Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 . Природные условия 8
1.1. Физико-географическая характеристика 8
1.2. Геологическое строение 13
1.2.1. Стратиграфия 14
1.2.2. Тектоника 17
1.2.3.Магматизм 19
1.3. Гидролого-гидрогеологические условия 20
1.4. Полезные ископаемые 25
Выводы к главе 1 30
ГЛАВА 2. История формирования урбанизированных территорий и их геоэкологической обстановки 31
2.1.0 заселении и урбанизации Урала 31
І.І.І.Истоки 31
2.1.2. 3ародыши урбанизированных территорий в ХУШ-начале XX веков 35
2.1.3.Урбанизированные территории в XX веке 39
2.2. К истории геоэкологических исследований 45
2.2.1.Зарождение проблемы 45
2.2.2.0 геоэкологических исследованиях в Оренбуржье 48
Выводы к главе 2 55
ГЛАВА. 3 . Методические подходы к изучению геоэкологии урбанизированных территорий 58
3.1. Становление и эволюция геоэкологических представлений 58
3.2. Понятия и представления 72
3.3 Уязвимость, устойчивость и защищенность ОС к загрязнению 75
3.3.1. Общие положения 75
3.3.2. Состояние региональных геоэкологических исследований 79
333. Об опыте картирования уязвимости территорий к загрязнению 83
3.4. Геоэкологические аспекты зонирования территории 89
Выводы к главе 3 91
ГЛАВА 4 . Теоретические подходы к разработке экологической ситуации региона 93
4.1. Устойчивое развитие - новое направление
геоэкологии урбанизированных территорий 93
4.2. Источники загрязнения ОС и их классификация 96
43. Геоэкологические принципы перехода Оренбуржья на модель устойчивого развития 98
4.3.1. Общие положения 98
4.3.2. Природоохранные мероприятия по отраслям народного хозяйства 103
4.3.3. О геодинамических условиях подземного строительства 111
4.4. Геоэкологическое картирование территории Оренбуржья и сопредельных районов 113
4.4.1. О картировании источников загрязнения 113
4.4.2. Карты защищенности и уязвимости к загрязнению 119
4.4.3. Общая геоэкологическая карта 123
4.4.4. Ретроспективные построения 125
4.4.5. Частные геоэкологические карты и схемы 132
4.4.6. Схематические карты, отражающие геодинамический режим глубоких горизонтов земной коры 138
4.4.7. Картографические построения для управления ноосферой 142
Выводы к главе 4 149
ГЛАВА 5. Рекомендации по учету сложившейся экологической ситуации 150
5.1. Типизация территории по уязвимости к загрязнению 150
5.2. Рекомендации по природопользованию 157
5.3. О совершенствовании природопользования на основе систем мониторинга 163
5.3.1. О мониторинге 163
5.3.2. О научно-методических основах создания систем мониторинга 164
5.3.3. Рекомендации по совершенствованию систем мониторинга 166
Выводы к главе 5 171
Заключение 174
К программе дальнейших работ 176
Библиографический Список 177
- Физико-географическая характеристика
- 3ародыши урбанизированных территорий в ХУШ-начале XX веков
- Становление и эволюция геоэкологических представлений
- Природоохранные мероприятия по отраслям народного хозяйства
Введение к работе
Актуальность исследований. Урбанизация населения в городах планеты и Южного Урала началась около пяти тысяч лет назад. Сегодня это глобальный и масштабный процесс. За XX в. численность землян увеличилась с 2-х до 6-ти млрд. В 1830 г. в городах планеты обитало несколько более 3-х % населения, а сегодня — почти половина. Города-мегаполисы насчитывают до 30-40 млн. человек. К 2020 г. урбанизированные территории (УТ) займут более 500 млн. га. На пахотные угодья приходится 1,5 млрд. га, а на пастбища и сенокосы — 3 млрд. га. На каждого человека -менее 0,4 га пашни. На наиболее ценных землях формируются групповые системы населенных мест (ГСНМ) со сложными геоэкологическими проблемами, концентрацией населения и разных производств, с гигантскими масштабами потребления воды, воздуха, энергии, продуктов питания и природных ресурсов. Все это характерно и для горнодобывающих районов Оренбуржья, где урбанизация имеет существенные особенности. Здесь накапливаются горнодобывающие и другие производства, огромные свалки бытовых отходов, загрязняются воздух, воды, почвы, грунты и биоценозы. Загрязнение окружающей среды (ОС), наряду с другими геоэкологическими проблемами, становится важным фактором устойчивого развития территории. В условиях огромной техногенной нагрузки на ОС УТ большую актуальность приобретают исследования по оценке уязвимости природного комплекса и минимизации техногенной нагрузки на него и человека, разработке схем геоэкологического зонирования территорий, объемных геоэкологически обоснованных архитектурно-планировочных мероприятий.
