Геохимические критерии

В качестве критерия оценки эколого-геохимического состояния компонентов природной среды и экологической обстановки территории чаще всего используется суммарный показатель содержания загрязнителей Z_c, так как геохимические аномалии имеют полиэлементный состав.

где K_c - коэффициент концентрации (отношение содержания химического элемента в оцениваемом объекте к его фоновому содержанию); n — число химических элементов, входящих в изучаемую ассоциацию.

По суммарному содержанию тяжелых металлов в почвах Z_c под руководством Ю.Е.Саета была разработана четырехранговая ориентировочная оценочная шкала системы "почва-человек":

1. допустимая степень загрязнения почв (Z_c<16). Для данных местностей характерны наиболее низкие показатели заболеваемости детей, и частота встречаемости функциональных отклонений минимальна;

2. умеренно опасная степень загрязнения (Z_c=16-32). Характерно повышение уровня общей заболеваемости населения;

3. опасная степень загрязнения почв (Z_c=32-128). Отмечаются высокий уровень общей заболеваемости, рост числа часто болеющих детей, а также детей с хроническими заболеваниями, нарушениями функционального состояния сердечно-сосудистой системы;

4. чрезвычайно опасная степень загрязнения почв (Z_c>128). Характерно наряду с высоким уровнем заболеваемости детей нарушение репродуктивной функции женщин (увеличение токсикоза беременности, преждевременных родов, мертворождаемости, гипотрофии новорожденных).

Однако следует иметь в виду, что при использовании данного показателя не учитываются ни подразделения на классы гигиенической опасности, ни современные разработки по токсикологии химических элементов. Одна и та же степень загрязнения по суммарному показателю может быть вызвана различными тяжелыми металлами.

Объединение химических элементов в группы для оценки совместного воздействия следует делать на основе либо общности их химических свойств, либо на основе их токсикологической опасности для живых организмов. В настоящее время этот вопрос мало изучен и требует постановки специальных исследований.

Глава 3 ГЕОДИНАМИЧЕСКАЯ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ФУНКЦИЯ ЛИТОСФЕРЫ

3.1 Определение, значение и структура геодинамической экологической функции литосферы

Под геодинамической экологической функцией литосферы понимается функция, отражающая способность литосферы влиять на состояние биоты, безопасность и комфортность проживания человека через природные и антропогенные (техногенные) геологические процессы и явления. Их проявление и развитие в природных условиях связано как с внешними космическими факторами, так и со сбросом (разрядкой) напряжений в геофизических полях Земли, а воздействие геологических процессов на биоту - с перемещением вещества земной коры и преобразованием рельефа. Следовательно, геодинамические экологические свойства литосферы обусловлены как энергетической составляющей литосферы, так и динамикой ее вещественного состава, включая рельефообразующие факторы. Становление этих свойств литосферы шло параллельно с эволюцией Земли и биосферы и отличалось пульсационным развитием. Эпохи активизации геологических процессов и катастроф сменялись этапами их затухания и стабилизации. На современном этапе особое значение в оценке влияния на биоту имеют антропогенные геологические процессы - порождение эпохи техногенеза, резко усилившей активность и динамику, как природных процессов, так и вызвавшей к жизни развитие так называемых антропогенных геологических процессов.

Отличительной чертой геодинамической функции является возможность ее реализации как непосредственно в виде негативного воздействия по отношению к биоте, так и опосредованно - через ресурсную, геофизическую или геохимическую функции.

В настоящее время наметились два пути, два подхода к оценке воздействия геодинамического фактора литосферы на биоту. Первый из них связан с анализом и оценкой воздействия отдельных геологических процессов или их парагенетических комплексов, главным образом, на человека и по существу сводится к выявлению экологических последствий проявления этих процессов. Второй подход связан с изучением современных геодинамических зон и аномалий литосферы и их интегральным воздействием на биоту, включая человека. Эти зоны определяют особенности распределения напряженного состояния массивов горных пород, развитие участков трещиноватости и проницаемости, что, в свою очередь, влияет на особенности циркуляции подземных вод, интенсификацию неблагоприятных геологических и экологически опасных техногенных процессов. Активные геодинамические аномалии могут контролировать проникновение физических и химических загрязнителей в литосферу, влиять на окружающий ландшафт, биологические объекты, на здоровье человека и существенно снижать ценность земельных ресурсов, влиять на уровень земельной ренты в пределах городских территорий.

