Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология, 2020, № 2, стр. 73-79

ВВЕДЕНИЕ

Для человека город, особенно крупный, является своеобразным большим домом. Количество запросов и пожеланий к улучшению городской среды неуклонно растет, и эта тенденция будет сохраняться в будущем.

Все большее значение по мере урбанизации приобретает комплексное градостроительство с учетом теории и практики планировки и застройки городов. При этом главными задачами становятся организация систем расселения и рационального размещения населенных мест, а также создание предпосылок их функционирования с учетом социально-экономических и природных условий. Градостроительство должно быть направлено на повышение комфорта и качества жизненной среды, развитие производства, инфраструктуры, рациональное использование и охрану природных ресурсов [8].

Летом 2011 г. было принято решение об увеличении территории Москвы более чем в два раза. Границы города были расширены в юго-западном направлении, созданы Новомосковский и Троицкий административные округа, освоение которых стало важнейшей градостроительной задачей правительства Москвы.

Для разработки комплекса мероприятий, направленных на успешное и рациональное планирование новой территории, необходимо провести ряд исследований и выявить участки, благоприятные и неблагоприятные для их застройки по состоянию окружающей среды.

Цель представляемого в статье исследования состоит в разработке подходов к районированию территории Новой Москвы на основе анализа влияния геологических и радиоэкологических факторов.

ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ

С 1.07.2012 г. Москва обрела новые административные границы. Они были расширены в юго-западном направлении до границы с Калужской областью с перемежением территорий Москвы и Московской области [10].

Площадь города увеличилась более чем в 2 раза и составила 255 тыс. га, были присоединены два городских округа (Троицк и Щербинка) и 19 городских и сельских поселений из состава Ленинского, Наро-Фоминского и Подольского районов Московской области, они вошли в состав Троицкого и Новомосковского административных округов (ТиНАО)¹¹.

Территория Новой Москвы расположена на стыке двух крупнейших геоморфологических элементов. Юго-восточная часть располагается в пределах Москворецко-Окской равнины, а северо-западная – относится к Смоленско-Московской возвышенности. Абсолютные высотные отметки колеблются в интервале от 130 до 260 м.

Реки, протекающие в пределах описываемой площади, относятся к малым и принадлежат бассейнам рек Москвы и Оки (Пахра – правый приток р. Москвы, реки Десна и Моча – левый и правый притоки р. Пахры, р. Незнайка – левый приток р. Десны) [7].

Геологическая характеристика. Территория Новой Москвы расположена в центральной части Русской (Восточно-Европейской) платформы, характеризующейся двухъярусным строением. Нижний структурный этаж (кристаллический фундамент) сложен древними архей-протерозойскими породами, а верхний этаж (платформенный чехол) слагают преимущественно осадочные породы палеозоя, мезозоя и кайнозоя [3]. Породы палеозоя относятся к кембрийской, девонской, каменноугольной системам; мезозоя – к отложениями юрской и меловой систем, а в кайнозойскую эру сформированы неогеновые и четвертичные отложения. Отложения каменноугольного возраста, а именно подольского горизонта (C₂pd), слагают более половины изучаемой площади и представлены карбонатными породами, залегающими близко к поверхности. Подобное строение способствует развитию такого опасного геологического процесса, как карст. Характерными отложениями юрской системы на рассматриваемой территории являются морские черные и темно-серые слюдистые глины с мелкими конкрециями пирита и фосфоритов, а также морские и прибрежно-морские пески. В местах выхода юрских глин на поверхность склонов велика вероятность развития оползневых процессов.

Отложения четвертичной системы представлены аллювиальными, гляциальными и флювиогляциальными типами осадков. Их мощность не превышает 15 м, они сплошным чехлом перекрывают более древние отложения. Лишь на небольших участках – крутых склонах, они отсутствуют [2].