Цель работы: разработать методические подходы и внедрить в практику архитектурно-планировочных и строительных работ в Оренбуржье современные схемы оценки уязвимости ОС к загрязнению и методы геоэкологического зонирования с целью разработки мероприятий по минимизации техногенной нагрузки и негативного воздействия на человека. Для достижения этой цели решаются следующие задачи:
изучить историю формирования экологической ситуации региона;
оценить современное состояние ОС;
предложить методический подход к геоэкологическому зонированию территории по уязвимости ОС к загрязнению;
-разработать и выдать рекомендации по минимизации техногенной нагрузки и улучшению геоэкологической ситуации в Оренбуржье.
Объект исследований: ОС территории Оренбуржья и ее техногенная трансформация.
Предмет исследований: процессы трансформации ОС под влиянием природных и техногенных факторов.
Методы исследований и фактический материал. В основу работы положен фактический материал, который автор собирал более 5 лет, работая на архитектурно-строительном факультете ОГУ. Фактический материал собран, в основном, из фондовых территориальных источников, в
лабораториях ОГУ, в Оренбургском филиале ГИ УрО РАН и ПГУ. Часть материалов собиралась в полевых маршрутах. Использованы, как традиционные картографические и аналитические методы, так и оригинальные методы картирования уязвимости ОС, разработанные с участием автора. Архитектурно-планировочные задачи решаются на основе геоэкологического подхода; эффективность рекомендаций обоснована лабораторными исследованиями и расчётно-графическими разработками. В работе использованы материалы геологических и гидрогеологических съемочных работ и данные по источникам загрязнения ОС, физико-химические анализы природных и сточных вод (650 проб), почв и грунтов (около 800), пород (32), водорастворенных и свободных газов (160), органического вещества (180), солянокислотных вытяжек из почв (240). Исследованы ареалы загрязнения в урбанизированных зонах и на горнодобывающих предприятиях, их площади, изменения во времени и характер связи с источниками загрязнения. Изучались пути миграции загрязнителей в ОС, в водных потоках, газопылевых выбросах, продуктах ветровой и водной эрозии. Собирались данные об атмосферных осадках и розах ветров, а по возможности и информация о повторных наблюдениях. Фактический материал сводился в единый банк данных с целью разработки геоэкологических моделей (приложение 1 - 10). Данная работа, ее научные выводы и практические рекомендации принадлежат лично автору. На защиту выносятся следующие основные положения:
1. Территория Оренбуржья и сопредельных районов испытывает
техногенную трансформацию под влиянием исторически накопленной и
современной техногенной нагрузки. Для предотвращения загрязнения
компонентов окружающей среды необходимо научно обосновать размещение
инженерной инфраструктуры.
Защищается методический подход к типизации территории по уязвимости компонентов окружающей среды к загрязнению, учитывающий исторически накопленную и текущую техногенную нагрузку.
Новую инженерную инфраструктуру нужно создавать на площадях с минимальной уязвимостью к загрязнению и с наименьшей хозяйственной и рекреационной ценностью.
Необходимо использовать схемы типизации территории по уязвимости компонентов окружающей среды к загрязнению в системах мониторинга в комплексе с наземными и дистанционными методами исследования. Это позволяет усилить природоохранные мероприятия уже на стадии планирования развития производительных сил и минимизировать техногенную нагрузку на окружающую среду и ее негативное воздействие на человека.
Научная новизна: 1. Горнодобывающие районы Оренбуржья и сопредельных территорий сформировались в течении длительного исторического периода и испытывают техногенную трансформацию под влиянием исторически накопленной и текущей техногенной нагрузки. Процессы формирования ОС здесь связаны с развитием горного дела, что
определяет их геоэкологические особенности, необходимость учета при оценке техногенной нагрузки и разработке природоохранных мероприятий.
2. Предложены методические подходы к зонированию территории по
уязвимости к загрязнению компонентов ОС. На их основе построены схемы
типизации территории по уязвимости компонентов ОС к загрязнению,
которые могут эффективно использоваться для научно-обоснованного
размещения здесь инженерной инфраструктуры.
3. Освоение менее уязвимых к загрязнению районов и поэтапное
увеличение лесистости за счет супераквальных ландшафтов, неудобий и
нарушенных земель минимизирует техногенную нагрузку на ОС и человека.