Исходя из сказанного, объектом изучения эколого-геодинамических исследований будут геологические процессы и геодинамические зоны и аномалии, а предметом изучения - знания о воздействии этих компонентов литосферы на биоту.

Структура геодинамической экологической функции литосферы определяется объектом ее изучения и включает в себя ряд иерархических уровней. На первом уровне рассматриваются все геологические процессы и геодинамические зоны. На втором иерархическом уровне выделяются группы геологических и некоторых других природных (гидрологических, климатических и др.) и техногенных процессов, различающихся по характеру проявления и воздействия на экосистему и человека, и геодинамические аномалии.

3.2 Геологические процессы и их экологические последствия

3.2.1 Систематика геологических и других природных процессов по экологическим последствиям

Вопросам классифицирования природных, в том числе и геологических процессов, посвящен не один десяток публикаций. Классификации построены в основном по генетическому принципу, но ни одна из них не учитывает влияние этих процессов ни биоту.

В последние годы появилось несколько классификаций природных процессов с учетом экологических последствий их проявления. К ним следует отнести классификацию неблагоприятных и опасных природных процессов и явлений С.М.Мягкова (1997). В зависимости от физической сути явления, длительности и площади проявления, а самое главное по характеру воздействия на экосистему им выделены три типа этих процессов:

1. оказывающие преимущественно разрушительное воздействие (падение метеоритов, ураганы, тайфуны, смерчи, наводнения, землетрясения, цунами, потоки вулканических лав и пепла, обвалы, оползни, сели, лавины, подвижки ледников);

2. оказывающие парализующее или истощающее воздействие (дефляция почвы, овражная эрозия, заиление водохранилищ и др.);

3. способные вызвать природно-технические катастрофы (карст, термокарст, термоэрозия, солифлюкция и др.).

Вторая группа классификаций природных процессов экологической направленности (Кофф, 1997), учитывает тяжесть последствий проявления процессов для человека через оценку социально-экономического ущерба. Все процессы подразделены на две группы: приводящие и не приводящие к гибели людей. Однако в наибольшей степени для решения поставленной задачи соответствует классификация природных и геологических процессов, предложенная Н.С.Красиловой (1997) под руководством В.Т.Трофимова. Она построена с учетом числа возможных жертв от проявления тех или иных процессов и возможной площади поражения, а также временных и пространственных характеристик того или иного процесса (приложение Б). Однако и эта классификация не в полной мере обеспечивает учет экологических последствий от проявления процессов, так как такая оценка многофакторна. Дело в том, что любой ряд процессов, построенный по числу жертв достаточно условен и относителен, так как зависит от интенсивности процесса, плотности населения, научно-технического уровня развития общества и территориальной принадлежности. Кроме того, далеко не каждое проявление опасного процесса сопровождается человеческими жертвами.

Можно предложить еще одну экологически ориентированную классификацию природных процессов, в определенной мере синтезирующую основные положения ранее названных классификаций. Она построена на учете прямого воздействия процессов на человека, на экосистему в целом и опосредованного воздействия процессов на комфортность проживания человека через деформацию или постепенное разрушение инженерных сооружений. Соответственно выделяется три блока (группы) процессов: катастрофические, опасные и неблагоприятные. Они хорошо увязываются с определенными видами критериев оценки экологического состояния литосферы и зон нарушенности экосистем, а также основными функциональными единицами при зонировании территорий (Приложение В).

Территории, на которые катастрофические процессы оказывают воздействие, по размерам подразделяются на планетарные, региональные и локальные. Планетарный уровень - наиболее объемный. В целом это сфера жизнедеятельности биоты. Элементами неоднородности на данном уровне являются материки и океаны. К процессам, оказывающим воздействие на всю планету, можно с уверенностью отнести падение астероидов и комет, которые приводили к массовому вымиранию биоты. Ряд массовых вымираний фауны на суше происходил при разрушении гигантских комет в зоне земной орбиты, повлекшим за собой резкое увеличение межпланетной пыли и уменьшение солнечной инсоляции.

