ТЕХНОГЕННЫЕ КОМПОНЕНТЫ

«Техногенные» компоненты отражают характер и уровень антропогенного воздействия на окружающую природную среду. Для центрального водного компонента, каким является водный объект, к техногенным компонентам, обусловливаемым территорией, относятся: водоподпорные гидротехнические сооружения, возводимые или эксплуатируемые в бассейне реки, промышленные и сельскохозяйственные предприятия с оборотными или прямоточными системами водоснабжения, энергетические установки тепловых и атомных электростанций (ТЭС, АЭС, ГРЭС), системы промышленного и коммунально-бытового водоснабжения, очистки и отвода сточных вод, транспортной системы, системы различных видов мелиорируемых земель (орошение, осушение и т.

Техногенный компонент представляет собой продукт интеллектуального, творческого и физического труда человека, принцип функционирования которого базируется на безвозвратном использовании природных ресурсов с выбросами в окружающую природную среду загрязняющих веществ на всех стадиях его создания и последующей эксплуатации. Неотъемлемым природным ресурсом для любого техногенного компонента является «вода» как один из основных природных ресурсов. Для использования водных ресурсов в различных отраслях народного хозяйства и обеспечения населения питьевой водой действуют водохозяйственные системы, которые функционируют на базе различного рода водохозяйственных объектов.

В системах водообеспечения населения, промышленных и сельскохозяйственных предприятий, водохозяйственный объект включает в себя непосредственно сам водный объект и комплекс необходимых гидротехнических сооружений и зданий, обеспечивающих необходимый отбор и возврат природных вод в водный объект. Примером водохозяйственного объекта может являться система технического водоснабжения тепловых или атомных электростанций, водозаборный узел сооружений для оросительной системы, внутрибассейнового перераспределения стока и др.

Техногенные компоненты в виде промышленных и сельскохозяйственных предприятий, оросительных систем, систем коммунально- бьггового водоснабжения и водоотведения, противопаводковые гидротехнические комплексы, системы использования и управления гидрогеологическими процессами подземных и грунтовых вод и др., располагаются на водосборной территории бассейновой геосистемы, где происходит формирование качественных и количественных показателей поверхностных и подземных вод, которые взаимосвязаны с водным объектом (река, водохранилище, озеро или прибрежная морская зона) и соответственно оказывают на него техногенное воздействие.

Водный объект, являясь основным источником водных ресурсов для технологических процессов техногенных компонентов и имея с нимй взаимосвязь в пространственных пределах бассейновых геосистем, принимается в качестве центрального (главного) природного компонента наряду другими природными компонентами, такими как геологический, топографический, климатический, почвенный. При изучении протекающих процессов в пространственных пределах бассейновой геосистемы или отдельного ее участка, водный объект является свое-образ- ным индикатором уровня техногенного воздействия на окружающую природную среду бассейновой геосистемы в целом или ее территориальной части. Например: русло реки, пойма реки, мелиоративная система и т.п.

Разнообразие или совокупность техногенных компонентов, которое определенным способом воздействуют на все процессы протекающие в ПТС «Природная среда — Объект деятельности — Население», может быть классифицировано по следующим признакам: но функциональному назначению, но длительности использования; но характеру воздействия на природную среду; по степени риска возникновения чрезвычайных ситуаций; но разнообразию воздействия на абиотические компоненты природной среды.

«По функциональному назначению» техногенные компоненты природоохранного обустройства территорий относятся ко всем отраслям народного хозяйства (топливно-энергетическая, металлургическая, горнодобывающая, химическая, нефтеперерабатывающая, сельскохозяйственная, транспортная и т.

