капитальном строительстве и реконструкции зданий и сооружений, областными комитетами природных ресурсов и охраны окружающей среды при создании системы мониторинга геологической среды городов, а также служить информационной базой при обосновании и разработке региональной экологической политики.

Апробация работы. Основные положения и выводы работы были изложены в 21 публикации в сборниках научных трудов и конференций. Результаты исследований докладывались на научно-технической конференции, посвященной 70-летию БелНИГРИ, «Минерально-сырьевая база Республики Беларусь: состояние и перспективы» (Минск, 1997), международной научно-практической конференции «Экология и молодежь. Исследования экосистем в условиях радиоактивного и техногенного загрязнения окружающей среды» (Гомель, 1998), международной научной конференции «Тепловое поле Земли и методы его изучеция» (Москва, 1998), научно-практической конференции молодых ученых «Молодежь и экологические проблемы современности» (Гомель, 1999), международной научно-практической конференции «Региональные проблемы социально-экономического и геоэкологического развития Беларуси и сопредельных территорий» (Могилев, 2002), международной научной конференции «Экологическая геология и рациональное недропользование (Экогеоло-гия - 2003)» (Санкт-Петербург,2003), сессиях Научного совета РАН «Сергеевские чтения» (Москва, 2003, 2004), всероссийской конференции с международным участием «Геодинамика и геологические изменения в окружающей среде северных регионов» (Архангельск, 2004), международной научной конференции, посвященной 70-летию географического факультета БГУ (Минск, 2004),

7

международной научно-практической конференции «Экология фундаментальная и прикладная: Проблемы урбанизации» (Екатеринбург, 2005). Результаты работы неоднократно обсуждались на научных семинарах кафедры геологии и разведки полезных ископаемых Гомельского государственного университета им. Ф. Скорины (1994-2001), кафедры географии Витебского государственного университета им. П.М. Машерова (2002-2005), научных конференциях преподавателей и сотрудников Витебского государственного университета им. П.М. Машерова (2003, 2005) и кафедры инженерной и экологической геологии геологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова (2003).

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы общим объемом 197 страниц машинописного текста. Содержит 42 рисунка, 18 таблиц. Список использованной литературы включает 196 наименований.

Работа выполнена под руководством доктора геолого-минералогических наук, член-корреспондента РАЕН, профессора В.А. Королева, которому автор глубоко признателен. Автор приносит глубокую благодарность кандидату геолого-минералогических наук, доценту А.Н. Галкину за всестороннюю поддержку и помощь на всех этапах выполнения работы. Автор также выражает искреннюю благодарность сотрудникам геолого-географического факультета Гомельского госуниверситета им. Ф. Скорины, Витебского госуниверситета им. П.М. Машерова и коллективу кафедры инженерной и экологической геологии МГУ им. М.В. Ломоносова за внимание, ценные рекомендации и замеча-' ния, которые способствовали завершению работы.

8

ГЛАВА 1

СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ОБ ОЦЕНКЕ СОСТОЯНИЯ

ЭКОЛОГО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ

УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ

1.1. Представления об эколого-геологических системах

В настоящее время для решения ряда задач, связанных с охраной геологической среды в пределах городских агломераций и промышленных районов, эффективными оказались методы новой ветви геологии — экологической геологии, становление и развитие которой приходится на последнее десятилетие.

Существование научного метода экологической геологии предполагает наличие особенного, присущего только данной науке объекта исследования. Таким объектом в экологической геологии является, согласно В.Т. Трофимову и Д.Г. Зилингу [164], верхняя часть литосферы (включающая подземные воды и газы) как абиотическая компонента экосистем высшего уровня организации, или, рассматривая объектное поле экологической геологии с позиций системного подхода, своеобразная эколого-геологическая система.

Основной задачей экологической геологии является изучение функциональных зависимостей между состоянием эколого-геологических условий литосферы и ее компонентов (средой обитания) и состоянием биоты, включая человека. Главным образом исследуется воздействие «неживого» на «живое» в системе «литосфера - биота» или «техногенно измененная литосфера - биота». Эта система с содержательной точки зрения является эколого-геологической системой, под которой понимается определенный объем литосферы как геологический компонент природной среды с находящейся в ней и на ней биотой и включающей в себя три подсистемных блока - литосферный (абиотический), биоту (биотический) и источников воздействия техногенного и природного происхождения [187]. При этом все подсистемные элементы тесно связаны причинно-следственными прямыми и обратными связями, что обеспечивает внутреннее единство системы.

