Геоэкология подземного пространства в ряду экологических наук

УЕБТЫНС

мвви

УДК 502.7

А.Д. Потапов, С.Н. Чернышев

ФГБОУ ВПО «МГСУ»

ГЕОЭКОЛОГИЯ ПОДЗЕМНОГО ПРОСТРАНСТВА В РЯДУ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ НАУК

Изложены некоторые общефилософские представления и новый теоретический подход к определению места научных направлений геоэкологии в общей иерархии экологической науки. При уже сложившейся системе представлений о предмете геоэкологии возникают новые знания и новые направления исследований.

Нарушение устойчивости пород в ходе подземного строительства и последующих опусканий подработанных территорий наносит экологический ущерб. Литосфера фильтрует, очищает и обогащает воду биогенами и микроэлементами. Литосфера, в которой строятся подземные сооружения, кроме достаточно известных своих характеристик является средой жизни не только в обычном понимании этого термина, но и как среда обитания микроорганизмов. Эти живые организмы влияют на литогенез, условия строительства и эксплуатации подземных сооружений до глубин в несколько километров от поверхности земли. Подземное пространство как часть биосферы активно влияет на качество среды на поверхности. Инженерно-геологические условия устройства подземных сооружений в сравнении с условиями наземного строительства сложны и малоизучены в силу недоступности глубинных массивов для изучения. В геоэкологии одним из важнейших научных направлений с собственным объектом и предметом исследований, развивающейся методологией является геоэкология подземного пространства.

Ключевые слова: геоэкология, экология, биология, подземное пространство, биосфера, литосфера, живые организмы, среда жизни, косное вещество, живое вещество, биоценоз, биотоп, строительство подземных сооружений.

В последнее время вопросам экологии стало уделяться и нарастающее внимание, как в мире науки, так и в социуме. Это выражается прежде всего в информационном натиске современного мира, когда средства массовой информации стали основным способом получения знаний в противовес зарекомендовавшему себя за все время существования «человека разумного» способу обучения в школах разного уровня. Экологическая наука существенно модернизировалась в последней трети ХХ в. и стала одной из важнейших в новом ХХ! в. Во многом при утверждении тезиса о необходимости гармонии с природой современное общество проповедует сугубый антропоцентризм. Однако экологическая наука в силу привлекательности своей сверхзадачи, а именно создания гармоничной, безопасной и комфортной среды обитания для человека, постепенно стала обрастать околонаучными, зачастую спекулятивными псевдознаниями. Это послужило одной из причин появления данной статьи, в которой рассматривается предмет и объект только одной из экологических научных дисциплин, а именно геоэкологии подземного пространства.

Представляется, что наука как специфическая форма творчества, развиваясь только внутри себя по стандартам крупного производства, при росте объема знаний блокирует свой собственный прогресс. Во многом проявление экологических проблем настоящего времени возникло из-за массового тиражирования научно-технических достижений, гигантских строительных проектов и т.п.

В современных условиях научное знание должно преодолеть чрезмерный аналитизм, отвечавший преобразовательским целям предыдущих двух столе-

тий и позволявший овладевать предметным миром. Подчинение мира через познание не может быть абсолютным, так как познание мира в абсолюте предполагает его идеальное разрушение. На рубеже III тысячелетия наступил момент, когда «идеальное» разрушение мира наука превращает через ее техническое воплощение в реальное.

Классическая наука исключала человека из природы при ее изучении: природа пассивно подчинялась объективным законам, которые человек уже познал, а это ставило человека над природой, подкрепляя антропоцентризм. Научное познание приобрело безличный характер, который, все более развиваясь, приводит к неадекватности оценок современной ситуации в природной среде.