По длительности использования или эксплуатации техногенные компоненты подразделяются на постоянные, временные и с ограниченным (задаваемым) сроком эксплуатации. Опыт создания и эксплуатации различных видов техногенных компонентов показывает, что 70—80 % техногенных компонентов находятся в постоянной эксплуатации в течении 30—50 лет и более лет. К наиболее характерным относятся: водоподпорные гидроузлы, водозаборные узлы сооружений, противопаводковые водохозяйственные комплексы, системы коммунально-бытового водоснабжения и водоотведения, транспортная сеть дорог, мелиоративные системы сельскохозяйственного производства и др. Наличие на территории бассейновой геосистемы постоянно действующих техногенных компонентов способствует формированию ПТС «Природная среда — Объект деятельности — Население», которая по своим количественным и качественным показателям отличается от природной геосистемы, существовавшей до появления техногенных компонентов.

Временные техногенные компоненты в виде временных природоохранных сооружений, водохозяйственных объектов, транспортной сети дорог и пр. в процессе своей эксплуатации не успевают адаптироваться к взаимосвязи с природными компонентами, в том числе и к водному объекту.

Важным показателем бассейновых геосистем является понятие устойчивость, заимствованное из механики. Применительно к геосистемам и ПТС «Природная среда — Объект деятельности — Население», которые в своем составе могут иметь различные типы экосистем, связанных с водным объектом, устойчивость определяется способностью ПТС «Природная среда — Объект деятельности — Население» в целом

и ее внутренних экосистем при воздействии различных природных и техногенных факторов сохранять (или восстанавливать) динамическое равновесие или сбалансированность: связей между абиотическими, биотическими и техногенными компонентами; параметров состава, структуры, состояния и свойств отдельных природных и техногенных компонентов, которые они вмещают.

Устойчивость бассейновых ПТС «Природная среда — Объект деятельности — Население» рекомендуется оценивать не вообще, а только к конкретному воздействию, например к химическому загрязнению, физическим воздействиям, техногенным нагрузкам.

Так, устойчивость непосредственно водного объекта, находящегося в составе ПТС «Природная среда — Объект деятельности — Население», к химическому загрязнению определяется способностью к самоочищению от поступающих продуктов загрязнения.

Процессы самоочищения зависят от скорости химических реакций, протекающих в водной среде и донных отложениях.

Критериями, характеризующими химическую устойчивость экосистемы водного объекта, являются: скорость выноса и транспортировки химических веществ из поч- вогрунтов водосборной территории; емкость поглощающего комплекса почв; транспортировка и аккумуляция химических веществ речным (водным) стоком; разность ПДК фактического и нормативного.

Устойчивость водных объектов и относящихся к ним водосборных

территорий к химическому загрязнению — одна из важнейших проблем, разрабатываемых многими научными школами.

«Первый фактор» учитывает гидрохимический эффект характера загрязнения водного объекта. Одни загрязняющие вещества поступают в экосистему водного объекта с водосборной территории поверхностным и подземным стоком , другие загрязняющие вещества поступают от локальных (точечных) источников урбанизированных территорий через системы отвода сточных вод, третьи — в результате различного рода аварий на магистральных трубопроводах, транспорте, промышленных и сельскохозяйственных предприятий. По временному показателю процессы загрязнения подразделяются на постоянные, периодические и случайные.

«Постоянные процессы» загрязнения определяются непрерывным поступлением загрязняющих веществ в водный объект как с водосборной территории, так и от урбанизированных территорий через системы отвода сточных вод, а также от транспортной сети автодорог и железных дорога и др. источников.

«Периодические процессы» загрязнения определяются установленной и неустановленной периодичностью поступления загрязняющих веществ в водный объект. Установленная периодичность поступления загрязняющих веществ происходит в период весеннего половодья, когда из различного рода шламонакопителей селитебных территорий происходит сброс загрязняющих веществ. Не установленная периодичность поступления загрязняющих веществ определяется в большей степени не природными процессами, а хозяйственной деятельностью из-за несовершенства работающих технологических процессов на промышленных или сельскохозяйственных предприятиях, повышенной загрязненностью городских территорий и населенных пунктов.

Случайные поступления загрязняющих веществ в водный объект происходят в результате аварий на транспортных магистралях (трубопроводы, автомобильные и железные дороги, водные пути, авиалинии) промышленных и сельскохозяйственных предприятиях, а также в случае диверсии, которые, как правило, создают чрезвычайные ситуации на водных объектах.

