Техногенные изменения ландшафтов
Техногенные изменения ландшафтов в районах развития нефтедобывающей промышленности
Добыча нефти и газа относится к региональному типу производств, охватывающих территории в сотни и тысячи квадратных километров. Нефте- и газодобывающие районы соседствуют с перспективными территориями, где ведутся поисково-разведочные геофизические и буровые работы, и в будущем возможно строительство новых комплексов. Нефтяной промысел эксплуатирует одно или несколько месторождений. На его территории размером в десятки и сотни квадратных километров функционируют и оказывают воздействие на природную среду эксплуатационные, разведочные, наблюдательные и нагнетательные скважины, сборные пункты, насосно-компрессорные скважины, пункты первичной подготовки нефти, сеть трубопроводов и другие сооружения, обеспечивающие добычу и транспортировку нефти.
Воздействие всего комплекса этих технических сооружений приводит к разнообразным нарушениям компонентов природных ландшафтов, и, в конечном счете, может создать на территории нефтегазового предприятия кризисные экологические ситуации. Эти воздействия могут выражаться в:
— механическом нарушении почвенно-растительного покрова,
— воздействии на геологическую среду,
— тектонической активизации недр.
Механические нарушения почвенного покрова и растительности вызывают: усиление криогенных процессов (термокарста, термоэрозии, солифлюкции, пучения, оживление курумов) эрозию, дефляцию.
Воздействия на геологическую среду приводят к проседанию земной поверхности и, как следствие, к заболачиванию, подтоплению, или осушению. Нарушение гидрогеологических условий приводит к изменению водно-физических характеристик почвы, вызывая нарушения установившихся ландшафтно-геохимических процессов.
Тектоническая активизация проявляется в сейсмичности, микроподвижках пластов, образовании трещин. Это вызывает механическую деструкцию почв и грунтов, отток части жидкости из недр на поверхность, усиление карстообразования, засоление и загрязнение грунтовых вод.
Кроме природных, возникновению кризисных экологических ситуаций способствуют антропогенные факторы:
· разливы нефти и соленых вод (хронические утечки или залповые выбросы);
· попадание в природную среду промысловых сточных вод, химических реагентов, буровых жидкостей.
Нефть и сопутствующие ей химические вещества производят изменения во всех компонентах ландшафта: нарушается структура, водно-солевой режим почв, соотношение и подвижность химических элементов, трансформируется почвенный биоценоз, деградирует наземная растительность, загрязняются поверхностные и грунтовые воды. Для оценки загрязнения ландшафта важно знать как состав и количество разлитой жидкости, так и физико-географические факторы среды. Признаки нарушения состояния ландшафтов связаны со следующими явлениями:
· постепенным увеличением содержания в почвах нефтяных компонентов, продуктов их трансформации, хлоридно-натриевых и сульфатно-натриевых солей;
· неуклонным уменьшением продуктивности почв,
· ухудшением состояния растительности ( в том числе лесов), появлением признаков “эвтрофикации” или уменьшением объема фитомассы водоемов.
При увеличении содержания в почвах нефтяных компонентов происходят изменения химического состава, физических свойств и структуры почв; резкая трансформация фракционного состава гумуса, изменение окислительно-восстановительных условий, увеличение подвижности ряда микроэлементов. Нефтяные компоненты, аккумулируясь в почвенных горизонтах, обволакивая корни, листья и стебли растений и проникая через клеточные мембраны, нарушают водно-воздушный баланс среды и организмов, разрушают сложившиеся трофические связи. Это приводит к неуклонному снижению продуктивности почв, ухудшению состояния растительности вплоть до гибели почвенных животных и растений. Уровень загрязнения, при котором происходят эти первые изменения, зависит от конкретных ландшафтных условий, облегчающих или затрудняющих самоочищение среды. Допустимая концентрация нефтепродуктов в почвах, при которой не требуется проведения мероприятий по санации почв составляет 1000 мг/кг (1%) и достигает 5000-6000 мг/кг. Полное уничтожение растительности (травянистой) и более половины древесной происходит при насыщении гумусового горизонта нефтью в степных районах — более 6%, в таежно-лесных — более 3%, в мерзлотно-тундрово-таежных — более 0,5-1%.
