Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние изученности природно-технических систем 8
Выводы по главе 1 15
Глава 2 Природные условия территории 16
2.1. Физико-географические условия 16
2.2. Геологическое строение, металлогения и палеогеографические условия 39
Выводы по главе 2 55
Глава 3. Методика исследований 58
3.1. Основные понятия и представления 58
3.2. Подготовка и проведение полевых работ 66
3.3. Лабораторные и камеральные работы 70
3.4. Методика обследования техногенных объектов 71
Выводы по главе 3 83
Глава 4. Геоэкологические особенности природно-технических систем и их оценка 86
4.2. Анализ техногенных преобразований геологической среды 92
4.3. Биогеохимическая миграция тяжелых металлов 103
Выводы по главе 4 111
Глава 5. Разработка рекомендаций по защите и рациональному использованию природно-технических систем 114
5.1. Мероприятия по минимизации загрязнения геологической среды 114
5.2. Рекомендации по территориальному размещению народнохозяйственных объектов 127
5.3. О создании системы мониторинга 140
5.4. Рекомендации по управлению природными и техногенными процессами 144
Выводы по главе 5 152
Заключение 157
Список использованных источников 158
Фондовая литература 184
Приложения 185
- Геологическое строение, металлогения и палеогеографические условия
- Методика обследования техногенных объектов
- Анализ техногенных преобразований геологической среды
- Рекомендации по территориальному размещению народнохозяйственных объектов
Введение к работе
Актуальность работы. Необходимость исследования геологической среды (ГС) и природных вод обусловлена тем, что увеличение численности населения и высокие темпы производства ведут к частичной деградации компонентов окружающей среды (ОС). Растет потребность в разработке противоэрозионных мероприятий, изучении и предотвращении опасных геодинамических процессов и в защите вод и уникальных ландшафтов. Северный Таджикистан является одним из мировых центров земледелия и расположен в области проявления активных геодинамических процессов, приводящих к региональным и локальным чрезвычайным ситуациям. Переход на модель устойчивого развития требует разработки мероприятий по восстановлению ОС. Участками установлено неудовлетворительное ее состояние, вторичное засоление вод, почв и грунтов, их заболачивание и формирование техногенного рельефа. Без учета и комплексного исследования этих процессов невозможно перейти к управлению природопользованием.
Работа выполнена в соответствии с Государственной экологической программой (2000-2010 гг.) Таджикистана. Использованы труды В.И. Вернадского, А.Е. Ферсмана, Е.М. Сергеева, O.K. Ланге, В.И. Осипова, В.А. Мироненко, В.Г. Румынина, В.А. Кирюхина, В.М. Швеца, С.Л. Шварцева, А.И. Перельмана, Н.С. Касимова, А.Я. Гаева, П.В. Панкратьева, К.Е. Питьевой, Т.Я. Деминой, В.Л. Бочарова, В.Н. Синякова, В.Т. Трофимова и др. Цель работы: Оценить и прогнозировать состояние ГС Северного Таджикистана для минимизации негативных последствий и оптимизации природопользования. Для достижения этой цели решены следующие задачи:
1) изучить и оценить состояние ОС территории, ее устойчивость к
техногенезу и способность нарушенных зон к восстановлению;
-
изучить и классифицировать источники техногенного воздействия и характер развития загрязнения с учетом особенностей территории;
-
выдать прогноз возможной техногенной трансформации территории с учетом платой перспективного ее развития;
4) разработать мероприятия по минимизации техногенного
воздействия на ОС и оптимизации природопользования.
Объект исследований: геологическая среда Северного Таджикистана и ее геоэкологические особенности.
Предмет исследований: процессы естественного и техногенного преобразования геологической среды исследуемой территории.
Фактический материал и методы исследований. Применялись методы картографической и аналитической оценки взаимодействия техногенных объектов с ГС, а также лабораторные, экспериментальные и расчётно-графические методы. Использована геолого-географическая и экологическая информация и данные по водам, почвам, грунтам и устойчивости ОС к загрязнению. Отобрано и проанализировано 807
физико-химических анализов проб воды, образцов почв и грунтов из различных типов ландшафтов, а также 256 проб полыни, типчака, мятликов, арчевых стлаников и подушечников.
На защиту выносятся следующие основные положения:
-
Новый подход к районированию территории Северного Таджикистана, учитывающий закономерности формирования геологической среды в различных высотных поясах и элементарных геохимических ландшафтах. Изучены характерные разрезы высокогорных, среднегорных и равнинных типов ГС, отражающие закономерности их развития и позволяющие обосновать мероприятия по оптимизации природопользования.
-
Современная система природопользования на исследуемой территории формирует новый тип геологической среды в антропогенных супераквальиых ландшафтах с неблагоприятными условиями для жизнедеятельности людей и биоценозов. Интенсифицируется техногенный цикл миграции токсичных химических элементов от горнодобывающих и сельскохозяйственных предприятий и нужны эффективные мероприятия.
-
Геоэкологические модели, позволяющие обосновать мероприятия по минимизации техногенных преобразований ОС и выдать рекомендации по защите ее от загрязнения.
