Види і наслідки техногенного впливу

Техногенез та його вплив на навколишнє середовище

Тема 13.

Виробнича і науково-технічна діяльність людини змінює навколишнє середовище своїм втручанням у природні процеси, які відповідно прискорюються чи сповільнюються, а іноді їм надається інший напрямок. Сучасна техніка зробила людину настільки могутньою, що природа стає нездатною протистояти їй. Тому діяльність людей у масштабах планети доцільно розглядати як могутній екзогенний геологічний фактор. Навколишнє природне середовище, у якому здійснюється діяльність людей, також є геологічним. Це реальний фізичний простір, що включає верхню частину земної кори і частково зовнішні оболонки Землі, які взаємодіють з нею.

Процес зміни природних комплексів і біоценозів під впливом виробничої діяльності людини називається техногенезом.

Біоценоз – сукупність усіх видів живих організмів, що населяють визначену географічну територію.

Уся область Землі, що зазнає техногенного впливу, називається техносферою чи ноосферою (грецьк. ноос – розум), тобто зони, яка піддається впливу людини та техніки на геологічне середовище. Однак такий вплив у ряді випадків не можна віднести до розряду розумних дій, оскільки він призводить до поступових незворотніх втрат природних комплексів та загальної деградації біосфери. Усе це ставить під загрозу саме існування людей на Землі.

У зв'язку з цим в останні десятиріччя сформувався новий науковий напрямок, який займається питаннями вивчення взаємозв'язку організмів між собою і навколишнім середовищем у біосфері. Цей напрямок називається екологією. У своєму складі він має ряд наукових дисциплін, у тому числі геологічну екологію. Теоретичною основою екології є учення про загальний взаємозв'язок і взаємозумовленість у природі. Цілеспрямована діяльність людей неможлива без обліку взаємозв'язків у природних системах. Тому екологія визначає поводження людини і в цілому суспільства у природі.

Техногенний вплив зумовлюється інженерно-будівельною, сільско- господарською, гідротехнічною, гірничотехнічною та іншими видами діяльності людини. З усіх факторів техногенезу гірничотехнічні роботи мають найбільш суттєві наслідки, оскільки вони поширюються не тільки на поверхню Землі, але й на глибокі її надра.

Підземна розробка родовищ викликає різні порушення поверхні, виснадження запасів підземних вод, забруднення атмосфери різними газами та пилом, водойм і водотоків шахтними водами та ін. Для видобутку корисних копалин відкритим способом під гірничі відводи відчужуються значні площі земель сільськогосподарського призначення. Проведення відкритих гірничих робіт не тільки порушує земну поверхню, але й змінює гідрогеологічні і мікрокліматичні умови місцевості. Великої шкоди природі завдають також відходи дробильних, збагачувальних та агломераційних фабрик.

Кінцевий результат техногенного впливу залежить від двох основних факторів – характеру самого впливу і геологічних особливостей того природного об'єкта, на який він спрямований.

З геологічних особливостей найбільш істотними є тектонічна і геологічна будова району, геоморфологічні, фізико-географічні, гідрогеологічні та інженерно-геологічні умови.

Наслідки техногенезу визначаються належністю теріторій до платформних чи геосинклінальних зон. Це зумовлене тим, що означені регіони відрізняються за розвитком складчастих і розривних дислокацій, за складом та характером сполучення породних комплексів, тектонічною активністю й за іншими особливостями. Саме ступінь розчленованості рельєфу, крутість схилів, фізико-географічна зональність визначають напрямок і інтенсивність розвитку окремих процесів техногенезу і відповідний характер змін геологічного середовища. Властивості гірських порід, характеристика водоносних горизонтів, склад та режим руху підземних вод – цим факторам належить важлива роль у техногенезі.