4. Для горнодобывающих районов требуются новые методические
подходы к оценке текущей и исторически накопленной техногенной нагрузки
с построением схем типизации по уязвимости компонентов ОС к
загрязнению.
5. Использование схем типизации территории по уязвимости
компонентов ОС к загрязнению в системах мониторинга в комплексе с
наземными и дистанционными методами исследования позволяют
локализовать экологически опасные объекты, обоснованно использовать для
размещения инженерной инфраструктуры подземное пространство.
Практическая ценность:
1. Выполненное зонирование обеспечивает научно обоснованный
подход к оценке степени уязвимости территории, как по бальной системе,
так и по модулю предельно допустимого загрязнения, величина которого
варьирует в пределах от 70т/км в год и более до 5 т/км в год и менее.
Слабо уязвимые к загрязнению площади приурочены к трансэлювиальным элементарным геохимическим ландшафтам, сложенным глинистыми грунтами акчагыльского и апшеронского возраста. Эти площади и подземное пространство можно эффективно использовать для локализации загрязнения и размещения экологически опасных объектов.
Оздоровление территории при ее дальнейшем освоении обеспечивается не только за счет объективной оценки техногенной нагрузки, но и за счет усиления естественной устойчивости территории путем поэтапного увеличения ее лесистости.
4. На основе использования схем типизации территории по уязвимости
компонентов ОС к загрязнению в системах мониторинга в комплексе с
современными наземными и дистанционными методами исследования,
возможно, научно обоснованно локализовать экологически опасные объекты
и минимизировать техногенную нагрузку на ОС и человека.
Апробация результатов работы. Положения диссертации докладывались автором на Всероссийских и региональных научно-практических конференциях: в Оренбургском (1997-2003) и Воронежском госуниверситетах (2002, 2004), в Уральской госгоргеолакадемии (2002), в Оренбургском госпедуниверситете (2003). По материалам диссертации опубликовано 16 работ. Результаты работы внедрены в учебный процесс и учебное пособие «Геоэкологические основы строительного производства»
для студентов строителей [4, 9], а также в научно-технические разработки для предприятий ОАО Оренбургэнерго.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения. Объем текста 145 страниц, количество рисунков - 43, таблиц - 23, библиографический список состоит из 212 наименований.
За помощь в работе и консультации при подготовке диссертации автор выражает глубокую признательность научному руководителю профессору А.Я. Гаеву и сотрудникам архитектурно-строительного факультета ОГУ профессору Г.Н. Карпову и доценту СВ. Миронову за ценные советы. За ценные советы и поддержку на завершающем этапе подготовки работы к защите автор выражает свою признательность декану АСФ, доценту А.И. Альбакасову и профессорам ПТУ С.А. Двинских, Т.П. Девятковой и др..
Физико-географическая характеристика
Рельеф и геоморфология. Территория Оренбургской области включает три крупных морфоструктуры (рис. 1.1): 1) равнины Предуралья на западе, 2)Уральские горы и 3)3ауральский пенеплен, которые сменяются последовательно в восточном направлении (Наумов, 1972). Горноскладчатые сооружения Урала (Урал-Тау) в пределах Оренбуржья снижаются и выполаживаются, переходя в приподнятое Саринское плато, на юге оно обрамляется Губерлинскими горами. Уральские горы обрамлены западными и восточными предгорьями. Наиболее высокие вершины западных отрогов связаны с Хребтом Наказ, который возвышается в междуречье Большого Ика и Салмыша. В равнинной части Оренбуржья, в междуречье Урала и Волги, западнее Хребта Наказ, расположены возвышенности Общего Сырта. В междуречье Сакмары и Урала расположены Слудные горы, а в междуречье Урала и Илека - Илекское плато. На западе Оренбургской области преобладают равнины, для которых характерны небольшие перепады высот.
Для решения задач охраны ОС требуется учёт основных рельефообразующих факторов и основных гидрохимических процессов, сопровождающих формирование рельефа. Пенепленизация территории в основном произошла в мезозое. Для пенеплена Восточного склона Урала и Зауралья характерна достаточно глубокая гидрогеологическая промытость палеозойских гидрогеологических структур от водорастворимых солей морского солевого комплекса и несогласным залеганием мезозойских и кайнозойских осадочных образований на палеозойских породах кристаллического фундамента. Тектонические движения варисского этапа и киммерийской фазы тектогенеза значительно деформировали равнины пенеплена, в результате чего меридиональные зоны опусканий оформились как области мезозойского и кайнозойского осадконакопления (Таналык-Баймакская, Орская и Аккермановская депрессии). Неотектонические поднятия, которые происходили в неоген-четвертичное время, омолодили рельеф и способствовали глубокому эрозионному расчленению территории Губерлинских гор и хорошей промытости массивов горных пород от солей морского солевого комплекса.