Контроль за состоянием почв в районах добычи нефти может проводиться на основе мониторинга уровней содержания и качественного состава широкой гаммы относительно устойчивых органических соединений — полициклических ароматических углеводородов (ПАУ). В почвах присутствуют ПАУ, генетически связанные с процессами, протекающими в почвах. Появление специфических групп ПАУ, продуктов биохимической их деградации (т.е. сдвиг в соотношении отдельных групп) является хорошим индикатором начальных этапов загрязнения. Диагностика ранних стадий изменения ландшафтов при загрязнении нефтью может проводиться также с помощью изучения физиологического состояния автотрофных организмов (почвенные и водные водоросли) высших растений и микроорганизмов. Установлено, (метод флюоресценции и послесвечения), что если после загрязнения уровень фотосинтетической активности не опустился ниже 40-60% по сравнению с контрольными величинами, то биоценоз может восстановиться (число живых клеток не ниже 15-20%).
Восстановление почв и ландшафтов в целом после нефтяного загрязнения должно базироваться на максимальной мобилизации внутренних резервов геосистем для восстановления своих первоначальных функций. Самовосстановление и рекультивация — неразрывный биогеохимический процесс, а рекультивация — ускорение процесса самоочищения с использованием природных резервов — климатических, микробиологических, ландшафтно-геохимических. Общая длительность процесса рекультивации зависит от почвенно-климатических условий и характера загрязнения. Наиболее быстро этот процесс может быть завершен в степных, лесостепных и влажных субтропических условиях и составит 2-5 лет.
Техногенные изменения ландшафтов под воздействием теплоэлектростанций
Наиболее сильное влияние на прилегающую территорию теплоэлектростанция (ТЭС) оказывает дымовыми выбросами золы, окислов серы и азота. Другие виды воздействий оказывают существенное влияние на компоненты ландшафта лишь в сочетании с другими воздействиями.
Дымовые выбросы ТЭС на твердом топливе подщелачивают атмосферные осадки, почву и поверхностные воды. В условиях промывного режима почв лесной зоны (таежные ландшафты на бескарбонатных породах) поступление содержащих щелочи атмосферных осадков приводит к понижению кислотности, дополнительному поступлению элементов питания за счет зольных выбросов угольных ТЭС, что может положительно сказаться на биопродуктивности ландшафтов. Но при высоких концентрациях в золе кальция возможно формирование экологически кризисной ситуации для кальциефобов в зоне, непосредственно прилегающей к ТЭС.
В степной и сухостепной зонах кризисные ситуации вокруг ТЭС могут возникнуть из-за повышенной запыленности приземной атмосферы за счет худшего ее самоочищения при малом количестве осадков и вторичном запылении за счет перемешивания выпавшей золы и пыли со слабо задернованной и сухой поверхностью почвы.
Особенно остро это может проявляться в селитебных зонах, ухудшая санитарно-гигиенические условия зон, попадающих в сферы влияния угольных ТЭС. Поэтому с антропоцентрических позиций более негативные экологические последствия от работы угольных ТЭС следует ожидать в степных и сухостепных ландшафтах.
Дымовые выбросы мазутных и (в меньше степени, газовых) ТЭС содержат значительное количество окислов серы и азота и подкисляют атмосферные осадки, поверхностные и подземные воды. В условиях лесной зоны с промывным режимом подкисление ведет к усилению выноса катионогенных элементов из поглощающего комплекса дерново-подзолистых почв, что отрицательно сказывается на их плодородии и биопродуктивности ландшафта. Окислы серы и азота непосредственно оказывают негативное воздействие на фотосинтезирующие органы растений. Отмирание лишайников и повреждение сосняков наблюдается при концентрациях окислов серы 0,03-0,2 мг/м 3 . В зонах локального влияния мазутных ТЭС в лесных ландшафтах можно ожидать экологически неблагоприятных, а иногда и кризисных ситуаций связанных с закислением поверхностных вод, усыханием хвойных лесов и растений кальциефилов в наименее устойчивых к кислотным выбросам ландшафтах, снижение продуктивности лесных ландшафтов и сельскохозяйственных угодий.
В лесостепных и степных ландшафтах с черноземными и каштановыми почвами, буферность которых значительно выше, чем объемы поступающих за счет выбросов ТЭС дополнительных кислот, их влияние будет минимальным.
Выбросы ТЭС осуществляются на большую высоту и поэтому в зоне, непосредственно примыкающей к ТЭС, выпадает не более 10% от выброшенных окислов серы и их производных и половина дымовых выбросов. Остальная часть включается в транзитные потоки регионального уровня, что в комплексе с другими загрязняющими производствами может создавать региональные неблагоприятные и кризисные экологические ситуации, связанные, например, с усыханием и снижением продуктивности части лесов на значительном удалении от ТЭС. Исследования показали, что повреждаемость растений одного и того же вида или их устойчивость к двуокиси серы меняется в 1,5-3 раза в зависимости от вида ландшафта и положения в нем. Различия же в устойчивости к двуокиси серы разных видов древесных растений в одном и том же ландшафте могут достигать 1-1,5 порядков.
