Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 . Формирование экологической обстановки территории 10
1.1. Факторы формирования экологической обстановки 10
1.2. Экологическая обстановка и геологическая среда 15
1.3. Основные виды техногенного воздействия на геологическую среду 19
1.4. Подходы к оценке экологической обстановки 21
Глава 2. Закономерности формирования свойств геологической среды в ходе историко-геологического развития территории 23
2.1. Формирование осадочных пород 23
2.2. Формирование подземных вод 38
Глава 3 . Особенности формирования геологических условий Щучанского района Курганской области, определяющих экологическую обстановку 51
3.1. Физико-географические условия 51
3.2. Общая геологическая характеристика 66
3.3. Особенности литогенеза исследуемой территории 85
3.3.1. Кремнистые породы 88
3.3.2. Песчано-глинистые породы 100
3.4. Особенности формирования подземных вод 124
3.5. Экологически значимые особенности геологической среды 134
Глава 4 . Влияние техногенного воздействия на экологическую обстановку 139
4.1. Источники загрязнения 139
4.2. Загрязнение поверхностных вод 142
4.3. Загрязнение грунтовых вод 144
4.4. Подтопление 147
Глава 5. Прогноз воздействия и пути снижения влияния объекта по уничтожению химического оружия на экологическую обстановку 151
5.1. Характеристика объекта по уничтожению химического оружия 152
5.2. Виды воздействий на геологическую среду объекта по уничтожению химического оружия 155
5.3. Прогноз изменения экологической обстановки и пути ее улучшения 157
5.3.1. Качество питьевых подземных вод 158
5.3.2. Загрязнение подземных вод 160
5.3.3. Подтопление и обводнение территории 164
5.3.4. Агрессивность подземных вод 168
Заключение 177
Список литературы 180
- Факторы формирования экологической обстановки
- Формирование осадочных пород
- Физико-географические условия
- Источники загрязнения
Введение к работе
Ш предусматривает строительство семи объектов по его ликвидации. Один из
них строится в Щучанском районе Курганской области.
Существующие подходы к оценке экологической обстановки направлены в основном на изучение ее современного состояния, не рассматривая при этом первопричин, с которыми связаны экологические проблемы. Для их понимания немаловажно изучение истории геологического развития территории задолго до начала, техногенного воздействия. В ходе геологического развития территории происходит
. ф формирование и преобразование состава и свойств пород, подземных вод,
развиваются геологические процессы. В процессе эволюции литосферы формируются специфические для каждой территории условия и факторы, определяющие реакцию на то или иное техногенное воздействие, т.е. потенциальные экологические проблемы. Знание закономерностей формирования геологических условий территории в значительной степени позволяет; выявлять и прогнозировать, а в ряде случаев предотвращать развитие неблагоприятных с экологической точки зрения процессов и явлений.
Объект исследований. Щучанский район Курганской области и его экологическая обстановка, формирующаяся под влиянием геологических факторов.
Предметом исследований являются геологические факторы, формирующие экологическую обстановку и их связь с историко-геологическим развитием территории.
Цель работы: Определить роль геологического развития территории в формировании экологической обстановки в районах размещения предприятий с потенциально высоким уровнем опасности.
Основные задачи исследований:
Обосновать возможность применения историко-геологического подхода; для оценки экологической обстановки.
Провести анализ эволюции осадочных пород на ранних стадиях литогенеза и на его основе выявить основные геологические факторы, влияющие на экологическую обстановку.
Выполнить оценку экологической обстановки в районе строящегося объекта УХО с использованием анализа геологического развития территории и учетом влияния существующего техногенного воздействия.
Дать прогноз воздействия ОУХО на экологическую обстановку и наметить пути снижения его отрицательного влияния с использованием разработанного историко-геологического подхода.
Методы исследований. При выполнении работы использовались общенаучные (синтез, анализ, аналогии, обобщения, моделирования), лабораторные (химический, спектральный, рентгеноструктурный, гранулометрический, минералогический анализ) и полевые методы (опытно-фильтрационные работы, бурение скважин и их опробование).
Основные положения диссертации, выносимые на защиту: І.Историко-геологический подход, примененный к оценке современной экологической обстановки, основан на том, что свойства геологической среды конкретной территории, сформировавшиеся в ходе эволюции литосферы, в дальнейшем влияют на ее экологическое состояние и определяют реакцию на техногенное воздействие.
2. Методологические основы повышения объективности выявления потенциальных экологических проблем территории, определения стратегии их изучения, прогноза изменения и путей улучшения экологической обстановки, базируются на анализе ее геологического строения и изучения закономерностей исторического развития.
