ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследований. Оренбургская газопромышленная зона (ОГПРЗ), как и другие горнодобывающие районы, характеризуется высокой техногенной нагрузкой на геологическую среду (ГС). Крупнейшими загрязнителями в регионе являются нефтегазодобывающие и перерабатывающие предприятия, объекты энергетического комплекса, электротехнической и машиностроительной промышленности, стройиндустрии и сельское хозяйство. Вокруг города существуют свалки бытовых и промышленных отходов. Загрязняются воздух, воды, почвы, грунты и биоценозы. Экологические проблемы становятся здесь важным фактором устойчивого развития и большую актуальность приобретают исследования по оценке экологической емкости геологической среды. Под экологической емкостью ГС понимается способность геологической среды поглощать загрязняющие вещества, устраняя их опасное воздействие для здоровья человека и биосферы. Понятие экологической емкости аналогично емкости поглощения по А.Н. Бунееву (1945). Экологическая емкость измеряется в мг-экв. на 100 г вещества. Разработка схем типизации территории, отражающих динамику изменения экологической емкости ГС, позволяет разрабатывать обоснованные мероприятия по защите компонентов окружающей среды (ОС). Эти мероприятия базируются на разработанных автором способе и устройстве защиты ГС от загрязнения в развитие идей В.И. Вернадского (1988), А.Е. Ферсмана (1934, 1937), Е.М. Сергеева (1979-1985), А.И. Перельмана (1961, 1989), В.И. Осипова (1993, 1996), В.А. Мироненко, В.Г. Румынина (1998), В.А. Кирюхина, А.И. Короткова, К.Е. Питьевой, С.Л. Шварцева (1993), В.М. Швеца, И.С. Зекцера, В.Д. Бабушкина, А.Я. Гаева, В.Г. Гацкова (2003), Н.П. Торсуева, В.Л. Бочарова (2000), В.Т. Трофимова (1997), А.Н. Попова, П.В. Ивашова, В.Н. Синякова, А.Н. Воронова. Нами разработан способ применения искусственного геохимического барьера в сочетании с гибким непроницаемым гидродинамическим барьером. Наряду с откачкой незагрязненных вод осуществляется дренаж загрязненных вод. Между водозабором и дренажем формируется раздел потоков, где скорость фильтрации равна нулю. Он и рассматривается в виде гибкого непроницаемого гидродинамического барьера. При расположении его в зоне незагрязненных вод поступление загрязняющих веществ в водозабор исключается. От этого раздела формируются два потока: один к водозабору чистых вод, а второй — к дренажу. Для локализации загрязняющих веществ разработано устройство совмещенного горизонтального и вертикального дренажа.
Разработка моделей аллювиальных водоносных горизонтов, типизация территории по экологической емкости и предложенные нами мероприятия исключительно актуальны в условиях ОГПРЗ и сопредельных территорий.
Цель работы: разработать методы оценки экологической емкости геологической среды, способы, устройства и мероприятия для минимизации техногенной нагрузки на окружающую среду и человека.
Для достижения этой цели решались следующие задачи:
- изучить экологическую ситуацию в ОГПРЗ;
- предложить методические подходы к оценке и типизации территории по экологической емкости геологической среды;
- разработать способ, устройство и рекомендации по минимизации техногенной нагрузки и улучшению экологической ситуации в ОГПРЗ.
Объект исследований: Экологическая емкость геологической среды в связи с оценкой экологической ситуации и минимизацией техногенной нагрузки на окружающую среду и человека.
Фактический материал и методы исследований. В работе использован фактический материал, который автор собирал 5 лет, во время учебы на старших курсах и в аспирантуре на архитектурно-строительном факультете Оренбургского госуниверситета (ОГУ). Фактический материал получен лично автором в лабораторных условиях, а так же из фондовых территориальных источников Минприроды и в лабораториях Оренбургского (ОГУ) и Пермского (ПТУ) университетов, Оренбургского филиала Горного института УрО РАН. Материалы собирались и на полевых работах. Использованы оригинальные методы разработки способа и устройства комплексных барьеров и изучения экологической емкости ГС в лабораторных (108 экспериментов) и натурных условиях. Использованы физико-химические анализы природных и сточных вод (470 проб), почв и грунтов (630), водных и солянокислотных вытяжек из почв и грунтов (220). Исследованы ареалы загрязнения в ОГПРЗ. Их интенсивность проявления и размеры изменяются во времени. Изучался характер миграции загрязняющих веществ в почвах, водных потоках, газопылевых выбросах и путем моделирования. Использовались данные гидрометеослужбы по атмосферным осадкам, температурному режиму и розам ветров. Составлен банк данных с целью моделирования и прогноза экологической ситуации.