На формирование рельефа на равнинах Предуралья также повлияла аккумуляция осадков в палеозое, мезозое и в кайнозое. В результате этого сформировались пластовые приподнятые равнины возвышенностей Общего Сырта, Илекского плато, Слудных гор, а также аккумулятивные равнины, например по левобережью Урала. Рельеф равнинного Предуралья осложнён диапировыми формами соляной тектоники, которые с поверхности земли сложены гипсами и солями. Они представлены карстовыми западинами и контрастными холмами с надкупольными карстовыми мульдами оседания, заполненными мезозойскими и палеоген-неогеновыми отложениями.
На соляных куполах у подножия горы Боевой, в урочище Тузлук-Коль и многих других местах наблюдаются выходы родников с солоноватой и солёной водой.Речные долины (прежде всего Уральская долина) являются важнейшими элементами рельефа региона. На участках, где река пересекает мезозойские эрозионно-тектонические депрессии, ширина долины с поймой и четырьмя-пятью надпойменными террасами составляет 12—16 км. Долина реки представляет собой аккумулятивную равнину, выполненную аллювиальными отложениями. На участках неотектонических поднятий происходит резкое сужение долины реки, и аккумулятивные формы исчезают. В Предуралье р. Урал имеет не более трех молодых (четвертичных) террас и погребенную донеогеновую долину. Здесь тоже имеются сужения долин на участках быстро растущих соляных куполов, например, Нежинского. Урал и Сакмара имеют от двух до трех хорошо развитых пойменных террас, общая ширина которых достигает 4—6 км.
Следует отметить, что значительные площади занимают долины малых водотоков, многочисленных логов и балок, имеющих пойменные и до двух надпойменных террас. Для балок нередко характерны конусы выноса, наложенные на поверхность поймы или низких террас более крупных рек [51].
Гидрография. Рассматриваемые в данной работе районы Оренбургской области расположены в средней части бассейна р. Урал. Ширина русла реки здесь варьирует от 40 до 200 м. Глубина реки составляет в среднем 1,5—2 м. Согласно многолетним данным, среднегодовой расход р. Урал у Оренбурга составляет 104 м7с, а крупнейшего ее правобережного притока — р. 5
Сакмары у с. Сакмарского — 128 м /с. Объем стока 50% обеспеченности составляет по Уралу у Оренбурга 3,39 км3/год, а по Сакмаре в ее устье - 4,63 [51]. Модули стока соответственно составляют 1,3 и 4,83 л/скм2. Среди других притоков Урала и Сакмары важнейшими правобережными являются Большой Ик со среднегодовым расходом 42 м /с (у с. Полянковки), Салмыш — 29,7 и с расходом в паводок до 300 м /с, а в межень — 1—5 м /с и Чаган с расходом 0,79 м7с (у пос. Сергиевский). Среди левобережных притоков р. Урал в районе г. Орска наиболее значительны реки Кумак и Орь со среднегодовыми расходами соответственно 8,05 и 21,7 м3/с, а на выходе р. Урал с территории Оренбуржья - р. Илек с расходом 42,5. Расход р.Урал ниже устья р. Илек составляет 297 м3/с.
Для всех рек степного Оренбуржья характерны бурные весенние паводки. Объем паводкового стока р. Урал достигает 90 % годового стока. Гидрогеохимическая зональность подземной составляющей стока рек. Оренбуржья и сопредельных районов дана по Е.А. Лушникову на рис. 1.2 [119]. Схематическая карта подземного стока дает представление о величине подземного питания рек (рис. 1.7). В городах сформировались малые водотоки, расход которых обеспечивается преимущественно сточными водами: ручей Горячка в г. Орске, овраг Максай в г. Новотроицке и др. Мощные водотоки в Орске и Оренбурге, сбрасывающие в р. Урал воды городских очистных сооружений, являются искусственными
3ародыши урбанизированных территорий в ХУШ-начале XX веков
Заводские поселения формируются внутри полукольца городов-крепостей: Соликамска, Верхотурья, Кунгура, Уфы, Ирбита, Тюмени, Туринска, Чердыни (рис. 2.3, заимствован у В.А. Колясникова [92]). Построены заводы Каменский (1700 г.), Невьянский (1699 г.), Алапаевский (1702 г.), Уктусский (1702 г.), Выйский (1722 г.), Нижнетагильский (1725 г.), Екатеринбургский (1723 г.), Егошихинский (1723 г.) и др. Крупнейшим из них был Нижнетагильский.
