Geologija i zaštita životne sredine

dr Milica Kašanin-Grubin2013/2014

Konsultacije

• Kabinet 719

• Ponedeljkom od 9 do 13:30h

• Ili po dogovoru

• mkasaningrubin@chem.bg.ac.rs

Oblasti tema za seminarske radove

• Geotermalna energija; ugalj u Srbiji

• Nuklearna katastrofa u Japanu

• Azbest

• Posledice BP katastrofe u Meksičkom zalivu

• Poplave• Poplave

• Rizik od vulkanskih erupcija; rizik od zemljotresa

• GAIA teorija

• Osetljivost terena na promene u životnoj sredini

• Geoinženjerstvo

• Ekološki otisak

Slojevi atmosfere

najgušći sloj; 75% mase; sadrži svu vodenu paru i aerosolinajdeblja iznad ekvatora

temperaturno slojevita

Kopenova karta

Kako znamo da je došlo do klimatskih promena?

• Najduži monitoring emisije CO2 na Mauna Loa vulkanu• Dugoročan rast• Sezonske promene (biljke upijajau C tokom rasta leti i emituju ga tokom raspadanja zimi)

Izvor: Scripps Institution of Oceanography

Posledica:

1. Jači vremenski ekstremi

promene dužine i intenziteta padavina, uragani; toplotni talasi; suše; poplave

• Srednjovekovni topli period

• Malo ledeno doba

Klima se menjala u prošlosti

Srednjovekovni topli period

Malo ledeno doba

Degradacija zemljišta

• Zemljište se pokreće pod dejstvom gravitacije ukoliko je sila koja ga pokreće jača od sile koja ga drži na mestu

• Veza između čestica, stabilnost agregata, korenov sistem biljaka

• Voda destabilizuje padinu

• Težina vode koju zemljište upije dodaje pritisku• Težina vode koju zemljište upije dodaje pritisku

• Materijal se pokreće po nekoj površi koja može biti jasno definisana

• Vrsta zemljišta/stene

• Nagib padine i topografija

• Klima

• Vegetacija

Faktori koji određuju stabilnost padine

• Vegetacija

• Voda

• Vreme

• Odnos sila otpora (resisting forces RF) i sila promena (driving forces DF) određuje stabilnost padine

• Odnos ove dve sile:

RF/DF

SF > 1 padina je stabilna

Stabilnost padine

SF < 1 padina je nestabilna

Da li je ovo zabrinjavajuće?

Skoro svaka ljudska aktivnost ima uticaj na prirodne oblike

• Direktni uticaji su očigledni i namerni

• gradnja, kopanje, saobraćaj zemljoradnja

• Indirektni uticaji su manje vidljivi i teži za prepoznavanje• Indirektni uticaji su manje vidljivi i teži za prepoznavanje

• uklanjanje vegetacionog pokrivača

• Degradacije zemljišta je veliki problem

• Zemljište nastaje desetinama hiljada godina, a može biti uništeno za veoma kratak period

Iskopavanja kao način promene terena

• od Neolita do danas• različiti povodi• različite posledice

Verdan, Francuska, 21.2.-18.12.1916.

Posledice ratova

Blizu Londona, I svetski rat

Bitka na Somi, 1.7.-18.11.1916.

• Broj primera raste• 27 miliona kratera na teritoriji Indokine površine 171.000 ha od1965 do 1971.

Urbanizacija kao povod iskopavanja

• Rio de Žaneiro• brda su izravnana da bi se grad širio

• Beograd• brda i potoci

Mineralni resursi kao povod iskopavanja

• Sila koju čovek vrši na površini Zemlje je mnogo veća od svih prirodnih denudacionih sila• Godišnje se rudaskim radovima pokrene 3.000 milijardi tona• Reke godišnje do okeana transportuju oko 24 milijardi toma

Izgradnja kao način promene terena

Maja Asteci Egipat

Krakus Silburi

Otpad

Urbani otpad utiče u velikoj meri na okeane

• Okeanska dna su velikoj meri poremećena prinosom sedimenata iz reka koja protiču kroz urbane sredine

• U tolikoj meri da se menjaju obalske linije

• Prekriva se okeansko dno u meri da postaje geološki značajno

• Ne samo da je prinos sedimenata velik nego i sadrži veliku • Ne samo da je prinos sedimenata velik nego i sadrži veliku količinu teških metala, ugljenika i dr.