Рассмотрение общей структуры науки, естественно, не входит в задачи данной статьи и поэтому возможно остановиться лишь на отдельных аспектах взаимосвязей науки, образования и деятельности человека. В настоящий момент любое кардинальное научное открытие в какой-либо прогрессирующей области знаний и последующее его практическое воплощение в технических решениях способны оказать мощное воздействие уже не на отдельные составляющие окружающей среды, а на всю планету в целом и прежде всего на биосферу. Подтверждением являются научные открытия в физике, химии, биологии первой трети ХХ в., воплотившиеся в уникальных современных технологиях. К сожалению, последняя треть ХХ в. не отмечена сколько-нибудь значимыми научными открытиями, что отчасти указывает на замедление темпов так называемой научно-технической революции. В определенной степени корни экологических трудностей заложены в неравномерности развития науки в целом и в частности разрывом между «фундаментальными» науками физико-химического цикла, техническими науками, в т.ч. и строительными, и науками, исследующими как всю биосферу в целом, так и ее компоненты. В значительной мере последнее касается и биологии, которая сосредоточила свои основные усилия на изучении живых организмов и только в последнее время обратила внимание на значимость изучения взаимоотношений «живого» и «неживого». И это на фоне существования экологии как науки без малого два столетия и при наличии основополагающих экологических достижений В.И. Вернадского. Наука к началу III тысячелетия потеряла свою гибкость, которая могла бы соответствовать «уровню гибкости» биосферы, а главное, утратила способность к быстрой адаптации в научных исследованиях, что в целом обусловлено фантастическим прогрессирующим информационным объемом конкретных знаний по конкретным объектам исследований [1].

Начало ХХ в. характеризуется обособленным развитием технических наук на базе результатов исследований в физико-химических науках, что во многом обусловило несопоставимость и непонимание данных, получаемых от наук о природной среде: биологии, геологии, гидрологии и т.д. В научной среде стал преобладать «техницизм», следы которого можно проследить и в настоящее время. В современных науках о природной среде насаждается некий формализм, заключенный в безудержной математизации и компьютеризации. Не умаляя достижений этих научных направлений, скажем, что в них заложена как основной принцип — формализация в виде моделей, которые никогда не могут быть полностью адекватными, когда дело касается рассмотрения природной среды, ее составляющих, но главное, взаимосвязей между ними, большинства которых мы попросту не знаем и не понимаем. Период интенсивного развития капитализма начала ХХ в. характеризуется активным строительным бумом

как формой техногенеза, обусловленным значительными темпами индустриализации, концентрацией промышленного производства, ростом городов и созданием разветвленной железнодорожной, шоссейной сети. В конце 1930-х гг. началось осуществление гигантских промышленных и гидротехнических проектов, повлекших за собой существенное преобразование природной среды на обширных территориях и акваториях. В связи с этим потребовалось огромное количество фактических естественнонаучных данных для создания сложнейших строительных систем и последующего их надежного функционирования. В свою очередь, это послужило причиной возможности согласования данных фундаментальных наук (физики, химии, геологии, биологии) и прикладных технических, или так называемых инженерных наук. Однако при этом науки о природной среде все равно играли сугубо подчиненную и «обслуживающую» роль, поскольку они только «поставляли» исходные данные для осуществления строительного, да собственно и любого масштабного технического проекта.

Анализ тенденций в строительной деятельности современности показывает, что в нашей стране, равно как и в Европе, Америке и других странах, где урбанизация не только высока, но и прогрессирует, новое строительство по своим объемам будет развиваться медленнее, чем реконструкция уже построенного. В этих странах, относимых к «золотому миллиарду» или «богатому Северу», возможна реализация экологизированных строительных проектов. Кроме этого, в зону строительного освоения будут все более вовлекаться страны «бедного Юга», где проживает более 5 млрд человек и где темпы возведения зданий и сооружений будут нарастать без особого внимания на наносимый вред окружающей среде. Для первого случая характерно смещение акцентов в сторону экологизации строительства в уже нарушенных природных экосистемах и их рекультивации, в т.ч. и санации техногенно загрязненных территорий. Это принципиально иной подход к вопросам и проблемам охраны природной среды внутри антропогенных экосистем городов при их развитии, выражающееся в высотном и более сложном подземном строительстве, нежели при новом строительстве, как во втором случае, когда возможна реализация строительных проектов в «экологизированном режиме».