На защиту выносятся следующие основные положения:
1. Модели аллювиальных водоносных горизонтов и ареалов их загрязнения, обеспечивающие оценку их ресурсов и экологической емкости геологической среды, отражающие характер взаимодействия в системе вода — порода. Схема типизации территории по экологической емкости ГС позволяет оценить и улучшить экологическую ситуацию в процессе строительства и эксплуатации инженерной инфраструктуры. Для предотвращения загрязнения компонентов окружающей среды необходимо размещать инженерную инфраструктуру на участках с повышенной экологической емкостью.
2. Способ локализации загрязнений при эксплуатации водозаборов хозяйственно-питьевого назначения. Способ заключается в перехвате потоков загрязнителей от источников, расположенных на склоне долины и предотвращает загрязнение инфильтрационных аллювиальных водозаборов, расположенных вдоль берега водоема.
3. Установка совмещенного горизонтального и вертикального дренажа при локализации загрязненных флюидов. Применяется при
борьбе с подтоплением загрязненными флюидами территории, сложенной неоднородными обломочными отложениями, типа ложкового аллювия.
Научная новизна: 1. Геологическая среда ОГПРЗ испытывает трансформацию и загрязнение под влиянием техногенной нагрузки. ji\ Количественно она оценена через экологическую емкость ГС.
Моделирование и оценка экологической емкости аллювиальных водоносных горизонтов совместно с ареалами их загрязнения позволяет уточнить экологическую ситуацию и механизм поглощения загрязнителей горными породами. Схема типизации ОГПРЗ по экологической емкости обеспечивает научно обоснованную оценку территории, как по бальной системе, так и по модулю предельно допустимого загрязнения (МпдВ), и реализацию управленческих решений
2. Способ локализации загрязняющих веществ при эксплуатации инфильтрационных аллювиальных водозаборов хозяйственно-питьевого назначения разработан с учетом закономерностей формирования основных ресурсов аллювиальных вод в пойменных отложениях рек. Ареалы и потоки загрязненных вод формируются на склонах долин, где ресурсы вод
ж незначительны. Локализация этих вод на комплексных барьерах
предотвращает загрязнение основных ресурсов пресных вод в пойме реки. Перехват потоков загрязняющих веществ от источников, расположенных на склоне долины, решает проблему предотвращения негативных последствий загрязнения рекреационных ландшафтов поймы и инфильтрационных аллювиальных водозаборов, расположенных вдоль берегов водоемов.
3. Установка совмещенного горизонтального и вертикального дренажа при локализации загрязненных флюидов обеспечивает оптимальные условия водопонижения и оказывает помощь в борьбе с подтоплением загрязненными флюидами территорий, сложенных неоднородными обломочными отложениями типа ложкового аллювия. Она обеспечивает оптимальный результат по извлечению флюидов и осушению территории в геологической
(0- среде, характеризующейся крайней анизотропией по проницаемости.
Практическая ценность:
1. Модели аллювиальных водоносных горизонтов с ареалами загрязнения и схемы типизации территории по экологической емкости ГС служат эффективными элементами системы управления экологической ситуацией. Они позволяют планировать размещение инженерной инфраструктуры и барьерных сооружений на участках с повышенной экологической емкостью. Применение этих построений улучшит экологическую ситуацию.
2. Разработанный способ локализации загрязняющих веществ при эксплуатации водозаборов хозяйственно-питьевого назначения позволяет обеспечить водопользователей водой более высокого качества в условиях широкого развития процессов загрязнения. Способ позволяет предотвратить загрязнение природных вод при незначительном уменьшении их ресурсов.
3. Внедрение установки совмещенного горизонтального и вертикального дренажа при локализации загрязненных флюидов
обеспечивает предотвращение подтопления ими территорий, сложенных неоднородными обломочными образованиями, типа ложкового аллювия. Учитывая различное строение таких территорий и разную ширину ложков, обустройство установки может быть выполнено, как в типовом варианте, так и секционно или блочно, таким образом, что при любой ширине ложка будет обеспечена высокая эффективность дренажа.