Kapacitet i osetljivost predela

• Kapacitet predela određuje u kojoj je meri predeo u stanju da prihvati određenu vrstu promene bez velikih promena osobina

• Kapacitet predela se određuje na osnovu osetljivosti predela

• Relativan pojam

• Može da se odredi na lokalnom, regionalnom i globalnom nivou

• Verovatnoća da će na promene sistem odgovoriti na vidljiv i kompleksan način

• Sklonost sistema ka promeni i sposobnost da apsorbije sile

• Važan je odnos veličine snage i sposbnost apsorpcije

Termin uveli Brundsden i Thornes (1979)

• Vreme je takođe važno

• Remetilačke snage su uglavnom kontrolisane tektonikom, klimom, živim svetom i antropogenim uticajem na geološki, hidrogeološki i morfološki deo sistema

• Smatra se da ljudi imaju najviše uticaja

• Teško razlikovati antropogeni uticaj od prirodnih procesa

• Poljoporivreda je veoma značajna

• Spiranje, kompakcija

• Ogoljeno zemljište manje otporno na spiranje

Način korišćenja terena

• Smanjen sadržaj organske materije

Brzina 9 ms-1

Primenjene zaštitne mere Bez primene zaštitnih meraPrimenjene zaštitne mere Bez primene zaštitnih meraPrimenjene zaštitne mere Bez primene zaštitnih mera

Predeli su dinamički sistemi

• Ne mogu se posmatrati izolovano

• Promene su normalne

• Rast, razvoj, tokovi transformacije

• Bilo koji deo sistema može biti osetljiv

• Promena u jednom delu sistema može biti okidač za promene u drugom

• Napr. pomeranje linije rasta drveća usled klimatskih promena

Sistemi koji nisu osetljivi na male promene postaće osetljivi na velike promene

• Kada se pređe prag, nastaje haotično stanje• Dolazi do reorganizacije• Važno ispitivanje praga osetljivosti

veštački oblici

prirodni oblici

zemljišta biljke životinje ljudi

fizički sistemi biološki sistemi

• Kada se pređe prag, sledi odgovor• Ili veliki događaj ili više manjih tokom vremena

Prag osetljivosti

Plavna dolina je karakeristika rečne doline

• Skoro je ravna oko reka

• Izgrađena je od sedimenata deponovanih u vreme prelivanja preko obala

• Može biti stotinama km dugačka

• Strme uske rečne doline u planinskim predelima nemaju

2012/2013 Prirodne promene i katastrofe

plavne doline

Poplave su najčešći prirodni hazard

• Česti gradovi na obalama reka

• Predstavljaju opasnost

• Poplava je “mnogo vode na pogrešnom mestu”

• Svaki sliv je potencijalno pod rizikom od poplava

Poplave izazvane urbanizacijom

• Urbanizacija pojačava poplave usled asfaltiranih delova i kanalizacije koja povećava količinu površinskog spiranja i povećava nivo reka tokom poplava

• Mostovi, pristaništa i zgrade na plavnim dolinama mogu da utiču na plavni talas tako što povećavaju visinu vode, njemu brzinu i pojačavaju eroziju

http://www.youtube.com/watch?v=ypYmor1z8QA&feature=related

Prirodni i antropogeni uzroci poplava

• Padavine i topljenje snega

• Prelivanje reka, jezera

• Deforestacija

• Urbanizacija

• Loša poljoprivredna tehnika• Loša poljoprivredna tehnika

• Loša infrastruktura

Najvažnije posledice poplava

• Ljudske žrtve

• Ekonomski gubici

• Evakuacija stanovništva

• Gubitak infrastrukture

Klizišta i padavine

• Saturacija padine je osnovni uzrok pojave klizišta

• Intenzivne padavine, topljenje snega, promena u nivou podzemnih voda, promena nivoa voda u priobalnim područjima, obale jezera, reka, rezervoara vode

• Klizišta i poplave su često udruženi zato što i oba zavise od • Klizišta i poplave su često udruženi zato što i oba zavise od padavina, spiranja i saturacije zemljišta vodom

• Klizišta mogu da dovedu do poplave tako što blokiraju doline i vodotokove

http://www.youtube.com/watch?v=L12JeAz9YN0

Klizišta i zemljotresi

• Veliki broj planinskih predela koji su osetljivi na klizišta su često i pod dejstvom zemljotresa

• Zemljotresi izazivaju pomeranje tla i brzu infiltraciju vode

Kina, 2008., zemljotres 7,9

Klizišta i vulkanska aktivnost

• Klizišta koja su udružena sa vulkanskom aktivnošću su često najkatastrofalnija (lahar)

• Lava topi sneg velikom brzinom i pokreće stene, zemljište, pepeo i vodu koja na strmim padinama nosi sve pred sobom

• Mogu da pređu velike razdaljine• Mogu da pređu velike razdaljine

Ublažavanje posledica klizišta

• Hazard može biti smanjen izbegavanjem gradnje na strmim terenima i postojećim klizištima ili stabilizacijom padina

• Stabilnost raste kada se onemogući rast podzemne vode tako što se

– Klizište prekrije nepropustnom membranom

– Preusmeravanje tokova vode (drenaže) dalje od klizišta– Preusmeravanje tokova vode (drenaže) dalje od klizišta

– Preusmeravanje podzemnih voda dalje od klizišta

– Minimalizovanje navodnjanja površine

• Stabilnost padine se povećava kada se premesti masa zemljišta i stena sa vrha i povećava na dnu klizišta

Indeksi za određivanje osetljivosti predela

Kerenyi, A. AND Csorba, P. 1991. Assessment of sensitivity of the landscape in a sample area in Hungary for climatic variability. Earth Surface Processes and Landforms. vol.16.