Современная экология, сформировавшаяся в 70-х гг. ушедшего XX в. на месте классической экологии, — это междисциплинарное научное направление, которое рассматривает современную биосферу, как среду жизни в условиях интенсивного техногенного давления. Экология как научное направление интегрирует биологию, медицину, экономику, науки о земле, различные технические отрасли знаний для разумного управления качеством окружающей среды с помощью экономических, юридических и технических мер. Повторим известное: объектом биологии является в конечном итоге живое вещество во всем многообразии его представителей (живых организмов и биогенного вещества), их сообществ и взаимодействиях между ними. Объектом геоэкологии, по нашему мнению, является неживое вещество — косная и биокосная среда, а именно воздух, вода, солнечное излучение, почва и. т.п. Объектом экологии в этом случае выступают взаимодействия и взаимовлияния живого и неживого. Задача экологии — изучение связи между живой (объект биологии) и неживой (объект геоэкологии) составляющими биосферы и обобщение всех сведений о составляющих биосферы для познания механизма функционирования этой мегасистемы.

Особое место в рассмотрении косной и биокосной среды занимает такая геосферная жизнеобеспечивающая оболочка, как литосфера, т.е. все подземное пространство, которое с самого начала существования биосферы играло значительную роль в появлении жизни и ее развитии-существовании. Сейчас, при нарастающем проникновении техники в глубины земли, влияние литосферы на жизнеобеспечение возрастает. И все же проникновение в глубины пока незначительно. Кольская сверхглубокая скважина глубиной свыше 12 км (12252 м) составляет только 0,2 % радиуса Земли. Представляется, что на жизнь на поверхности Земли оказывают влияние самые глубокие части планеты [2—5]. Ядро формирует электромагнитное поле, защищающее от космического жесткого излучения. Мантия совместно с ядром формирует гравитационное поле, без которого невозможно существование жизни в современных формах, а также определяет движения и рельеф поверхности Земли, тектонические движения, сейсмику, но, главное, питание всего живого биогенами. Литосфера в экосистемах несет весьма многочисленные функции. Это фундамент всего живого, защита от атмосферных воздействий, источник веществ, извлекаемых растениями и переводимых в органические соединения, потребляемые животными и человеком, это и приемник отходов биосферы. Стабильность литосферы обеспечивает устойчивость биоценозов и сооружений человека. Поэтому нарушение устойчивости пород в ходе подземного строительства и последующих опусканий подработанных территорий наносит экологический ущерб. Литосфера фильтрует, очищает и обогащает воду биогенами и микроэлементами. Поэтому загрязнение литосферы, создание в ней непроницаемых для воды барражных сооружений имеет далеко идущие экологические последствия, так как большая часть людей сейчас использует для питья подземные воды без очистки. Литосфера является защитой для ряда животных при экстремальных погодных воздействиях, она защищает от радиации, а также бомбовых ударов в случае военных действий. Да и на заре человечества естественные пещеры и созданные подземные выработки были одними из первых надежных сооружений для защиты от погодных катаклизмов.

Литосфера, в которой строятся подземные сооружения, кроме достаточно известных своих характеристик не только является средой жизни, в обычном понимании этого термина, а есть среда обитания микроорганизмов. Эти живые организмы влияют на литогенез, условия строительства и эксплуатации подземных сооружений [6] до глубин в несколько километров от поверхности земли. Исследованиями В.В. Радиной в свое время было показано, что микроорганизмы изменяют дисперсность песков, продукты их жизнедеятельности — стойкие коллоиды, снижающие внутреннее трение в грунте, а выделяемые ими газы повышают поровое давление. Все это формирует плывунные свойства. Из стерильных кварц-полевошпатных песков в лаборатории за 10 лет после посева колоний микроорганизмов был получен истинный плывун. Антисептическая обработка таких плывунов приводит к ликвидации плывунных свойств. Микроорганизмы представляют собой группу существ с почти универсальными геохимическими возможностями. Они действуют в аэробных и анаэробных условиях, на свету и без потребления солнечной энергии как первичное (пионерное) население Земли. Это пионеры сукцессии. Они разрушают одни минералы и создают другие. При этом меняются газовый состав грунта и рН воды. Бактерии литотрофы окисляют металлы, входящие в кристаллические решетки силикатов и солей. Например, происходит деструкция пирита, халь-