Системный подход при проведении эколого-геологических исследований может быть реализован с использованием функционального анализа, позволяющего определить пути и способы достижения стабильного развития эколо-го-геологическими системами. Большой опыт в формировании методологической основы, а также применении функционального анализа как ключевого метода эколого-геологических исследований имеют В.Т. Трофимов, Д.Г. Зилинг, Г.А. Голодковская, М.Б. Куринов, И.И. Косинова и др. [37-39,90,91,95,129, 139,168,175].

Так, под эколого-геологической системой они понимают открытую динамическую систему, в которой в качестве подсистемных элементов выступают источник воздействия (техногенный, природный), геологический компонент природной среды и экологическая мишень, тесно связанные прямыми и обратными причинно-следственными связями, обусловливающими ее структурно-

функциональное единство (рис. 1.1). В основе выделения эколого-геологической системы авторами были положены представления о наличии всеобщей связи между биотическими, социальными и геологическими компонентами природной среды. Использование в экологической геологии в качестве объекта исследования эколого-геологической системы позволило объединить в особое множество группу весьма разнородных объектов природного, техногенного и социального генезиса. Согласно [164], отличием эколого-геологической системы является то, что ее границы определяются в первую очередь экологическими последствиями, а функционирование ее предполагает воздействие техногенных или природных источников на геологический компонент природной среды, его реакцию на это воздействие и экологические последствия, отмечаемые в техно-, био- и социосферах.

Развитие рассматриваемой системы происходит согласно общепринятому в экологии принципу эколого-системной направленности эволюции, который предполагает, что любые эволюционные изменения в конечном итоге обусловлены экологическими факторами и системными особенностями развития эволюционирующей совокупности [39, 136]. Рис. 1.1. показывает, что экологические последствия воздействия оказывают непосредственное влияние не только на геологический компонент природной среды, но и на подсистему источников воздействия, тем самым коренным образом изменяя состояние остальных под-системных элементов.

|

|

U

К

1

о и г

т,

т2

Т3

Эколого-геологическая обстановка-система

t

Подсистема-В| Подсистема-А| Подсистема — Mi

источников воз- аккумулятора, экологической

действия (техно- воздействия (гео- — генные, социаль-

ные) логический компо- ные, природные)

нент природной

среды)

в2

Вп

м2

J

Рис. 1.1. Строение и эволюция эколого-геологической обстановки-системы по [164]

Основа эколого-геологической системы формируется из множества элементарных причинно-следственных цепочек прямых и обратных связей между подсистемами источников воздействия (В), геологического компонента

10

природной среды (А) и экологической мишени (М) [164]. Воспринимая влияние от источников воздействия (подсистема В), геологический компонент природной среды (подсистема А) оказывает непостредственное воздействие через антропогенные геологические процессы и явления на социо-экономические и биологические объекты. При этом ядром эколого-геологической обстановки-системы является .геологический компонент природной среды.

Функционирование эколого-геологической системы обусловливается наличием между выделенными элементами структурных и функциональных связей, которые формируют некое поле взаимодействий, являющееся «скелетом» эколого-геологической системы, его структурно-функциональным устройством. Структурные связи определяют архитектуру системы, пространственное расположение основных элементов, жесткость пространственно-временного устройства, контролируют миграционные потоки вещества и энергии. По генезису эти связи могут быть геохимическими, гидрогеологическими, геофизическими, механическими и др. Выделение этих связей позволяет создать общую структуру системы, необходимую для ее изучения и прогноза поведения. Для каждого иерархического уровня конкретного объекта по мере необходимости может быть построена общая структура этих связей. Функциональные связи выражают зависимости между источником воздействия и геологическим компонентом природной среды, между геологическим компонентом природной среды и экологической мишенью. В последнем случае эти связи могут быть определены как экологические функции литосферы. Оценка их значимости реализуется на начальном этапе путем построения моделей, отражающих структурно-функциональное устройство эколого-геологической системы [39].