Учитывая, что приземные концентрации окислов серы и азота даже в локальных зонах вокруг современных ТЭС с трубами высотой 200-300 м, как правило, относительно невелики, говорить о коренной перестройке ландшафтов как целого, при отсутствии других воздействий можно только по отношению к ограниченным, наименее устойчивым видам. Остальные же ландшафты ранга фаций и их групп будут претерпевать различные антропогенные модификации по тем или иным природным компонентам или их параметрам. Например, в таежных ландшафтах это может быть смена основной лесообразующей породы, для которой эта ситуация является кризисной, на второстепенную. Однако при дополнительных антропогенных воздействиях или при некоторых естественных экстремальных отклонениях в состоянии природной среды (например, засухах или очень влажных годах) наименее устойчивые, сильно модифицированные ландшафты уже целиком могут оказаться в экологически кризисном состоянии.
Источник статьи: http://biofile.ru/geo/14181.html
Особенности природно-техногенных ландшафтов
Природно-техногенные ландшафты формируются в результате изменения биоты: происходит распашка земель, формируются агрофитоценозы и т. д. Вместе с биотой изменяется и окружающая территория: появляются застроенные местности в населенных пунктах, карьеры в горнорудных районах и т. д. Антропогенно поступает огромная масса поллютантов, из-за чего нарушаются биогеохимические круговороты, повреждается биота, что ведет к смене ландшафтов. Однако, необходимо отметить, что не все первоначально ненарушенные ландшафты в результате антропогенной и техногенной деятельности деградируют. Определенная часть природных ландшафтов может совершенствоваться. Техногенные воздействия могут не оказывать существенного влияния на ландшафт, обмен энергии, веществ между техническими сооружениями и природным образованием минимален. Существование природно-техногенных ландшафтов оправдано с позиции все большей урбанизации территорий и формирования новых природных участков, которые были бы оптимальны для дальнейшей деятельности человека.
Большую проблему составляет то, что человек на месте естественных ландшафтов производит сельскохозяйственные работы, в результате чего на месте с богатыми природными агроэкосистемами создаются обедненные агроэкосистемы. В будущем планируется работа по определению территорий с критической техногенной нагрузкой для определения местностей с наибольшим разнообразием вредных веществ, что позволит определить их границы и произвести их очистку. Необходимо обследовать экологическую обстановку в воздухе, подземных водах и в целом окружающей среды. При этом необходимо определить соответствует ли уровень поллютантов предельно, максимально или временно допустимым концентрациям. После этого производится определение природных местностей, нуждающихся в проведении рекультивации или очистке.
Данный пример с сельскохозяйственным использованием земель показывает разностороннюю направленность естественных и антропогенных ландшафтов. Так, зарастание пашни сегетальной флорой относится к гомеостазу (устойчивость) природной системы, а по отношению к техногенной системе то же самое свидетельствует о неустойчивости, поскольку не выполняется социально-экономическая функция, для которой был предназначен этот техногенный ландшафт.
Классификация техногенных ландшафтов
Их разнообразие подразделяется на горнопромышленные и промышленно-заводские. В большей степени изучается первая группа.
Ландшафты подвержены различным изменениям. По этому критерию они классифицируются на несколько группировок:
- Условно неизменные, не подвергавшиеся воздействию, связанному с деятельностью человека, напрямую. В них обнаруживаются следы данного воздействия при протекании биогеохимических циклов. Сюда можно отнести техногенные осадки в Арктике, Антарктиде.
- Слабоизмененные, характерные для экстенсивного ведения хозяйства, которые затрагивают флору и фауну, с преимущественно обратимым характером главенствующих. В качестве примеров можно привести ландшафты экватора, тундры, тайги.
- Среднеизмененные, где преобразование произошло для отдельных компонентов необратимое (например, вырубка леса), наблюдаются нарушения в водном и тепловом балансах.
- Сильноизмененные, характерные для интенсивного ведения хозяйства, затрагивается большинство компонентов, наблюдаются необратимые нарушения. Сюда относятся эрозионные, обезлесенные, подтопленные ландшафты, а также те из них, в которых наблюдается загрязнение различных сфер жизни.