3.Прогноз влияния объекта УХО на экологическую обстановку, основанный на анализе историко-геологического развития территории Щучанского района с учетом современных физико-географический условий, существующего и прогнозируемого техногенного воздействия объекта УХО, позволил минимизировать негативное влияние хозяйственной деятельности на основе использования защитных свойств самой геологической среды и разработки природоохранных мероприятий. Научная новизна результатов исследований.
Для оценки и прогноза изменения экологической обстановки территории предложено в дополнение к существующим методам использовать историко-геологический подход.
На основе анализа большого фактического материала и специальных работ для конкретного района установлен характер и механизм влияния геологических факторов на экологическую обстановку территории и выявлена связь между современными экологическими проблемами и геологическим развитием территории.
Обоснованность и достоверность результатов исследований подтверждается: большим объемом полевых и лабораторных исследований. При участии автора пройдено и исследовано более 70 горных выработок, отобрано и проанализировано более 800 проб подземных и поверхностных вод, грунтов, донных отложений.
Практическое значение результатов исследований. На основе анализа геологического развития территории и имеющихся фондовых материалов на стадии обоснования инвестиций выявлены существующие и
7 потенциальные экологические проблемы территории в зоне возведения объекта УХО: Эти результаты легли в основу программы инженерно-геологических, инженерно-экологических изысканий и оценки воздействия объекта УХО на окружающую среду на стадии технико-экономического обоснования. Выполненные при непосредственном < участии автора работы по этим программам были использованы при выборе места строительства объекта, принятии ряда проектных решений' по предотвращению загрязнения и; очистке подземных вод, водоотведению, предотвращению подтопления, защите подземных конструкций от агрессивных сред, что позволило повысить экологическую безопасность объекта. Результаты работ легли в основу проекта мониторинга объекта УХО.
Реализация результатов исследований; Результаты исследований внедрены в виде 12 научно-технических отчетов. Работы в связи с созданием? объекта УХО выполнены для АО «Гипросинтез» (Волгоград); фирм «Бектел Нешнл, Инк» и «Парсонс Делавэр, Инк», действующих по заданию правительства США; Российского Агентства по боеприпасам и Министерства обороны РФ; ОАО «Заурал-водпроект»; института УралНИИ «Экология» (Пермь); Комитета природных ресурсов Курганской области. Разработанные методические подходы по оценке экологической обстановки использованы на объектах УХО в г. Камбарка и п. Кизнер (Удмуртия); при обследовании мест уничтожения химического оружия на территории. Пензенской области по заказу Международного Зеленого Креста; Материалы исследований: использованы при составлении- доклада в Государственной; Думе Курганской области (1999), на общественных слушаниях в г. Щучье (1997-1999), при подготовке доклада для Государственной экологической экспертизы РФ по проекту строительства ОУХО на территории Щучанского района Курганской области (стадия ТЭО) (1999). Автором с использованием результатов исследований разработан спецкурс «Экологическая геология» для студентов геологического факультета Пермского государственного
8 университета. Работа частично выполнялась в рамках грантов «Эволюция литосферы и формирование современной экологической, обстановки» (проект УР.09.01.027) межвузовской! научной программы «Университеты России» проект 2002-2003 гг. и «Разработка методов снижения агрессивности грунтов и подземных вод для повышения ресурса надежности подземных конструкций реконструируемых зданий и: сооружений» (проект 06.01.275) научно-технической программы: «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» проект 2003 г.
Исходные материалы и личный вклад автора. Работа выполнена на основании проведенных полевых и лабораторных, экспериментальных исследований на территории Щучанского района Курганской области и на площадке: проектируемого объекта УХО. Личный вклад автора заключался в его участии в период 1997 - 2003 гг. в проведении и организации полевых, лабораторных работ и обобщении результатов исследований, при выполнении которых автор выступал в качестве ответственного исполнителя.
Апробация работы: Результаты доложены и обсуждены на 10 научных совещаниях: региональной научно-практической конференции* "Геология и полезные ископаемые Западного Урала" (Пермь, 2000, 2001; 2002); XVI Всероссийском совещании not подземным водам Сибири и Дальнего Востока (Иркутск, 2000); 2-ом Научном Итало-Российском Экологическом семинаре (Палермо, Италия; 2000); Международном симпозиуме "Инженерно - геологические проблемы урбанизированных территорий" (Екатеринбург, 2001); международной научной конференции "Перспективы развития естественных наук в высшей школе" (Пермь, 2001); научно-практической конференции «Экология северных территорий России. Проблемы, прогноз ситуации; пути развития, решения » (Архангельск, 2002); научной конференции «Сергеевские чтения» (Москва, 2003); международной школе «Современные методы эколого-геохимической оценки состояния и изменений окружающей среды» (Новороссийск, 2003).