По мнению Г.А. Голодковской и М.Б. Куринова [39], при выделении эко-лого-геологических систем на территории исследований в зависимости от целей и сложности эколого-геологической обстановки целесообразно выделять не менее трех уровней (типов моделей) системы - элементарную, простую и сложную. При этом, элементарный уровень системы (элементарная система) базируется на конкретном виде воздействия и формирует одномерное пространство причинно-следственных связей в виде множества цепочек элементарных связей. Например: воздействие -» геологический компонент -» экологическая мишень: в результате дорожного строительства происходит перехват поверхностного и подземного стока, подъем уровня грунтовыхёод, заболачивание и подтопление территории, имеющие негативные экологические последствия - угнетение растительности, изменение биоценозов.

Система, сформированная из подобных цепочек, может быть описана детерминированными или стохастическими зависимостями и характеризуется аддитивными свойствами. Прогноз поведения подобной системы может быть выполнен достаточно корректно и однозначно, а экологические последствия легко поддаются регулированию.

На втором уровне простые системы формируют двух-трехмерное пространство причинно-следственных связей из множества, образованного на

11

базе мощного источника воздействия, и характеризуются более сложной структурной организацией внутренних связей от воздействия на геологический компонент природной среды до экологических последствий. В этом случае экологические последствия могут играть роль самостоятельного, наведенного источника воздействия на геологическую среду. Например, в случае подземного захоронения промстоков в сейсмоактивных районах возможно возникновение наведенных землетрясений, которые могут вызвать разрушение инженерных сооружений с экологическими последствиями, йа этом уровне фиксируемые цепочки причинно-следственных связей могут иметь несколько уровней, взаимодействующих друг с другом.

Эти системы характеризуются достаточно сложным структурно-функциональным устройством и могут быть описаны детерминированно-стохастическими закономерностями. Они относятся к целостным, открытым, динамическим системам, обладающим эмерджентными свойствами.

На третьем уровне сложные системы формируются на базе мощного, разнопланового источника воздействия природной среды на геологический компонент и образуют сложноорганизованное пространство причинно-следственных связей. В этом случае исследование подобных систем требует выделения в рамках системы более просто построенных относительно независимых подсистем и применения системного анализа при характеристике взаимодействия отдельных подсистем между собой и эколого-геологической системы в целом [39, 164].

Подобные сложные системы могут быть выделены на территории городов, городских агломераций. Такие системы могут быть отнесены к сложным, самоорганизующимся системам. Прогноз развития эколого-геологической обстановки в подобных системах не может быть осуществлен на детерминированной или стохастической основе. Для описания развития эколого-геологической обстановки подобных территорий может быть использована так называемая бифуркационная модель развития сложной эколого-геологической системы. Концептуальную основу данной модели составляют следующие структурные смысловые блоки: первый определяет закон, способ воспроизводства системы; на основе второго устанавливаются пределы, границы, этапность эволюционирующей совокупности; на базе третьего характеризуется вид развития системы [39].

Общая структура модели включает точку бифуркации, области выбора и направленного развития. Точка бифуркации - это то состояние, в котором система находится перед выбором дальнейшего пути развития. В природных экологических системах возникают т.н. некогерентные эпизоды, сопровождающиеся сокращением видового разнообразия и сменой экологических доминан-тов [136, 153]. В настоящее время основной причиной появления подобных кризисов все чаще становится техногенная деятельность. В результате последней в природные или природно-техногенные системы постоянно и целенаправленно вводятся новые системообразующие факторы, приводящие к кардинальным перестройкам ранее существовавших систем. Бифуркационная точка в

12

этом случае является моментом принятия решения по использованию природной среды, основанного на анализе прогнозных оценок, сценариев экономического развития, учитывающих требования к качеству природной среды, необходимой для человека и биоты. Область выбора - это состояние системы, когда она решает проблемы выбора оптимального в экологическом отношении направления развития, отвечающего интересам нового доминанта. Фактически область выбора представляет собой сегмент возможных сценариев развития эколого-геологической обстановки, где одна часть представлена прогрессивными сценариями, а другая — регрерсивными. Область «нормального» развития - это этап развития системы, в рамках которого реализуется заложенное при формировании системы базовое структурно-вещественное устройство. Система на этом этане может достраивать необходимые для ее функционирования эле- ¦ менты, реализуя характерный для нее принцип индукции.