Апробация результатов работы. Положения диссертации докладывались автором на Международных, Всероссийских и региональных научно-практических конференциях: в Уральской госгоргеол академии (2002), в Оренбургском университете (2003-2004), в Волжском университете им. Татищева (2004-2005), в Пермском госуниверситете (2004-2005). По теме диссертации опубликовано 12 работ. Результаты работы внедрены в учебный процесс для студентов специальности 270105 - Городское строительство и хозяйство, а также изложены в учебном пособии «Геоэкология для строителей», и в научно-технические разработки для предприятий ОАО «Оренбургэнерго», в частности на Сакмарской ТЭЦ.
Подана заявка на изобретение «Способ локализации загрязнений при эксплуатации водозаборов хозяйственно-питьевого назначения», которая принята и ей присвоен номер № 2004130071/20(032427) от 23.11.2004.
Подготовлена заявка «Установка совмещенного горизонтального и вертикального дренажа при локализации загрязненных флюидов» на выдачу патента РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, и библиографического списка. Объем текста 149 страниц, количество рисунков - 38, таблиц - 33, библиографический список состоит из 280 наименований.
За помощь в работе, консультации и ценные советы при подготовке работы автор выражает глубокую признательность научному руководителю профессору АЛ. Гаеву, декану Архитектурно-строительного факультета доценту А.И. Альбакасову, профессорам ОГУ Г.Н. Карпову, П.В. Панкратьеву, А.Ж. Калиеву, Т.Я. Деминой, СБ. Колоколову, доцентам СВ. Миронову и В.О. Штерну. За ценные советы автор признателен ученым геологического факультета Пермского госуниверситета профессорам В.Н. Катаеву, В.А. Гершаноку, Б.С Луневу, доцентам И.И. Минькевич, Е.А. Иконникову, И.М. Тюриной, преподавателям В.В. Фетисову, И.В. Щуковой, зам. директора Института карстоведения к.г-м.н. Ю.А. Килину и зав. лабораторией Горного института УрО РАН к.г-м.н Б.А. Бачурину.
ГЛАВА 1. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ ТЕРРИТОРИИ, ИСТОРИЯ ЕЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОСВОЕНИЯ
1.1. К истории исследования и освоения территории
Освоение территории Оренбургской газопромышленной зоны (ОГПРЗ) (рис. 1.1.), как свидетельствуют работы по археологии и истории края (И.В. Иванов и И.Б. Васильев, 1995) [273], началось 11,5 тысяч лет назад, после регрессии вод Каспийского моря. Племена мезолита обитали здесь в перигляциальных условиях, занимаясь охотой и рыболовством. Они пользовались каменными орудиями и огнем, охотились на туров, сайгаков, куланов, занимались сбором питательных корений и растений. Археологические находки свидетельствуют о спорадической заселенности территории. Уже в те времена племенной структуры общества формировалась экологическая устойчивость природного комплекса благодаря не только малой нагрузке от деятельности человека, но и выработке практики запретов на охоту и собирательство в отдельные
IJT) сезоны года. Запреты на охоту существовали на некоторых животных, а
так же на сбор растений в священных лесах. Экологический дискомфорт (катастрофы) в те времена ученые связывают с аридизацией климата. Несколько больше сведений имеется по бронзовому веку. На территории края сформировался центр металлурги [14, 15, 111, 250]. Район Каргалинского комплекса, расположенный на северо-востоке Оренбургской газопромышленной зоны, населяли скотоводы степных племен, относимых археологами к «ямной» культуре. Медь, выплавляемую в Каргалинском руднике, находят в курганах на берегах Волги и Дона. О масштабах производства и воздействия на окружающую среду древних горняков и металлургов свидетельствуют находки 11 участков с 482 рудниками на площади в 140 км2. Объемы перемещенных
.%г пород в рукотворные холмы-отвалы из пустой породы составили 100 млн.
м3 с общей массой перемещенных пород - около млн. т. Глубина некоторых выработок достигает более 40 м. Каргалинские руды разрабатывались и в XVIII веке российскими промышленниками. Горно-металлургическое производство нанесло огромный ущерб окружающей среде в связи с использованием для выплавки меди древесного угля. Лес для угля нужен был высокого качества — из сосны и березы. Осина, ива, ольха были мало пригодны. На выплавку одной тонны меди тратилось от 300 до 500 м3 качественного леса. Добыча руды и выплавка меди в районе производились не только на Каргалинском, но и на Сайгачьем и др. рудниках [273]. В результате на изучаемой территории при получении древесного угля были уничтожены значительные площади пойменных ф> лесов и заросли березовых колков. На больших площадях произошла
техногенная трансформация земной поверхности, изменились динамика поверхностных и подземных вод, состав и строение почв, активизировались эрозионные процессы.