9 Публикации. Материалы диссертации изложены в 22 публикации, в том числе 1 учебном пособии, 17 статьях, 4 тезисах.
'* Объем и структура. Диссертация объемом 194 страницы
машинописного текста состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 169 источников. В ней содержится 49 рисунков и 9 таблиц.
Автор приносит глубокую благодарность научному руководителю к.г-м.н. Н.Г. Максимовичу за постоянное внимание и помощь при написании диссертации. Особую признательность автор выражает коллективу кафедры Инженерной геологии и охраны недр ПТУ. Полезный опыт приобретен в
iw процессе сотрудничества с учеными МГУ А.В. и М.В. Леховыми
(математическое моделирование), В.Н.Соколовым и В.Г.Шлыковым (исследование грунтов) и сотрудником института УралНИИ «Экология» А.З. Ощепковой. Автор постоянно чувствовал поддержку коллектива лаборатории Геологии техногенных процессов Естественнонаучного института при ПТУ, без которой было бы невозможно выполнение настоящей работы.
Факторы формирования экологической обстановки
Бесконтрольное загрязнение окружающей среды и почти повсеместное возрастание техногенных нагрузок привели к тому, что во многих регионах мира экологическая обстановка достигла кризисного состояния. Существует много научных исследований и направлений работ по выходу из сложившейся ситуации..Однако наравне с существующими необходим поиск новых подходов максимально использующих свойства природной среды для выхода из экологического кризиса на основе изучения формирования экологической обстановки.
Для начала необходимо дать некоторую терминологию экологического направления. Под экологической обстановкой подразумевается конкретное состояние окружающей человека среды, обусловленное взаимодействием природы и хозяйственной деятельности общества [64] .В данной работе мы будем придерживаться иного определения. Экологическая обстановка территории: — это совокупность условий и факторов абиотического, биотического и антропогенного происхождения, определяющих состояние и процессы в окружающей природной среде.
В своей исследовательской практике многие авторы используют термины экологическая проблема и экологическая ситуация. Под термином экологическая проблема подразумевается негативное изменение природы, ведущее к нарушению структуры и функционирования геосистем и приводящее к социальным, экономическим и другим последствиям. Понятие экологическая ситуация определено как территориальное сочетание экологических проблем, выражающееся в пространственно-временном образовании [63, 64].
Необходимо дать определение воздействию оказываемое на окружающую среду, а также изменению и последствиям от него. Воздействие на окружающую среду — единовременный или периодический акт либо постоянный процесс привнесения и изъятия любой материальной субстанции или энергии по отношению к окружающей среде, приводящий к изменению ее состояния. Изменение окружающей среды — изменение свойств или качества средообразующих компонентов или их сочетаний и соотношений в результате оказываемых на них воздействий. Последствия — изменения окружающей среды, происшедшие или могущие произойти под воздействием хозяйственной или иной деятельности и приводящие к ухудшению здоровья и условий жизнедеятельности людей в настоящем или будущем [114].
Исходя из определения можно сделать вывод, что экологическая обстановка формируется в результате взаимодействия комплекса условий и факторов природной среды и техногенного воздействия (рис. 1). Факторы формирования экологической обстановки Природная среда является важнейшей составной частью окружающей среды, включающей в себя четыре главных компонента - биоту, атмосферу, гидросферу и литосферу. Три последние в этом ряду геосферы образуют биосферу - сложную наружную оболочку Земли, среду обитания. Вследствие этого для полноты исследований следует рассмотреть факторы тех геосфер, которые влияют на формирование экологической обстановки.
Взаимодействие трех геосфер Земли образует физико-географические факторы. Среди них можно выделить: климатические (годовые суммы атмосферных осадков и их распределение по сезонам; интенсивность осадков; направление и сила преобладающих ветров; условия атмосферной дисперсии, состояние атмосферы; устойчивость, стратификация, температуры воздуха; экстремальные атмосферные явления); гидрологические (площадь водосбора; расход воды в водотоке; химическая структура соединений; температура воды, величина рН; содержание растворенного кислорода, углекислого газа; механический и минералогический состав взвешенных веществ и донных отложений); геоморфологические (тип и формы рельефа; экспозиция склонов; густота эрозионного расчленения; тип ландшафта) (рис. 1).
