Критерии оценки состояния эколого-геодинамических условий, обусловленных проявлением геодинамической экологической функции литосферы

Оценка воздействия геологических и других природных и техногенных процессов на экосистему в целом и человека в частности, как и оценка состояния эколого-геологических условий могут осуществляться по комплексу критериев и показателей, которые могут быть разбиты на четыре группы:

• геодинамические, оценивающие масштаб и интенсивность развития геологических процессов;
• характеризующие возможные экологически неблагоприятные изменения абиотических компонентов ландшафта и его литогенной основы в результате активно действующих геологических процессов;
• биологические, характеризующие изменение разных представителей биоты и их комплекса в целом;
  социально-экономические.

Биологические, экономические и социальные показатели предпочтительно использовать для оценки воздействия катастрофических процессов на территориях промышленно развитых и градопромышленных агломераций, специфика которых определяется высокой плотностью населения и концентрацией материальных ценностей человеческого общества. Ботанические и почвенные критерии наиболее информативны вне территорий интенсивного промышленного использования, где природа находится в более естественном состоянии. Геодинамические критерии оценки пригодны для территорий любой освоенности.

Геодинамические критерии и показатели масштаба и интенсивности развития геологических процессов

Для оценки влияния геологических процессов на состояние эколого-геологических условий используются критерии, характеризующие изменения рельефа, самого массива, качества геологического пространства. Они подразделяются на площадные (отношение нарушенной площади к ненарушенной или общей площади), энергетические (скорости и объемы смещаемых пород) и динамические (скорости, темпы нарастания негативных нарушений поверхности и подземного пространства литосферы). Численные значения таких критериев и выделяемые на их основе классы состояний эколого-геологических условий показаны в табл. 17-19.



Эти критерии, несмотря на договорной статус их ранжирования, с успехом могут быть использованы при тематических работах, при мелко- и среднемасштабном картировании.

При крупномасштабных работах следует учитывать специфику проявления каждого процесса. Так, для оползней следует разделять пораженность стабилизировавшимися, временно стабилизировавшимися и действующими оползнями (табл. 38).

Наиболее важно учесть экологические последствия действующих оползней. Они связаны или с погребением под грунтовой массой людей, животных, растительности, инженерных сооружений, или со смещением, которое сопровождается нарушением ландшафта и деформацией сооружений, ведущей часто к их разрушению и жертвам. Поэтому в качестве критериев определения класса состояния эколого-геологических условий предлагается использовать объем, глубину и скорость смещения оползневых тел (см. табл. 38).

Так как на крупномасштабной карте в качестве самостоятельного массива пород могут быть выделены определенные объемы оползневых тел, существенное значение с точки зрения экологических последствий может иметь степень их активности (доля площади с признаками оползневых подвижек, %).

Экологические последствия действия селя зависят от его мощности, определяемой суммарным объемом вынесенного твердого материала (тыс. м³), который во многом зависит от густоты селевой сети (км/км²), достаточно легко рассчитываемой путем дешифрирования аэрофотоснимков. Поэтому для определения класса состояния эколого-геологических условий предлагаются эти два показателя. Какова будет зона экологических нарушений при действии на человека, биоту и хозяйственные объекты снежных лавин, определяется размером площади, подверженной воздействию лавин (%) и их потенциальной энергией, зависящей от высоты падения и объема снежной массы (м³).
Экологические последствия обвалов связаны с ударной силой отдельных глыб и крупных блоков пород и с образованием завалов. Поэтому основной классификационный показатель — объем. Вторая группа геологических процессов обычно представляет прямой угрозы для жизни человека, но ухудшает качество природной среды, комфортность проживания человека и существования биоты. Для нее в качестве индивидуальных критериев оценки можно рекомендовать показатели и величины, приведенные в табл. 39.

Специфическая группа геодинамических критериев предложена Н.А.Касьяновой для оценки экологического риска функционирования литотехнических систем, расположенных в пределах геодинамических аномалий (табл. 40). Ранжирование на четыре категории осуществлено по эмпирическим данным, полученным при анализе аварий на нефтегазовых комплексах.

Критерии и показатели, характеризующие экологически неблагоприятные изменения абиотических компонентов ландшафта и его литогенной основы в результате активно действующих геологических процессов

Экологически неблагоприятные изменения абиотических компонентов ландшафта могут рассматриваться по нескольким позициям: степени и площади изменения природной среды под воздействием геологических процессов, глубине деформации литогенной основы, степени деградации почвенного покрова (смытости почвенных горизонтов, содержания гумуса и т. д.), изменению уровня грунтовых вод относительно критического значения, накоплению легкорастворимых солей, изменению поверхностного стока, покрытию поверхности абиотическими образованиями (в результате наводнений, селевых выносов, оползней-потоков и др.), возможности возникновения наведенных геологических процессов. В качестве примеров приведены показатели оценки состояния рельефа (табл. 41) и почвенного покрова (табл. 42) в зависимости от его измененности под воздействием природных и техногенных геологических процессов.