Следующий по размерам площади воздействия - региональный уровень. Элементами неоднородности на этом уровне являются складчатые области, щиты и платформы, сейсмодислокации, вулканические пояса и связанные с ними новейшие тектонические движения. К процессам регионального воздействия относятся землетрясения, цунами, извержения вулканов, наводнения, засухи, вихри, снегопады. Их воздействие распространяется на целые регионы.

Характерной особенностью проявления процессов регионального воздействия является слабое влияние на них антропогенных факторов. Это в основном природные процессы. Исключением являются вызванные (или наведенные) землетрясения, возникающие при эксплуатации крупных горных водохранилищ или при закачке сточных вод в глубокие скважины в районах сейсмической активности. Однако по данным многолетних наблюдений они никогда не достигают максимальной интенсивности, а, следовательно, и катастрофических последствий для человека.

На локальном уровне элементами неоднородности являются особенности геологического строения и свойства пород. К процессам локального воздействия относятся оползни, сели, лавины и карстовые провалы.

Многие процессы, кроме непосредственной опасности для жизни человека, имеют еще и косвенные, или опосредованные, последствия. К ним относятся вызванные нарушения тех или иных функций природного комплекса, приводящие к негативным изменениям параметров окружающей человека среды.

Сказанное говорит о том, что оценка воздействия природных, в том числе и геологических, процессов на экосистему и человека - задача сложная и требует индивидуального подхода не только к процессу, но и к территории. Это касается и выбора критериев такой оценки, и вопросов классифицирования этих процессов. Крайне сложно предложить пригодную для всех случаев единую классификацию опасных процессов без учета времени, места, интенсивности и площади проявления того или иного процесса. В зависимости от этих параметров один и тот же процесс (засуха, ветровая эрозия и некоторые другие) может попасть или в группу опасных, или в группу неблагоприятных. Это закономерно и должно учитываться при составлении эколого-геологических карт.

3.2.2 Катастрофические процессы

Термин катастрофический процесс {катастрофа) происходит от греческого слова «katastrophe», обозначающего переворот, гибель. Однако в специальной литературе толкование этого термина достаточно широкое и не очень строгое. С рассматриваемых нами эколого-геологических позиций наиболее удачное определение катастрофы дано В.И.Даниловым-Данильяном (1999): "Катастрофа означает внезапное событие, быстротекущий процесс, влекущий тяжелые последствия, разрушения и жертвы. Это резкое изменение структуры системы (экосистемы), приводящее к разрушению какой-либо ее области. Причиной такого изменения может быть как внешнее воздействие на эту область системы, так и разрядка ее внутренних напряжений, превысивших прочность структуры". При этом отмечается, что природные катастрофы естественны и неизбежны как компонент эволюционного развития Земли.

Атмосферные вихри. Они возникают из-за перепада давления, которое в определенных условиях обусловливает круговое движение воздушных потоков. По уменьшению кинетической энергии вихри можно расположить в ряд: циклоны, тайфуны, шквалы, смерчи (торнадо). Атмосферные вихри зарождаются вокруг мощных восходящих потоков теплого влажного воздуха и с большой скоростью вращаются по часовой стрелке в южном полушарии и против часовой - в северном. Циклоны и тайфуны зарождаются над океаном, шквалы и смерчи - чаще над континентами. Основные разрушительные факторы - сильные ветры, интенсивные осадки в виде ливней, снегопадов, града, нагонные наводнения. Ветры со скоростями 19-30 м/с (68-110 км/ч) образует бурю, 30-35 м/с (110-122 км/ч) - шторм, а более 35 м/с - ураган.