«Вторым важным» фактором, который необходимо учитывать при оценке устойчивости экосистемы водного объекта, входящего в ПТС «Природная среда — Объект деятельности — Население», является критерий совместимости загрязнения с протекающими процессами на водосборе и непосредственно в самом водном объекте. Здесь могут возникнуть два варианта.

Первый вариант, когда техногенное воздействие совместимо (совпадает) с общим направлением протекающих природных процессов как на водосборе, так и на водном объекте, что в итоге ускоряет эти процессы. Например, в работах нефтедобычи высоко минерализованные пластовые нефтяные воды усиливают минерализацию в породах, почвах и, в конечном итоге, в водном объекте в результате возникают устойчивые техногенные ландшафты на водосборной территории с повышенной минерализацией воды вводных объектах.

Второй вариант, когда техногенное воздействие несовместимо с направлением природных процессов, протекающих на водосборе и на водном объекте.

В этом случае водосборная территория, водоохранные защитные полосы вдоль речной сети, озер и водохранилищ выполняют защитные функции и оказывают «сопротивление» техногенному воздействию. Следует отметить, что в качестве природоохранных мероприятий для защиты водных объектов от загрязняющих веществ на водосборной территории, водоохранных полосах и непосредственно на водных объектах необходимо предусматривать природоохранное обустройство различного рода защитных мероприятий, которые бы использовали современные конструктивные и технологические разработки. Например, конструктивное направление с использованием высокопрочных тканевых материалов.

«Третьим существенным» фактором, влияющим на устойчивость экосистем водных объектов к техногенному загрязнению, является состав и расположение водосборной территорий относительно реки, озера, водохранилища и прибрежной морской зоны. При оценке устойчивости экосистемы водного объекта необходимо выполнить анализ состава (залесенность, распаханность и т. п.) территорий и расположение выделенных участков относительно гидрографической сети. Установлено, что техногенное загрязнение водосборной территории на водоразделах бассейновой геосистемы наименьшее и по мере приближения к водному объекту’ увеличивается. Локальные концентрации загрязняющих веществ обычно отмечаются в различного рода понижениях рельефа, т. к. к этим участкам загрязнение поступает как из воздушной среды, так и с выше лежащих участков водосборной территории. Поэтому при разработке природоохранных мероприятий по обустройству территорий на водосборных территориях бассейновых геосистем необходимо учитывать нижеследующее.

При оценке устойчивости бассейновых ПТС «Природная среда — Объект деятельности — Население» и входящих в них экосистем водных объектов, пойменных участков, мелиоративных систем и пр. к химическому загрязнению следует учитывать важную особенность в формировании качества поверхностных вод. Ведущими научными школами в области водного хозяйства России установлено, что главную роль в формировании качества поверхностных вод занимает водосборная территория (рассеянный источник поступления загрязняющих веществ) , а локальные или точечные поступления загрязняющих веществ от систем отвода сточных вод с урбанизированных территорий (городские и населенные территории, промышленные и сельскохозяйственные предприятия) занимают вторые и даже третьи роли. Особая и специфическая роль в химическом загрязнении отводится аварийным выбросам загрязняющих веществ в водный объект. Отечественный и зарубежный опыт показывает, что при аварийных разрушениях магистральных нефтепроводах, нефтеналивных барж или танкеров, взрывах на промышленных предприятиях загрязнение водной среды часто приобретает катастрофический характер. Защита водных объектов от загрязняющих веществ различного рода аварий техногенных систем требует особого научного подхода к исследованиям.

«Устойчивость бассейновых ПТС «Природная среда — Объект деятельности — Население» к физическим нагрузкам» определяется климатическими условиями, морфометрическими характеристиками рельефа, гидрологическими характеристиками поверхностного стока, балансом отвода и сброса вод в водные объекты, наличием защитных регулирующих и водозаборных сооружений. Физические нагрузки на бассейновую ПТС «Природная среда — Объект деятельности — Население» проявляются в основном в качестве процессов водной эрозии и транспортирования продуктов эрозии в качестве наносов непосредственно в водные объекты, входящие в состав геотехсистемы как природные компоненты.