Эколого-геологическая система может быть выделена по целому спектру факторов, но системообразующими являются лишь немногие - те, которые определяют структурно-функциональное единство системы и могут быть определены как результатобразующие. В качестве подобных факторов могут выступать различные виды инженерно-хозяйственной деятельности [39].

Принципы выделения локальных эколого-геологических обстановок-систем по Г.А. Голодковской и М.Б. Куринову [164] опираются на учет действия геологических и техногенных факторов с выделением ограниченного количества руководящих и направляющих процессов, состав, количество которых существенно завивит как от пространственного расположения, так и временного периода. В качестве эколого-геологических обстановок-систем с преобладанием техногенного фактора (источники техногенного воздействия) можно отнести системы городов, горнодобывающих комплексов и т.д. [164].

Используя классификации источников техногенного воздействия на геологическую среду (достаточно хорошо разработанный вопрос [36,66,99 и др.]), выделяют эколого-геологические системы городов, промышленных регионов и т.д.

Контроль и управление структурно-функциональным устройством, эко-лого-геологическим состоянием могут проводиться только для элементарных или простых эколого-геологических систем. Для этих типов систем возможно и достаточно осуществлять контроль за эколого-геологической обстановкой на базе организации режимной сети. Сложные эколого-геологические системы, которые относят к самоорганизующимся, требуют иного подхода, базирующегося на формировании системы эколого-геологического мониторинга. Это позволят оперативно принимать решения по изменению техногенной деятельности в случае получения информации о неблагоприятном развитии эколого-геологической обстановки [39].

В ходе функционального анализа эколого-геологической обстановки оценка значимости экологических функций литосферы для социально-экономических и биологических объектов в целом осуществляется путем рассмотрения зависимостей, существующих между основными

13

взаимодействующими подсистемными элементами (рис. 1.1). Рассматривают, какой вклад в состояние названных объектов вносит геологический компонент природной среды, подверженной развитию под действием внутренних и внешних, природных и техногенных факторов, исходя из представлений об экологических функциях литосферы. Оценивают роль ресурсной, геодинамической и геофизико-геохимической функций литосферы как функций экологических [164].

Таким образом, в соответствии с современными представлениями [39,164,175] эколого-геологическая система рассматривается как часть экологической системы, выполняющая функции жизнеобеспечения человека и био-ты на базе геологического компонента природной среды. Эколого- , геологическая система, будучи открытой, может быть отнесена к телеологическим системам - стремящимся к определенному стационарному состоянию, которое и является целью их развития. Такое стационарное состояние достигается при условии полного и всестороннего, оптимального, с точки зрения выполнения экологических функций, развития системы [38].

Эколого-геологическая система может быть выделена по факторам, определяющим структурно-функциональное единство системы, и определенным как результатобразующие.

На территории городов, городских агломераций могут быть выделены сложные, самоорганизующиеся эколого-геологические системы,

сформированные на базе мощного, разнопланового источника воздействия природной среды на геологический компонент. Исследование подобных систем требует выделения в рамках системы более просто построенных относительно независимых подсистем и применения системного анализа при характеристике взаимодействия отдельных подсистем между собой и эколого-геологической системы в целом. На основе комплексных эколого-геологических исследований с применением функционального анализа может быть дана оценка значимости экологических функций литосферы для социальных и биологических объектов городских территорий.

1.2. Особенности состояния эколого-геологических условий урбанизированных территорий

Геологическая среда является одной из важнейших компонент окружающей среды на урбанизированных территориях, подвергающейся интенсивному техногенному воздействию. Состояние геологической среды оказывает непосредственное определяющее воздействие на состояние окружающей среды в целом, и поэтому служит индикатором эколого-геологического состояния территории.