Возведение южной крепостной линии обеспечило строительство городов-заводов в горной части Южного Урала: Нижне-Сергинского (1743 г.), Нязепетровского (1747 г.), Катав-Ивановского (1755 г.), Саткинского (1757 г.), Юрюзанского (1758 г.), Симского (1757 г.), Усть-Катавского (1759 г.) и Белорецкого (1762 г.). Заводы строились и в северной части Среднего Урала: Нижне-Туринский (1766 г.), Туринский (1737 г.), Кушвинский (1735 г.) на базе богатых залежей железных руд горы Благодать. В Среднем Приуралье строятся Ижевский (1760 г.) и Боткинский (1759 г.) заводы [110].
По общей форме в плане поселения первоначально делятся на квадратные (планы Екатеринбурга 1723-26 гг., Егошихи 1723 г.), прямоугольные (Невьянск), многоугольные (Полевской, Каменский заводы) и комбинированные (Егошихинский в 1735 г.). В этот период преобладает групповая линейно-прерывистая форма расселения, в традициях древнерусского градостроительства, когда застройка вписывалась в природный ландшафт. В Н. Тагиле и Вые функциональными и композиционными ядрами поселений служили заводы и предзаводские площади. В XVIII в. вокруг них еще были незастроенные пространства. Тракты, соединяющие заводы, рудники и другие предприятия, определяли радиально-лучевой каркас будущего поселения.
Планировка улиц городов-заводов формировалась в соответствии с формой рек, заводских прудов и рельефом местности. Так в Златоусте решающим фактором планировки стал рельеф, а в Кыштыме - система водоемов. А. В. Скворцов [159] показал, что на композицию поселений оказал влияние тип речных долин: 1) равнинно продольный в Екатеринбурге и Алапаевске; 2) горный продольный в Первоуральске; 3) поперечный в Златоусте; 4) предгорный в Миассе и Сысерти.
Города Урала в XVIII в. (по В. Н. Лахтину [110]): 1- важнейшие города - административно-торговые пункты, сложившиеся к концу XVIII в. (допетровский период); 2 - новые города-заводы, основанные в первой трети XVIII в.;3 - старая Казанская дорога; 4 - Сибирский тракт, утвержденный в 1731 г.
В.А. Колясников отмечает, что «первоначальный период формирования городов-заводов характеризуется единством архитектурной и природной среды, функциональной и художественной структур, целостностью архитектурно-художественного решения и его визуального восприятия, гармоничными отношениями между доминантами, рядовой застройкой и пространствами» [92, с.211].
Реализуется решение Петра I перестроить в камне общественные центры в Соликамске, Верхотурье, Далматовском монастыре, Усолье и др. В первой половине XVIII в. создаются крупные ансамбли каменного зодчества в стиле "московского барокко": Верхотурский кремль (1698 - 1712 гг.) с Троицким собором, "амбарами" и другими постройками; Далматовский монастырь с мощными каменными стенами (1720-е гг.) и Успенским собором (1707 -19 гг.); строгановские хоромы (1724 г.) и Спасо-Преображенский собор (1724 - 31 гг.) в Усолье. Ансамбль Невьянского завода составили крепость, каменные демидовские хоромы, башня (1725 г.). Центральная часть Екатеринбурга состояла из завода, крепости, предзаводских площадей, Горной канцелярии (1737 - 39 гг.) и др. гражданских построек [85, 179, 189]. В середине XVIII в. на Урале интенсивно строятся заводы. По выплавке чугуна Урал занимает первое место в мире. В 1737 г. центром Пермской провинции становится Кунгур. Во второй половине XVIII в. появляется новый сибирский путь Казань -Пермь - Кунгур - Екатеринбург. Соликамск и Верхотурье утрачивают значение торговых и административных центров. Оборонительную линию на южных рубежах составили города Орск (1735 г.), Челябинск (1736 г.), Троицк (1743 г.), Оренбург (1743 г.) и др. Они застраивались по плану.В конце XVIII - начале XIX вв. "комиссией о каменном строении С.Петербурга и Москвы" проводятся работы по перепланировке городов на основе принципов регулярной планировки. Общая форма планировочной сети городов-заводов не отличается от городов-крепостей (рис. 2.4)
Становление и эволюция геоэкологических представлений
"Ноосфера есть новое геологическое явление на нашей планете. В ней впервые человек становится крупнейшей геологической силой" [38]. «Ноосистема - элемент ноосферы, формирующийся как единый природно-технический и приро дно-техно логический комплекс, образованный нооценозом по С.С. Шварцу, живыми организмами (включая homo sapiens) и средой их обитания (атмосферой, почвой, ландшафтом, водами, грунтами) [180]. В ноосистеме нооценоз, живые и косные компоненты связаны между собой обменом веществ, энергии и информации». Геоэкологические проблемы зодчие пытались решать архитектурно-планировочными средствами, что отражено уже в работах Витрувия и Альберти, Т. Кампанеллы и К. Н. Леду, Морелли и Р. Оуэна, Ш. Фурье и Т. Дезами, К. Зитте и Э. Говарда [31, 68, 100]. Взаимодействием человека и природы в строительстве пронизано творчество таких мастеров, как И.В. Жолтовский, И.И. Леонидов, Э. Сааринен, Ле Корбюзье, Ф.Л. Райт и др. Строительная геоэкология зародилась совместно с градостроительной экологией как самостоятельная научная дисциплина в XX веке в связи с интенсификацией процессов урбанизации и развитием наук экологического цикла. В становлении строительной геоэкологии намечается четыре этапа.