8
Первые литературные источники о природе края были обобщены В.Н. Татищевым в «Избранных трудах по географии России» (1736, переиздана в 1950 г.) [12]. О нашем крае писали: греческий поэт-путешественник Аристей («Арисмапея», VII в. до н.э.), Геродот («История»), Плиний (I в н.э.), античный географ Птолемей (II в н.э.) арабский путешественник Ибн-Фацлана (X в н.э.), Рубруквис (XIII в н.э.) и др. Так, по Геродоту (V в до н.э.), среднее течение реки Лик (Урал) 2,5 тыс. лет назад населяли аргимпеи (царские скифы). За рекой Оар (Волгой) идет по Геродоту, «земля каменистая и неровная», а за ней стоят высокие, непроходимые горы [273]. Так охарактеризованы Общий Сырт, предгорья Урала и сам Урал.
M '%¦?: ;Г
.*¦ ¦•<¦
i . *
: •*
¦it ;:..:. .
^ i ?"' ' "
Г" i
Рис. 1.1 Обзорная карта местоположения Оренбургской газопромышленной зоны
Исследуемую территорию с VI до н.э. по IV в. н. э населяли племена - сарматов, которых вытеснили гунны. В V-VI вв. болгары и хазары, затем татаро-монголы, а позднее - башкиры занимались здесь, в основном, скотоводством и собирательством (Зобов, 1995). Земледелие развивалось слабее. С переходом к кочевому скотоводству резко изменился облик степей, исчезли многочисленные поселки и углубленные в землю жилища, в которых обитали племена бронзового века. Жизнь стала проходить в повозках и движении людей вместе со стадами скота от пастбища к пастбищу [14]. Для их улучшения кочевники жгли постоянно травы, и это наносило вред почвообразованию, лишая степь отмерших растительных остатков. В V в до н.э. существовал торговый путь из Ольвии (Причерноморье) к кочевникам вплоть до Орска. Здесь найдены ольвийские бронзовые зеркала. В XVI-XVII вв. сюда начался приток
русского населения, привлекаемого плодородными землями [8]. Это внесло ограничения в жизнь кочевников. Усиленная распашка земель сопровождалась уничтожением лесов и лугов. «Оренбургская губерния представляла в прежнее время страну, чрезвычайно богатую лесами...» [247]. Газета «Оренбургский листок», № 30 за 1878 год писала: «Оставшиеся в долине р. Урал леса методически истребляются и недалеко то будущее, в котором потомки горькими слезами будут оплакивать ошибки своих предков» [273]. Еще за 100 лет до этого, в 1767 году П.И. Рычков заметил, что «...издавна вошло в обычной... зажигать на нивах оставшуюся на корню солому, а на лугах сенокосных сухую траву... от таких пожаров часто целые деревни, великие леса, а иногда и люди, идущие по небольшим дорогам, сгорают. Во многих местах от ежегодного повторения лесных пожаров уничтожены последние остатки лесов» [273].
Развитию края способствовали исследования Академии наук, созданной по инициативе Петра I. Только до середины XIX в здесь действовали 42 научные экспедиции [124]. Первой экспедицией (1734-1737 гг.) под руководством И.К. Кириллова начаты картографические и геолого- поисковые работы. Позднее (1737-1739) под руководством В.Н. Татищева астрономом Д. Эльтоном и геодезистом А. Норовым составлена «Ландкарта реки Яика от Верхнеяицкой пристани до казачьего города Яицка». В «Топографии Оренбургской губернии» П.И. Рычкова (1755 г.) дано подробное описание населения, озер, рек, гор, лесов, климата, полезных ископаемых и животных Оренбуржья. Во второй части книги сообщается о провинциях губернии, ее городах и промышленности.