Среди биотических факторов выделяются: растительный и животный мир, почвенные, гидробиологическое, ихтиологические, бактериологические. Почвенные включают: генетические типы почв; почвообразующие породы (строение, литологический состав, мощность, трещиноватость грунтовой толщи в пределах зоны аэрации); мощность деятельного слоя; продуктивность почв; окислительно-восстановительные условия в почвах (с преобладанием окислительной обстановки, восстановительной глеевой, восстановительной сероводородной); физико-химические и физико-механические свойства различных почвенных разностей (рН, ЕН); сорбционную емкость почв; сельскохозяйственную освоенность почв. Растительный мир включает: растительные сообщества, видовое разнообразие; структуру площадей лесного фонда, территориальное размещение лесов; видовой и возрастной состав лесного фонда, распределение по породам и группам возраста, общую биомассу лесного фонда, состояние лесов (санитарное состояние, завалы, залежи, болезни); площади: посевных площадей, естественных лугов и пастбищ, продуктивность, их состояние, связанное с хозяйственной деятельностью (перевыпас, подтопление).
Животный мир включает: видовой состав и численность популяций животного мира; миграционные процессы, пути и сроки миграции, исчезающие виды; перелетные виды птиц, степень обеспечения гнездования, зимующие и водоплавающие виды птиц; бактериологическую характеристику района, патогенные и другие виды; почвенную фауну, гельминтов; гидробиологическое описание водных объектов (фитопланктон, зоопланктон, бентос, бактериальная флора, ориентировочная; численность популяций);, ихтиологическую характеристику основных водных объектов (виды рыб; миграция, проходные виды рыб, нерестилища).
Среди абиотических факторов, влияющих на формирование экологической обстановки» значительную роль играют геологические. Литосфера является минеральной основой биосферы. Все ее элементы — горные породы и почвы, морфологические особенности слагаемых ими массивов, подземные воды, геологические процессы и явления взаимосвязаны с атмосферой, поверхностными водами, растительным миром и другими элементами природной среды. Вследствие этого природные и техногенные геологические процессы, происходящие в верхних горизонтах литосферы и имеющие во многих случаях необратимый характер, оказывают активное влияние на все элементы природной среды, биосферы в целом.
Поэтому необходимо дать определение экологической обстановки с геологическим уклоном: Эколого-геологическая обстановка (условия) - это совокупность конкретных экологических свойств литосферы, отражающих современное или палеосостояние условий жизнедеятельности живых организмов в данном объеме литосферы как среде их обитания [145, 164]. Эта обстановка может изменяться как в пространстве, так и во времени в пределах одного массива, одного района. В условиях техногенеза и вследствие развития природных катастрофических процессов такие изменения происходят очень быстро, нередко практически мгновенно, даже с исторической точки зрения.
Из геологических факторов следует выделить: литолого-геохимические (состав и строение отложений; мощности отложений, вещественный состав, физико-механические свойства), геодинамические (комплекс природных геологических и инженерно-геологических процессов), геоморфологические (история развития рельефа, формы рельефа, расчлененность рельефа, крутизна склонов), гидрогеологические (строение водовмещающей, толщи и зоны аэрации, характер взаимосвязи водоносных горизонтов между собой и с поверхностными водотоками, гидрохимическая обстановка), геофизические (гравитационные, магнитные, сейсмические, радиационные, температурные поля), структурно-тектонические (структурные элементы, разломы, складкообразование, тектонические движения земной коры). Весьма важным является историко-геологический фактор: знание истории геологического развития региона в предшествующие геологические эпохи позволяет определить сегодняшниш этап его развития и, соответственно, прогнозировать геологические процессы будущих эпох.
Формирование осадочных пород
Сравнительное изучение территорий с различным геологическим строением и примерно одинаковым техногенным воздействием показывает, что реакции на него могут существенно отличаться. Геологическое строение в свою очередь обусловлено историко-геологическим развитием территории. Следовательно, можно сделать предположение, что первопричины экологических проблем закладываются в ходе геологического развития территории, т.е. в процессе формирования и преобразования состава и свойств пород, подземных вод, развития геологических процессов.
Для данного исследования выбраны участки земной коры, сложенные осадочными породами в пределах стратисферы. Под стратисферой: понимается совокупность осадочных пород, возникших за всю историю Земли, сохранившихся от денудации и не перешедших в состояние метаморфических пород-[110];.