Первый этап до 1950-х гг. характеризуется формированием региональных аспектов в становлении связей геоэкологии с экологией, накоплением знаний в области охраны ОС и разработкой архитектурно-планировочных концепций ("город-сад", "соцгород", "динамический город", "город-ансамбль"). Понятие "экология" введено Э. Геккелем в 1866 г. Под экологией он понимал науку о доме, об отношениях растительных, животных организмов и человека и, образуемых ими сообществ, между собой и ОС. Сегодня существует более 100 определений этого понятия. Так, Ю. Одум определил экологию как биологию окружающей среды, а в новом издании книги в 1986 году он признал, что экология оформилась в дисциплину, связывающую физические и биологические явления и образующую мост между естественными и общественными науками [130, 131]. Действительно, активно развивается "социальная экология", исследующая отношения между обществом и географической, социальной и культурной средой, влияние производственной деятельности на ОС, воздействие техногенных ландшафтов на здоровье и генофонд человека [13, 35, 73, 74, 103, 186]. Основы социальной экологии заложили в 20-х гг. XX в. Р. Парк и Ю. Барджесс. Р. Парк под концепцией человеческой экологии понимал взаимосвязь социальных индивидов и их институтов в городской урбанизированной среде. Социальная экология связана с региональными объектами [59, 93, 186].
Еще в работах К. Тролла (Troll, 1939) при экологических исследованиях ландшафтов использован термин «геоэкология». С ним связано новое научное направление в исследовании косной и биокосной составляющих окружающей среды. Геологи трактуют ее, как науку, «изучающую закономерные связи между живыми организмами, в том числе человеком, техногенными сооружениями и геологической средой» [134]. Среди геологов и географов наиболее точные определения дают академик В.И. Осипов и профессор А.Я. Гаев. Первый считает ее междисциплинарной наукой об экологических проблемах геосфер [133]. Второй уточняет: «Геоэкология - междисциплинарная наука, изучающая экологические проблемы, условия и особенности строения экотопосферы (внешних геосфер Земли). Геоэкологические исследования осуществляются на глобальном, региональном и локальном уровнях. Поскольку экотопосфера (экотоп биосферы) включает в себя все внешние геосферы Земли (атмосферу, гидросферу, педосферу, литосферу), а предметом исследования геоэкологии служат техногенные преобразования в экотопосфере, то геоэкология наряду с биоценологией, представляется в качестве важнейшей составной части учения о биосфере. Экологические науки, объектами которых служат составные части экотопа биосферы, представляются в качестве составляющих геоэкологии. Это экологическая география, экологическая геология, экологическое почвоведение, гидрогеоэкология и др.» [191]. В отечественной литературе разрабатываются экологическая геология и гидрогеология [115, 139, 140, 164, 168]. Объектом исследований экологической геологии служит геологическая среда, понятие о которой ввел в литературу Е.М. Сергеев (1979). «Под геологической средой следует понимать горные породы и почвы, слагающие верхнюю часть разреза литосферы и которые рассматриваются как многокомпонентные системы, находящиеся под воздействием инженерно-хозяйственной деятельности человека». Итак, объектом экологической геологии служит геологическая среда, а экологической географии - географическая среда. «Географическая среда - это ландшафтная оболочка планеты, преобразованная процессами техногенеза». «Геологическая среда - это верхняя часть литосферы, в которой протекают новые техногенные геологические процессы и которая находится во взаимодействии с другими внешними оболочками Земли»[191, с. 18]. Хозяйственная деятельность людей и процессы техногенеза могут вести к позитивным и негативным преобразованиям ОС (экотопосферы).