копирит с выделением серной кислоты и серы при действии тиобацилл. Развитие микроорганизмов обязательно сопряжено с потреблением и выделением газов. Разложение карбонатов, нитритов, сульфатов ведет к выделению СО2, N NH3, Н^, СН4. Потребление тех же газов происходит при нитрификации NH3, азотификации окислении Н2, СН4 и др. Отсюда открывается возможность управления газовым составом подземного пространства в окрестности сооружений путем смены микронаселения грунтов на основе экологических условий их жизнедеятельности. Газы биохимического происхождения распространены на глубинах от поверхности до 1,5 км. Установлена возможность скопления газов вплоть до промышленных количеств.

Указанные газы и возникающие на их основе кислоты воздействуют на металлические и неметаллические конструкции и участвуют в электрохимических реакциях на поверхности коррозируемого материала. Биокоррозионному разрушению подвержены камень, бетон, пластмассы, древесина, асфальт [7]. В анаэробных условиях сульфатредуцирующие бактерии вызывают биокоррозию трубопроводов. В аэробных условиях тионовые бактерии, железобактерии, нитрификаторы и другие организмы, продуцирующие метаболиты (слизи — колонии микроорганизмов), создают органические и минеральные кислоты. Так, при строительстве кессонным способом Киевского метрополитена в палеогеновых песках с высоким содержанием серы тионовые бактерии размножились при подаче воздуха и подкислили среду до рН = 5. Очевидно, она приобрела высокую коррозионную активность в отношении к металлическим и бетонным материалам. Под действием микроорганизмов изменяются физико-механические свойства не только песчаных, о чем сказано, но и глинистых грунтов. В аэробных условиях наблюдается агрегирующее действие микробов. Например, в глинах зоны аэрации при фильтрации воздуха бактерии, отлагающие СаСО3, за 2 месяца в 2 раза увеличили содержание прочных агрегатов размером 0,5...0,25 мм и тем самым значительно укрепили глины. Напротив, в восстановительной среде в глинистом грунте происходит разрушение микроагрегатов и увеличение содержания частиц размером 0,001 мм. Поверхностный электрический заряд частиц также значительно изменяются в ту или иную сторону под влиянием микроорганизмов. Так что изменение биологического (микробного) состава глинистых грунтов может быть ключом к управлению прочностными и деформационными свойствами грунтов, однако наука пока делает в этом направлении первые шаги. Хотя следует заметить, что при исследованиях происхождения жизни на Земле специалисты особое внимание уделяли именно глинам. В самом начале протерозоя на Земле совершилась «хиральная» революция — революция разделения вещества на элементарные составляющие жизни — накопление левоориентированных стереоизомеров аминокислот и правоориентированных сахаров. В обычных космических условиях, по данным исследования метеоритов, «левые» и «правые» стереоизомеры существуют в примерно равном соотношении. На Земле в это время — в раннем протерозое — возникла определенная дисимметрия в их содержании, что и послужило толчком в эволюции жизни. По гипотезе А. Дж. Кернс-Смит [8, 9] такая дисимметрия явилась следствием накопления в дефектах кристаллической решетки глинистых минералов. Глинистые минералы как известно, обладают магнитными свойствами и в процессе своего образования при «каолинизации» первичных полевых шпатов были ориентированы по магнитному меридиану. Указанная выше дисимметрия возникла за счет

магнитного взаимодействия между Землей и ПротоЛуной. Данный факт послужил началом изменений в химической эволюции земного вещества, особенно в приповерхностной, но все же в подземной части литосферы. Химическая эволюция подверглась бифуркации: возникли ветвь гидрогенных осадочных минералов с четкой внутренней симметрией и ветвь полимеров на углеродной основе, дисимметричных по своему строению. Далее последовало разделение на нуклеотиды и белки, появление генов, образование клетки и затем вплоть до формирования биосферы. По утверждению А.Дж. Кернс-Смит, кристаллы глины были первыми живыми организмами [8, 9].