Циклон - гигантский атмосферный вихрь воронкообразной формы с убывающим давлением воздуха к центру. Тропические циклоны имеют среднюю ширину в несколько сот километров, скорость ветра внутри циклона часто превышает 250 км/ч, продолжительность циклона - от нескольких дней до нескольких недель, скорость перемещения - до 200 км/ч. Циклоны средних широт имеют большой диаметр - от тысячи до нескольких тысяч километров, скорость ветра обычно не превышает 40-70 км/ч, движутся они в северном и южном полушариях в основном с запада, отличаются меньшей повторяемостью. Внетропические северные циклоны сопровождаются катастрофическими снегопадами и градом.

Шквальные бури и смерчи (торнадо) возникают в теплое время года на мощных атмосферных фронтах. Шквалы - это горизонтальные вихри со скоростью ветра (до 60-80 м/с), часто с мощными ливнями и грозами, продолжительностью от нескольких до 30 минут. Шквальные бури охватывают территории шириной до 50 км и проходят расстояние в 20-200 км. Разрушительное их воздействие определяется скоростью ветра.

Смерчи, называемые в Северной Америке торнадо, - мощные воронкообразные атмосферные образования, часто связанные с грозовыми облаками. Ширина воронки от нескольких метров до 2-3 км, высота в среднем несколько сот метров. Полость характеризуется сильной разряженностью воздуха, скорость вращения в стенках смерча достигает иногда сверхзвуковой. Средняя скорость поступательного движения смерча 50-60 км/ч.

Пыльные и соляные бури. Они представляют собой своеобразную форму проявления атмосферных вихревых процессов и одновременно связаны с проявлением дефляционных процессов - выдуванием и переносом песчаных, пылеватых и соляных частиц. Пыльные бури часто возникают на периферии антициклона и переносят пыль на сотни и тысячи километров.

Пыльные и соляные бури относятся к числу кратковременно (эпизодически) действующих дефляционных процессов, поскольку их продолжительность составляет от 2 часов до нескольких дней. Эти процессы могут проявляться как на локальном уровне, когда соль разносится с солончака и засоляет окружающие почвы, так и на региональном, когда экологические последствия особенно опасны.

Наводнения. Они связаны чаще всего с интенсивными ливневыми дождями и обусловлены своеобразным режимом муссонных осадков. В Приамурье и в Приморье 60-70% годового количества осадков выпадает в июне, июле и августе. Их приносят южные циклоны. Это приводит к образованию двух пиков паводков - в мае и в июле-августе. После мощных ливней, особенно если на них накладывается активное снеготаяние, происходят катастрофические наводнения, затопляющие огромные территории. В северных районах этому способствует наличие сезонно- и многолетнемерзлых грунтов, слабоводопроницаемых, переводящих дождевые осадки в сток, что способствует высоким паводкам.

Землетрясения. Это грозное явление представляет собой внезапное освобождение потенциальной энергии земных недр в виде упругих продольных и поперечных волн, которые распространяются во всех направлениях. Возникающие колебания и деформации земной коры часто приводят к катастрофическим подвижкам земной поверхности. Сила землетрясения зависит от количества выделившейся в области очага землетрясения энергии, характеризуемого магнитудой (условной энергетической характеристикой) и глубиной залегания очага. Интенсивность - качественный показатель последствий, характеризующий размер ущерба, количество жертв и восприятие людьми последствий землетрясений.

Большая часть крупных землетрясений приурочена к зонам альпийской складчатости, к которым относятся Средиземноморская и Трансгималайская зоны и Тихоокеанское кольцо горных сооружений.

Сильные землетрясения приводят к серьезным изменениям природной среды. Эколого-геологические последствия выражаются, прежде всего, в изменении топографии земной поверхности в результате изменения конфигурации водораздельных поверхностей и горных хребтов, образования новых прибрежных и подводных равнин, образования грабенов и рвов, трещин со значительным растяжением.

Извержения вулканов. Это одно из самых грозных и значительных явлений природы. Экологическое воздействие их многогранно. С деятельностью вулканов в истории Земли связывают вымирание отдельных видов животных и возникновение новых. Многие исследователи связывают эпохи оледенения четвертичного периода с вулканическими циклами. И даже вулканическую активность рассматривают как одну из причин перехода от человекообразной обезьяны к человеку. Извержения вулканов порождают стихийные бедствия для всего живого, разрушают целые города, преобразуют рельеф и речную сеть, воздействуют на почвенно-растительный покров и изменяют ландшафт в целом, следовательно, и ресурс геологического пространства.

