7. Екологічна геологія

7.1. Екологічна геологія як наука.

Приблизно до 70-80-х років ХХ ст. про екологічні проблеми літосфери взагалі майже не згадувалось. Але екологічна криза наклала свій відбиток і на верхні шари літосфери, що були активно задіяні в людській діяльності. Серед різноманітних геологічних наук найближчою до вирішення екологічних проблем літосфери виявилась інженерна геологія – наука, що вивчає (за визначенням І.В. Попова) властивості і динаміку верхніх горизонтів земної кори у зв’язку з інженерно-господарською діяльністю людини.

Уже до кінця 70-х р.р. ХХ ст. в інженерній екології розроблялось не лише геологічне обґрунтування інженерно-будівельної діяльності, а такий комплекс заходів, який би зводив до мінімуму або виключав зовсім негативні наслідки інженерної діяльності в літосфері. Ту частину літосфери, яка знаходиться (або буде знаходитись на перспективу) під впливом інженерно-господарської (техногенної) діяльності людини, стали називати геологічним середовищем, а перед інженерною геологією постала нова задача – розробка питань раціонального використання і охорони навколишнього середовища.

Рис. 7.1.1. Зростання вартості заходів по боротьбі з забрудненням у басейні р. Делавер (США): витрати на обробку стоків (1); твердих відходів (2); автомобільних забруднень (3); промислових відходів (4); енергетичних відходів (6) (за Ю. Одумом, 1975)

Однак вже до 90-х р.р. ХХ ст. стало ясно, що в рамках тільки інженерної геології не можна вирішити всіх екологічних проблем літосфери. Крім того, вже виникли такі наукові напрямки, як екологічна геохімія (екогеохімія, яка займається питаннями забруднення літосфери і міграції у ній хімічних елементів із точки зору їх впливу на екосистеми), екологічна гідрогеологія (екогідрогеологія, що вивчає питання забруднення підземних вод) і т.д. В наш час усі ці напрямки об’єднані в одну науку – екологічну геологію.

Сучасна екологічна геологія розвивається в основному з позицій біоцентризму, що припускає всебічний облік усіх видів людського впливу на геологічне середовище і його зворотного впливу на біоту. При цьому до уваги приймається в першу чергу не економічна доцільність тієї чи іншої інженерної споруди і її значимість для людини, а те, яким чином ця споруда вписується в природну обстановку, як вона впливає на геологічне середовище, екосистеми і біоту в цілому. Вивченням цієї складної взаємодії суспільства і геологічного компонента навколишнього середовища займається екологічна геологія. В усьому світі витрати на відновлення природної рівноваги в літосфері дуже високі. Вони відбивають плату людини за втручання в природне середовище. Причому вартість цих витрат практично у всіх країнах щорічно збільшується (рис. 1).

Екологічна геологія вивчає верхні горизонти літосфери як абіотичний компонент природних і антропогенно змінених екосистем високого рівня організації. Її об'єктом дослідження є біотопи екосистем, а предметом досліджень – екологічна роль і екологічні функції літосфери, основними серед яких є ресурсна, геодинамічна і геохімічна. Усі ці функції літосфери найтіснішим чином пов'язані між собою.

Ресурсна функція верхніх горизонтів літосфери полягає в її потенційній здатності забезпечувати потреби біоти (екосистеми) абіотичними ресурсами, у тому числі і потреби людини тими чи іншими корисними копалинами, необхідними для існування й розвитку людської цивілізації. Причому, із позицій біоцентризму, потреби людини не повинні вступати в протиріччя з потребами біоти в цілому. Серед природних ресурсів на Землі, за їхньою значимістю, на першому місці стоять енергоресурси. При сучасному рівні розвитку промисловості у світі технологічна енергетика створює й трансформує величезну, якщо розглядати планету в цілому, кількість енергії. Близько 70% корисних копалин, що добуваються, у світі складають енергетичні ресурси. Отже, можна говорити про порівнюваність за масштабами техногенного енергетичного потенціалу з енергетичним потенціалом Землі природного походження, особливо на урбанізованих територіях. В наш час у світі відзначається ресурсна напруженість, що обумовлює необхідність переходу людства до системного ресурсного мислення. Цей перехід, очевидно, відбудеться в найближчі роки, оскільки людство для цього має, по оцінках експертів, всього 3-4 десятиліття. Вироблення відповідної теоретичної бази, що стосується ресурсів літосфери, – найважливіша проблема екологічної геології.

Геодинамічна функція літосфери в екологічному аспекті виявляється в ході різних геологічних процесів (екзогенних: зсувів, обвалів, селів, берегової абразії, підтоплення і т.д. та ендогенних: землетрусів, вулканічних вивержень і т.д.), що так чи інакше впливають на різні екосистеми, у тому числі і людське суспільство. Ці процеси поділяються на природні геологічні і процеси, викликані людиною – техногенні – інженерно-геологічні. Важливо підкреслити, що останні можуть по своїй інтенсивності, потужності й масштабах прояву істотно перевершувати їхні природні аналоги, тому їх прогнозу, оцінці й інженерному захисту територій з розвинутими на них екосистемами від негативного впливу інженерно-геологічних процесів в екологічній геології приділяється першорядна увага.

Поки невирішених проблем у цій області дуже багато і серед них одна з центральних – виявлення гранично припустимих рівнів техногенних впливів на геологічне середовище і його окремі компоненти: ґрунт, гірські породи, підземні води, рельєф території і розвинуті на ній геологічні процеси, зміна яких впливає на різні екосистеми. Основна задача полягає в тім, щоб навчитися правильно прогнозувати екологічні наслідки тих чи інших техногенних впливів на літосферу, а отже, навчитися запобігати негативним екологічним процесам і тим самим впливати на глобальну екологічну кризу, що вибухнула. Чималу роль у рішенні цієї проблеми повинний зіграти екологічний моніторинг геологічного середовища – система постійного спостереження, контролю, оцінки, прогнозу й керування станом геологічного середовища з метою забезпечення його екологічних функцій.

Геохімічна функція літосфери в екологічному аспекті полягає в її активній участі в процесах кругообігу речовин у природі. Причому однаково важливий аналіз обох сторін кругообігу – як шкідливих, так і корисних для екосистем речовин. Геохімічне транспортування різних елементів у межах літосфери й екосистем може здійснюватися різними шляхами. У зв'язку з чим виділяють механічну, фізико-хімічну, біогенну й техногенну міграцію, що є предметом досліджень екологічної геохімії. Техногенна міграція речовин, як і загальні закономірності техногенезу, ще далеко не встановлені, однак у цій області уже відкритий цілий ряд найважливіших законів, що дозволяють охарактеризувати геохімічну функцію літосфери.

Розробка методів керування станом і властивостями масивів гірських порід верхніх горизонтів літосфери з метою збереження й забезпечення їхніх екологічних функцій – практичний напрямок екологічної геології, що інтенсивно розвивається в даний час. Задача керування успішно здійснюється методами технічної меліорації гірських порід, в арсеналі якої є всілякі способи цілеспрямованого активного впливу людини на склад, будову, стан і властивості гірських порід і їхніх масивів. Застосування цих методів дозволяє змінювати стан і властивості масивів гірських порід у потрібному напрямку, одержувати масиви із заданими властивостями, здійснювати реабілітацію (очищення) територій, ґрунтів, гірських порід від усіляких техногенних забруднень і т.д. Розробка цих актуальних проблем дозволить істотно просунути вперед вирішення багатьох задач геоекології і впритул підійти до реалізації ідеї В.І. Вернадського про ноосферу – вищу фазу еволюції біосфери на Землі.