В 1768-1774 гг. проведены три «оренбургских» академических экспедиций во главе с профессором П.С. Палласом, доктором И.И. Лепехиным и профессором И.П. Фальком. Описание заводов содержится в основном труде И.И. Лепехина «Древние записки путешествия» (в 4-х томах, изданных в 1771-1805 гг.). Описанию Южного Урала посвящены главы в книгах А. Гумбольдта «Центральная Азия», 1829, Р. Мурчисона «Геологическое описание Европейской России и хребта Уральского», 1849 и А.П. Карпинского «Геологические исследования в Оренбургском крае», 1874. Издается «Естественная история Оренбургского края» Э.А. Эверсмана (1840), который рассмотрел особенности местного климата. Примечание к работе Э. Эверсмана составлено Владимиром Далем.
В 1834-1840 гг. проведены гидрогеологические исследования в связи с поисками подземных вод для водоснабжения г. Оренбурга. Пробурена скважина глубиной до 180 м, давшая малый приток воды из пермского водоносного горизонта. Поэтому был организован водопровод, питающийся водами р. Урал. В «Труды Оренбургской ученой архивной комиссии» (1889) и материалах городской управы описаны специальные фильтры, а также приводится смета на строительство фильтрационных станций по очистке воды. В «Известиях Оренбургского отдела ИРГО» (1909, 1914, 1916) опубликованы статьи о водоснабжении города Оренбурга. Приводятся данные о химическим составе вод из питьевых
10
(¦*>
*
колодцев, из pp. Урал и Сакмара, городского водопровода, используемых населением и предприятиями города [266]. Изучался химический состав вод и возможности их загрязнения жидкими отбросами из поглощающих колодцев. В нескольких пробах вода была загрязнена аммиаком и азотистой кислотой. А.Н. Винокуров и Д.Н. Соколов (1914, 1916) выявили в грунтовых водах превышение санитарных норм по хлору, окиси кальция и магния.
П.Н. Столпянский [229] в книге «Город Оренбург. Материалы к истории и топографии города» пишет, что если бы каким-то чудом Оренбургской губернии пришлось существовать самостоятельно и вполне независимо, то она могла бы обойтись для удовлетворения всех своих потребностей собственными средствами. К 1911 г. в городе Оренбурге проживало 102485 человек (рис. 1.2, табл. 1.1), имелось 16 водозаборных будок («Города России», 1994, стр. 332-334). В 1898 г. пущена первая городская электростанция мощностью 200 кВт. Действовало 109 фабрик и заводов: девять салотопенных, восемь кирпичных, четыре кожевенных, по два мыловаренных и изразцовых, фаянсовый, клейный, пивоваренный, чугунолитейный, лесопильный, свечная фабрика. Имелось более десятка паровых мельниц с 2 тыс. рабочих. На мельнице Юрова работала своя электростанция, для удаления пыли на мельнице имелся специальный фильтр «нагнетательный многорукавный», пыль оседала на внутренней поверхности рукавов, а воздух «выходил совершенно чистый» [229].
Рис. 1.2. Диаграмма роста численности населения города Оренбурга с
1834 по 1995 годы
Таблица 1.1 - Динамика роста населения г. [110]с дополнениями СВ. Юриной [273]) Оренбурга (по Дорофееву
Годы 1834 1870 1888 1910 1926 1932 1934 1936 1939 1941
Численность, тыс. чел. 35,623 42,123 51,025 102,49 123,3 145,0 143,5 166,0 172,9 173,0
Продолжение таблицы 1.1
1959 1970 1979 1988 1989 1995
271,7 344,3 464,8 554,6 559,6 532,1
Город развивался. Только в 1913 году в городе открыты различные ремонтные мастерские, депо, лесопильный завод «Орлее». Также открыта
11
m>
#
колбасно-консервная фабрика, на которой работало 911 человек. К этому времени горожане имели 46 автомобилей (Зобов, 1993).
Рост площади городской застройки был вызван развитием инфраструктуры города (рис. 1.З.). Увеличение техногенной нагрузки на природную среду было связано с расширением границ Оренбурга (на схеме приведены изменения площади с 1743 по 1987 г по данным В.В. Дорофеева и на 1997 г. в соответствии с планом перспективной застройки) и с перепрофилированием структуры хозяйства. Пищевая и легкая промышленность г. Оренбурга развивается преимущественно до 1940-х гг.