Научная новизна: 1. Впервые установлена роль высотной поясности в формировании высокогорных, среднегорных и равнинных типов ГС с характерными разрезами коры выветривания и определенными типами почв, что и определяет основные закономерности территории (п. 10 паспорта специальности 25.00.36 ВАК, геолого-минералогические науки).
-
Анализ геоэкологической обстановки позволил вскрыть особенности трансформации ГС на подтопляемых орошаемых массивах с формированием антропогенных супераквальных ландшафтов и установить развитие в Присырдарьинском районе процессов техногенной деградации ОС и ареалов и потоков рассеяния тяжелых металлов (п.п. 10, 14 паспорта специальности 25.00.36 ВАК, геолого-минералогические науки).
-
Наличие техногенных лессов и плодородных земель, обогащенных гумусом, в равнинной зоне обусловило формирование здесь природно-техногенного геохимического барьера, аккумулирующего тяжелые металлы, потоки которых спускаются в долину с хребтов, где разрабатываются руды с крупномасштабными отходами производства (п.п. 10, 14 паспорта специальности 25.00.36 ВАК, геолого-минералогические науки).
Практическая значимость результатов:
1. Разработаны и рекомендованы мероприятия по рекультивации
нарушенных земель на основе результатов исследований геодинамических
процессов на участках техногенной трансформации ГС.
-
На основе модели накопления тяжелых металлов в лессах построены карты и намечены меры по восстановлению нарушенных земель.
-
С целью улучшения системы почвозащитного земледелия создана информационная база данных для минимизации техногенного воздействия на
ГС и совершенствования природопользования в регионе, что отвечает задачам Государственной экологической программы Таджикистана по снижению масштабов развития негативных геодинамических процессов.
Апробация результатов исследований. Основные положения работы докладывались: на международных, республиканских и вузовских НІЖ молодых ученых и специалистов в Худжанде (1997, 1999-2007), Чкаловске (2000), Душанбе (2006), Екатеринбурге (2007), в Оренбургском и Пермском университетах (2007, 2008), на семинаре в РосНИИВХе (2007) и на Всероссийской НПК «Водохозяйственные проблемы и рациональное природопользование» (Оренбург 2008).
По теме диссертации опубликовано 15 работ, в т.ч. 2 — в рецензируемых научных журналах и изданиях, и одна — коллективная монография. Внедрение разработок осуществлено в Управлении сельского хозяйства Согдийской области Республики Таджикистан и в учебный процесс в Худжандском государственном университете им. акад. Б. Гафурова.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав и заключения. Объем текста - 142 стр., количество рисунков - 13, таблиц - 32, библиографический список содержит 290 наименований.
За консультации и помощь в работе автор выражает признательность научному руководителю проф. А.Я. Гаеву, консультантам проф. С.Я. Абдурахимову и доценту, И.Н. Алферову, профессорско-преподавательским составам кафедр географии Худжандского ун-та и кафедры геологии Оренбургского ун-та, географического и геологического факультетов Пермского ун-та, а также участникам семинара в РосНИИВХ.
Геологическое строение, металлогения и палеогеографические условия
Для исследования процессов трансформации ГС и развития ландшафтов региона необходимо восстановить их первоначальный облик, до техногенного воздействия. Регион и его природные ландшафты формировались в течение длительного геологического времени с палеозоя до четвертичного периода [6, 53, 77, 102, 157-159, 161, 176, 285, 290]. Важное значение в развитии региона и формировании ландшафтов имели события четвертичного периода, связанные с интенсивными дифференцированными тектоническими движениями и изменениями климата [135].
Для познания истории формирования ГС и природных ландшафтов до начала техногенного воздействия на основе анализа многочисленных литературных данных по новейшему тектоническому движению, геологическому строению и палеогеографии нами определены некоторые характерные особенности развития Западной Ферганы в неоген четвертичное время. На исследуемой территории в геоморфологическом отношении выделяются центральные аллювиально-пролювиальные аккумулятивные равнины, адыры, межгорные и заадырные впадины, предгорные, приподнятые равнины, конусы выносы, склоны горных хребтов.
История геологического развития региона непосредственно связана с развитием обрамляющих ее горных хребтов (рис. 2.2). Влияние Кураминского, Туркестанского хребтов, гор Моголтау и центральных адырных структур (Куркат, Дег-май, Рухак, Кайраккум, Акбель, Акчап, Супентау и Наукат) на геологическое развитие региона сыграли определяющую роль. Поэтому историю геологического развития и палеогеографические условия мы рассматриваем совместно.
Геологическая история развития региона определяет особенности ее поверхности, как геолого-геоморфологического фактора формирования и развития территории. Характер тектоники, особенно новейшей, определил морфологическую структуру района, его границы, динамику и тенденции развития территории. Геолого-геоморфологическая структура - результат длительного развития, сопровождающегося сменами различных палеогеографических условий и тектонических режимов.
Древнейшими образованьями Кураминского хребта и гор Моголтау являются мощные метаморфизованные песчано-сланцевые толщи нижнего палеозоя, представленные кристаллическими сланцами, песчаниками, кварцитами и слюдистыми кварцитами. В верхней части разреза этой толщи в ряде мест (преимущественно в западной части гор Моголтау) обнаружены эффузивы среднего состава, а также пестроцветные кремнисто-глинистые и кремнистые сланцы.