Стратисфера - представлена совокупностью множества породных бассейнов (разнотипных впадин, выполненных осадочными толщами) и складчатых систем (вторично дислоцированных породных бассейнов). Будучи порождением древних зон осадконакопления, она хранит в себе важнейшую о них информацию, которая воплощена в особенностях вещественного состава, структуры, текстуры пород ив закономерностях их сочетания; внутри стратисферы. Однако эта информация, как правило, оказывается в той или иной мере утраченной или же существенно искаженной разнообразными литогенетическими процессами, на которые оказывал влияние комплекс многих факторов экзогенной и эндогенной природы [166]; Отсюда следует, что стратисфера постоянно и длительно эволюционирует, все время меняя свой состав и строение под воздействием вышеупомянутых процессов. Развитие стратисферы носило непрерывно-прерывистый поступательный характер и отражало особенности тектонической истории Земли, закономерной смены периодов активизации и затухания тектонических движений, обстановок преобладающего растяжения и сжатия, трансгрессий и регрессий моря и т.д. Все это находило воплощение в циклическом строении осадочной оболочки, повторяемости во времени близких по строению и литологическому составу породно-осадочных комплексов [149].1
Осадочные породы широко распространены на нашей планете. На их долю приходится около 75 % суши [131]. Они являются фундаментом развития жизни и человеческого общества. Человек имеет дело прежде всего с поверхностными геологическими образованиями, используя осадочные породы как основание под инженерные сооружения.
Велика роль осадочных пород в практическом отношении. Более 90 % полезных ископаемых добывается из осадочных пород. Большая часть из них берется только из осадочных пород: нефть, газ, уголь, и: другие горючие ископаемые, алюминиевые, марганцевые, и другие руды, цементное сырье, соли, флюксы для металлургии, пески, глины, удобрения и т.д. [151]. Будучи пористыми они являются идеальными ловушками (природными; и искусственными) флюидов (воды, нефти, газа). Все чаще их используют для захоронения вредных отходов. На них развивается почва - основа жизни на Земле. Без осадочных пород невозможна наземная растительность, а следовательно и весь наземный животный мир, включая и самого человека.
Литология, изучающая эти породы, характеризуется генетической направленностью и историчностью подхода- к объектам исследования, использует основные принципы историко-геологических исследований [151], что позволяет применять ее методологический подход для анализа современного состояния и тенденций развития литосферы.
Формирование состава и свойств пород, подземных вод тесно связано со стадиями литогенеза. В связи с этим необходим анализ истории геологического развития территории с выделением для каждой стадии тех особенностей, которые влияют или способны влиять на экологическую обстановку. На основе этого с использованием анализа существующих сведений о породах, подземных водах, геологических процессах, физических полях и данных полученных в ходе специально проведенных исследований можно оценивать современную экологическую обстановку и давать прогноз ее изменения.
В соответствии с представлениями Н.Б. Вассоевича, Н.В. Логвиненко, Л.В. Пустовалова, Л.Б. Рухина, Н.М. Страхова, В.Т. Фролова, О.В. Япаскурта и других литологов [76, 109, 110, 117, 131, 133-137, 150, 151, 165, 166] геологическая история каждого осадочного образования состоит из ряда последовательных стадий: седиментогенеза, диагенеза, катагенеза и гипергенеза. Has любой стадии развития, начиная с диагенеза, осадочные отложения могут быть выведены движениями земной коры на поверхность и перейти в стадию гипергенеза (рис. 3). Седиментогеиез Гипергенез Диагенез -"" / / Катагенез / Метагенез Рис. 3. Стадиальная схема эволюции осадочных образований [134]; Проанализируем процессы, которые происходят при литогенезе и определят основные особенности приповерхностной части литосферы и, следовательно, экологической обстановки. Седиментогеиез. Стадия седиментогенеза начинается с этапа мобилизации осадочного вещества (обусловленной гипергенными, биогенными, либо вулканогенными процессами) и реализуется на этапах: транспортировки мобилизованного вещества и накопления его в осадках. Все эти процессы осуществляются в пределах седиментационных бассейнов, представляющие собой участки земной поверхности, включающие как территорию конечного осадконакопления, так и окружавшие их площади мобилизации и транспортировки вещества [ 166]. Заключительным моментом седиментогенеза надо считать тот момент, когда частицы осадка прочно зафиксируются на месте в данных гидродинамических условиях [137]. Осадочный процесс меняет свои формы в зависимости от физико географической обстановки, в которой он протекает. По Н.М; Страхову [134] исследуемая нами территория принадлежит гумидному типу седиментогенеза, поскольку большинство пород осадочного чехла на Ч ь исследуемой нами территории формировалось в течение мелового и палеогенового периодов в условиях гумидного климата [26, 147]; Под ним Н.М. Страхов; объединяет осадкообразование в морях и озерах гумидных зон, а также на их водосборных площадях: на склонах долин, в речных долинах, в конусах выноса временных потоков [137]. Осадочный материал возникал благодаря выветриванию и денудации континентальных площадей. Это определяло приспособленность его к условиям земной поверхности — разложенность, окисленность, гидратированность. , Основными переносчиками смываемого и пришедшего в движение