Если на водосборных территориях бассейновой ПТС «Природная среда — Объект деятельности — Население» эрозионные процессы в

качестве физической нагрузки распределены относительно равномерно и имеют незначительные удельные величины, то непосредственно на водном объекте удельные физические нагрузки имеют значительные величины, которые необходимо учитывать при решении различных хозяйственных и экологических задач.

Устойчивость водосборной территории бассейновой ПТС «Природная среда — Объект деятельности — Население» по отношению к физической нагрузке, проявляемой в виде водной эрозии, может бьггь оценена количественно в виде коэффициента густоты и плотности овражно-балочной системы (табл. 3.1).

Таблица 3.1

Количественный показатель нарушенности почвенного покрова на водосборной территории

Наряду с водной эрозией почвенного покрова на водосборной территории в природе достаточно активно воздействует и ветровая эрозия, которая зависит от скорости ветра, влажности и гранулометрического состава почвенного покрова, распаханности территории и наличия лесозащитных полос на распаханных территориях. Ветровая эрозия хотя и косвенно, но оказывает физическое воздействие на водные объекты путем переноса твердых фракций почвенного покрова в водные объекты.

К физическим нагрузкам водных объектов относятся также различные зоны рекреации, устраиваемые на берегах рек, озер, водохранилищ и морских прибрежных зон, а также на водосборных территориях. Рекреационные нагрузки на водный объект и водосборную территорию могут колебаться от незначительной до сверхпредельной, когда требуется вводить нормирование в соответствии с установленным порядком.

Наряду с рекреационными нагрузками экосистемы водных объектов испытывают физические загрязнения в качестве шума, электромагнитного, радиоактивного и ионизирующего излучения, а также теплового воздействия. Установлено, что основным источником шума являются транспорты е системы и промышленные предприятия. Тепловое загрязнение водных объектов происходит в основном от систем технического водоснабжения тепловых и атомных электростанций, а также промышленных предприятий. Считается, что тепловое загрязнение водных объектов не должно превышать собственную температуру водоема более чем на 5 °С в зимнее время и 3 °С в летнее время.

Электромагнитные излучения бывают точечные (антенны мощных радиостанций, телецентров, радиолокаторов) и линейные (линии электропередач с напряжением 330—500 кВ и выше).

Устойчивость как отдельного компонента, так и экосистемы водного объекта в целом в значительной степени зависит от свойств самих компонентов. Так, например, подверженность эрозийным процессам почвенного покрова водосборной территории зависит от механических свойств, степени увлажненности, фракционного состава почвенного покрова.

Устойчивость поверхностных вод, например, к химическому загрязнению зависит от самоочшцающей способности водного объекта и проводимых мероприятий по обустройству территорий, направленных на снижение поступления загрязняющих веществ через диффузные и локальные (точечные) источники загрязнения. Кроме того, она зависит от природного (период половодья и дождевых паводков) и искусственного попусков из выше расположенных водохранилищ для разбавления загрязненных вод более чистой водой.

Устойчивость почвенного покрова на водосборной территории водного объекта имеет два толкования: потенциальный запас буферности исходных почв, который под техногенными воздействиями проявляет тенденцию к сохранению нормального функционирования как биокос- ной системы; способность к восстановлению нормального функционирования после прекращения техногенного воздействия.

Одним из основных компонентов водных экосистем является атмосфера, через которую происходит химическое, физическое загрязнение водных объектов. Устойчивость атмосферы к загрязнению в зависимости от метеорологических параметров представлена в табл. 3.2.

Потенциал загрязнения атмосферы по среднегодовым значениям

метеорологических параметров (по Э. Ю. Безугловой, 1963).

Таблица 3.2

Суммарная или интегральная устойчивость экосистемы водосборной территории и непосредственно самого водного объекта зависит от устойчивости отдельных компонентов и структурного состава экосистемы.

Устойчивость обычно оценивают качественно (в баллах), количественные оценки выполняются на локальном уровне.