Размытая поверхность раннепалеозойских отложений со стратиграфическим и угловым несогласием перекрывается отложениями среднего палеозоя. В основании среднепалеозойской толщи залегает машрапская свита эйфельского яруса, который выделен в горах Моголтау [77]. Свита эта базальная и сложена терриген-ными отложениями. В основании залегают конгломераты, обломки которых представлены нижнепалеозойскими песчаниками, сланцами и эффузивами. Выше по разрезу они сменяются мелкозернистыми песчаниками. Породы тивейского яруса фиксируют более удаленную зону морского осадконакопления и представлены песчаниками, мергелями, доломитами и известняками.
Грубообломочные разности, гравелиты и конгломераты доминируют в нижних частях разреза, а в вышележащих горизонтах присутствуют лишь в виде редких прослоев. Выше залегает однообразная толща позднего девона и раннего карбона, сложенная известняками, мощность 600-700 м. Отложения среднего и верхнего карбона отделены от нижележащих пород перерывом и угловым несогласием. Они широко распространены в пределах южного склона Кураминского хребта, в меньшей степени — в горах Моголтау и представлены сланцами, известняками, кварцевыми порфирами и их туфами.
Позднекаменноугольные отложения расчленены на две толщи, нижняя сложена лавами, верхняя толща представлена диоритами, гранитами и гранодиоритами.
Мезозойские отложения на Кураминском хребте и Моголтау распространены незначительно и представлены меловыми образованиями. Они слагают часть Мирзарабатской впадины, протягиваются по юго-западной окраине Кура-минского хребта. Позднемеловые отложения, состоящие преимущественно из песчаников и глин, залегают с несогласием на размытой поверхности палеозойских пород. Для них характерна красноцветность и небольшая мощность. Палеогеновые отложения развиты на Кураминском хребте и представлены морскими образованиями, такими как песчаники, глины, мергели, известняки. Мощность их в Восточном Карамазаре составляет 50-75 м.
Четвертичные отложения развиты в пределах внутренних впадин. Мощность их увеличивается по направлению от области сноса и достигает 60 м и более. Нерасчлененные позднее четвертичные элювиально-делювиальные отложения широко распространены на склонах долин горных рек: Саримсахли, Ут-кемсу, Карамазар, Долона, Мулламир, Пангаз, Ошоба, Пунук и Ашт. Породы однородны по гранулометрическому составу.
В геологическом строении Ферганской долины участвуют палеозойские, мезозойские, палеогеновые и неоген-четвертичные комплексы. Палеозойский комплекс обнажается в горных ее частях, обрамляющих западную часть Ферганской долины. На равнине палеозойские комплексы залегают под мощной толщей мезозойских и кайнозойских отложений, мощность которых достигает 10-12 км.
Мезозой-палеогеновый комплекс накоплен в условиях платформенного развития и состоит из осадочных отложений, которые представлены конгломет-рами, песчаниками, доломитами, мергелями и известняками. Верхнюю часть этого комплекса составляют палеогеновые комплексы, представленные как морскими осадками, так и лагунными известняками, глинами, мергелями, песками, песчаниками, и гипсами, мощность которых достигает 200 -400 м.
Неоген-четвертичный комплекс представлен континентальными отложениями и обнажается в адырных территориях Курката, Дигмая, Рухака, Кайракку-ма, Акбеля, Акчапа и Супенту. Эти структуры возникли в результате мощных тектонических движений, которые интенсивно продолжаются и в настоящее время.
Четвертичные отложения хорошо изучены В.Н. Вебером, Н.Н. Василь-ковским, O.K. Ланге, С.А. Кушнарем, В.Н. Огневым, С.С. Шульцем, Н.П. Костенко и др. [123, 135, 136] Общая мощность четвертичных отложений центральной части Западной Ферганы достигает 50(Ь-700 м. Отложения четвертичного возраста состоят из аллювиальных, пролювиальных и делювиальных пород и по схеме Н.П. Васильковского подразделяются на четыре комплекса: Сохский, Ташкентский, Голодностепский и Сырдарьинский.
Сохский (древнечетвертичный) комплекс представлен неплотными слабо дислоцированными конглометрами мощностью 80-И00 м. Они распространены в древних долинах зоны адыров. В направлении горного обрамления их мощность уменьшается.
Ташкентский комплекс, в основном, распространен в предгорьях и адырах, представлен конглометрами с покровом леса. Кроме того, аллювиально-пролю-виальные отложения представлены мелко и среднеобломочными галечниками с линзами и горизонтами гравия, песка и реже суглинков.
Голодностепский комплекс занимает основную часть депрессии, слагая третью надпойменную террасу и долины притоков. Комплекс сложен лессовидными суглинками, лесами и подстилающими их аллювиальными галечниками Сырда-рьи. Встречаются эоловые пески (Кайраккумские, Супетауские, Наукатские), получившие развитие на правобережье Сырдарьи. Мощность песков измеряется несколькими метрами, редко до 1(НТ5 м. Эоловые пески серовато-желтые, мелкозернистые, кварц-полевошпатовые с включением кристаллов солей.
