Техногендік ландшафтар

ТЕХНОГЕНДІК ЛАНДШАФТАР

Техногендік ландшафтар түсінігінің қалыптасуы

Академик А .Е.Ферсман 30-жылдары техногенез терминің адамның техникалық іс-әрекеті, инженерлік, химиялық, ауылшаруашылықтық, тау-кен техникалық процестер нәтижесінде қалыптасқан геохимиялық және минералогиялық процестердің жиынтығы деп қарастырған. Кейіннен Р.К.Баландин техногенез терминінің толық анықтамасын беріп, оны адамның іс-әрекеті нәтижесінде биосфераның, жер қыртысының қайта құрылу процесі деп атаған. Яғни, техногендік ландшафтар – табиғи-антропогенді процестердің нәтижесінде пайда болған  техногендік факторлардың қоршаға ортаға әсері. Техногендік факторларға антропогенді факторлардың әсерінен пайда болған тау-кен өнеркәсібі, көмір және мұнай өнеркәсібі, құрылыс және транспорт жатады. Ландшафтарға әсер етуші техногендік процестерді ғылыми тұрғыдан зерттеу геотехникалық жүйелер концепциясы пайда болғаннан кейін қарқынды бағыт алды. Дегенмен, жақын араға дейін табиғи ортаның ластануын зерттеу салалық бағытта болды: бір немесе бірнеше компонентке әсер етуші факторларды, мысалы, жер беті ағын суларына, ауа қабатына өсімдіктің физиологиялық және биохимиялық өзгеруіне т.б әсер ететін факторларды анықтау. Қазіргі уақытта біртіндеп комплексті бағытталуда.

Дегенмен, әлі де болса ландшафтарға әсер етуші техногендік процестерге комплекстік физгеографиялық талдау жасауға арналған еңбектер жеткіліксіз. Т.В.Звонкованың басқаруымен Курск магнитті аномалиясы аймағында темір рудасын өңдейтін өнеркәсіптің табиғи ортаға әсер ету ерекшелігі зерттелген. Қиыр Шығыста тау-кен өнеркәсібінің табиғи ортаға тигізер әсері мен табиғи комплекстердің даму тенденциясын болжау Ю.Г.Симонованың жетекшілігімен өткізілді. Ф.Н.Мильков басқарған Воронеж университеті ғалымдарының еңбектері антропогендік ландшафтар модификациясын картаға түсіру мен оны жіктеуге бағытталған. Жартылай стационарлық ізденістер нәтижесінде топырақ қабатының биологиялық, физикалық және химиялық процестерінің, ортаның геохимиялық жағдайының мұнай мен көмір өндіргенде өзгеруіне Н.П.Солнцеваның, К.Н.Дьяконовтың т.б. еңбектері арналған. Ландшафтардың жекелеген компоненттерінің жылу электростанцияларының әсерінен өзгеру механизмі мен өсімдік жамылғысының динамикалық трансформация деңгейі, осыдан байланысты ландшафтық-геохимиялық көрсеткіштердің эволюциясы В.Г.Волкова мен Н.Д.Давыдованың еңбектерінде қарастырылды.

Қазақстан территориясы бойынша геожүйелердің табиғи даму тенденциясына техногенез факторларының әсер ету ерекшелігі мен оның салдарына талдау жасап, табиғи ландшафтарды тиімді пайдалану мен оның экологиялық ахуалын жақсарту шараларына арналған ғылыми, комлекстік еңбектер жоқтың қасы.

А.И.Перельманның антропогендік ландшафтарды белгілі бір жүйеге келтіруге пайдаланған геохимиялық принципі материяның қозғалыс формасына негізделді және ландшафтардың дамуын төмендегідей кезеңдерге жіктеді: абиогенді (тек механикалық және физикалық-химиялық миграция) биогендік (биологиялық миграция қосылады), техногендік (техногендік миграция қосылады). Біздің түсінігімізше, техногендік комплекстердің пайда болуы, ең алдымен, техногендік заттардың шоғырлану қарқындылығына, яғни техногендік миграция көлеміне байланысты; кейіннен ландшафт шеңберіндегі техногендік заттардың миграциялық  сипаты зоналық және региональдық факторларға, әсересе техногендік, механикалық және биологиялық миграциялардың қарқындылығының қарым-қатынасына тікелей байланысты.