Проявление современного вулканизма приурочено к областям альпийской складчатости. К факторам вулканической деятельности, обладающим разрушительной силой, относят взрывную волну, лавовые потоки, вулканические аэрозоли, пирокластические потоки, палящие тучи (волны), пепловые тучи. В зависимости от форм извержения преобладают те или иные факторы. Виды воздействия, которые они оказывают, подразделяют на пять групп: механические, термические, химические, электромагнитные и психологические. По характеру они могут быть необратимо катастрофическими, угнетающими или стимулирующими. Особенно значительными оказываются механические и термические воздействия. Сила воздействия указанных факторов зависит от типа извержения, количества вулканогенного материала, его размерности и температуры; все эти величины уменьшаются по мере удаления от вулкана.

Серьезные последствия могут принести побочные процессы, не связанные напрямую с вулканической деятельностью: обвалы, обломочные лавины, лахары. Горячая пирокластика, осаждаясь на ледниках и снежниках, вызывает их бурное таяние и образование горячих и холодных лахаров. Эти грязевые потоки, перемещаясь со скоростью 20-50 км/ч, увлекают за собой огромные глыбы и уничтожают все на своем пути.

Извержения вулканов по времени действия могут быть быстрыми, импульсивными, продолжительностью до нескольких дней, а могут, эпизодически повторяясь, продолжаться в течение достаточно длительного времени. При этом характер воздействия на окружающую среду может быть близким, но экологические последствия, размер материального ущерба будут зависеть от того, на каком уровне они проявляются: региональном или локальном.

Снегопады. Сильные снегопады приводят к быстрому увеличению высоты снежного покрова и могут сопровождаться длительными переносами и переотложением больших масс снега.

Снегопады на равнинных территориях весьма условно можно отнести к катастрофическим процессам, так как случаи гибели людей единичны. Основные экологические последствия связаны с дискомфортом проживания, что особо остро ощущается в городах, где снегопады препятствуют работе транспорта, иногда из-за них приходится закрывать школы, промышленные предприятия. В горах длительные и обильные снегопады приводят к массовому сходу крупных разрушительных лавин, которые часто вызывают гибель людей, растительности и животных.

Снегопады по продолжительности относятся к быстродействующим процессам, длящимся максимум несколько дней; по площади развития они являются региональными, экологические последствия их действия охватывают территории, равные городу, району, области.

Цунами. Они представляют собой длиннопериодные морские гравитационные волны, обладающие большой разрушительной силой, возникновение которых чаще всего связано с сильными подводными или прибрежными землетрясениями. Но могут быть и другие причины возникновения цунами, такие как подводные вулканические извержения, крупномасштабные подводные или береговые оползни и обвалы, сброс в океан больших масс пород или льда, подводные взрывы ядерных зарядов, падение в океан гигантских метеоритов.

Мгновенные деформации участка дна океана вызывают быстрое смещение столба воды над ними, возникновение колебательных движений, образование волн цунами. Первоначально они имеют небольшую (до 5 м) высоту и значительную скорость (50-100 км/ч). В мелководной прибрежной зоне скорость уменьшается, резко возрастает высота волны (до 10 м и более), крутизна переднего фронта, волна опрокидывается, производя колоссальные разрушения на берегу.

Разрушительная сила цунами зависит от интенсивности породившей ее причины, расстояния места зарождения от берега, изначальной высоты волны, особенностей рельефа дна на пути цунами и очертаний береговой линии. Особенно она велика в условиях сужающихся бухт и проливов, при уменьшении их глубины, когда существенно возрастает высота волны. Опасны также устья рек, по которым цунами продвигается на несколько километров вглубь территории.

Большая опасность цунами обусловлена тем, что это процесс быстродействующий, носящий катастрофический характер, негативные последствия его действия распространяются на целые регионы. Опасность цунами и возможные экологические последствия особенно возрастают в связи с активным освоением шельфа Мирового океана, поэтому важнейшей проблемой является не только краткосрочный прогноз цунами, который уже дает положительные результаты, но и долгосрочный.