К Сырдарьинскому комплексу относятся современные отложения, пред- ставленные галечниками, песками, супесями и суглинками. Этот комплекс наиболее широко распространен на поверхности первой надпойменной террасы. Наибольшим распространением пользуются аллювиальные отложения Сырдарьи мощностью 5-К20 м.
Методика обследования техногенных объектов
По результатам проведенных работ выделено несколько типов техногенных систем: промышленный, транспортный, горнодобывающий, энергетический, городской, сельскохозяйственный и рекрационный. Промышленный тип включает в себя следующие подтипы: машиностроительный, легкий и пищевой промышленности, производство строительных материалов, горнохимический. Данные по выбросам, стокам и отходам крупных предприятий приведены в таблице 3.1.
К машиностроительному подтипу относятся: завод «Ленинабадсельмаш» в г. Спитамен, заводы «Садаф» газовой аппаратуры, «Алмос», «Торгмаш» в г. Худжанде. Основными цехами, производящими выбросы в атмосферу являются: литейные, термические, механические, сборочные, сварочные, покрасочные, инструментальные, гальванические. В целом предприятия машиностроения в 1996 г. произвели 339,5 т. выбросов. Содержание химических загрязняющих веществ не превышало ПДВ. Основными загрязнителями являлись оксид углерода и пыль. Выбросы в атмосферу по ним составляют соответственно 155,5 т. и 104,19 т. На предприятиях отсутствуют пылегазоулавливающие устройства, за исключением заводов «Торгмаш» и «Садаф».
На предприятиях образуется большое количество сточных вод. Наибольшую опасность представляют стоки гальванических участков, обогащенные гидроокисями железа, меди, никеля и хрома. Они подвергаются в локальных очистных сооружениях предварительной очистке, при помощи кальцинированной соды в щелочной среде с получением нерастворимых солей этих металлов. В 1996 г. сточные воды предприятий Худжанда в количестве 991 м3/год поступили на городские очистные сооружения. «Ленинабадсельмаш» имеет собственные очистные и их проектная мощность составляет 511 тыс. м3/год, а в 1996 г. образовалось 800 тыс. м3 стоков. Способ очистки — биологический, после чего они поступают в р. Сырдарью. По предприятиям машиностроительного подтипа образовалось 1181 т. твердых отходов. Основными среди них являются: черный металлолом, полиэтилен, отходы деревообработки, отходы гальванического производства, люминесцентные лампы, промышленно-бытовой мусор. Отходы вывозятся на городскую свалку, металлолом сдается в чермет, люминесцентные лампы складируются на предприятиях, так как нет технологий для их переработки.
К предприятиям легкой и пищевой промышленности относятся хлопкоочистительные заводы в Пролетарске, Гафурове, Спитамене, Бустоне, Канибадаме, консервные комбинаты в Худжанде, Гафурове, Костакозе, шелкокомбинат (швейное объединение), платочная фабрика «Зарбоф», мебельная, обувная фабрика и стеклотарный завод в Худжанде, ковровый и мелькомбинат в Кайраккуме.
В целом легкая и пищевая промышленность производит 1908,95 т. выбросов. Основными среди них являются: твердые вещества - 757,65 т., оксид углерода — 375,7 т., оксид азота — 202,7 т., сернистый ангидрид — 245,52 т., а также аммиак, серная кислота и др. Выбросы по всем компонентам не превышают ПДВ для данных предприятий. Основные цеха, производящие выбросы: котельные, столярные, сварочные и арматурные. Газопылеулавливающие устройства имеются на мелькомбинате, ковром комбинате в г. Кайраккуме, на шелкокомбинате, мебельной фабрике г. Худжанда на большинство предприятий газопылеулавливающие устройства отсутствуют. Все предприятия для промышленных и пищевых нужд используют воду. Часть их подключена к городским водопроводам, часть имеет собственные скважины.
По Спитаменским предприятиям в 1996 г. образовалось 477 тыс. м3 сточных вод, которые поступают в городские очистные сооружения. Локальные системы очистки на предприятиях отсутствуют. Комбинат хлебопродуктов имеет собственные поля фильтрации. На них поступает 196 тыс. м3/стоков в год. От предприятий п. ГТролетарск сточные воды поступают в городские очистные, где производится их общий учет и анализ.
На Кайраккумских предприятиях образуется 962 тыс. м3/год стоков. Ковровый комбинат имеет собственные очистные сооружения с проектной мощностью 600 тыс. м3/год. Фактическая мощность составляет 511 тыс. м3/год. Мелькомбинат имеет биологические пруды-отстойники. На мелькомбинате вода на производственные и хозяйственно-питьевые нужды поступает из городской водопроводной сети. Сточные воды содержат медь, фтор. Все стоки проходят механическую очистку на предприятии и затем поступают на городские очистные сооружения. На ковровом комбинате стоки образуются после покраски шерсти и содержат красители.
По предприятиям г. Гафурова образуется 1123 тыс. м3 год сточных вод.