Рассмотрение экологии подземного пространства не может быть ограничено биологическим акцентом. Участие подземного пространства в природ-но-технических, в т.ч. строительных, системах техносферы, т.е. в различных сооружениях, оказывает большое влияние на жизнь на поверхности земли. Это влияние положительное, и его надо развивать в интересах охраны среды, но оно может быть и отрицательным. Надо изучать такое влияние и ограничивать его. Основные направления использования подземного пространства обществом людей связаны с отличительными особенностями этого пространства. Рассмотрим эти особенности и направления использования.

Полезные ископаемые концентрированы в литосфере в отдельных месторождениях. С древнейших времен шахты и штольни прорезают массивы пород. Теперь мы сталкиваемся с провалами над горными выработками на территориях городов (Одесса, Караганда и др.). Между тем имеется, а в США используется с 1930-х гг. [10] возможность размещения производств в отработанном пространстве, а также складов и т.п. С добычей связано также загрязнение среды отвалами пустых пород и геохимическими аномалиями. Извлечение жидких ископаемых (нефти, газа, рассолов) вызывает трансформацию полей напряжений, опускание поверхности земли, иногда сопровождаемое сейсмическим эффектом. Коллекторы, заключавшие в себе нефть и газ на протяжении миллионов лет, показали себя как надежные изолированные емкости. Они могут быть использованы для захоронения некоторых жидких отходов при условии их химической совместимости с горными породами месторождения, а также при сохранении полей давлений и температур в массивах пород. Методы законтурного обводнения нефтяных залежей являются прообразом захоронения, которое пока не развито из-за территориального разобщения мест добычи и скопления жидких отходов. Опыт использования выработанного гидроспособом пространства в соляных залежах для хранения нефтепродуктов имеется в Германии. В этой стране существует полностью отлаженная система захоронения токсичных отходов и остатка мусоросжигания всех видов отходов в соляных выработках. Это, несомненно, важное экологическое мероприятие, так как освобождает экосистемы поверхности от наличия в них негативных по своему составу разнообразных хранилищ.

Температурное поле и потоки тепла в верхней части литосферы совершенно иные, чем в атмосфере. Это в древности побуждало к использованию подземного пространства для хранения продуктов, обогрева и кондиционирования воздуха. В зонах молодого вулканизма и сейсмической активности (Исландия, Новая Зеландия, Камчатка и др.) перегретые подземные воды находятся на технически доступных глубинах. Это позволяет не только организовать безотходное «отопление» жилья, но и производить электроэнергию на тепловых электростанциях, что является мероприятием по охране топливных ресурсов

и защите атмосферы от загрязнения на основе использования подземного пространства. У поверхности земли температуры грунтов близки к среднегодовым. В связи с этим в континентальных районах России это неглубокое подземное пространство традиционно использовалось для погребов и ледников, для хранения продуктов. В настоящее время при использовании электрических и фреоновых систем охлаждения, видимо, энергетически выгодно размещать крупные охлаждающие системы в подземном пространстве на глубине до 30.50 м. В национальной традиции Ирана (удалось наблюдать эти системы в натуре на юге Ирана) имеет место кондиционирование воздуха в подземном пространстве. Под зданием устраивается камера, куда давлением ветра нагнетается воздух. Охлажденный, он поступает в наземное помещение. Древние греки на берегах Черного моря использовали разницу температур атмосферы и подземного пространства для конденсации воды из влажного воздуха с моря. Некоторые их конденсационные системы в Крыму до сего времени еще дают воду.

В Северном полушарии (Америке, Азии) имеются мощные (до 1 км) толщи мерзлых грунтов с температурами до -15 °С. Они обладают ценными свойствами экологического ресурса для хранения как продуктов питания, так и отходов при условии отсутствия теплового излучения из хранимого материала. Ценность мерзлоты как хранилища повышается тем, что она водо- и газонепроницаема.