.s • ¦ t.vv-'"' ¦ . ~"
чшш
Рис. 1.3. Схема роста городской застройки с 1743 по 1987 гг. (по В.В. Дорофееву и СВ. Юриной [110, 273]): 1-е основания города в 1743 г. по 1753 г.; 2 - застройка к 1833 г.; 3 - 1916 г.; 4 - к 1933 г.; 5 - к 1987 г.; 6 -площадь перспективной застройки
Период Великой Отечественной войны характеризуется эвакуацией из западных районов страны вместе с потоками беженцев многих крупных предприятий. Так на оборудовании Московского завода «Фрезер» возник инструментальный завод, на базе Витебского завода - станкостроительный завод, вступили в строй заводы «Металлист», «Автозапчасть», нефтемаслозавод, машзавод и другие.
12
Благодаря созданию в городе Оренбургского отдела Русского Географического общества (1868), большое внимание стало уделяться вопросам охраны природы. Создана природоохранительная комиссия (1914), а годом ранее принято решение о создании программы по охране памятников природы Оренбуржья (Сафонов, 1993). Несмотря на это ситуация в крае осложнялась большим количеством переселенцев на целинные земли, которые вели хищнический лов рыбы, промысел яиц диких птиц, из-за того, что свое хозяйство у них было слабо обустроено (Алекторов, 1883). Строительства Ташкентской железной дороги вызывало нарушение экологического баланса в зоне, где в полосе отчуждения был полностью уничтожен саксаул и началось движение песков. Это вызвало особое беспокойство у природоохранительной комиссии. В 1914 году городской Думой ставился вопрос о принятии законов об охране природы и запрете торговли редкими видами животных и растительности.
На съезде лесоводов губернии, состоявшемся в 1917году в Оренбурге, приводились данные об ухудшении экологического положения края, говорилось, что «...степь во многих местах сменилась пахотой, стали исчезать сурки и необходимо принять закон о правильной охоте, повысить воспитательное значение охраны природы». В этом же году Горным отделом Оренбургского казачьего войска был собран съезд по горной промышленности края, который поставил необходимым устроить в Оренбурге постоянное геологическое учреждение для изучения месторождений, имеющих промышленное значение (Чибилев, Сафонов, Мильков, 1995).
Работы многих ученых посвящены изучению почв района. Первые сведения содержатся в трудах П.И. Рычкова, выдающийся вклад в изучение почв внес Э.А. Эверсман. Он высказал предположение о происхождении чернозема, установил зависимость мощности гумусового слоя от абсолютной высоты местности и произвел почвенно- географическое районирование края. Докучаев в своих трудах (1878, 1948) отражает описания эталонных разрезов почв и их характеристик. В начале XX века почвоведами С.С. Неустроевым и Л.И. Прассоловым проводились почвенно-геологические изыскания, в результате которых наряду с описанием почв, было произведено районирование территории, в основу которого положены зональные различия. В книге С.С. Неустроева «Естественные районы Оренбургской губернии» (1918), автор формирует определение ландшафта: «...каждый данный ландшафт представляет сочетание условий: устройство земной поверхности (геоморфологии), климата (тепла, света и влаги), водных условий, почв, растительности, животного мира и человеческой культуры. Все эти условия связаны друг с другом и друг на друга влияют». Анализируя состояние ландшафтов Южного Урала, ученый считал, «что наиболее разумное использование сил природы и победа над ее неблагоприятными сторонами возможны только при тесном знакомстве с нею» и далее «...русская природа находится в состоянии разрушения, а на место разрушенной природной красоты
13
русский человек не создал еще новой, и пока живет среди неуютных пустырей, вытоптанных выгонов, вытравленных лесов» [164]. В 1935 году Академией наук организована Южно-Уральская экспедиция под руководством академика А.Е. Ферсмана. Основной задачей, которой было изучение востока области (Орско-Халиловского района). Научные работники экспедиции занимались также изучением лесных массивов для организации правильного лесоиспользования и создания лесной защитной зоны (1937). В конце 1940-х гг. публикуются «Ученые записки Чкаловского педагогического института», где в статьях Ф.М. Милькова рассматриваются проблемы лесостепей; И.И. Зайковским дается материал по лесоводству и садоводству; А.П. Райским описываются охотничье-промысловые птицы среднего течения реки Урал. Особое внимание исследователи уделяют плану создания лесной полосы по берегам р. Урал от горы Вишневой до Каспийского моря, протяженностью 1080 км. (с мая 1949 года начались первые лесопосадочные работы). Охарактеризованы современный и прошлый ландшафты долины Урала, дан прогноз возможного его изменения под влиянием создаваемой лесополосы [157]. В 60-е годы положено начало составлению атласа Оренбургской области [52]; Г.А. Русскиным были уточнены названия геокомплексов, границ ландшафтных провинций, подпровинций и округов, издана «География Оренбургской области» (1982, 1984, 1998).