Физико-географические условия
КЛИМАТ. Климат территории континентальный, недостаточно влажный. На климат района большое влияние оказывают Уральские горы, р расположенные западнее в 120-140 км. Они вносят изменения в циркуляционные условия Зауралья, задерживая барические образования, меняя их интенсивность и траектории. Перед горами возможны процессы сегментации циклонов, которые оказывают воздействие на погодные условия за горами. В; Зауралье чаще всего наблюдается регенерация циклонов. Значительное влияние на погодные процессы в этом районе оказывает отрог Азиатского антициклона. Все это1 сказывается на режиме осадков, облачности, влажности, температуры; увеличивается континентальность климата. Климат района характеризуется большой годовой амплитудой колебаний температуры воздуха. Разность средней месячной температуры воздуха июля и января составляет 35,4С. Продолжительность безморозного ( j J Граница санитарно - защитной зоны Арсенал хранения химического оружия Проектируемый объект уничтожения химического оружия Проектируемые коммуникации Исследуемая территория Масштаб 1: 200 000 - I" - - г» Рис. 8. Схема расположения исследуемой территории периода составляет 156 дней, а периода с отрицательными температурами 161 день. Максимум среднемесячной температуры воздуха наблюдается в Ф июле (18,7С), а минимум в январе ( - 16,7G). Наибольшее количество осадков выпадает в теплую половину года, что связано с их ливневым характером. Например, за апрель - сентябрь выпадает 295 мм, а с октября по март - 167 мм. Годовое количество осадков составляет 462 мм. Наибольшая продолжительность осадков приходится на осенне-зимний период года. В течение года преобладает ветер юго-западного и западного направлений. Средняя скорость ветра за год составляет 3,0 м/с. Таким образом, климатические характеристики района определяются близким расположением Уральских гор, оказывающих воздействие на циркуляционный режим, территории влиянием периодически действующего Азиатского антициклона. ГЕОМОРФОЛОГИЯ. По схеме геоморфологического районирования [45]; территория Щучанского района относится к южной провинции аккумулятивных и денудационных равнин Западной Сибири. Поверхность характеризуется небольшими высотами (150-170 м), слабой ф всхолмленностью и локальным проявлением эрозионных процессов. Общий уклон поверхности ориентирован с запада на восток. Его отражает широтное направление р. Миасс. По гипсометрическому положению, генезису и морфологическим особенностям рельефа территория может быть разделена на две части: долины рек и междуречные пространства. Долина р. Миасс имеет достаточно четкий поперечный профиль местами с выраженной асимметричностью. Ширина ее по верху 4-4,5 км, по днищу от 0,8 км у западной границы до 1,5 км - у восточной. Глубина вреза около 40 м. Долина р. Чумляк выражена менее четко, но имеет хорошо прослеживающийся асимметричный поперечный профиль. Ширина ее по верху изменяется от 2 км у южной границы до 5,2 км в низовье, по днищу от 0,2 до 1,0 км. Глубина вреза от 25 м в верховье до 40 м - в приустьевой части. В пределах долины р. Миасс можно выделить два уровня поймы и три уровня надпойменных террас. Первая терраса имеет высоту около 5 м над рекой: Ее поверхность плоская, ровная, местами осложнена старичными ложбинами с озерами, долинами притоков. Уровень террасы в долине р. Миасс ограничивается отметками 115 - 130 м.
Вторая надпойменная: терраса морфологически выражена нечетко и имеет более ограниченное распространение. В долинах Миасса и Чумляка это либо широкие площадки под склонами долин, либо мысообразные участки в местах впадения в р. Миасс его левых притоков. Поверхность имеет уклон в сторону реки, местами расчленена эрозионными ложбинами.. Уровень террасы в нижней; части долины р. Миасс не превышают 130 м, на других участках долин Миасса и Чумляка достигает 140 м.
Склоны долин рек имеют высоту 15-20 м. В местах близкого подхода к ним русла и выклинивания речной террасы их высота достигает 30 м. Поверхность склонов долин рек сильно осложнена эрозионной . деятельностью притоков, временных водотоков, движением склоновых поверхностных вод. Во многих местах склоны речных долин переходят в склоны долин ручьев и І мелких речек, которые своими верховьями і внедряются в междуречные пространства; создавая там сеть расчленяющих эрозионных форм.