Техногенные воздействия на температурное поле литосферы приводят к его существенным изменениям [11]. Так, при подземной газификации углей температура горных пород повышается до 600.1500 °С, при закачке жидких ядерных отходов до 200 °С и более. Под горячими цехами, теплоэнергостан-циями и другими промышленными источниками тепла в грунтах температура повышается на 20.100 °С. Это вызывает активизацию бактерий, изменение свойств грунтов, особенно глинистых и мерзлых, влечет за собой аварии сооружений. Между тем это тепло из подземного пространства могло бы быть извлечено с пользой для хозяйства и среды.

Условия строительства и эксплуатации подземных сооружений для технического персонала существенно отличаются от наземных. Для пользователей подземных сооружений создаются комфортные условия, соответствующие наземной среде. Эти отличия в следующем: отсутствие атмосферы или явный недостаток воздуха в грунтах требует вентиляции, в т.ч. от опасных газов; значительные напряжения в окружающих горных породах и их структурная неоднородность и трещиноватость вызывают опасные явления вывалов и «стреляния», что требует крепления, специальной профессиональной одежды; отсутствие солнечного света, растительности, животных, стесненность подземных помещений создают психологические трудности при работе в подземном пространстве (сходные трудности испытывают подводники); температуры горных пород в рабочей зоне обычно постоянны, но могут быть значительно выше нормы для рабочего помещения, что также требует вентиляции, однако в зонах сурового климата микроклимат подземного пространства может иметь преимущества перед погодой на поверхности; подземные воды в силу неоднородности геологического пространства и высоких давлений в водоносных горизонтах угрожают прорывами, а в карстовых породах и мгновенным затоплением выработок, что опасно для жизни людей; сейсмические условия в подземном пространстве более благополучны, чем на поверхности земли, так как здесь менее выражены неблагоприятные явления интерференции и отра-

жения воли. Радиоэкологическая обстановка в подземном пространстве также отличается от условий на поверхности. Подземные сооружения защищены от флуктуаций радиации на поверхности, но находятся под воздействием излучений из горных пород, бетона и облицовки, часто магматическими породами. Так, в Москве [12] в метрополитене концентрация радона на 2...3 порядка выше, чем на поверхности. Выделение радона, а также торона из горных пород усиливается при движениях земли, при снижении атмосферного давления. Эти выделения в несколько раз больше в зонах разломов и повышенной трещино-ватости, чем на тектонически спокойных участках. Очевидно, радиационная обстановка подземных посещаемых помещений требует специального изучения и должна учитываться при проектировании.

Итак, подземное пространство как часть биосферы имеет много особенностей. Оно активно влияет на качество среды на поверхности. Условия строительства под землей для технического персонала по большинству показателей качества среды неблагоприятны. Инженерно-геологические условия устройства подземных сооружений в сравнении с условиями наземного строительства обычно и сложны и малоизучены в силу недоступности глубинных массивов для изучения до строительства. Однако условия эксплуатации построенных подземных сооружений можно считать более благоприятными, чем для сооружений наземных, так как поля напряжений, температур, влажности, радиационной и сейсмической активности среды здесь стабильны и не вызывают экстремальных воздействий, что характерно для поверхности.

Подземное пространство — это значительный ресурс для охраны поверхности земли. Для охраны поверхностных экосистем в перспективе под землей можно создавать склады, в т.ч. токсичных, радиоактивных отходов, АЭС, ГАЭС; транспортные магистрали, в т.ч. пассажирские; холодильники, кондиционеры и другие сооружения, в т.ч. используя выработанное пространство горных разработок и нефтедобывающих предприятий.

Вывод. В комплексе наук о Земле, в частности в геоэкологии, одним из важнейших научных направлений с собственным объектом и предметом исследований, с развивающейся методологией является геоэкология подземного пространства.

Библиографический список

1. Потапов А.Д. Научно-методологические основы геоэкологической безопасности строительства : рукопись дисс. ... д-ра техн. наук. М., 2002. 280 с.

2. Потапов А.Д. Экология. М. : Высш. шк., 2004. 250 с.

3. Ананьев В.П., Потапов А.Д. Инженерная геология. М. : Высш. шк., 2008. 360 с.

4. Потапов А.Д., Ревелис И.Л. Землетрясения: причины и последствия. М. : Высш. шк., 2008. 180 с.

