Города и литосфера

Растительный мир

Животный мир

Биологические факторы

ГОРОДА И БИОТИЧЕСКИЕ КОМПОНЕНТЫ ПРИРОДЫ

ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ГИДРОСФЕРЫ

ГОРОДА И ЛИТОСФЕРА

План лекции

Лекция 3. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГОРОДОВ С АБИОТИЧЕСКИМИ И БИОТИЧЕСКИМИ КОМПОНЕНТАМИ ПРИРОДЫ.

Города, как материальная среда обитания, прежде всего взаимодей­ствуют с абиотическими компонентами геосферы: литосферой, гидро­сферой и атмосферой. Влияние населенных мест на эти компоненты весьма велико.

Понятие литосферы объединяет поверхность земли, почвы, геоло­гическую среду и подземные воды на территории. Ниже рассмотрено взаимодействие городов с литосферой.

Территория (поверхность земли с внутренними и прибрежными водами в определенных границах) — важнейший градостроительный фактор. На территориях размещают застройку. Они необходимы как резервное пространство, без которого город развиваться не может. Этих территорий в промышленно-развитых странах становится все меньше, поскольку в мире для техногенного использования каждый день изымается 2 тыс. га земель. Считают, что примерно 15% суши уже занято городами.

Высказываются опасения, что через 100—150 лет на каждого жите­ля планеты будет приходиться менее 1—0,5 га территории. В этой свя­зи возникла проблема выявления приоритетности ее градостроительно­го потребления, оценки земель для определения, под какой вид хозяй­ственной деятельности ее использовать, выбора того из них, который наиболее полно отвечает особенностям данной местности. Например, дилемма оптимизации потребления может заключаться в сравнении эффективности сохранения ценного ландшафта как рекреационного объекта и «легких» города относительно целесообразности развития здесь промышленности или добычи полезных ископаемых.

Еще одна проблема заключается в определении оптимальной ин­тенсивности ресурсопотребления, мощности промышленной базы и, следовательно, величины города. Можно предусмотреть широкомасш­табную разработку природных ископаемых, развить мощную промыш­ленность и построить большой город при ней, который окажется ненужным после исчерпания запасов этих ископаемых. Возможен и дру­гой подход: экстенсивное потребление запасов, рассчитанное на дли­тельный срок. В этом случае нет необходимости строить большой го­род и занимать значительные территории, но эксплуатировать его бо­лее длительный срок.

К этой проблеме примыкает и тенденция поглощения разрастаю­щимися городами сельскохозяйственных угодий. В свете нехватки продовольствия сокращение пахотных земель с ценным покрыти­ем — почвами — крайне нежелательно. Альтернативой этому является градостроительное освоение территорий, ранее считавшихся неблагоп­риятными.

Почвенный покров является верхним горизонтом литосферы, име­ющим огромную потребительскую ценность и необходимым для суще­ствования биосферы. Почвы характеризуются высокой концентрацией в них живого вещества, продуктов его жизнедеятельности и отмира­ния. Они обладают высокой активностью.

Почвенный покров представляет собой общепланетарный аккуму­лятор и распределитель энергии. Через почву осуществляются слож­нейшие процессы обмена веществ и энергии всех обитающих в био­сфере организмов с неживой природой.

На планете запасы почв достаточно велики. Однако при градостро­ительном освоении территорий сохранение почвенного покрова явля­ется одной из важных экологических задач, что связано с длительно­стью процесса почвообразования. На создание слоя почвы толщиной всего 2—3 см требуется от 200 до 1000 лет и чем севернее зона освое­ния, тем дольше восстанавливаются почвы. Условия для относительно быстрого почвообразования существуют только на 22% поверхности суши. Почвы разрушаются вследствие естественных и антропогенных причин. Особенно при воздействии ветра и воды.

Процессы водной эрозии активны на плотно заселенных территори­ях, где вследствие концентрации антропогенной нагрузки нарушены травяные покровы, изменены гидродинамические, геохимические и аэродинамические режимы. Это же относится к дефляции почв — про­цессу раздувания мелких частиц ветром.

Естественные стоки поверхностных вод трансформируются за счет заливки больших площадей асфальтом, изменения русел рек и ручьев, устройства насыпей и выемок. Если такие мероприятия выполняют без устройства регулярных водотоков, риск размыва почвенного покрова, да и мягких подстилающих слоев из наносного грунта, возрастает. Связано это с увеличением скоростей движения дождевых и талых вод на определенных участках, а если скорости станут выше критических, то вода потянет за собой частицы грунта.