Характер техногенного впливу на геологічне середовище визначається видом технічної діяльності, що викликає ті чи інші геологічні наслідки. Самі ж наслідки поділяють на мінерагенічні, геохімічні, геофізичні, геотермічні, геодинамічні, геоморфологічні, гідрогеологічні, інженерно-геологічні.

Мінерагенічні та геохімічні наслідки зумовлюються перерозподілом речовини земної кори у процесі гірничовидобувних та будівельних робіт. Мінерагенічні наслідки виявляються у виснаженні мінеральних ресурсів і викликають нові зміни у технологіях освоєння родовищ. Геохімічні наслідки виявляються у порушенні існуючого хімічного складу земної кори та природної екологічної рівноваги.

Геофізичні виявляються у виникненні штучних фізичних полів (блукаючих струмів, сейсмічних і звукових хвиль), які впливають на гірські породи, підсилюють корозію металів, підвищують хімічну агресивність води, тощо.

Геотермічні виявляються у зміні теплового режиму поверхні літосфери, водяних потоків і водойм. Ці зміни особливо відчутні в районах розвитку мерзлих ґрунтів.

Геодинамічні виявляються у порушенні природної геостатичної рівноваги у верхній частині земної кори, яке викликається видобуванням корисних копалин, відкачкою води, нафти, газу. Усе це призводить до різних форм зрушення породних масивів.

Геоморфологічні виявляються у виникненні специфічного техногенного рельєфу за рахунок обвалень і просідань земної поверхні, утворення породних відвалів, гребель, кар'єрів, комунікацій.

Гідрогеологічні наслідки виявляються у зміні ресурсів, режимів та якості підземних вод.

Інженерно-геологічні наслідки виявляються в активізації зсувних, осипних, суфозійних явищ і виникненні нових екзогенних процесів, які раніше не були властиві для тої чи іншої місцевості.

Техногенний вплив поширюється на весь комплекс екзогенних процесів – вивітрювання, денудацію, акумуляцію, діагенез шляхом змін у діяльності окремих агентів цих процессів. Техногенний вплив також змінює склад зовнішніх геосфер та земної кори.

Техногенні зміни зовнішніх геосфер у ряді районів Землі кризового рівня.

Техногенні зміни в атмосфері призвели допорушення газової рівноваги в ній. Приблизно за 100 минулих років концентрація вуглекислого газу підвищилася з 0,027% до 0,033%, а в ХХІ сторіччі може зрости до 0,038%, якщо викиди його збережуться на існуючому рівні. Збільшення вмісту СО₂ в атмосфері веде до потепління клімату.

Загальне запилення атмосфери викликає парниковий ефект, тому що воно стримує відтік тепла, яке випромінюється Землею у космічний простір.

Неухильно зростає теплове забруднення атмосфери за рахунок розвитку міст і тепловипромінюючих технологій. Усе це підвищує температуру в містах на 1-2°С. Загальне потепління на планеті може призвести до більш інтенсивного танення льодовиків, що зумовить підвищення рівня води у Світовому океані, затоплення величезних територій суші, зміни клімату.

Техногенні зміни гідросфери виявляються у забрудненні поверхневих та підземних вод і у зміні їх режиму. Виділяють такі види забруднення вод:побутове, агрохімічне, промислове.Побутове – зумовлено різними миючими засобами, органічними та іншими речовинами, які складно віддаляються з води під час її очищення. Таким чином виснаджуються водяні ресурси. Агрохімічне – відбувається за рахунок тривалого застосування у сільськогосподарському виробництві добрив та ядохімікатів. Ці речовини перетворюють найближчі до поверхні горизонти підземних вод непридатними для питного водопостачання, а потрапляючи в озера і водоймища перетворюють їх у мертві зони. Промислове – зумовлено стоками підприємств і в даний час здобуває планетарних масштабів. У відходах виробництва, що скидаються у водотоки і водойми, міститься велика кількість шкідливих і токсичних речовин. Ці речовини переважно важкорозчинні і не розкладаються. Особливе місце серед забруднювачів займають нафтопродукти і радіоактивні відходи. Одна крапля нафти здатна утворити на воді плівку площею 0,3 м²,яка перешкоджає кисневому обміну, випару води, порушуючи цим екологічну рівновагу. В океан щорічно надходить близько 6 млн. т нафтопродуктів у зв’язку з їх видобутком і транспортуванням.