На основе обобщения отечественного и зарубежного опыта разрабатываются вопросы озеленения городов, и публикуются "Правила и нормы планировки и застройки городов" (1959), учитывающие природоохранные требования (разработчики - В.И. Светличный, В.В. Бабуров, Г.В. Десятое и др.). Это явилось важным этапом развития геоэкологии УТ.
Второй этап приходится на 1960-е годы, когда определяется роль регионального аспекта геоэкологии, внедряются принципы системного, подхода в строительстве на УТ. В планировке и застройке УТ проявились социально-экологические и ландшафтные концепции. В строительстве используются модели "города в природе" и др. Складывается наука об экологии человека, изучающая вопросы сохранения здоровья и развития физических возможностей человека, взаимоотношения его с биосферой и влияние факторов ОС на организм человека [56, 63, 67, 155]. Это способствовало внедрению в строительство системного геоэкологического подхода: 1) рассмотрение строительного объекта, как сложного целого; 2) выделение наиболее устойчивых элементов структуры; 3) учет взаимодействия элементов структур с ОС; 4) способность геосистемы к устойчивости и эволюции [2, 144, 145].
Геоэкологический подход связан с устойчивостью биосферы, и фактором геологического развития планеты [36]. Элементарный структурный уровень биосферы-ноосферы представлен биогеоценозами, нообиогеоценозами и ноосистемами. «Биогеоценоз - это элемент биосферы, представляющий собой однородный, естественный природный комплекс с определенным составом и механизмом взаимодействия живых (биогенных) и косных (биотоп - приземный слой атмосферы,, почва, солнечная энергия и пр.) компонентов: лес, луг, река, озеро и т. п.» Термин предложен В.Н. Сукачевым (1940) и является синонимом понятия экосистема [191].
Принципы системного геоэкологического подхода сводятся к архитектурно-планировочному моделированию условий взаимодействия человека с ОС, к учету закономерностей развития природного комплекса. Системный геоэкологический подход и архитектурно-планировочные мероприятия привлекаются при разработке социально-экологических концепций формирования УТ с целью эффективного решения не только природоохранных, но и историко-культурных, эстетических и других вопросов.
Природоохранные мероприятия по отраслям народного хозяйства
Природоохранные мероприятия разрабатываются специализированными институтами и изложены .в соответствующих отраслевых инструкциях. Обобщая эти материалы, следует использовать [197, 199]. В условиях Оренбуржья необходимо учитывать высокую ранимость природного комплекса, что обусловливает необходимость применения наиболее совершенных технологий и внедрения новейших научно-технических достижений. Поэтому новое строительство должно осуществляться на основе вновь разработанных проектов. Для отдельных отраслей народного хозяйства природоохранные мероприятия должны иметь комплексную направленность, заключающуюся в утилизации отходов производства, водных и энергетических ресурсов, инженерных коммуникаций внутри и межотраслевого уровня.
Сельское хозяйство. Развитие земледелия в Оренбуржье требует проведения мелиоративных и агротехнических природоохранных мероприятий. Мелиоративные мероприятия заключаются в реконструкции мелиоративных систем. Предусматривается сокращение непроизводительных потерь воды в каналах за счет инфильтрации и испарения, уменьшение размеров выноса в водные объекты биогенных веществ и пестицидов. Агротехнические мероприятия заключаются в рациональном применении удобрений и ядохимикатов согласно научно обоснованным рекомендациям по нормам, срокам и способам их внесения, и применении пестицидов под сельскохозяйственные культуры в конкретных почвенно-климатических зонах. Для исключения и снижения воздействия эрозии следует разработать циклично-поэтапную технологию освоения земель, проводить противоэрозионные мероприятия и почвозащитные севообороты, Создавать системы полезащитных лесных полос. Для охраны плодородия пастбищ необходимо введение пастбище оборотов, понижение нагрузки скота при пастьбе скота в лесу. С целью обезвреживания навоза крупных животноводческих комплексов должны быть разработаны специальные типовые очистные сооружения и методы переработки навоза для использования его в качестве удобрения.