Оползни. Оползнями называются смещенные на склонах горные породы разного состава, сложения и объема с преобладанием механизма скольжения по имеющейся или деформирующейся в процессе движения поверхности или зоне, когда сдвигающие усилия больше прочности пород. Эколого-геологические последствия оползневых процессов связаны или с погребением под грунтовой массой людей, животных, инженерных сооружений, или нарушением ландшафта и деформацией сооружений.

Масштабность развития оползней и эколого-геологические последствия их воздействия на окружающую среду определяются объемом перемещаемых грунтовых масс и скоростью смещения. Она особенно возрастает в условиях высокой энергии рельефа, крутых и высоких склонов, в первую очередь там, где они субпараллельны крупным разломам.

Оползни могут быть отнесены к катастрофическим процессам, поскольку в случае короткого этапа подготовки смещения, они образуются внезапно, с большой скоростью смещения (до 1 м/мин) и представляют прямую угрозу жизни человека.

Сели. Это временные горные русловые потоки, характеризующиеся высоким содержанием твердого материала (не менее 100-150 кг на 1 м³) и резким подъемом уровня. Отличаются внезапным возникновением и быстрым движением. Сели обладают высокими эродирующими н ударно-разрушительными свойствами, обусловленными большой насыщенностью твердой фазой, значительной крутизной переднего фронта селя, лавинным характером движения.

Катастрофические сели и сели значительной мощности представляют серьезную угрозу для населения и часто приводят к человеческим жертвам. Огромный вред сели наносят железным и автомобильным дорогам, пересекающим селевые бассейны, повреждают и разрушают опоры и пролетные строения..

Снежные лавины. Воздействие лавины на человека, биоту и хозяйственные объекты определяется ее потенциальной энергией, зависящей от высоты падения и объема снежной массы. Обрушение или сход лавин связан с уменьшением внутреннего сцепления в снежном покрове на горных склонах или сцепления с подстилающей поверхностью. Происходит это, прежде всего, вследствие быстрого прироста высоты снежного покрова до величины, превышающей критическую (разовое выпадение до 70 мм осадков), или за счет температурного или ветрового разрыхления снега. Разница температур нижнего и верхнего слоев снега вызывает миграцию водяного пара в снежной толще, перекристаллизацию части снега и постепенное уменьшение плотности нижнего слоя в 2-3 раза и больше до достижения критической величины. Аналогичные процессы могут быть обусловлены перепадом влажности воздуха в толще снега и над ним (при сухих ветрах). Увеличение влажности снежного покрова от 0 до 20% при таянии или выпадении дождя уменьшает величину сцепления примерно в пять раз.

Разрушительная способность лавины связана с большим давлением, которое она оказывает на встречающиеся препятствия. Величина его зависит от типа лавины, ее размера, скорости движения, плотности снега. Сухие лавины, в которых весь снег движется во взвешенном состоянии, на участках максимального разгона при средней скорости 30-70 м/с могут оказывать на перпендикулярное препятствие давление величиной 250 кПа.

Большая часть лавин негативно воздействует на природную среду; степень воздействия на людей и хозяйственные объекты зависит от освоенности территории.

Обвалы. Под обвалом понимается обрушение отдельных глыб, блоков и крупных объемов горных пород с крутых и отвесных склонов, преодолевающих свой путь до места падения по воздуху (это чаще всего вывалы) или путем скатывания по склону, опрокидывания и раскалывания (собственно обвалы). Обвалы образуются при потере устойчивости горных пород, преимущественно скальных и полускальных, под действием силы тяжести, гидростатического давления воды или различных сотрясений. Подготавливаются обвалы часто длительным воздействием процессов выветривания. Эколого-геологические последствия обвалов связаны с ударной силой отдельных глыб и крупных блоков пород и с образованием завалов.