Собственные очистные сооружения имеют: Костакозкий консервный комбинат с проектной мощностью 1168 тыс. м3/год при фактической - 511 тыс. м3/год и Гафуровский винзавод с проектной мощностью 280 тыс. м3/год при фактической — 277 тыс. м3/год. Способ очистки - биологический. На предприятиях Ху-джанда образуется 287 тыс. м3/год промстоков. Предприятия имеют локальные очистные сооружения с механической очисткой промстоков. Стоки содержат красители, жиры, формальдегиды, аммиак, СПАВ, кислоты, железо, нередко превышающие ПДК. После очистки они отводятся в городскую канализацион-ную сеть.
Одним из основных источников загрязнения атмосферы является автотранспорт, на долю которого приходятся более 70% вредных выбросов, а в городах Худжанде и Гафурове — 80-90%. Очень медленно уменьшается число автомобилей с повышенной токсичностью отработанных газов. По данным СЭС уже в 1997 г. из 20230 автомобилей 18,0% (каждый шестой) не соответствовали по выбросам ГОСТу. Наибольшее число автомобилей с повышенным содержанием окиси углерода в отработавших газах выявлено на спецавтобазе, таксомоторных предприятиях АТП-2, АТП-33 и предприятиях Минторга. В этих автохозяйствах приборы для контроля токсичности отработанных газов имеются, но не используются. В результате 25-30%) автомобилей выпускается на линию не исправными. 28-35% всех проверенных личных автомашин имели повышенное содержание окиси углерода в отработанных газах.
Предприятия легкой и пищевой промышленности основное воздействие на ОС оказывают сбросом не очищенных сточных вод. Домостроительные комбинаты, дорожно-эксплутационные организации, заводы железобетонных конструкций, передвижные механизированные колонны и СМУ выбрасывают в атмосферу 1004 т в год. Их выбросы содержат: твердые вещества, оксиды углерода, азота, марганца, углеводороды, а также: ацетон, аммиак, керосин, аэрозоль и свинец. Выбросы не превышают ПДВ. Основные участки выбросов — сварочные посты, котельные, столярные, арматурные, асфальтосмесительные установки. Установки по очистке выбросов, как правило, отсутствуют. Локальные очистные сооружения имеют только Науский КСМК и пролетарское горно-обогатительное предприятие. При проектной мощности очистных КСМК - 255 тыс. м3/год фактически сооружениями принимается 853 тыс. м3 стоков в год. Способ очистки - биологический. Очистные сооружения перегружены и нуждаются в реконструкции. К ним подключено еще несколько предприятий поселка. После очистки стока поступают в Сырдарью.
Пролетарское горно-обогатительное объединение обогащает кварцевые пески и выпускает облицовочную плитку. Сточные воды поступают в очистные сооружения с проектной мощностью 36,5 тыс. м3/год. Фактически они принимают 56,0 тыс. м3/год. Очистка стоков — биологическая; очистные перегружены и требуют реконструкции. Стоки от обогащения кварцевого песка поступают в хвостохранилище с проектной мощностью 60 тыс. м3/год, при фактическом поступлении стоков - 52,3 тыс. м3/год. Стоки не токсичные.
На предприятии образуется 24947 т. отходов. Самое большое количество их образуется на горно-обогатительном произведстве. Это отходы кварцевого концентрата. Они складируются на специальном полигоне предприятия, затем передаются другим организациям. Основные отходы — это строительный мусор, лом черных и цветных металлов, автомашины, железобетон и пр.
Анализ техногенных преобразований геологической среды
История геоэкологических исследований связана с работами В.В. Докучаева и Д.Н. Анучина. В советский период наука об ОС стала быстро развиваться с 60-х гг. У истоков учения о географических и геохимических ландшафтах стоял академик Л.С. Берг, которого Ю.Г. Саушкин назвал «крупнейшим из учеников Д.Н. Анучина». Затем это учение получило развитие в трудах СВ. Колесника, В.Б. Сочавы, Б.Б. Полынова, И.П. Герасимова, а также в трудах Д.Л. Арманд, Н.А. Гвоздецкого, А.И. Перельмана, М.А. Глазовской, Н.А. Солнцевой, К.Г. Ге-ренчука, B.C. Жегулина, Н.И. Михайлова, Ю.К. Ефремова, Ф.Н. Милькова, А.Г. Исаченко, B.C. Преображенского, А.А. Макуниной, Ю.Г. Пузаченко, В.П. Максаковского и др. [24, 40, 62, 78, 79, 111, 148-150, 180-182]. Академик Е.М. Сергеев выделил и охарактеризовал новое понятие «геологическая среда», понимая под ней «любые горные породы и почвы, слагающие верхнюю часть земной коры, которые рассматриваются как многокомпонентные системы, находящиеся под воздействием инженерно-хозяйственной деятельности человека, в результате чего происходит изменение природных геологических и возникновение новых антропогенных процессов, что, в свою очередь, вызывает изменение инженерно-геологических условий определенной территории» [229, 230]. ГС формируется совместно с техногенными ландшафтами, под которыми понимается природный комплекс, либо заново созданный человеком, либо такой, где под его влиянием коренному изменению подвергается любой из природных компонентов. Учеными МГУ техногенные ландшафты подразделяются на пять типов: 1) агроландшафты (полевые и пастбищные); 2) лесохозяйственные; 3) горнопромышленные; 4) селитебные (сельские и городские); 5) рекреационные. Ф.Н. Мильков выделяет восемь классов ландшафтов: 1) сельскохозяйственные; 2) промышленные; 3) линейно-дорожные; 4) лесные; 5)водные; 6) рекреационные; 7) селитебные; 8) беллигеративные (от лат. Belligero — вести войну). Специальных работ по формированию ГС в антропогенных ландшафтах Сев. Таджикистана пока нет. На основе анализа археологических, картографических и литературных материалов, относящихся к истории заселения и хозяйственного освоения региона, а также полевых экспедиционных исследований нами выделены три этапа изменения ландшафтов, которые начинаются от однокомпонент-ных (биогенных) изменений и продолжаются до современной многокомпонентной техногенной трансформации. Определение характера изменения ГС и ландшафтов в течение этого периода выполнено путем сопоставления состояния компонентов ОС в прошлом с современными природными и техногенными условиями.