Геохимическое засорение — следствие попадания в почвы и грун­ты химически активных веществ (гербицидов и минеральных удобре­ний, тяжелых металлов и их оксидов, а также других производствен­ных отходов).

Способы хранения и утилизации твердых бытовых отходов (ТБО) оказывают значительное влияние на геохимическое состояние почв. Складирование ТБО на площадках, оборудованных без должного со­блюдения экологических требований и без предварительной переработ­ки, повышает риск «заражения» поверхности земли токсичными хими­ческими веществами. О масштабности проблемы можно судить по то­му, что в мире ежегодно образуется около 1 млрд. т бытового мусора. В его составе с каждым годом обнаруживают все больше компонентов синтетического происхождения, которые практически не расщепляются естественным путем, а накапливаются в окружающей среде.

Серьезную экологическую опасность для почв и грунтов представ­ляют твердые производственные отходы (ТПО). Их объем в несколько раз превышает объемы ТБО. Свалки, полигоны, хвостохранилища и терриконы занимают значительные площади и несут в себе значитель­ный экологический риск.

Представить характер геохимического засорения литосферы мож­но, рассмотрев данные табл. 3.1. В ней приведены источники загрязне­ния и наиболее распространенные группы химических элементов, вы­деляемых этими источниками.

Геоморфологические условия и, в частности, техногенные измене­ния природного ландшафта на территории, нужно выделить в отдель­ную проблему. Для градостроительной экологии имеют значение осо­бенности форм рельефа, крутизна и незыблемость откосов, рукотвор­ные изменения поверхности земли. Терриконы пустой породы при угольных шахтах, карьеры в местах добычи полезных ископаемых от­крытым способом, провалы и прогибы на поверхности земли, образо­вавшиеся в результате обрушения крыши подземных выработок, весь­ма существенно меняют рельеф местности.

На дневной поверхности таких рукотворных насыпей и выемок, существующих многие годы, не образуется почвенный покров. В ре­зультате возникают так называемые «лунные ландшафты», создаю­щие негативный «психологический климат», отрицательно влияющий на людей.

Источники загрязне­ния почв и некоторые группы химических элементов, вы­деляемых этими источниками

Таблица 3.1

Группы химических веществ	Источники загрязнения почв
Промыш-ленность	Комму-нальное хоз-во	Транс- порт	ТЭЦ	АЭС	Сельское хоз-тво
Тяжёлые металлы и их соединения	+	+	+	+	-	+
Циклические углеводороды, бенз(а)пирен	+	+	+	+	-	+
Радиоактивные вещества	+	+	-	+	+	-
Нитраты, нитриты, фосфаты, пестициды	-	+	-	-	-	+

Геохимические аномалии в литосфере отражают на картах. По сте­пени геохимического загрязнения территории делят на три группы: с высокой, средней и низкой степенью загрязнения.

Геологические и гидрогеологические условия нарушаются в ре­зультате градостроительной деятельности на многих территориях. Воз­никают геолого-динамические процессы, которые чреваты не только нарушением рельефа, но могут привести к катастрофам. К числу этих процессов относят такие, как просадки и провалы, карстовые явления и суффозионные процессы, оползни и оврагообразование.

Просадки могут быть следствием рукотворного нарушения природ­ного гидрогеологического баланса. Они возникают, например, при неу­меренном заборе из подземных горизонтов воды для бытовых и хозяй­ственных нужд.

Провалы часто возникают на подработанных шахтами и другими подземными выработками территориях. В мире имеют место случаи, когда в провалы, образовавшиеся над неправильно законсервирован­ными шахтами, оседали целые населенные пункты.

Карстованию подвержены территории около 400 городов России. Карстовые провалы возникают в результате движения подземных вод в известняках и других нестойких породах, например таких, как гипс, доломит или соли, фильтрационно выносимые водой из толщи пласта. В городах этот процесс чаще всего является следствием техногенного нарушения водоупорных пород выработками, буровыми и свайными скважинами. Через них вода проникает в карстовые породы.

Карстовые нарушения распространены неравномерно. Каналы в по­родах приобретают причудливые формы, и их трассы трудно просле­дить геологическими изысканиями. Поэтому никогда нельзя быть уве­ренным, что под любым участком земли, расположенным в карстовой области, нет скрытых пустот, иногда заглубленных на 70—80 м.