Вероятность возникновения особенно крупных обвалов возрастает на территориях с глубокорасчлененным рельефом, с увеличением высоты и крутизны склонов, с нарушенностью пород трещинами средней густоты, особенно наклоненными к основанию склонов или откосов. Созданию крупных и грандиозных обвалов способствуют сильные землетрясения. Разрушительная сила обрушившихся пород возрастает с увеличением высоты падения, поскольку от этого зависят скорость падения и сила удара.

Нагоны. При приближении глубокого циклона, особенно урагана к берегу, происходит подъем морских вод выше среднего уровня океана, т.е. штормовой нагон. По сути это - нагонное наводнение, складывающееся из барического поднятия уровня моря (до 1 м, редко до 2,5 м), из длинных волн, обусловленных собственно нагоном (высотой до 8-12 м), и ветровых коротких волн.

Штормовые нагоны приводят к быстрому затоплению низких участков побережья и часто сопровождаются жертвами и большим материальным ущербом. Совместное действие ветра, волн и подводных течений вызывает размыв берега и уничтожение пляжей, сельскохозяйственных угодий, построек, поселков, гибнут растительность, посевы, домашний скот, может произойти загрязнение водозаборов.

Провалы. Они связаны с обрушением кровли над карстовыми пещерами, суффозионными пустотами в лессах или над горными выработками. По характеру возникновения и последствиям провалы можно отнести к катастрофическим процессам, поскольку подготовительная и начальная стадии их развития малозаметны, а обрушение кровли происходит внезапно, главным образом, под действием гравитационных сил.

Подавляющая часть провалов пространственно связана с территориями развития закарстованных пород.

В результате провалов часто теряются ценные сельскохозяйственные земли, затрудняются их распашка и эффективное использование сельскохозяйственных машин, известны даже случаи провала последних и гибель людей. Провалы в закарстованных районах изменяют ландшафтные условия. Частично поглощая дождевые воды и воды весеннего снеготаяния, провалы ограничивают поверхностный сток. При заполнении водой в провальных воронках образуются озера.

Аномальные газовыделения из субмаринных мерзлых толщ. Это своеобразное явление в арктической зоне, связанное с наличием мерзлых пород под дном морей, может осложнить все виды инженерных работ на шельфе и привести к чрезвычайным экологическим ситуациям. Все это обусловлено нахождением метана и других газов в форме газогидратов в песчаных линзах и прослоях, которые (газовые гидраты) при вскрытии быстро разлагаются на газ и воду, что сопровождается неожиданными выбросами газа со всеми вытекающими отсюда экологическими последствиями, вплоть до человеческих жертв.

3.2.3 Опасные процессы

Принципиально важным признаком выделения группы опасных процессов является положение о том, что они оказывают непосредственное воздействие (механическое, химическое и др.) на абиотическую составляющую экосистемы и только опосредованно, через ее изменение или разрушение, на флору, живые организмы и человека. Так опосредованное воздействие может приводить к необходимости отнесения крупных территорий к зоне экологического бедствия или катастрофы, обусловить многочисленные жертвы, включая человеческие, в результате голода, инфекционных заболеваний, разрушения или захоронения стационарных поселений. Опасные процессы приводят к бедствиям регионального, планетарного, редко локального масштабов. Именно с этой группой процессов связаны потери качества и самого ресурса геологического пространства в региональных масштабах.

Засухи. Характерны для пустынных, степных и лесостепных территорий и наступают в связи с недостаточным количеством или полным отсутствием осадков, что вызывает иссушение почв, понижение уровня подземных вод, значительное снижение уровня воды в водоемах иногда до полного их пересыхания. Засухе час- то способствуют сильные сухие ветры (суховеи), при которых отмечается очень высокий дефицит влажности воздуха. Малый запас почвенной влаги приводит к тому, что начинает чахнуть и засыхать растительность, погибают посевы. Интенсивность засухи определяется величиной потери урожая: при потере до 20% — засуха незначительная, от 20 до 50 % - средней силы, свыше 50% - сильная.

Засухи изменяют условия жизнедеятельности человека, оказывая неблагоприятное влияние на природную среду через сопутствующие процессы, такие как осолонение воды, пыльные бури, эрозия почв, пожары.