Первый этап изменения ГС и ландшафтов охватывает период с появления человека на территории Сев. Таджикистана до 20-х гг. XX в. В середине XX в. в Сев. Таджикистана при интенсивной работе археологов А.П. Окладникова, Б.А. Литвинского, В.А. Ранова, С.А. Несмеянова выявлены многочисленные стоянки первобытного человека (Кайрагач, Унджи, Кайраккум, Ходжа-Ягона, Ходжа-Такровут, Наукат, Дисар-Кутан, Карамыш-Таджик, Ходжа-Гор и Актан-ги) [167, 193]. Появление человека на этой территории относится к палеолиту. Древние люди занимались охотой, рыболовством, изменяли облик окружающих ландшафтов. Многие пещеры палеолита (Джар-Кутан, Ходжа-Гор, Актанги) расположены на террасах реки Сырдарьи (Унджи, Кайраккум, Наукат, Ходжа-Ягона).
Первобытные люди связь с ГС и ландшафтом осуществляли путем добычи и использования природного камня, который составил основу взаимодействия человека с природными ресурсами. Взаимодействие началось с использования окатанных яйцевидных, овальных, шарообразных форм обломков твердых пород, которые формируются горными потоками с Туркестанского и Кураминско-го хребтов и р. Сырдарьей. Предполагается, что первое заселение и хозяйственное освоение территории началось в лесах северных склонов Туркестанского хребта и луговых и озерно-болотных ландшафтов. По Ю.А. Заднепровскому (1962), в эпоху неолита в Наукате, Аксыкане и Кайраккумах был остаточный озерный бассейн. Люди в неолите селились по берегам озер и занимались рыболовством. В условиях сухого и жаркого климата озерный бассейн постепенно сокращался.
Памятники бронзового, железного веков обнаружены на разных гипсометрических отметках. Археологические поиски показывают, что на протяжении почти 70 км. (от Худжанда - на западе до пос. Кирова - на востоке), обнаружен 31 пункт местонахождений первобытного человека, общее количество орудий труда, собранных в 29 пунктах, составило 1040 экз. Они встречаются на склонах гор Акбель, Акчап и Супетау. Это одна из крупнейших стоянок, которая относится к ательмустьерскому и мустьерскому времени (четвертичный период, ташкентский микрокомплекс). В условиях пустынных и лугово-болотных ландшафтов обитали представители степной фауны - архар, джейран, кулан, сайгак, тигр, волк, шакалы, мелкие грызуны, многие из которых в настоящее время истреблены, (архар, кулан, джейран, сайгак, тигр). Предки таджиков заселяли места, удобные для охоты, скотоводства и для земледелия. Развитие технологии водоснабжения и ирригации привели к возникновению антропогенных ландшафтов. Академик А.П. Карпинский, высоко оценивая значение воды в жизни людей и в их хозяйстве, назвав воду живой кровью, создающей жизнь там, где ее не было. Он писал, «...вода - это самое драгоценное ископаемое». Действительно, в условиях Средней Азии, где климат резко континентальный и количество осадков недостаточно (по региону в среднем за год 145 мм), делает воду основным драгоценным полезным ископаемым.
С древнейших времен для таджикского народа вода являлась источником жизни. Таджики создавали ирригационные сооружения, водосборные галереи (кяризы), дамбы, тоннели и др. В древнем Сев. Таджикистане большинство сооружений построено вблизи постоянных водоисточников. Естественно, что при постройке их учитывали возможности обеспечения населения водой. Так, Уструшан, Шахристан, Куркат и городища раннего средневековья (Ура-Тю-бинского, Исфаринского, Аштского районов) были расположены в межгорных долинах, где протекали горные реки с северных склонов Туркестанского и южных склонов Кураминского хребтов. Лишь Ходжент, Самгар, Ходжистан и другие городища были расположены вдоль реки Сырдарьи или же на конусах выноса в пределах указанных хребтов. В основном для обеспечения водой указанных населенных пунктов потребовалось соорудить небольшие каналы, по которым самотеком шла вода из горных рек в искусственные пруды и колодцы. Пруды и колодцы были расположены преимущественно в равнинной зоне. Несмотря на близость текучих вод (р. Сьтрдарья) население города Худжанда широко использовало грунтовые воды. Забор этих вод увеличивался в военное время, когда речное водоснабжение становилось затруднительным. Глубина колодцев зависела от уровня грунтовых вод.