Техногенез қалдықтарының шоғырлану қарқындылығы заттардың миграциялық ерекшеліктеріне, миграция түрлерінің қарым-қатынасына да бағынышты. Егер техногендік зат ағыны табиғи зат ағынынын басым болса, онда геожүйелерде техногендік қалдықтардың шоғырлануы күрт өседі, сөйтіп геохимиялық аномальды аймақтар қалыптасады.

Топырақ қабатындағы аномальды аймақтардың қалыптасу ерекшелігі мен оны зерттеуге арналған салалық ізденістер Докучаев атындағы топырақ институтының, Мәскеу мемлекеттік университетінің топырақтану факультетінің, Қиыр Шығыс ғылыми география институтының және Қазақстан Республикасының топырақтану ғылыми институтының ғалымдарының еңбектерінен көрініс тапты.

ЮНЕСКО-ның "Адам және биосфера" жобасы бойынша әр түрлі бағыттағы мониторингтер: биосфералық, геохимиялық, экологиялық және ландшафтарды ұйымдастыру қарастырылған. Мониторингті ұйымдастырудың методологиялық негізі әлі толығымен, бірыңғай шешімін таппады. Өйткені территорияны таңдап алғанда территорияның ландшафтық-географиялық ерекшелігі есепке алынбай, ізденіс өткізілетін аймақтың шекарасы ғылыми дұрыс анықталмайды.

Территорияның ландшафтық құрылым ерекшелігін есепке алмау ғылыми нәтижелерді қате түсіндіруге, талдауға негіз болды. Мысалы, өнеркәсіп қалдықтары бірдей түскеннің өзінде ландшафтардағы техногендік өзгеру зонасының пішіні рельефтің тілімденуіне байланысты өзгермелі екені айқын. Ландшафтың морфологиялық құрылымында беткейлік тау комплекстері басым болса, оған әсер етуші техногендік фактордың рөлі жазық ландшафтарымен салыстырғанда жоғары. Табиғи комплекстердің өзгеру деңгейі территорияның ландшафтық фонын көрсететін болғандықтан, техногендік фактордың және табиғи процестердің нәтижесінде пайда болған өзгерістерді бөліп қарастыру керек.

Кез-келген мониторинг біртұтас табиғи құрылым – ландшафт шеңберінде өткізілгені дұрыс. Сондықтан бақылау жүргізілетін территорияда алдымен ландшафтық съемка өткізілу керек, ал бақылау параметрлері өткізілетін мониторингтің мақсатына байланысты өзгеріп отырады. Салалық мониторинг нәтижелері бір-бірімен сәйкес келмейді және территорияның табиғи ерекшелігі туралы толық мәлімет берілмейтіндіктен, экологиялық нормалауға негіз бола алмайды.

Табиғи комплекстердың техногендік ластану деңгейін анықтауда қолданылатын негізгі әдіс – ландшафтық индикация. Территорияның ландшафтық құрылымы да өздігінен табиғи орта индикаторы болып табылады, ал оның вертикальдық және горизонтальдық құрылымының өзгеруі техногендік ластану қарқындылығы көрсетеді. Ландшафтық индикацияның маңызы оның морфологиялық құрылымына қарай ластану деңгейіне баға беру, анықтау. Әсіресе ландшафтардың биотикалық компонентінің өзгеру деңгейін айқын анықтауға болады. Сондықтан техногендік стационарлар ұйымдастырғанда ғылыми ізденістерге ландшафтық және ландшафтық-геохимиялық бағыт беру қажет. Осының нәтижесінде ландшафтардың техногендік салмағын, ондағы техногендік ағынын реттеуге және экологиялық норманы анықтауға мүмкіншілік туады.