Дальнейшие исследования были связаны в основном с реконструкцией народного хозяйства и от предыдущих работ они отличались детальностью и приуроченностью к конкретным народнохозяйственным мероприятиям - проектам фабрик, заводов, колхозов, разведке и добычи природных ресурсов, проектам водоснабжения и орошения. С начала XX века С.Н. Никитиным, А.В.Нечаевым и др. выполнялось современное геологическое изучение юго-востока Русской платформы, включая исследуемую территорию. Их вклад в изучение территории заключается в выделении и расчленении пермских и триасовых отложений. Начиная с 30-х годов XX в. геологические работы выполнялись наиболее системно и были направлены на стратификацию пород края и составление геологических карт, в основном, масштаба 1:200000.
Благодаря начатому с середины XX века бурению структурно-поисковых и картировочных скважин, сложилась целостная картина тектонических и неотектонических условий района. В конце 60-х начале 70-х годов В.А. Гаряиновым, Г.П. Твердохлебовым и другими учеными выполнены наиболее полные и отвечающие современным представлениям работы. Так в 1971 году по результатам геологической съемки масштаба 1:200000, а затем редакционно-увязочных работ составлена геологическая карта листов M-40-I, М-40-П и другие. Эти карты используются до настоящего времени без значительных изменений. В связи с открытием Оренбургского нефтегазоконденсатного месторождения с 60-х годов на исследуемой территории пробурены сотни глубоких скважин различного
14
назначения (поисково-картировочные, разведочные, эксплуатационные, поглощающие, нагнетательные и др.). Получен большой материал по геологическому строению глубоких горизонтов земной коры. Кроме указанных выше исследований в пределах территории на локальных участках для целей гражданского и промышленного строительства выполнялись инженерно-геологические изыскания. Исследования выполнялись как силами ПГО Оренбурггеология, так и проектными организациями и ТИСИЗом. Комплексному изучению природных ресурсов, нефтегазоносности и геоэкологическим проблемам нефтедобывающих районов посвящены работы ученых и специалистов ОАО «ОренбургНИПИнефть» (ВНИГНИ) («Геология и разработка нефтяных и газовых месторождений», 1998; «Геология и эксплуатация...», 1999). В 1977- 83 гг. НИИ ОРИПР под руководством A.C. Хоментовского проведены экспедиции, с целью разработки предложений по комплексному использованию водных ресурсов области [244, 245, 246]. Рациональному использованию степных ландшафтов посвящены исследования Института степи УрО РАН под руководством A.A. Чибилева [255-259]. Гидролог)-гидрогеологические работы в бассейне р. Урал были связаны с поисками подземных вод и со строительством железной дороги [273]. Их проводили С.Н. Никитин в 1892 году, H.H. Тихонович и Д.И. Соколов в 1903-1911 гг. Гидрогеологическая съемка бассейна реки Урал выполнена Саратовским университетом под руководством Б.А. Можаровского, а специальное гидрогеологическое обследование территории Оренбургский газопромышленной зоны, было проведено И.А. Сунцовым (1944-1949 гг.), С.К. Севастьяновой (1968) и О.М. Севастьяновым (1979) Сводка гидрогеологических материалов дана в 43 томе «Гидрогеологии СССР [86].
После открытия ОНГКМ выполнены изыскания для водоснабжения ряда объектов и проведены специальные исследования по подземному захоронению трудноочищаемых промышленных стоков [79]. Изучался химического состава и физических свойств подземных и поверхностных вод ОГПРЗ [61, 79] и др. С 70-х годов организована государственная режимная сеть для контроля над состоянием подземных вод верхней гидродинамической зоны. По результатам наблюдений Геологическое управление выпускает ежегодники и сводные отчеты [263, 264]. Минеральные воды ОГПРЗ с 80-х годов изучаются H.A. Донецковым, A.A. Донецковой [108]. Центром по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды в бассейне реки Урал производится контроль за состоянием водных источников в 13 пунктах и в 20 створах. Центром санэпиднадзора контролируются источники питьевого водоснабжения, водозаборы и водопроводные сети города и сельских населенных пунктов. Водной инспекцией контролируется качество сточных и природных вод и эффективность работы очистных сооружений. Производится определение 27 ингредиентов в природных и сточных водах. Комитет охраны окружающей среды контролирует деятельность производственных
15
лабораторий. Ежегодно публикуется «Доклад о состоянии окружающей среды Оренбургской области» (1993-2004).