Засухи относятся к кратковременным (эпизодическим) процессам, которые длятся обычно в течение одного, редко нескольких сезонов. Действие засухи региональное, охватывает обычно территорию одной или ряда стран региона.

Опустынивание. Оно является негативным природным или антропогенным процессом, ведущим к уменьшению продуктивности земель и затем к полной ее потери. Процессы опустынивания выражаются в деградации растительного покрова, избыточном засолении почв, в развитии ветровой эрозии, ведущей к наступлению песков и засыпанию продуктивных земель и населенных пунктов.

Развитию процессов опустынивания способствуют сухость и континентальность климата, глобальная аридизация суши, большие площади распространения рыхлых слабосвязных отложений, развитие маломощных малогумусных легкоразрушаемых почв, повышенная засоленность подземных вод и почв, разреженная растительность.

Активное развитие процессов опустынивания в разных видах приводит к росту голодающих и недоедающих людей. При этом половина земель полностью утрачивает продуктивность, и затраты на их восстановление не оправдываются экономически.

Дефляция. Дефляционные процессы связаны с выдуванием песчаных, пылеватых и соляных частиц, их переносом и накоплением на смежных территориях. Дефляционные процессы могут реализоваться либо в виде пылевых и соляных бурь, которые относятся к группе катастрофических процессов, либо в виде долговременного ветрового разноса - ветровой эрозии, которую можно квалифицировать как опасный процесс.

Развитие дефляции зависит от скорости и направления ветра, усиливается при засухе, высоких температурах, слабой вязкости почв, представленных тонкозернистыми песками, супесчаными и легкосуглинистыми отложениями, лессами, при незакрепленности почвы растительностью.

Изменения уровня крупных водоемов. Этот процесс может быть кратковременным (приливно-отливные явления в море), сезонным и долговременным. С точки зрения воздействия на экосистему наибольшее значение имеют долговременные изменения, связанные с тектоническими, климатическими или антропогенными факторами.

Подъем уровня моря приводит к крупномасштабным экологическим последствиям, связанным с отступлением берега, с переводом части суши в акватории, что приводит местами к затоплению городов и населенных пунктов.

Подъем уровня любого водоема приводит к подпору грунтовых вод, повышению их уровня, водонасыщению грунтов и к подтоплению территории, подтоплению оснований зданий и сооружений и соответственно их деформациям, к затоплению подвалов, подземных коммуникаций. Подтопление территории в аридных областях приводит к засолению грунтов. Подъем уровня морей вызывает усиление абразии, активизацию оползневых процессов со всеми вытекающими отсюда последствиями для природной среды, ухудшению экологической ситуации в связи с загрязнением подземных вод.

Колебание уровня водоемов, изменяющее условия жизнедеятельности человека, относится к длительно действующим процессам, охватывающим несколько десятков и более лет, а по площади воздействия к региональным.

Овражная эрозия. Развитию овражной эрозии, прежде всего, способствует широкое распространение покровных отложений, представленных пылеватыми супесями и суглинками, реже песками. Большое значение имеет характер рельефа, благоприятна для роста оврагов сильная его расчлененность, большая площадь водосбора и значительная его высота относительно местных базисов эрозии. При крутизне склонов от 4 до 8° плоскостная и линейная эрозия проявляется интенсивно и повсеместно, особенно при слабой их задернованности. Очень важен режим снеготаяния, но наибольшую опасность представляют ливни, ведущие к образованию бурных потоков с большими скоростями. Способствуют образованию оврагов такие техногенные факторы, как распашка земель, вырубка леса, подрезка склонов, массовый выпас скота.

Овражная эрозия оказывает большое влияние на изменение окружающей среды. Расчленяя территорию, овраги делают ее неудобной для хозяйственной деятельности, строительства и сельскохозяйственных работ. Они разрушают дороги и увеличивают их протяженность за счет объездов, ограничивают машинную обработку земли. Овраги изменяют ландшафтные условия, вскрывают и дренируют водоносные горизонты и тем самым способствуют их истощению.

Однако наиболее значимым экологическим последствием проявления овражной эрозии является сокращение площади сельскохо<