Территория Новой Москвы расположена на юго-западном склоне Московской синеклизы, представляющей собой обширный чашеобразный прогиб докембрийского фундамента платформы. Московская синеклиза разбита разломами на несколько неотектонических блоков. Вся территория Москвы локализована в пределах Подольского (на юге), Рузского (на северо-западе) и Северного блоков, а Новая Москва расположена преимущественно в пределах Подольского структурного блока. Западнее территории расположен Рузский структурный блок, а севернее – Северный блок. На севере описываемой территории отмечается разлом, разделяющий все три этих крупных блока.

Изучение современных движений земной коры показывает, что территория Новой Москвы продолжает жить относительно активной неотектонической жизнью, учитывая ее платформенное положение. Новейшие измерения свидетельствуют, что Смоленско-Московская возвышенность, в пределах которой расположена северо-западная часть Новой Москвы, испытывает в настоящее время подъем с амплитудой 1–8 мм/год [3].

Радиоэкологическая характеристика. Радиационное загрязнение представляет весьма опасный с экологических позиций фактор прямого воздействия на живые организмы. Источники естественного радиационного поля – космические лучи и ионизирующее излучение природных радиоактивных веществ, содержащихся в почве, горных породах, воздухе и воде. К естественному радиационному фону добавляется техногенное загрязнение – ионизирующее излучение, поступающее в окружающую среду от искусственных радионуклидов, используемых строительных материалов, а также от складируемых отходов атомного производства [9].

Под радиационным фоном территории понимают мощность экспозиционной дозы ионизирующих излучений в воздухе. Его уровень для средней полосы России составляет 4–40 мкР/ч. Согласно рекомендациям Международной комиссии по радиационной защите и Всемирного общества здравоохранения радиационный уровень, соответствующий естественному фону 10–20 мкР/ч, признано считать нормальным уровнем, уровень 20–60 мкР/ч считается допустимым, а уровень свыше 60–120 мкР/ч – повышенным [1].

На рассматриваемой территории расположено большое число радиационно-опасных объектов (Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований, Институт ядерных исследований РАН, Институт физики высоких давлений им. Л.Ф. Верещагина, Институт спектроскопии РАН, завод Мосрентген), что создает потенциальную опасность инцидента радиационного характера²².

В 2014 г. значения мощности экспозиционной дозы гамма-излучения на территории Троицкого и Новомосковского административных округов (ТиНАО) находились в пределах от 8 до 30 мкР/ч, при среднем значении – 14 мкР/ч, что не превышало допустимых значений.

ОСНОВНЫЕ АСПЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Районирование территории осуществлялось на основе геологических и радиоэкологических факторов. Под геологическими факторами понимается распространение опасных геологических процессов (карст, суффозия, оползни, подтопление) в пределах описываемой территории, а также влияние неотектонического разлома, выявленного авторами путем анализа данных спутниковой съемки SRTM [6]. К потенциально опасным радиоэкологическим факторам относятся максимальные содержания радионуклидов (²³²Th, ²³⁸U, ⁴⁰K), которые превышают фоновые значения, характерные для территории Европейской части России.

Естественный радиационный фон складывается из космического излучения, содержания радиоактивных элементов в породах и почве. Концентрации радионуклидов авторы сравнивали не с кларковыми содержаниями радиоактивного элемента, а с фоновыми значениями для данного региона.

Для осуществления районирования территории на основе геологических факторов анализировался обширный картографический материал: Геологическая карта дочетвертичных образований масштаба 1:200 000 номенклатуры N-37-II вместе с приложениями – тектонической схемой и схемой прогноза полезных ископаемых дочетвертичных образований с указанием площадей неглубокого залегания карбонатных пород; Карта четвертичных образований N-37-II (1:200 000), включая приложения – неотектоническую карту и геоморфологическую схему; Геологическая карта дочетвертичных отложений Московской области (1:500 000); Геологическая карта четвертичных отложений Московской области (1:500 000); Гидрогеологические карты Московской области (1:500 000). В сети Интернет была найдена и использована “Карта геологических процессов и явлений территории Москвы”, разработанная в НПП “Георесурс” (http://www.georesurs.su/Georesurs/ProcMap.html), которая состоит из серии карт проявлений отдельных процессов и явлений (карст, оползни, подтопление, суффозия) масштабом 1:25 000. Данные о распространении опасных геологических процессов на территории Новой Москвы были получены из этой серии карт.