Теоретические и прикладные аспекты решения эколого-геологических проблем на урбанизированных территориях нашли свое отражение в работах Г.А. Голодковской, А.Д. Жигалина, Ю.О. Зеегофера, Д.Г. Зилинга, В.А. Королева,

14

И.И. Косиновой, Ф.В. Котлова, Г.Л. Коффа, В.И. Осипова, А.Л. Рагозина, В.Т. Трофимова и других [36,65,86,94,99,102,132,142,151,160,186 и др.].

В условиях интенсивного роста урбанизации особое значение имеет комплексная эколого-геологическая оценка территорий городов, учитывающая особенности и динамику природно-экологических и социально-экономических факторов, методологической основой которой выступает геосистемный подход.

Составными частями эколого-геологической системы современного города являются геологическая среда (геологический компонент), биоценозы (биологический компонент), промышленные объекты и объекты городской инфраструктуры (технический компонент), а также социальный компонент (см. 1.1).

По мнению Г.Л. Коффа [101], социальный компонент определяет особенности траектории развития и устойчивость отдельных компонентов и в городской системе является наиболее значимым. Тем не менее, в городе роль и степень влияния социального компонента уже «поглощены» другими частями системы и проявлены в характере взаимодействия между ними. Поэтому при эколого-геологической оценке изучают взаимодействие и поведение в условиях воздействия лишь трех компонентов городской среды - технического, биологического и геологического.

Специфика системы «город» определяется тем, что кроме живой и косной природы она включает большое число технических объектов. Компоненты системы «город» тесно взаимодействуют между собой, участвуя в передаче вещества и энергии, и взаимно влияют друг на друга. Чужеродность технических объектов по отношению к природным экосистемам проявляется в их несовместимости с последними, в неизбежности возникновения своего рода антагонизма. В той же мере, в какой техносфера воздействует на природную среду, трансформируя, обедняя и, в конечном счете, замещая ее, природная среда воздействует на технический компонент, стремясь избавиться от него [102].

Развитие инфраструктуры урбанизированных территорий осуществляется в различных геологических условиях, предполагающих наличие опасных геологических процессов, развивающихся и усиливающихся в результате антропогенной нарушенности природных систем и воздействия техногенных факторов на окружающую среду. Опасные природные процессы оказывают негативное воздействие на техносферу города и усложняют условия проживания людей [102].

Действительно, при формировании городской среды природные условия играют исключительно важную роль. По мнению Я.Г. Каца [77], они являются не только природным фоном, но и важнейшим градорегулирующим фактором для создания благоприятных и безопасных условий проживания людей в современном мегаполисе и должны учитываться при всех уровнях формирования градостроительной политики, проведении природоохранных мероприятий, при поиске решений, касающихся оздоровления окружающей среды и здоровья населения [77, 149].

Как отмечают В.Т.Трофимов и Д.Г. Зилинг в [164], при решении эколого-геологических задач в пределах городов литосфера как таковая прак-

15

тически не выделяется и не рассматривается, хотя и служит геологической (ли-тогенной) основой ландшафта, почв, средой обмена веществом и энергией с атмосферой и поверхностной гидросферой, через нее осуществляется круговорот воды в природе. По определению В.Т. Трофимова и др. [164], под эколого-геологическими условиями (обстановкой) территорий, в том числе и городских, следует понимать совокупность конкретных экологических свойств (функций) литосферы (ресурсной, геодинамической, геохимической, геофизической), отражающих современное или палеосостояние условий жизнедеятельности живых организмов в данном, объеме литосферы как среде их обитания. Состояние эколого-геологических условий (обстановки) (экологическое состояние литосферы) - это этапные особенности эколого-геологической системы: временное ее состояние, оцениваемое спецификой проявления одного, нескольких или совокупностью экологических свойств (функций) литосферы в данный момент времени, определяющих степень (уровень) благоприятности и возможности проживания живых организмов [168].

Эколого-геологическое состояние города связано, наряду с природными особенностями его территории, и с антропогенными нагрузками: воздействием промышленности, транспорта, и т.д., являющимся причиной загрязнения атмосферы, почв, поверхностных и подземных вод, деградации растительности, ухудшения комфортности проживания человека.

В пределах городских агломераций значительное проявление имеют процессы, отражающие ресурсную, геофизико-геохимическую и геодин