5. Чернышев С.Н., Потапов А.Д. Геосферы и их экологическое значение // Денисовские чтения I : сб. М., 2000. С. 223—229.

6. Болотина И.Н. Физико-химические явления с участием биохимического компонента // Теоретические основы инженерной геологии. Физико-химические основы : сб. / ред. Е.М. Сергеев. М., 1985. С. 65—70.

7. Князева В.П., Жук П.М. Экологические аспекты защиты строительных материалов от биохимической коррозии // Строительство-формирование среды жизнедеятельности : Материалы IV НПК молодых ученых. М. : МГСУ 2001. С. 76—84.

8. Зубаков В.А. Историко-экологическая модель эволюции и сценарии будущего в свете научного наследия В.И. Вернадского // Проблема устойчивого развития России в свете научного наследия В.И. Вернадского : межд. семинар. М., 1997. С. 23—27.

9. Кернс-Смит А.Дж. Первыми организмами могли быть кристаллы глины // Scientific American. 28 с. (рус. M., 1953) Режим доступа: http://travel.kotomsk.ru/gro/si/ si.html. Дата обращения: 22.09.2012.

10. Legget R.F. Cities and Geology- McGr.-Hill Book Company. N.-Y.1973 (рус. M., 1976). 226 p.

11. Жигалин А.Д., Швецов П.Ф. Теплообмен и температурное поле в литосфере // Теоретические основы инженерной геологии. Физико-химические основы : сб. / ред. Е.М. Сергеев. М., 1985. С. 196—211.

12. Лелеков В.И. К вопросу о радиоэкологической обстановке в г. Москве // Известия академии промышленной экологии. 1998. № 3. С. 5—7.

Поступила в редакцию в ноябре 2012 г.

Об авторах: Потапов Александр Дмитриевич — доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой инженерной геологии и геоэкологии, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, adp1946@mail.ru;

Чернышев Сергей Николаевич — доктор геолого-минералогических наук, профессор кафедры инженерной геологии и геоэкологии, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, 9581148@mail.ru.

Для цитирования: ПотаповА.Д., Чернышев С.Н. Геоэкология подземного пространства в ряду экологических наук // Вестник МГСУ. 2013. № 1. С. 159—168.

A.D. Potapov, S.N. Chernyshev

GEO-ECOLOGY OF THE SUBTERRANEAN SPACE WITHIN THE FRAMEWORK OF ENVIRONMENTAL SCIENCES

The authors provide several philosophical views and an advanced theoretical approach to the positioning of branches of geo-ecology in the general network of ecology-related sciences. The present-day system of views in respect of the subject matter of geo-ecology is challenged by new developments and areas of research.

Rock destabilization caused by construction works and further settling of adjacent areas inflicts the ecological damage. Lithosphere is responsible for the filtering and purification of the water; biogens and microelements are also added into the water within the lithosphere. Lithosphere accommodates subterranean structures, and it also serves as the living environment for microorganisms. These living organisms produce their influence onto lithogenesis; they can also modify conditions of construction and operation of subterranean structures accommodated as deep as several kilometers below the Earth surface. The subterranean space, taken as a constituent of the biosphere, produces a substantial impact on the quality of the environment on the Earth surface. Geo-ecological prerequisites of construction of subterranean structures are complex and understudied if compared to those that are considered before any construction works on the surface of the Earth. Problematic accessibility to deep massifs serves as the reason for their insufficient study. Geo-ecology of the subterranean space serves as one of the most important scientific branch that enjoys an independent subject matter and areas of research.

Key words: geo-ecology, ecology, biology, subterranean space, biosphere, lithosphere, living organisms, habitat, biocoenosis, construction of subterranean structures.

References

1. Potapov A.D. Nauchno-metodologicheskie osnovy geoekologicheskoy bezopasnosti stroitel'stva [Scientific and Methodological Basics of Geo-ecological Safety of Construction Works]. Moscow, 2002, 280 p.