Поховання промстоків та їх інфільтрація викликають забруднення підземної гідросфери, що перешкоджає організації водопостачання. Дренаж підземних вод гірничими виробками часто призводить до повного виснаження водоносних горизонтів на протязі десятків і сотень кілометрів, а штучні водоймища, канали, витоки з каналізацій – до підтоплення територій внаслідок підвищення рівнів ґрунтових вод.

Техногенні зміни земної кори впливають на її склад, будову та рельєф.

Склад земної кори потерпає змін унаслідок масового витягання з її надр корисних копалин, їх розсіювання і перерозподілу у просторі. У цьому відношенні діяльність людини набула протилежної спрямованості у порівнянні з природними геологічними процесами. Будова земної кори також змінюється під впливом гірничотехнічної діяльності. Гірничі роботи порушують структуру масивів гірських порід, створюють порожнини і порожнечі, які за своїми масштабами перевершують природні печери. Тривала відкачка нафти та води призводить до порушень геостатичної рівноваги і перерозподілу мас у земній корі. Утворюються регіональні опускання територій до 5-10 м. Наприклад, відкачка підземних вод у Мехіко призвела до осідання міської поверхні майже на 9 м, а в Токіо – за 50 років на 3,5 м. Рельєф земної поверхні змінюється у зв’язку з будівництвом міст, доріг, гідротехнічних та інших споруд. Найбільш контрастні форми рельєфу – відвали (позитивні) і кар'єрні виїмки (негативні) – створюються у процесі гірничовидобувної діяльності. Глибина кар'єрів сягає 300-800 м і проектуються ще більш глибокі виїмки. На противагу гірничовидобувній, інженерно-будівельна діяльність має на меті знівелювати, зрівняти поверхню. Тому знижені ділянки засипають, а піднесені – зрізують.

Техногенні зміни геологічних процесів. Під впливом техногенезу змінюються і природні геологічні процеси, особливо екзогенні, які зв'язані з діяльністю атмосфери, поверхневих і підземних вод.

Техногенез прямо чи побічно підсилює процеси вивітрювання, які під час проведення гірничих робіт можуть здійснюватися на великих глибинах. Вивітрюванню піддаються підняті на поверхню породи і корисні копалини. Наслідком цього є утворення техногенної кори вивітрювання. Зараз більше половини площі суші зазнає техногенного вивітрювання.

Техногенез суттєво активізував процеси водяної ерозії. Посилення площинної ерозії пов'язане з розорюванням земель на схилах, а лінійної (руслової) ерозії зумовлене будівництвом міст, гірничопромислових та інших підприємств, доріг та іригаційних систем.

Відбувається посилення вітрової ерозії. Цьому сприяє знищення рослинності, оранка земель, осушення ґрунтів, будівництво насипів, тощо.

Різні види техногенезу повсюдно підсилюють морську абразію, карстоутворення і гравітаційні явища – осипи, обвали, зсуви. Уважається, що близько 80% сучасних зсувів мають техногенну природу внаслідок підрізування схилів, неправильної організації стоків, будівництва на схилах, зволоження ґрунтів під будівельними об'єктами та ін.

Техногенез впливає і на процеси, що відбуваються усередині земної кори, які за характером свого прояву умовно можна віднести до ендогенних. Так, згадані вище опускання поверхні внаслідок відкачок нафти та води можуть супроводжуватися утворенням зяючих тріщин і розломів довжиною у сотні метрів. Такі ж деформації і невеликої сили землетруси мають місце під час проведення підземних ядерних випробувань.