Для радиогеоэкологического анализа территории использовались карты распределения мощности экспозиционной дозы и содержаний радиоактивных элементов (торий, уран, калий и цезий), полученные аэрогамма-спектрометрической съемкой (НПП “Аэрогеофизика”). Также были использованы данные спутниковой съемки SRTM для построения цифровой модели рельефа и реализации с ее помощью линеаментного анализа территории.

К настоящему времени разработано большое количество методик и рекомендаций для осуществления оценки и геоэкологического районирования любого антропогенного ландшафта. Представленное исследование проведено на основе геоинформационного подхода с использованием различных программных продуктов (QGIS, Surfer).

Весь имеющийся картографический материал был привязан в QGIS, а необходимая информация (участки распространения опасных геологических процессов; площади максимального содержания радионуклидов, превышающие фоновые значения; площади неглубокого залегания карбонатных пород) была отвекторизована. Выделена также зона динамического влияния неотектонического разлома, проходящего через центральную часть территории [5].

Благодаря инструментам QGIS проанализирована имеющаяся информация, и проведено зонирование территории Новой Москвы на основе комплексной оценки геологических и радиоэкологических факторов. Использование подобного подхода позволило построить итоговые карты районирования Новой Москвы, на которых можно выделить зоны с наименее и наиболее благоприятными обстановками.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Использование ГИС-технологий позволило построить серию геоэкологических и радиоэкологических карт, на основе которых выявлены зоны с наиболее и наименее благоприятной обстановкой для планирования строительства объектов инфраструктуры. Всего построено девять карт, учитывающих неблагоприятные области проявления геологических процессов, как по отдельности, так и в совокупности, а также две карты, учитывающие совокупное влияние максимальных значений ⁴⁰K, ²³⁸U, ²³²Th, ¹³⁷Cs. Наибольший интерес представляют карта совокупного наложения площадей проявления опасных геологических процессов и динамического влияния неотектонического разлома и совокупная радиоэкологическая карта.

Геоэкологическая карта (рис. 1), представляет собой карту совокупного наложения площадей проявления опасных геологических процессов (карст, суффозия, оползни, подтопление территории) и динамического влияния неотектонического разлома. Следует отметить, что в целом, более 60% территории Новой Москвы характеризуются проявлением хотя бы одного опасного геологического процесса. Наибольшее распространение по площади имеют карстовые процессы и подтопление территории. В большинстве случаев, долины рек представляют собой области, где одновременно наблюдаются 3–4 экзогенных геологических процесса. Наименее благоприятная обстановка характерна для центра территории в местах пересечения неотектонического разлома и долин рек [4].

Рис. 1.

Геоэкологическая карта территории Новой Москвы с учетом неблагоприятных геологических процессов и влияния неотектонического разлома.

Из совокупной радиоэкологической карты (рис. 2) видно, что территория Новой Москвы характеризуется в целом благоприятной радиационной обстановкой. Максимальные концентрации радионуклидов незначительно превышают фоновые значения для Европейской части России, за исключением цезия-137, содержание которого не превышает региональные концентрации. Однако можно выделить четыре участка, где отмечается одновременное наложение максимального содержания трех радионуклидов (⁴⁰K, ²³⁸U, ²³²Th): на юге – в долине р. Черничка, вблизи д. Рогово; в центре территории в долине рек Моча и Пахра, а также на северо-востоке в долине р. Десна.

Рис. 2.

Карта совокупного наложения максимальных значений ⁴⁰K, ²³⁸U, ²³²Th, ¹³⁷Cs.

Западная часть Новой Москвы в целом характеризуется минимальными концентрациями радионуклидов. Площади с максимальными содержаниями элементов отмечаются в центральной части и на востоке.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

На основе построенных карт можно сделать вывод, что в целом для территории Новой Москвы характерна относительно благоприятная геоэкологическая и радиоэкологическая обстановка.