Другое древнейшее устройство для добычи подземных вод - кяризы. Эти гидротехнические сооружения в регионе обнаружены в долине Назмана (Восточный Карамазар), к северо-востоку от кишлака Capo (Аштский район), к юго-западу от Калининабада и к югу от г. Ганчи (северные склоны Туркестанского хребта). Уместно отметить, что все они расположены на конусах выноса. Водосборные галереи Пазман представляют собой вертикальные колодцы; через каждые 4- -6 м глубина их отличается по мере наклона водоотводящей галереи. Два первых колодца доходят до водоносного горизонта, остальные колодцы при наклоне водоотводащих галерей не достигают грунтовых вод. При этом водоот-водящие галереи проходят через водонепроницаемый слой с небольшим наклоном, который увеличивает фильтрацию добываемой воды. Однако древние во-додобытчики, наряду с умением находить водоносные горизонты, умели, по мере возможности, сокращать потери на инфильтрацию в подземных сооружениях. Нижнюю часть водоотводящей галереи они покрывали водонепроницаемой глиной.
Наряду с вышеуказанными способами водоснабжения пользовались также керамическими водопроводами («кубури») из гончарных труб. Предгорные равнины Кураминского и Туркестанского хребтов представлены преимущественно трансэлювиальными элементарными геохимическими ландшафтами, а на конусах выноса — пролювиальными четвертичными и современными отложениями. На выходе с предгорной полосы и в верховьях конусов выноса развиты хорошо проницаемые грубообломочные галечники и галечно-щебнистые отложения малой плотности и хорошей проницаемости. Поэтому горные реки (Оби Ашт, Ошоба, Пангаз, Мулламир, Делана, Карамазар, Уткемсу) южного склона Кура-минского хребта, при выходе на равнину, инфильтруют и образуют мощный поток подземных вод. Погружаясь вдоль долины, он переходит в более глубокие горизонты и здесь для водоснабжения прокладывали «кубури», участок которых сохранился между селением Дагана и Конинамак. Такой водопровод проходит через безводную степь Аштского массива. Керамические трубы водопровода состоят из двух скрепленных половин длиной 40 см., диаметром 20 см. и толщиной 26 мм. Общая длина водопровода превышает 10 км. Основным вяжущим материалом для крепления керамических водопроводных труб служил гипс с естественной примесью глины. Вяжущий материал так называемый «гач» по сей день широко используется местными мастерами. По-видимому, сырье для изготовления «гача» извлекали из неогеновых гипсоносных пород Самгарского антиклинория (акбель, акчап, супетау).
Рекомендации по территориальному размещению народнохозяйственных объектов
Характерной чертой Северного Таджикистана является приуроченность большинства городов и поселков к разрабатываемым или уже отработанным месторождениям полезных ископаемых. В черте этих населенных пунктов имеются многочисленные отвалы вскрышных пород, некондиционных руд, хвостохранилища, шлакоотвалы, которые не только занимают значительные площади, но и превратились в постоянно действующие источники загрязнения ландшафтов [211,273].
Образование нарушенных земель при проведении разведочных работ. В 1927 г. в Сев. Таджикистане зарегистрировано 160 месторождений, в 1928 г. — 200 рудных точек, в 1935 г. - 377 месторождений и рудопроявлений [176]. Запасы различных металлов в 1930 г. оценивались в 128000 т., а в 1931 г. - более 300000 т. В последующие годы с введением новейшей технологии объем запасов цветных и редких металлов в Карамазаре увеличился в десятки раз, что способствовало резкому, увеличению площади техногенных территорий. Они, в основном, сформировались при добыче цветных металлов в Карамазарском горнорудном районе. Здесь для приема и хранения отходов, обогащения руд цветных металлов сооружались:
- Чойрух-Дайронское хвостохранилище для обогащения руд вольфрама, молибдена, меди и бария;
- Кансайское хвостохранилище - для обогащения руд свинца, цинка, меди, серебра и других цветных металлов;
- Адрасманское хвостохранилище (старое и новое) для обогащения руд свинца, цинка и других цветных металлов;
- Алтын-Топканское хвостохранилище для обогащения руд свинца, цинка, меди молибдена, висмута и других цветных металлов;
- Чкаловское и Моголтауское хвостохранилища для обогащения руд радиоактивных и редких металлов.
Общая площадь указанных хвостохранилищ составляет 885 га. В них аккумулированы частицы пустой породы, получающейся в результате механической переработки руд путем дробления, измельчения и флотации. Во всех хвостохранилищах твердая фаза пульпы представлена смесью минеральных частиц с размерами от 1 мм до частиц 0.005 (табл. 5.1, 5.2)
Вещественный состав частиц и их плотность в хвостохранилище зависят от состава нерудных минералов месторождений. В «хвостах» Чойрух-Дайронской обогатительной фабрики преобладают: полевые шпаты, карбонаты (от 40 до 50%) и кварц (5 %); в хвостах Адрасманской обогатительной фабрики — кварц (от 60 до 66%) и карбонаты (от 1 до 2%); Кансайской обогатительной фабрики — сульфаты (более 15%), карбонаты и глинистые минералы (более 18%); Алтын-Топканской обогатительной фабрики — кварц (от 13 до 19%), кальцит (от 10 до 12%), доломит (от 8 до 10%) и глинистые минералы (более 8%). То есть хвосты состоят в основном из таких нерудных минералов, как кварц, кальцит, доломит, пироксен, гранат, полевые шпаты, хлорит, апатит, барит, глинистые и сульфатные минеральные частицы.