В соответствии с этим перечнем к классу удовлетворительного состояния среды и зоне экологической нормы относятся территории со следующими последствиями развития геологических процессов: характерны незначительные изменения на ограниченной по площади территории (менее 5%); возможна локальная (менее 5% площади) деформация литогенной основы ландшафта на глубину до 5 м; почвы несмытые и слабосмытые (менее 10% горизонта Ai), с содержанием гумуса не менее 90% от природного; повышение уровня грунтовых вод не выше критического значения; незначительное увеличение содержания легкорастворимых солей.
К классу условно удовлетворительного состояния среды или к зоне экологического риска относятся территории, для которых характерны заметные негативные изменения природной среды геологическими процессами на площади до 25% с сохранением этой тенденции; деформация и смещение литогенной основы ландшафта на глубину до 20 м; повышение уровня грунтовых вод до 25% от критического; почвы слабо- и среднесмытые (горизонт Ai или 50% горизонта А), содержание гумуса 70-90% от природного, накопление легкорастворимых солей до 1,0%; нарушение поверхностного стока из-за подпруживания завальными дамбами высотой до 5 м русел ручьев и речек с образованием прудов и озер; локальное покрытие поверхности абиотическими образованиями мощностью до 10 см.

К классу неудовлетворительного состояния среды или к зоне экологического кризиса относятся территории, на которых последствия геодинамических воздействий достигают пороговых значений и приводят:

• к существенному устойчивому отрицательному изменению ландшафта на территории площадью до 50%;
• изменению характера рельефа; деформации и смещению литогенной основы ландшафта на глубину до 50 м;
• повышению уровня грунтовых вод до 50% от критического;
• сильной смытости почв;
• накоплению легкорастворимых солей до 3%;
• перекрытию абиотическими образованиями мощностью см;
• подпруживанию русел ручьев и речек завальными дамбами высотой более опасностью прорыва образовавшихся озер.

К классу катастрофического состояния среды или зоне экологического бедствия относятся территории, на которых геодинамические воздействия превышают пороговые значения и приводят к глубоким и необратимым изменениям или разрушению ландшафта, к потере его экологических функций на площади более 50%; деформации и смещению литогенной основы ландшафта на глубину более 50 м; повышению уровня грунтовых вод свыше 50% от критического значения; пе-рекрытости мощными абиотическими образованиями; весьма сильной смытости почв до полного уничтожения почвенных горизонтов; возникновению наведенных геологических процессов, усугубляющих негативность экологической ситуации.

Биологические критерии и показатели измененности представителей биоты и их комплексов под воздействием геологических процессов

Биологические показатели служат, с одной стороны, для оценки измененности представителей биоты под воздействием геологических процессов, а с другой, -часто используются как индикаторы характера и активности развития этих процессов. Это такие критерии, как плотность проективного покрытия растительности, изменение биоразнообразия, появление вторичных видов растительности и т.д. Эти критерии не только характеризуют возможные экологические последствия действия геологических процессов напрямую на биоту, но и опосредованно на человека.

Например, уменьшение проективного покрытия растительности, которое происходит в результате природных геологических процессов (плоскостной смыв и т.п.) или антропогенных воздействий (перевыпас скота), опосредованно может сказаться на условиях жизнедеятельности человека и даже на его здоровье.

Взаимосвязанность процессов в природе обусловит при уменьшении проективного покрытия растительности активизацию процессов эрозии и дефляции, что, в свою очередь, приведет, с одной стороны, к увеличению запыленности атмосферы и к пыльным бурям, а с другой, к снижению емкости пастбищных угодий и снижению продуктивности скота. Все это ухудшит условия жизнедеятельности человека.

Среди биологических критериев, в первую очередь, следует назвать число человеческих жертв, обусловленных определенным геологическим процессом. Обобщая данные по этому вопросу, экологической нормой предлагается считать такое воздействие опасных и неблагоприятных геологических процессов, при котором не нарушается устойчивое развитие экосистемы и не происходят несчастные случаи (табл. 43).