При этом практически на всей исследуемой площади наблюдается проявление хотя бы одного геологического процесса. Особое внимание привлекают узлы пересечения неотектонического разлома с речными долинами. Эти области представляют собой ослабленные участки в тектоническом плане. Соответственно, через систему микроразрывов и трещин в горных породах поступают поверхностные воды, которые способствуют развитию карстовых процессов и подтоплению. Более того половина площади территории характеризуется неглубоким залеганием карбонатных пород, которые подвержены развитию карста в первую очередь. Наличие разлома на поверхности проявляется в виде склонов, по которым возможно развитие оползней. На карте (см. рис. 1) видно, что наиболее благоприятная ситуация складывается в северо-западной части территории, а наименее благоприятная – в центре территории. Можно выделить три участка, с проявлением пяти-шести наиболее неблагоприятных геологических процессов: долина р. Пахра (вблизи с д. Городок), долина р. Десна (вблизи с д. Ботаково и д. Ильичевка) [4].

Радиоэкологическая ситуация в пределах Новой Москвы благоприятная. Наиболее высокие значения концентраций радионуклидов наблюдаются в центре и восточной части территории. Предполагаем, что подобное распределение радионуклидов носит природный характер. Разлом, проходящий через центр территории, по-видимому, оказывает воздействие на геохимические параметры окружающей среды Новой Москвы, которое проявляется в максимальных концентрациях калия-40, урана-238 и тория-232. Большинство предприятий г. Троицка, а также завод Мосрентген (поселок завода Мосрентген) относятся к категории радиационно-опасных предприятий и могут оказывать негативное влияние на состояние окружающей среды.

Для Новой Москвы западное, юго-западное и южное направления ветра являются преобладающими. Такой перенос способствует распространению загрязнения от предприятий Троицка на восток и северо-восток, чем могут быть объяснены повышенные концентрации рассматриваемых радионуклидов в этих направлениях.

Также выделяется несколько участков с повышенными значениями урана-238, калия-40 и тория-232 (см. рис. 2). Хотя подобные превышения незначительны и в настоящее время не представляют угрозы для здоровья людей и окружающей среды, данные участки могут рассматриваться как потенциально опасные. Обособляются четыре участка, где обнаружено наложение максимального содержания радионуклидов калия-40, урана-238 и тория-232 – в долине р. Чернички (вблизи с д. Круча и д. Рождественно), в долине р. Мочи (вблизи с д. Бабенки и д. Голохвастово), в долине р. Пахры (в районе п. Шахово), в долине р. Десны (вблизи с д. Ширяево, д. Губцево и д. Клоково).

ВЫВОДЫ

Проведенное районирование территории Новой Москвы на основе комплексной оценки геологических и радиоэкологических факторов показало, что, в целом, на территории складываются относительно благоприятные условия.

Применение геоинформационного подхода к анализу имеющего картографического материала позволило построить серию геоэкологических и радиоэкологических карт, а также выявить зоны с наименее благоприятной ситуацией. В основном, такие зоны расположены в центральной части территории и приурочены к узлам пересечения долин рек и неотектонического разлома. В этом контексте особое внимание привлекает обстановка в районах населенных пунктов Рождественно, Круча, Бабенки, Городок, Клоково, Губцево, Хатминки, Писково.

Геоэкологические карты распространения опасных экзогенных геологических процессов и областей их совместного проявления могут быть использованы при проектировании различных мероприятий, направленных на предотвращение последствий развития данных процессов (для объектов, которые находятся в зоне проявления процессов). Построенные карты могут помочь при выборе мест размещения объектов инфраструктуры различного функционального назначения.

Требует внимания выявленный неотектонический разлом, необходимо проводить мониторинг возможных подвижек и следить за его развитием. В настоящее время данная структура не оказывает негативного влияния на хозяйственную деятельность людей. Однако активная застройка территории и прокладка коммуникаций могут стать факторами активизации этого разлома.

Наряду с этим не следует оставлять без внимания тот факт, что на территории Новой Москвы размещен ряд радиационно-опасных предприятий, нештатные ситуации на которых могут оказать отрицательное воздействие на состояние окружающей среды и здоровье людей.