Междуречья занимают не менее 80 %. общей5 площади района. Это плоские (в северной половине) или. слабовсхолмленные (в. южной части) поверхности. Приподнятая южная часть территории района оконтуривается или разделяется слабовыраженными массивами: возвышений. В целом отметки высот междуречий в северной половине района колеблются в пределах от 150 до 173 м. В южной половине территории отметки высот междуречий колеблются от 150 м у восточной границы до 184 м - вблизи южной. Относительные превышения здесь нередко достигают 20-30 м. J" Для оценки экологического состояния и: его изменений в природных комплексах наиболее часто используют следующие морфометрические показатели: глубину и густоту эрозионного расчленения и распределения уклонов поверхности [21]. Глубина расчленения рельефа заметно возрастает от центральных частей междуречий к долинам рек (рис.9). В пределах междуречных котловин она не превышает 2-3 м. Верхние участки логов с периодическим стоком воды по их днищам врезаны в междуречные поверхности на глубину (Ь до 5-10 м. В тех местах, где появляются временные водотоки с выраженным руслом, глубина вреза: их долин» существенно возрастает (до 20-30 м). С приближением к базису эрозии (днищу долины р. Миасс) эти формы становятся такой же глубины, как и долина основной реки (около 40 м). Густота расчленения для подобных по рельефу территорий обычно характеризуется небольшой амплитудой (рис. 10). Относительно высокие показатели (0,5-0,7 км/км ) свойственны склонам долин рек и верхним частям долин временных водотоков, где формируется разветвленная сеть N ложбин. Максимальные значения (0,8-1,0 км/км ) характерны для левого склона долины р. Миасс ниже устья р. Чумляк. Здесь склоны расчленены частыми промоинами и оврагами, образованию которых способствует распашка прилегающих склонов междуречий. Облесенные же участки склонов долин подвержены эрозии значительно слабее, и. густота расчленения здесь не превышает 0,5 км/км . Ряд пространств широких выположенных междуречий имеет локальные проявления; слабого эрозионного расчленения (не более 0,2 км/км2)
Источники загрязнения
На состояние воздушного бассейна района исследований негативное воздействие оказывают выбросы предприятий Челябинской области. Оно проявляется как поток загрязняющих веществ на земную поверхность. Проведенный анализ уровня загрязнения снежного покрова подтвердил, что территория всего района подвергается сильному воздействию соседних регионов по таким компонентам, как сульфаты, нитраты, цинк, медь. Собственные источники выбросов, в первую очередь.котельные, приводят к загрязнению природной среды соединениями серы, азота, 3,4-бензпиреном, ванадием, титаном, марганцем [163].
Техногенное воздействие сказывается на состоянии поверхностных вод - сброс в р. Миасс сточных вод Челябинской агломерации; хозяйственно-бытовое загрязнение озер и прудов в населенных пунктах, в том числе сброс сточных вод в оз. Окунево (г. Щучье); смыв загрязняющих веществ поверхностным стоком. Кроме того, на состав поверхностных вод могут оказать влияние процессы разгрузки в поверхностные воды грунтовых вод, загрязненных фильтратом с необустроенных мест размещения отходов.
Основными источниками поступления загрязняющих веществ в грунтовые воды на территориях, подверженных антропогенному воздействию, являются места размещения промышленных, сельскохозяйственных и бытовых отходов, золошлакоотвалы, сброс сточных вод на рельеф и в гидросеть, а также утечки из коммуникаций и с территорий промышленных предприятий.
В сточных водах, сбрасываемых на рельеф, значительную роль играют соединения азота, органические вещества, нефтепродукты. Золошлаковые отходы, безконтрольно складируемые на территории района, могут служить источником тяжелых металлов. Состав загрязнителей во / многом зависит от состава сжигаемого угля, различного для каждого месторождения. Учитывая то, что в районе используются угли Кузнецкого и Челябинского бассейнов, спектр тяжелых металлов может быть очень разнообразным. Определенную роль в загрязнении подземных вод могут играть воздушные мигранты, как от местных; источников, так и: за счет трансграничного переноса из Челябинской области.
В 1 км юго-западнее западной окраины г. Щучье; на месте болота Кочковатое, расположена городская свалка жидких промышленных и бытовых отходов (рис. 42). Сточные воды, поступающие на свалку, имеют повышенные концентрации хлоридов, сульфатов; соединений азота, железа, фосфора, цинка; меди, нефти и нефтепродуктов, жиров. Однако, учитывая плохую защищенность подземных вод антропоген-олигоценового комплекса от загрязнения, следует ожидать, присутствия! в: них вышеперечисленных загрязнителей. Согласно построенной схеме гидроизогипс (рис. 42), поток-грунтовых вод направлен в сторону р. Чумляк, протекающей в 3 км западнее свалки. Поэтому можно предположить, что уже в настоящее время загрязняющие вещества поступают в реку с разгружающимся грунтовым потоком.