Әр түрлі табиғи зоналарда қалыптасқан біртұтас табиғи құрылымдар – ландшафтардың техногендік салмаққа жауап қайтару ерекшелігін есепке ала отырып, олардың техногендік әсерге салыстырмалы тұрақтылығын анықтайды. Біртұтас табиғи бірлік ретінде ландшафтардың техногендік факторға жауап қайтаруы мен тұрақтылығы техногендік әсер түріне және қандай табиғи зонада орналасқанына байланысты. Техногендік  әсерде дамып отырған ландшафтардың бұзылу, нашарлану деңгейін жалпы ландшафт құрылымының немесе оның жекелеген компоненттерінің өзгеруіне қарай анықтайды. Мұндай жағдайда өзгерістер техногендік модофикациялардың пайда болуынан немесе комплекстің түбірімен өзгеруінен байқалады. Егер компоненттердің техногендік өзгеруі оның бір инвариант шеңберіндегі табиғи өзгерісінен аспаса онда техногендік ландшафтар модофикациялары пайда болады. Жетекші компоненттердің техногендік өзгеруі оның табиғи даму тендациясынан басым болғанда, ландшафтың құрылымының түрлігі өзгергенде техногендік құрылымдар - техногеомалар – табиғи-техногендік жүйелердің құрамдас бірлігі пайда болады. Сонымен, техногендік фактордың әсері ландшафтардың құрылымының нашарлануынан, техногенез модофикацияларының пайда болуынан және ондағы жекелеген компоненттер мен элементтердің трансформацияға ұшырауынан көрініс табады. 

 

 

 

 

2.2. Геокешендердің дамуына  техногенез факторларының тигізер әсері

 

Ландшафтарға техногенез факторларының тигізер әсерін анықтау геотехникалық жүйелер концепциясы пайда болған соң қарқындап дами бастады. Табиғи комплекстер табиғи техникалық жүйелер құрамында техникалық элементтердің тікелей әсер етуі нәтижесінде өзгереді. Табиғи комплекстер мен өнеркәсіп объектілері арасындағы байланыс табиғи, табиғи-техникалық және техникалық жүйелер арқылы іске асады. Мұндай жағдайда табиғи элементтердің құрылымы өзгереді, өйткені табиғи элементтер толығымен немесе жекелеген компоненттері жасанды түрлермен ауысады. Табиғи процестер бәсеңдейді немесе керісінше үдейді.

Техногенез қалдықтары әр түрлі болғандықтан, табиғи ортадағы ыдырауы олардың шығу тегіне және ортаның ландшафтық-геохимиялық ерекшелігіне байланысты. Өйткені бірде техногенез қалдықтары ортада ұзақ уақыт сақталады, сөйтіп сандық мөлшері өсіп, табиғи жүйенің тұрақтылығынан артып кетеді. Мұндай жағдайда олар биологиялық айналымға қатысып, тірі организмдерге зиянды әсер тигізеді. Келесі жағдайда сандық жағынан да сапалық жағынан да бірдей техногендік қалдықтар табиғи геохимиялық процестер нәтижесінде тез өңделіп, улы қасиеті жойылып, үлкен аймаққа таралады. Ал кейбір жағдайда бастапқыда қозғалмалы болған техногендік қалдықтар белгілі-бір ландшафтық-геохимиялық тосқауылдарда тұрақты инертті формаға ауысады да, миграциялық ағын шеңберінен шығып қалады, яғни биологиялық айналымға қатыспайды. Мұндай жағдайда табиғи ландшафт техногенез қалдығынан тез тазарады, тұрақтылығы артады. Яғни, техногенез қалдықтарының ыдырау немесе шоғырлану, өзгеру мен айналымға қатысу қасиеті ландшафтық-геохимиялық жағдайдың табиғатына байланысты.

Құрлықтар мен мұхиттардағы табиғи ландшафтық-геохимиялық жүйелердің (ЛГЖ) жиынтығын құрылымы мен даму ерекшелігіне қарай бірнеше болжамалы топтарға жіктейді. Болжаудағы негізгі мақсат – техногенез заттарының тірі организмге тигізер әсерінің деңгейін анықтау. Кез-келген типке жататын ландшафтық-геохимиялық мына көрсеткіштер бойынша ұқсас болу керек:

1) геохимиялық тұрақтылық  деңгейі, яғни геохимиялық процестердің өздігінен орнына келуі мен техногенез қалдығынан тазаруы;

2) егер техногенез қалдықтары  нормадан артық болса, онда техногендік  геохимиялық ауытқулар (аномалиялар) және олармен байланысты топырақ  пен өсімдік жамылғысындағы, жер асты, жер беті суларындағы, биоценоздар өнімділігіндегі өзгерістер ұқсас болу керек. Технобиогеомалар белгілі бір географиялық заңдылыққа бағынады, сондықтан да оларды картаға түсіріп, ландшафтық-географиялық аудандастыруға мүмкіншілік бар.