Суффозионные процессы характерны для наносных мелкозерни­стых грунтов. Вода, попадающая вследствие техногенного нарушения геологического строения на местности и движущаяся с высокой скоростью, вымывает из них мелкие частицы, и грунты теряют часть своей прочности.

Возможны просадки лессовидных грунтов, сложенных из прине­сенных ветром мельчайших обломков кварца, полевого шпата, кальция и слюды. В сухом состоянии лесс обладает значительной прочностью, но при увлажнении утрачивает значительную ее часть, поскольку вода, как правило, нарушает сцепление частиц и пористую структуру отло­жений. Возникает процесс прогрессирующего разрушения, приводя­щий к значительным просадкам породы, составляющим до 10% мощ­ности слоя. Известны случаи понижения уровня дневной поверхности из-за описываемого явления, достигающие 4,5 м.

Не менее опасны оползневые явления, часто протекающие в резуль­тате техногенной деятельности в городах, нарушения природного со­стояния геологических пород. Предотвращение оползней — одна из важнейших экологических задач градостроительства, тем более что в России территории около 200 городов подвержены этому явлению.

Сползание геологических пород характерно для крутых склонов, где поверхность имеет уклон более 30%, но сползают и так называе­мые подошвенные слои на почти горизонтальном рельефе. Такой оползень наблюдали в Подмосковье у рек Пахры и Москвы при уклоне всего 18%. Аналогичный оползень имел место в Англии.

Причины сползания и оплыва пород разнообразны, но не послед­нее место занимают подгрузка склонов застройкой и другая челове­ческая деятельность, например подработка склонов. Подтопление подземными водами и увлажнение поверхностными являются катали­затором оползней, поэтому не случайно рельеф нарушается у рек, крупных водоемов и морей. Обычно сползают наносные породы, но есть примеры, хотя и довольно редкие, оползней в твердых, напри­мер известняках.

Овраги образуются за счет струйчатой эрозии, вызванной периоди­ческим действием водных потоков, образующихся во время таяния снега или обильных дождей. Рукотворное изменение системы поверх­ностных водотоков и уничтожение растительности на склонах усугуб­ляет процессы оврагообразования.

Появление оврагов — довольно длительный процесс. Сначала на местности появляются вытянутые в сторону стока промоины, называе­мые депрессиями рельефа. Потом они углубляются и принимают раз­личные формы. Образуются боковые ответвления — отвершки, пред­ставляющие собой маленькие овражки. Овраги могут быть также след­ствием динамичных сдвигов рельефа и сползания откосов.

Подтопление территорий, как правило, является следствием чело­веческой деятельности. Гидрогеологический режим изменяется при ликвидации болот, этого естественного испарителя грунтовых вод. По­этому засыпкой болота стимулируется нарушение режимов испарения и естественного водообмена на прилегающей территории.

Большие заасфальтированные площади, засыпанные овраги и балки ' также изменяют природные условия испарения влаги и движения фильтрационных стоков на местности. В этих случаях возможно не только повышение уровня грунтовых вод. Стоки, загрязненные выбро­сами автомобильного транспорта и жидкими отходами производств, попадают в эти воды и делают их токсичными. Такое загрязнение вле­чет за собой последствия. Во-первых, подземные воды становятся не­пригодными для использования в бытовых и хозяйственных целях. Во-вторых, загрязненные верховодки препятствуют озеленению терри­торий, так как деревья гибнут из-за солей, содержащихся в почве. В-третьих, воды глубоких водоносных слоев становятся агрессивными для подземных коммуникаций и геологических пород, увеличивают скорость их разрушения, что может привести к выходу из строя инже­нерных систем, просадкам и провалам поверхности на больших терри­ториях.

На территориях, инженерно благоустроенных много лет назад, воз­никает другая проблема. Длительная эксплуатация подземных водопроводящих инженерных сетей без должного профилактического ре­монта и вследствие этого в значительной степени изношенных создает крайне неблагоприятную экологическую ситуацию. До 20% транспор­тируемой жидкости попадает в грунты и вызывает не только повыше­ние уровня подземных вод. Канализуемые стоки становятся агрессив­ными к окружающей геологической среде, засоряют грунты и почвы токсичными веществами.

Геофизические нарушения литосферы отражают на картах террито­рий. По степени геологического риска их делят на четыре группы: чрезвычайно опасные весьма опасные, опасные и малоопасные. На рис. 2.1 показан план экономического района, где выделены зоны раз­личной степени экологического риска в почвах и грунтах.

Дата добавления: 2014-01-11