Из рудных минералов в хвостохранилищах обогатительных фабрик Чорух-Дайронского месторождения присутствуют молибденит, халькопирит, пирит и шеелит; на Адрасманском месторождении - висмутин, гематит и халькозин; на Кансайском - галенит и сфалерит; на Алтын-Топканском - халькопирит, халькозин, галенит, сфалерит.
В Советский период горнорудная промышленность в Карамазаре занималась не только разведкой и добычей известных металлов, но и первичной обработкой и получением полуфабрикатов, с которыми связано образование тысяч гектаров нарушенных земель. Вопросы же социально-экономического и экологического преобразования горной территории были на втором плане или не учитывались [6]:
своевременно не учитывались интенсивность ведения добычи и производства полуфабрикатов из полезных ископаемых;
научно-обоснованный мониторинг ОС не проводился;
не учитывалась экологическая емкость изменения основных компонентов ОС;
не обращали внимания на то, что атмосфера и агроклиматические условия не обладают достаточным уровнем самовосстановления и воспроизводства;
горнорудное дело, культивируемое 70 лет, должно было учитывать все виды деятельности человека, включая отрицательное воздействие на ОС;
формальный характер носили термины «экологическая экспертиза» с абсолютно неэффективными процедурами согласования проектов, с подменой экспертизы модным термином действенного контроля за степенью экологической обоснованности предплановых, предпроектных и проектных разработок;
отсутствовали научно-обоснованные комплексные природоохранные (экологически обеспеченные) нормы и правила хозяйственной деятельности и экспертиза была однобоко ориентирована на несовершенные санитарно-гигиенические регламенты, что не решало природоохранных проблем;
отсутствие гласности при рассмотрении обсуждении проектов урановых объектов, редких и цветных металлов на месторождениях Старый и Новый Табошар, Моголтау, Чорух-Дайрон, Адрасман, доминирование ведомственных подходов и интересов, закрытый характер экологической и медицинской статистики;
нарушение степени соответствия состояния ОС потребностям населения в Старом Табошаре, Замбараке, Адрасмане, Кансайе, Чорух-Дайроне и Алтын-Топкане;
доведение до кризисного состояния взаимоотношений между людьми и ОС указанных районов, обусловленное несоответствием развития производительных сил и производственных отношений в обществе;
Нарушения ГС в результате разработки угольных месторождений. Месторождение Шураб вытянуто в широтном направлении на 35 км, расположено у выходов юрских отложений и подразделяется на три площади: северо-восточную, юго-восточную и западную, которые разрабатываются с 1882 г. подземным способом. Общий запас бурых углей составляет 500 млн. т. Угли гумусовые с повышенной зольностью (до 21%) и с содержанием 8 до 1,5%. В 1990 г. годовая добыча составляла 105 тыс. т, а в настоящее время сократилась в два раза. Вынос пустых пород из подземных выработок - более 15 тыс. м3, которые образуют огромные терриконы. Поверхность отвалов гребневидная и платообразная, их размеры достигают от 120 до 320000 м. Общий объем всех отвалов пустых пород - 574640 м3, площадь - 41917м2. Они отличаются тем, что не покрыты растительностью и подвергаются воздействию геодинамических процессов: а) ветровым и б) временных потоков с образованием вымоин размерами до 1,5 м. Это усиливается тем, что породы очень рыхлые. Отвалы с возрастом 30-45 лет резко отличаются от естественного ландшафта.
Установлено, что углесодержащие отвалы пригодны для производства кирпича. Уже в 1985 г. из Шурабских угленосных отвалов для производства кирпича было использовано ок. 5 тыс. т. пород Исфаринским КСМ, а из Сулюктинского месторождения - около 10 тыс. т. Расуловским кирпичным заводом. Эти работы возобновляются.
Вокруг Шурабского угольного месторождения образовались другие типы искусственного ландшафта в виде различных насыпей, выемок, воронок обрушений и просадок земной поверхности над отработанными подземными выработками. В результате разгрузки напряженного состояния массива произошло оседание земной поверхности.
Нарушения ГС при добыче нефти и газа [212, 273]. На территории Ис-фаринского и Канибадамского районов выявлено около 30 нефтегазоносных структур. Добыча нефти из месторождения Ким была начата в 1909 г. Из действующих месторождений Ким, Рават, Канибадам, Сев. Канибадам, Айритан, Ниязбек и Маданият в 1987 г. было получено 100 млн. т. нефти. Нефть залегает на глубине от 500 до 4500 м. Нефть — метанонафтенового состава, имеет плотность до 920 кг/м3.
Газовые залежи находятся в песчаниках и известняках палеогенового и мелового возрастов на глубинах 1500 -4000 м. Мощность коллекторов составляет 28- -35 м. Попутный газ нефтяных месторождений без сероводорода содержит метана до 93%.