Метеорологические наблюдения в Оренбурге проводятся с 1832 г. преподавателем гимназии Чернышевым, а позднее А.Оводовым (1870), К.А.Чеховичем (1900), Н. Макеевым (1925), К.В. Кувшиновой (1968). Краткий обзор климата района содержится в «Климатологическом справочнике СССР» (1966-1985) и «Справочнике по СССР», а с 1993 года — в ежегодном «Докладе о состоянии окружающей среды Оренбургской области». Оренбургским центром по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды осуществляется ежедневное опробование воздуха на нескольких стационарных постах с определением запыленности воздуха, содержания сернистого газа, окиси азота и других компонентов-загрязнителей. На Оренбургском ГПЗ лабораторией охраны окружающей среды осуществляется регулярное опробование воздуха на территории завода и в ближайщих населенных пунктах. Кроме того, работает передвижная станция исследования качества воздуха в районе завода, маршруты которой определяются на основе анализа метеорологических условий. Отделами Госкомприроды осуществляется контроль за всеми предприятиями и учреждениями города и района.
Исследования почв Оренбуржья в течение многих лет (1960-2004 гг.) проводятся А.И. Климентьевым и Е.В. Блохиным (1996) [129]. Авторы рассмотрели особенности почвообразовательных процессов и научно-практические подходы к организации мониторинга почв. Распространению микроэлементов в природных ландшафтах и изучению химических и физических свойств почв посвящены работы В.Д. Кучеренко(1957, 1962 и др.), В.Б. Черняхова (1963-1995). Предприятием «Оренбурггеология» производится планомерное литохимическое опробование в зонах влияния различных предприятий, у автомагистралей, железнодорожных путей, в районе городской свалки. Режимные наблюдения за состоянием пород зоны аэрации ведутся Оренбургским агроуниверситетом. Отделом контроля за использованием и охраной земельных ресурсов осуществляется контроль за образованием, сбором, удалением, утилизацией и захоронением промышленных и бытовых отходов, за деятельностью радиационно-опасных объектов.
И.Г. Гейнцельманом составлены рукописи: «Флора Самарская» и «Флора Оренбургская» и гербарий [124]. Х.Ф.Лессингом в 1834 г. указаны пределы распространения растений с запада на восток; и с севера на юг, а СИ. Коржинским («Опыт флоры ...», 1898) составлена первая ботанико-географическая карта юго-востока Европейской России. Истории исследования и изучению растительности посвящены работы Р.П. Савоськиной (1962, 1968 и др.), в которых автор приводит уникальные сведения о том, что: «И.Г. Борщов, изучая флору поймы Урала и прилежащих водораздельных участков, указал на произрастание дуба на горе Маяк и на горе Гребени (1865)». В трудах З.Н. Рябининой (1992, 1994 и др.) содержится богатый материал не только о растительных ресурсах
16
степной зоны, но и об их экологическом состоянии. Н.И. Мушинской (1993) изучается влияние промышленных выбросов на дендрофлору Оренбургского района.
Работы по микробиологическому мониторингу проводятся Институтом микроорганизмов УрО РАН под руководством О.В. Бухарина [194]. Объектом наблюдения при микробиологическом мониторинге являются популяции микроорганизмов, которые реагируют на различные факторы окружающей среды и служат индикаторами загрязнения природных сред.
Коллективом Оренбургского филиала Горного института УрО РАН B.C. Самариной, А.П. Бутолиным, Ю.М. Нестеренко, В.Я. Захаровой, А.П. Трубиным и др. под руководством А.Я. Гаева (1972-2003) проводятся обобщающие геоэкологические исследования. В результате установлены основные источники загрязнения ГС даны рекомендации по охране и рациональному использованию ГС.
В результате геолого-съемочных и поисково-разведочных работ накоплен фактический материал по геоэкологии, без обобщения которого невозможно обоснованно осуществлять перспективное развитие производительных сил с учетом экологической емкости ГС.
1.2. Физико-географические особенности
Рельеф. Территория Оренбургской газопромышленной зоны по особенностям рельефа делится на три части: окраин Общего Сырта, Слудные горы и Илекское плато (рис. 1.4).
Рис. 1.4 Рельеф Оренбургской газопромышленной зоны
17 |