В психологическом плане воздействие таких процессов для большинства населения остается незамеченным, а отдельные травмы могут восприниматься многими как трагический эпизод. Экологическим риском можно считать такое проявление геологических процессов, которое снижает стабильность экосистем. Число жертв достигает 30 человек (в принципе первые десятки). У большинства населения такие события (например, сход селя или оползня) воспринимаются как неприятность, вызывают чувство неудобства и беспокойствия. Экологическим кризисом считаются такие проявления геологических процессов, когда происходит потеря устойчивости экосистем и число жертв достигает 1000 человек (в принципе п • 10²). Эти события существенно меняют психологическую обстановку и вызывают в населенных регионах вспышки эмиграции. Экологическим бедствием считается такое проявление опасных геологических процессов, когда происходят практически необратимые нарушения экосистем и число жертв превышает человек. Эти события создают в обществе общее уныние, вызывают принципиальные изменения жизненных ценностей, а у уцелевших людей навсегда остаются событием, сломавшим их жизнь (например, потеря семьи при землетрясении).

Вторая группа классификаций геологических процессов по числу жертв рассматривает тяжесть опасности каждого природного процесса в отдельности. Такой подход использовался многими исследователями — С.М.Мягковым, А.Л.Рагозиным, В.И.Осиповым, Н.С.Красиловой. Вероятно, оценивать влияние и отдельных геологических процессов на состояние экосистем по числу жертв следует с позиции уже предложенных классов: нормы, риска, кризиса и бедствия.

Ботанические критерии оценки отличаются высокой чувствительностью к нарушениям окружающей среды, в том числе и литосферы, и высокой физиономичностью. Для оценки таких площадных геологических процессов, как заболачивание, вторичное засоление и частично ветровая эрозия, приводящих местами к появлению зон «экологического бедствия», наиболее информативны следующие критерии оценки: ухудшение видового состава естественной растительности, уменьшение индекса разнообразия Симпсона, проективное покрытие пастбищной растительности и др. (см. табл. 8).

Если увязать зоны экологического состояния растительности с классами состояний экологических условий, то появляется возможность отображения этой информации на эколого-геологических картах.
Почвенные критерии оценки в рассматриваемом контексте также очень важны. Наибольший интерес представляют почвенно-эрозионные критерии, напрямую связанные с геологическими процессами (ветровой и водной эрозиями, вторичным засолением почв), как правило, интенсифицированных хозяйственной деятельностью человека. К ним относятся глубина смытости почвенных горизонтов, площадь обнаженных коренных пород, площадь полностью смытых почв, задернованность песчаных почв, площадь вторично засоленных почв (см. табл.11)

Использование частных критериев в совокупности позволяет вывести комплексные биологические показатели для выделения зон экологического состояния. В соответствии с такими критериями к зоне экологической нормы, которой, как правило, соответствует удовлетворительное (благоприятное) состояние литосферы, относятся территории, на которых происходит естественная смена доминантов, субдоминантов н характерных видов; уменьшение биоразнообразия (индекс разнообразия Симпсона) может быть не более 10% от нормы; нет заметного снижения продуктивности и устойчивости экосистемы; плотность проективного покрытия соответствует природно-климатическим условиям.

К зоне экологического риска, с которой обычно коррелирует удовлетворительное (относительно неблагоприятное) состояние литосферы, относятся территории, для которых характерна изреженность, локальная угнетенность растительности; появление вторичных видов; уменьшение биоразнообразия (индекс разнообразия Симпсона) до 10-25% от нормы; проективное покрытие растительности может уменьшиться до 70% от нормы; снижение плодородия почв до 85% от потенциального приводит к заметному снижению продуктивности и устойчивости экосистем; уровень активной микробной биомассы снижается в 5-10 раз. Эти изменения приводят к появлению незакрепленных и полузакрепленных склонов с последующим развитием плоскостного смыва, накоплением селевого материала и т.п. Изменения растительных экосистем в этой зоне не носят необратимого характера.

К зоне экологического кризиса, с которой при наличии ясно выраженных связей должен коррелировать класс неудовлетворительного (весьма неблагоприятного) состояния литосферы, относятся территории, на которых наблюдается локальное уничтожение травянистой и древесной растительности; формирование на месте коренной растительности сукцессионных рядов вторичной растительности, со-ответствующих изменению режима влагообеспеченности (иссушению, обводнению, вторичному засолению почв и т.п.); преобладание вторичной растительности; уменьшение биоразнообразия до 25% от нормы; проективное покрытие растительности может уменьшиться до 10% от нормы. Снижение плодородия почв (25-65% от потенциального) приводит к сильному снижению продуктивности и устойчивости экосистем, ведущих к труднообратимым нарушениям. Уровень активной микробной биомассы снижается в 10-50 раз. Изменения естественной растительности экосистемы носят необратимый характер. Они могут выразиться в сведении лесов; развитии злаковых разнотравных лугов на месте экосистем широколиственных лесов; нагорно-ксерофитной фриганоидного типа растительности (низкорослые кустарники, полукустарники и многолетние травы) на месте сведенных древесно-кустарниковых формаций; в смене растительности луговых сообществ полупустынными (полынь, солянки) и т.п. На грани уничтожения многие виды растений.