- Культурные ландшафты — их структура приведена в благоприятное соотношение с научной точки зрения. Этот вид должен сочетать в себе экономическую эффективность с высокой производительностью и быть такой средой, где каждый человек мог бы сохранять свое здоровье и развиваться в духовном, и в физическом плане. Только часть ландшафтов может быть преобразована в культурные. Должны оставаться «легкие планеты». К последним можно отнести полупустыни и пустыни, тундры, а также малоосвоенную тайгу.
Восстановление нарушенных ландшафтов
Любая ограниченная земная поверхность с вмешательством человека нарушена в разной степени. Если нарушение произошло слабое, то за счет природных сил самовосстановления и саморегулирования, снижения техногенной нагрузки будут способствовать тому, что ландшафт возвратится в исходное или близкое к нему положение. В случае же сильного нарушения ландшафта образуются новые техногенные формы, не присущие природному ландшафту (отвалы, траншеи, трубопроводы и т. д.), что затрудняет процесс самовосстановления или делает его практически невозможным.
Если же процесс восстановления остается возможным, то он может длиться десятки и даже сотни лет. Устойчивость ландшафтов определяется геохимической совместимостью различных природных процессов и воздействий, обусловленных деятельностью человека. Техногенез подразделяется на совместимый с базовыми природными процессами, способствуя их усилению и действуя в противоположном направлении на гомеостаз, так и несовместимым с ними, способствуя их уменьшению и увеличивая гомеостаз. Примером первого воздействия техногенеза является выпадение кислых осадков на такие же почвы, а второго — выпадение тех же осадков на щелочные почвы.
Поэтому проводят различные мероприятия с целью восстановления ценности (прежде всего, с точки зрения эстетики, медицины и ведения хозяйства) ландшафта. Этот процесс называется рекультивацией ландшафтов. В качестве объектов этого процесса выступают горнопромышленные ландшафты и сельскохозяйственные техногенные ландшафты. Именно она позволит создать культурные ландшафты. Наиболее перспективно и экономически целесообразно облесение отвальных ландшафтов. Для этих целей лучше всего использовать облепиху крушинолистную.
Статистика использования ландшафтов
На нашей планете присутствует 149 млрд. га суши, из которых на земли, которые могут быть вовлечены в хозяйственный оборот земли приходится 60 млрд. га. Площадь земель, нарушенных в разной степени человеком приближается к 25 млрд. га, из которых 10 млрд. заняты техногенными ландшафтами, прежде различными поселениями, сооружениями, горными выработками, полигонами, коммуникациями, то есть биосферная регуляция в данных ландшафтах практически исключена.
15 млрд. гектар находятся под агроландшафтами, исключая пастбища, на долю которых приходится еще 25 млрд. га, то есть к ландшафтам, измененным деятельностью человека, на сегодняшний день относится порядка 50 млрд. га, что находится выше предельного значения ландшафтов, измененных деятельностью человека. Площадь пашни в настоящее время может увеличена за счет сокращения площади пастбищ и лесов, что повлечет за собой экологические и экономические проблемы. Поэтому техноландшафты планируется создавать в зонах полупустынь и пустынь, площадь которых превышает 30 млрд. га.
Пути оптимизации техногенеза
Все разнообразие ограниченных природными границами участков земной поверхности должно поддаваться управлению. В ненарушенных ландшафтах центром управления являются естественные силы, в то время как в нарушенных регуляция осуществляется управлением людьми.
Самым первым путем оптимизации техногенеза является оптимизация биологических круговоротов для достижения разнообразия продукции и достижения ее высокой продуктивности. Микроорганизмы-деструкторы должны действовать быстро, слаженно, элементы питания не должны выходить за пределы за пределы соответствующего биологического круговорота. Недостающие элементы должны привноситься из вне, излишние — уходить из кругооборота. Необходима мобилизация внутренних ресурсов ландшафта.
Вторым путем оптимизации техногенеза является создание благоприятного круговорота воды, при этом необходима защита как поверхностных, так и подземных вод за счет образования геохимических барьеров.
Третьим путем оптимизации техногенеза является комплексное использование сырья. Огромные терриконы скапливаются около карьеров и угольных шахт. Выход готовой продукции из недрового сырья не превышает 10%. В идеале необходимо добиться безотходной технологии с утилизацией всех компонентов сырья.
Источник статьи: http://wood-prom.ru/analitika/14941_osobennosti-prirodno-tekhnogennykh-landshaftov