Промышленность. Для каждой отрасли производств разрабатывается свой комплекс мероприятий. Восстановление нарушенных земель предполагает горнотехническую рекультивацию (выполаживание и террасирование откосов карьеров и отвалов пород) и биологическую (восстановление культурного почвенного слоя, создание лесонасаждений). По возможности рекомендуется применять метод селективной отработки месторождений с захоронением пород, содержащих сульфидные минералы, перекрывая поверхность отвалов потенциально плодородными породами и грунтами.
Следует использовать межотраслевые связи предприятий для реализации отходов одной отрасли промышленности в другой с технико-экономической оценкой их транспортировки, складирования и переработки. Для рекультивации и биогеохимической стабилизации нарушенных земель в проектах предприятий должно предусматриваться: минимизация отвода земель для открытых работ и .складирования отвалов и хвостов; совершенствование технологических схем вскрышных работ и отвало образования, рекультивация нарушенных земель, широкое внедрение безотходной технологии. Мероприятия по охране атмосферного воздуха заключаются в снижении вредных выбросов, их очистке и обезвреживании с утилизацией уловленных веществ и производстве побочных продуктов. Наиболее важными мероприятиями по очистке и обезвреживанию выбросов вредных веществ являются: - выполаживание и защита дна карьеров при использовании их под водоемы в плане мелиоративных мероприятий; - биологический и агротехнический комплекс мероприятий, направленный на восстановление и повышение плодородия земель. Плодородные слои почвы снимаются и складируются в бурты для хранения, после чего они засеваются многолетними травами, что исключает ухудшение их качества и предотвращает эрозионные процессы. В труднодоступных горных местах отвалы оставляются под естественное само зарастание, а карьеры - для складирования отходов производства и коммунального хозяйства.
Для уменьшения распространения пыли и газов с промышленных территорий должна предусматриваться организация санитарно-защитных зон и зон акустического разрыва от жилой застройки. Определение размеров и форм санитарно-защитных зон и зон акустического разрыва производится по расчетам, откорректированным с учетом розы ветров и сложившегося расположения жилых районов и промышленных объектов.
Предотвратить загрязнение водоемов производственными стоками и сократить потребление свежей воды позволяет устройство оборотных систем водоснабжения; повторное использование промстоков и ливневых вод после частичной очистки, локальная очистка загрязненных производственных стоков перед сбросом их в общую систему канализации с полной биологической очисткой, обработкой и утилизацией осадка. Очищенные на локальных сооружениях сточные воды повторно используются для технического водоснабжения.
Энергетика. Охрана окружающей среды от воздействия тепловых электростанций и котельных требует мероприятий аналогичных предложенным по отраслям промышленности. Кроме того следует развивать централизацию теплоснабжения предприятий и жилищно-коммунального сектора, что само по себе является важным технико-экономическим и природоохранным мероприятием, способствующим защите водного и воздушного бассейнов, особенно уязвимых в условиях горного рельефа местности и сложных метеорологических условий.
Транспорт и коммуникации. Снизить вредное влияние транспорта на окружающую среду позволяет осуществление мероприятий организационного характера (административные акты, выбор направления транспортной политики, меры планового характера, тарифная политика); разработка научно-инженерных способов снижения вредного влияния транспорта на окружающую среду, а также применение мероприятий по уменьшению загрязнения транспортом атмосферы, (электрификация железнодорожного транспорта; использование атомных силовых установок на транспорте; работа по замене двигателей внутреннего сгорания электрическими на автомобильном транспорте; создание новых конструкций автомобильных двигателей, обеспечивающих более полное сгорание топлива и уменьшающих вредные выбросы в атмосферу; увеличение в общем парке автомобилей доли автомобилей с дизельными силовыми установками; замена этилированного бензина другими сортами, что снижает загрязнение воздуха окислами свинца); снижению шумового фона (конструктивные приспособления, уменьшающие шум от двигателей, применение звукоизоляционных материалов и экранов, а также прокладка воздушных коридоров для авиации в стороне от крупных городов) строительство объездных дорог и т.д.; борьбе с загрязнением транспортом гидросферы (запрещение или снижение сброса балластных вод в прибрежных зонах, использование специальных судо-нефтесборщиков, создание плавучих ограждений, препятствующих распространению нефти на поверхности акваторий портов, использование химических реагентов для очистки судов и загрязненной поверхности вод и т.д.). .
Следует уменьшить изъятие из оборота продуктивных земель. Одним из путей уменьшения их изъятия из оборота должно стать создание политранспортных магистралей, представляющих проложенные в одной полосе пути сообщения разных видов транспорта (железных, автомобильных дорог, трубопроводов и других инженерных коммуникаций).