Городская; свалка твердых бытовых: отходов: расположена на необорудованной площадке: в- северо-восточной: части города в 0,4 км от ближайшего жилья (рис. 42). Отходы; размещаются без разделения; по видам,. без механического уплотнения и засыпки грунтом. Атмосферные осадки, фильтруясь через тело свалки, насыщаются загрязняющими; веществами и привносят их в подземные воды. В фильтрате, по: аналогии с подобными объектами, могут присутствовать, следующие загрязняющие вещества: Условные обозначения О свалка твердых бытовых отходов свалка жидких бытовых и промышленных отходов X сброс сточных вод завода противопожарного машиностроения -150 линия гидроизогипс и ее абсолютная отметка в метрах Рис. 42 Схема гидроизогипс грунтовых вод района г. Щучье. Составлена по данным на июнь 1998 г. Масштаб 1:100 000 142 мышьяк, свинец, кадмий, медь, никель, ртуть, цинк, хром, фенол, углеводы, галогенсодержащие органические соединения, дихлорметащ трихлорметан, тетрахлорметан. Однако, учитывая плохую защищенность грунтовых вод от загрязнения с поверхности, можно предполагать присутствие в них указанных загрязнителей. Грунтовый поток с территории свалки направлен в сторону оз. Аринино. Основным фактором загрязнения р. Миасс является влияние неочищенных и недостаточно- очищенных сточных вод предприятий г.Челябинска. В водах реки? ниже территории г.Челябинска отмечены высокие концентрации соединений азота, нефтепродуктов, меди, цинка, общего железа, органических веществ.. Среднегодовые концентрации составили (мг/л): по азоту аммония - 6,4 (16,5 ПДКВР); азоту нитратов -181,5 (20,1 ПДКВр); нефтепродуктам - 0,15 (3 ПДКВР); фенолам - 0,004 (4 ПДКВР); цинку - 0,04 (4 ПДКвр); меди - 0,004 (4 ПДКВР); общему железу - 1,1 (11 ПДКвр). Среднегодовая величина БПК5 составляет 21 мгОг/л (7 ПДКВР). Отмечены превышения предельно допустимых норм (ПДКВР) по нефтепродуктам, соединениям азота, взвешенным веществам, меди, марганцу [24, 35, 36, 119, 163]; По данным опробования р. Миасс в воде в створе в с. Карачельское содержание азота аммония составило 0,5 мг/л (1,3 ПДКВр), нефтепродуктов -0,2 мг/л (4 ПДКВр), взвешенных веществ - 19 мг/л, величина БПК5 -12 мгОг/л (4 ПДКВР). Сравнение приведенных данных с содержанием этих веществ на створе на границе Челябинской области и Щучанского района (с. Миасское) показывает, что снижение содержания взвешенных веществ в воде р. Миасс на этом интервале реки может достигать 23 раз, азота аммония — 15 раз, нефтепродуктов - 10 раз. Данное уменьшение содержания происходит вследствие как реализации водоохранных мероприятий, так и снижения объемов сброса загрязняющих веществ при значительном падении 143 уровня промышленного производства. На территории исследуемого района по данным 1997-1998т. в воде р. Миасс отмечены превышения предельно допустимых концентраций содержания общего железа (до 21,4 ПДКВр и 7,1 ПДКВ), ионов аммония (до 2,56 ПДКвр), нитрат-ионов (до 1,3 ПДКВр и 1,2 ПДКВ). Содержание растворенного кислорода в воде р.Миасс составило 7-11 мг/л, что не ниже величины ПДКВР. Величина полного биохимического потребления; кислорода составила 15 мгОг/л (5 ПДКВр), что свидетельствует о высоком содержании в воде органических веществ. Среди микроэлементов: в воде р.Миасс содержание Ті и V,. в отдельных пробах - Мп, Си, Бі, Zn и Mo превышают предельно допустимые концентрации для? воды рыбохозяйственных водоемов; отмечены превышения ПДКВ в содержании Ва и Ті. Согласно результатам бактериологического анализа, в водах р. Миасс на территории исследуемого района бактериальное загрязнение отсутствует. На исследуемой? территории характерны превышения по содержанию общегог железа в водах р. Чумляк, руч. Наумовский и озера Наумовского (до 3 ПДКв), ионов аммония в водах пруда в д. Петровское и озера в д. Советская (до1,5ПДКв). Превышения ПДКВ содержания микроэлементов в поверхностных водах притоков р. Миасс и озер отмечено для Ті: (р. Чумляк, руч Наумовский; озеро в д. Советская, пруд в д. Петровская), Мп (р. Чумлячка, озеро в д. Советская), Ва (рр; Чумляк и Чумлячка, руч. Наумовский; пруд в д: Петровская, озеро в д. Советская).
Похожие диссертации на Влияние геологических факторов на формирование экологической обстановки (На примере Щучанского района Курганской области)