Технобиогеомалардың геохимиялық тұрақтылығынан анықтайтын табиғи факторлар бойынша топтастырғанда есепке алынатын көрсеткіштер: а) атмосферадағы, топырақ жамылғысы мен су көздеріндегі минералдық және органикалық заттардың химиялық өзгеру жылдамдығы; б) геохимиялық тосқауыл түрлеріне байланысты заттардың химиялық айналу жылдамдығы; в) техногенез қалдықтарының ЛГЖ шеңберінен шығу жылдамдығы; г) олардың жер беті, жер асты суларымен және ауа ағынымен таралу ерекшелігі. Кез келген химиялық айналым жылдамдығы ЛГЖ шеңберіне келіп түсетін энергия шамасына байланысты. Сондықтан химиялық процестердің жылдамдығын есепке алуда төмендегідей орташа жылдық көрсеткіштер ескерілу керек: 1) күннің жиынтық радиациясы мен оң температураның жиынтық мөлшері; 2) ультракүлгін радиация мөлшері; 3) фотосинтез кезінде ассимиляцияланған және жыл ішінде өсімдік шіріндісі арқылы топыраққа жиналған энергия мөлшері (биохимиялық процестердің энергия көзі); 4) найзағайлы күндердің саны.

Геохимиялық тосқауыл түрлеріне байланысты есепке алынатын көрсеткіштер: 1) топырақ жамылғысы мен су көздеріндегі қышқылды-сілтілі және тотығу мен қалпына келу процестер; 2) өзен сулары мен көлдердегі органикалық заттың шамасы; металдардың еруі мен миграциялық ерекшелігінанықтайтын фактор – органикалық зат мөлшері; 3) жылдық жауын-шашын мөлшері мен булану; 4) булану барьерлері мен булану нәтижесінде жиналған элементердің көрсеткіші тұзды топырақ жамылғысы мен тұзды көлдердің таралуы. ЛГЖ шеңберінде жиналған заттардың ыдырау және шығу жылдамдығы әр түрлі факторларға байланысты олар: 1) жылдық өзен ағынының жиынтық шамасы; 2) әр түрлі жылдамдықтағы желдің жылдық орташа көрсеткіші, әсіресе (штиль) тымық ауа шамасы; 3) мәңгі тоңдардың температурасы төмен болғандықтан, олар механикалық және термодинамикалық тосқауыл болады. Сондықтан мәңгі тоңдардың бар, жоқтығы есепке алынады.

Сонымен, табиғи жүйелердің тұрақтылығын анықтайтын факторларды 3 топқа топтастыруға болады:

1. Техногенез қалдықтарының ЛГЖ шеңберінен шығуы мен ыдырау қарқындылығын анықтайтын факторлар:

Атмосфера қабатыфнан техногенез қалдықтарының шығуы мен ыдырауын анықтайтын көрсеткіштер:

Жауын-шашын мөлшері (жыл мезгілдері бойынша)

Жел жылдамдығы (жыл мезгілдері бойынша)

Су ағыны (жыл мезгілдері бойынша)

Жауын-шашын мен буланудың қарым-қатынасы.

Топырақ  жамылғысы мен ағын сулардан техногенез заттардың шығуы мен миграция жылдамдығын анықтайтын көрсеткіштер:

Аймақтың (территорияның) географиялық орны.

Топырақ жамылғысының механикалық құрамы.

2. Техногенез заттарының  метаболизм қарқындылығын анықтайтын  факторлар:

Заттардың ыдырауындағы энергия көрсеткіштері:

Күн радиациясының жиынтығы, кДж/жылына;

Нөл градустан жоғары температура жиынтығы;

Ультракүлгін радиация мөлшері;

Жыл бойғы нажағайлы күнлердің саны;

Органикалық заттардың ыдырау жылдамдығы;

Фотохимиялық реакция қарқындылығы;

3. Техногенез қалдықтарының  немесе олардың метаболиттерінің  ландшафтарда жиналу қарқындылығын  анықтайтын факторлар:

Топырақ жамылғысында техногенез заттарының жиналу қарқындылығын анықтайтын көрсеткіштер:

Қышқылды-сілтілі реакция;

Тотығу мен қайтып орнына келу;

Шірінді мөлшері;

Геохимиялық орта сипаты (ашық, жабық т.б.)