К зоне экологического бедствия, с которой, как правило, связан класс катастрофического состояния литосферы, относятся территории, на которых наблюдаются практически необратимые нарушения экосистем: уменьшение проективного покрытия растительности более 50% от нормы; уменьшение обилия вторичных видов, практически полное отсутствие полезных растений; сильное снижение плодородия почв из-за весьма сильной их смытости, значительного снижения содержания гумуса. Для природных растительных экосистем катастрофические последствия имеет замещение их агроэкосистемами, производственными комплексами, поселками.

Социально-экономические критерии оценки воздействия геологических процессов

Воздействие геологических и других природных и техногенных процессов на экосистему и человека может быть оценено в денежной форме. В этом случае используют экономические критерии оценки воздействия опасных и неблагоприятных процессов, основным параметром которых является причиненный материальный ущерб. Другой экономический параметр, определяющий суммарный риск как вероятный экономический ущерб (в миллионах рублей на гектар в год), предложен А.Л.Рагозиным.

Экономический ущерб может быть прямым и косвенным. Прямой экономический ущерб рассчитывается через «цену жизни», стоимость содержания инвалидов и восстановительных работ. Н.А.Алексеев для среднего жителя СССР на середину 80-х годов определил «цену жизни» в 350 тыс. руб., а среднюю по миру -120 тыс. дол. США.

Косвенный экономический ущерб определяется стоимостью недополученной продукции разрушенных предприятий, снижением качества продукции смежников, вынужденных использовать иные варианты снабжения и транспорта и т.д.

Предлагаемые классификации по оценке материального ущерба от воздействия опасных и неблагоприятных процессов часто являются несопоставимыми. Они оценивают степень опасности либо в рублях без указания курса конвертации валюты, либо в долларах США без учета развития уровня экономики России. С нашей точки зрения, наиболее обоснованным является подсчет ущерба, измеряемый размером минимальной оплаты труда. Основываясь на рекомендациях Министерства по делам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций Российской Федерации и учитывая разработанные классы состояния экосистем, нормой предлагается считать такое проявление опасных и неблагоприятных процессов, когда материальный ущерб не превышает 1 тыс. минимальных размеров оплаты труда, риском — от 1 до 500 тыс., кризисом — от 0,5 до 5 млн, бедствием — свыше 5 млн минимальных размеров оплаты труда (см. табл. 43).

Рассмотренные подходы отражают экономические приоритеты в определении ущерба. С экологических позиций они представляются недостаточно корректными. Вероятно надо определять не «цену жизни», а затраты на природоохранные и инженерные мероприятия, обеспечивающие сохранение этих «жизней» и доста-комфортные условия проживания населения. Сказанное в первую очередь относится к территориям городских агломераций и промышленных районов, т.е. к территориям с высокой концентрацией населения. Наряду с ними экономический критерий оценки может быть использован и для оценки затрат на поддержание нормального функционирования экосистемы территорий сельскохозяйственного использования. В настоящее время стройной и унифицированной схемы таких оценок не существует. Экономический анализ сводится к оценке затрат на конкретные мероприятия и то на базе реальных финансовых возможностей, зачастую не обеспечивающих желаемого природоохранного эффекта. Это и является негативной стороной экономического критерия оценки с экологических позиций.

Социальные критерии оценки воздействия геологических процессов (страхования) прежде всего на человека также вошли в практику. Страхование от опасных природных процессов базируется на статистике о человеческих жертвах и методах расчета прямого и косвенного ущерба. В нашей стране только сейчас разрабатывается информационная система страхования от опасных природных процессов и социальные критерии оценки состояния экосистем от воздействия опасных геологических процессов.

При использовании экономических и, особенно, социальных критериев оценки роль геологов определяется необходимостью разработки геологического обоснования и прогноза тех или иных геологических процессов на изучаемой территории.

Предложенные критерии, характеристики и оценки классов состояния эколого-геологических условий литосферы по особенностям проявления геодинамической функции из-за отсутствия нормативных документов могут рассматриваться как рекомендательные, требующие, однако, доработки и уточнения. Биотические же критерии могут служить сигналом начала негативных изменений определенных компонентов литосферы, требующих от человека незамедлительной оценки и прогноза экологических последствий этих изменений и принятия управляющих решений по регламентации хозяйственного использования территории или управлению динамикой геологических процессов.