2. Potapov A.D. Ekologiya [Ecology]. Vyssh. shk. publ., 2004, 250 p.

3. Anan'ev V.P., Potapov A.D. Inzhenernaya geologiya [Engineering Geo-ecology]. Moscow, Vyssh. shk. publ., 2008, 360 p.

4. Potapov A.D., Revelis I.L. Zemletryaseniya: prichiny i posledstviya. [Earthquakes: Reasons and Consequences]. Moscow, Vyssh. shk. publ., 2008, 180 p.

5. Chernyshev S.N., Potapov A.D. Geosfery i ikh ekologicheskoe znachenie [Geo-spheres and Their Ecological Value]. Denisovskie chteniya I: sb. [Denisov Readings, Collection, Book 1]. Moscow, 2000, pp. 223—229.

6. Bolotina I.N., Sergeev E.M., editor. Fiziko-khimicheskie yavleniya s uchastiem bio-khimicheskogo komponenta [Physicochemical Phenomena That Have a Biochemical Constituent]. Teoreticheskie osnovy inzhenernoy geologii. Fiziko-khimicheskie osnovy: sb. [Theoretical Fundamentals of Engineering Geology. Physicochemical Fundamentals. Collection of Works]. Moscow, 1985, pp. 65—70.

7. Knyazeva V.P., Zhuk P.M. Ekologicheskie aspekty zashchity stroitel'nykh materialov ot biokhimicheskoy korrozii [Ecological Aspects of Protection of Construction Materials from Biochemical Corrosion]. Stroitel'stvo-formirovanie sredy zhiznedeyatel'nosti: Materialy IV NPK molodykh uchenykh [Construction as Formation of the Human Habitat. Proceedings of the 4th Scientific and Practical Conference of Young Researchers]. Moscow, MGSU Publ., 2001, pp. 76—84.

8. Zubakov V.A. Istoriko-ekologicheskaya model' evolyutsii i stsenarii budushchego v svete nauchnogo naslediya V.I. Vernadskogo [Historical and Ecological Model of Evolution and Scenarios for the Future within the Framework of the Research Heritage of V.I. Vernads-kiy]. Problema ustoychivogo razvitiya Rossii v svete nauchnogo naslediya V.I. Vernadskogo [Problem of Sustainable Development of Russia within the Framework of the Research Heritage of V.I. Vernadskiy]. International Seminar. Moscow, 1997, pp. 23—27.

9. Kerns-Smit A.Dzh. Pervymi organizmami mogli byt' kristally gliny [Crystals of Clay Could Be the First Organisms]. Moscow, 1953, 28 p. Available at: http://travel.kotomsk.ru/gro/ si/si.html. Date of access: 22.09.2012.

10. Legget R.F. Cities and Geology. New York, McGr.-Hill Book Company, 1973, 226 p.

11. Zhigalin A.D., Shvetsov P.F., Sergeev E.M., editor. Teploobmen i temperaturnoe pole v litosfere [Heat Exchange and Temperature Field in the Lithosphere]. Teoreticheskie osnovy inzhenernoy geologii. Fiziko-khimicheskie osnovy: sb. [Theoretical Fundamentals of Engineering Geology. Physicochemical Fundamentals. Collection of Works]. Moscow, 1985, pp. 196—211.

12. Lelekov V.I. K voprosu o radioekologicheskoy obstanovke v g. Moskve [On the Issue of Radio-ecological Situation in Moscow]. Izvestiya akademii promyshlennoy ekologii [News of Academy of Industrial Ecology]. 1998, no. 3, pp. 5—7.

About the authors: Potapov Aleksandr Dmitrievich — Doctor of Technical Sciences, Professor, Chair, Department of Engineering Geology and Geo-ecology, Moscow State University of Civil Engineering (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; adp1946@mail.ru;

Chernyshev Sergey Nikoloaevich — Doctor of Geological and Mineralogical Sciences, Professor, Department of Engineering Geology and Geo-ecology, Moscow State University of Civil Engineering (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; 9581148@mail.ru.

For citation: Potapov A.D., Chernyshev S.N. Geoekologiya podzemnogo prostranstva v ryadu ekologicheskikh nauk [Geo-ecology of the Subterranean Space within the Framework of Environmental Sciences]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2013, no. 1, pp. 159—168.