Environmental and geological zoning of modern geological objects folded technogenic soil

Podlipsky II, St. Petersburg State University, St. Petersburg

Введение. В соответствии с принципами экологической геологии, свалки и полигоны техногенных грунтов, должны рассматриваться исключительно во взаимосвязи с окружающей средой, как совокупность абиотических компонент литогенной сферы, биоты и человека, находящихся в системе постоянных функциональных взаимосвязей. В данной системе центральное (ключевое) место отводится антропогенно-модифицированному телу, сложенному био- и геохимическими техногенными грунтами, процессы преобразования и трансформации которых приводят к интенсивной миграции поллютантов в окружающую среду. Таким образом, свалки и полигоны техногенных грунтов представляют собой антропогенно-модифицированную эколого-геологическую систему, включающую геологическое тело природно-техногенного генезиса, подстилающие горные породы и прилегающие территории.

Отдельной проблематикой выступает зональность таких геологических объектов. Масштабное (зональное) деление позволяет структурировать информацию по любым объектам, тем самым упрощая представление о закономерностях и редуцируя объем информации для лучшего его представления. Такое видение применимо ко всем геологическим объектам и окружающей их природной среде. Геохимия техногенных грунтов такова, что контрастность изменений уровней концентраций химических элементов и веществ от зоны к зоне крайне велика. Данный факт имеет большое значение для составления методического подхода и оценки миграции геохимической нагрузки в существующие природные экосистемы, выделения приоритетных направлений в изучении геологических объектов техногенеза и моделировании процессов, происходящих внутри.

В связи с этим предлагается новый метод внутренней дифференциации техногенных объектов, рассмотренный на примере золошлакоотвала, на основе эколого-геологических исследований грунтов, донных отложений, поверхностных и подземных вод и др., базирующийся на выделении 3-х областей, с различными допустимыми видами природопользования на их территории [4]:

· первая область (I) – территория непосредственно связанная с техногенным объектом (подошва отвала). Выделение границ первого рода обосновывается данными кадастрового деления земельных участков и результатами маршрутной съемки.

· вторая область (II) – территория активного проявления воздействия объекта, имеющего визуальное проявление (область ветрового разноса, область накопления твердого поверхностного стока, зона усыхания или угнетения естественного древостоя и подроса и др.), находящаяся на начальных этапах процесса естественной ассимиляции и/или на начальных стадиях регресса. Область II характеризуется высокими значениями К_к (более 5) основных поллютантов в компонентах окружающей природной среды. Выделение границ второго рода связано с результатами маршрутной съемки, ландшафтным, геоботаническим и почвенным картированием.

· третья область (III) – представляет собой территорию активной природной ассимиляции (общего рассеивания и/или концентрирования на природных геохимических барьерах) продуктов золошлакоматериала (прежде всего, потоков рассеяния тяжелых металлов и др. поллютантов). Эта территория, в целом характеризуется невысокими значениями К_к (около 90% выборки). Выделение границ третьего рода основано на результатах лито- и биогеохимического опробования грунтов и наиболее мобильных компонентов природной среды – воздуха (точечное опробование по основным румбам, пылевая съемка и др.) и воды (поверхностной и подземной).

Все области в сумме составляют санитарно-защитную зону (СЗЗ) техногенного объекта (отвала), которая согласно СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 (с изм. 2008 г.) «Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов» - территория золошлакоотвала относится группе «свалка для неутилизированных твердых промышленных отходов» - к объекту I класса с размером санитарно-защитной зоны 1000 м.

Объект исследования расположен на северо-востоке Ладожского озера в г. Питкяранта (Республика Карелия) и представляет собой отвал золы и шлака, образовавшийся в середине XIX века при металлургической «мокрой» переработке полиметаллических руд месторождений, приуроченных к южному обрамлению Койринойско-Питкярантского гранитогнейсового купола («Старое рудное поле», «Питкяранское месторождение» и др.) [2].

Золошлакоотвал - тело неправильной формы размерами не менее 150×250 м (около 0,5 км²), мощностью от 0,3 до 9 м и объемом не менее 3-3,5×10⁶ м³, расположенное в историческом центре города на первой прибрежной террасе Питкярантского залива Ладожского озера (рис. 1). Уклон рельефа (5-7°) направлен в сторону береговой линии, расстояние до уреза воды в меженный период – около 3-5 м. Золошлаковый материал на дневной поверхности представляет собой рыхлую массу бурого, коричневого и светло-коричневого цветов, склоны отвала которого подвергаются активной водной и ветровой эрозии. Границы отвала (подошвы) частично задернованы, скрыты приусадебными участками и малоэтажной жилой застройкой.

Золошлаковый техногенный грунт представляют собой сложную, практически однородную, многофазную гетерогенную систему, состоящую из твердой (зола, металлургический шлак, строительный мусор и др.), жидкой (грунтовые воды) и газовой (атмосферный и грунтовый воздух) компонент.

Рис. 1 Схема внешней границы контура тела золошлакоотвала.

Для раскрытия сути проблемы и закономерностей, которым она подчиняется необходимо рассмотреть золошлакоотвал как эколого-геологическую систему – «техногенный отвал – прилегающие территории (окружающая среда)» [5]. В таких системах, «природно-техногенное ядро» - современное геологическое тело, сложенное геохимически активным грунтом, процессы физико-химической (растворение, лессиваж, эрозия и др.) и биогеохимической (транслокация и накопление тяжелых металлов в сетях питания) трансформации которого приводят к загрязнению окружающей природной среды (прилегающие территории, подстилающие горные породы и др.) жидкими и твердыми продуктами и компонентами золошлакового материала.