Dinosaur Park badlands, Alberta, Kanada

• 800 km2

• peščari i alevritski glinci• deglacijacija u holocenu

• Oko 150km jugoistočno od Kalgarija, Alberta

•Duž 300 km toka reke Red Deer

• 350 mm padavina

• Godine 1955. proglašen za nacionalni park, a 1979. godine UNESCO ga uvrstio u svetsko prirodno nasleđe (World Heritage Site)

fosilni ostaci dinosaurusa

reka Red Deer

vegetacija

peščar

alevritski glinac

“popcorn”

Cheltentam badlands, Ontario, Kanada

- dve vrste crvenih i zeleni glinaci-namerno ogoljavanje terena i ispasa tokom XIX veka

Površina 0.4 km2

Padavine 885 mm

Toskana, Italija

Sestino badlands, Toskana, Italija

• 5km2

• Ispaša u drugoj polovini XVIII veka

• Tortonski sedimenti u podini

• Kredni sedimenti izmenjenog • Kredni sedimenti izmenjenog sastava

• Olistostrom

• Padavine 1220 – 1330 mm

Sasso di Simone

olistostrom sareni glinci

“popcorn”

geomorfoloski veoma aktivan teren - kliženje

Eluvijalni procesi:• fizičko-hemijsko raspadanje

Skijalište – Stara planina

• Usled uklanjanja vegetacije površinski slojevi bivaju erodovani

• Velika količina sedimenata je slobodna za transport do reka i puteva

• Izgradnja dovodi do fragmentacije šuma

• Dolazi do funkcionalnih i estetskih problema• Dolazi do funkcionalnih i estetskih problema

• Menja se sastav i diverzitet biljnih zajednica, karakteristike zemljišta i potencijal erozije, plodnost zemljišta, nestanak endemskih i ugroženih vrsta

• Nepravilno korišćenje može dovesti do intenzivnih erozionih procesa

• Primeri: Kopaonik, Tornik, Brezovica, Stara Planina (Srbija), Pamporovo, Banjsko i Borovec (Bugarska), Bjelasica i Žabljak (Crna Gora), Popovoa Šapka (Makedonija)

Stara planina

• Jedinstven primer poremećaja u živonoj sredini

• Stvaranje jaruga, promena hidroloških uslova, vizuelna i funkcionalna degradacijafunkcionalna degradacija

• Politička odluka

• Bez Studije o proceni uticaja na životnu sredinu

• Skijalište se nalazi u Nacionalnom parku

Stara planina - skijalište

• Godišnje padavine 1.090 mm, temperatura 6,1oC

• Najviši vrh Midžor 2.169 m.n.v.

• Najviši vrh u blizini skijališta je Babin Zub 1.757 m.n.v.

• Izgradnja počela u leto 2006.

• Ski staza duga 3.700 m

Tri ski staze

• Konjarnik 1 i Konjarnik 2 na zelenim škriljcima kambrijumske starosti

• Sunčana dolina na permskim crvenim peščarima

Stara planina - skijalište

• Uklonjena vegetacija• Tanak sloj neravnog eluvijuma preko zelenih škriljaca• Za nivelaciju korišćen loše vezan i loše sortiran crveni peščar (gline: hlorit i hlorit-vermikulit)

Stara planina - skijalište

• Padavine visokog intenziteta (74,4 – 141 mm h-1) premašile su kapacitet infiltracije• Izraženo spiranje tri puta od 1.4. do 1.9.2007. • Stvaranje jaruga

Najveća degradacija u okolini Babinog zuba

Profil 9, jaruga 4 m dubine, 7 m širine i 30 m dužine

Zubska reka

• Promena pokrivača uticala na hidrološke uslove• Smanjena moć infiltracije• Povećano spiranje i erozija • Od aprila do septembra 3 poplave• Poslednja poplava zabeležena 1967. usled ekstremnih padavina

18

3

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8

p=0.5% (bc)

p=1.0% (bc)

p=2.0% (bc)

p=0.5% (ac)

p=1.0 % (ac)

p=2%.0 (ac)

Q (m3/s)

t (h)

Koliki je trošak?

Skijalište Troškovi da su se mere primenile tokom radova (€)

Utrošeni troškovi (€)

Konjarnik 1 270,000 900,000Konjarnik 2 25,000 100,000Konjarnik 2 25,000 100,000Sunčana dolina 80,000 300,000

Ukupno: 375,000 1,300,000

Hvala!