Гидролитогеохимические исследованияДля получения надежной характеристики техногенных аномалий в зонах воздействия конкретных источников загрязнения наряду с гидрогеохимическими исследованиями предусматриваются и гидролитогеохимические. Гидролитогеохимические исследования характеризуются изучением донных отложений. Пробы донных отложений отбираются непосредственно ниже сброса сточных вод из строго однородного руслового материала. На небольших водотоках (шириной до 2 – 5 м и глубиной до 0,5 – 1 м) пробы отбираются по площади выбранного участка русла. При опробовании крупных водотоков пробы отбираются у уреза воды, желательно в местах видимой аккумуляции твердого материала. Пункты опробования донных отложений характеризуются в основном интервалом между точками отбора проб по водотоку. При размещении пунктов отбора следует учитывать: 1) особенности размещения и тип источника загрязнения; 2) вероятность локальных колебаний концентраций элементов, приводящих к тому, что часть проб, отбираемых в пределах потоков рассеяния, имеет слабо повышенные или фоновые содержания. При размещении пунктов отбора через 200 – 400 м потоки рассеяния выявляются достаточно надежно. Протяженность потоков рассеяния может быть значительной (до 20 км и более). Она зависит от количества и мощности источников загрязнения, а также от литолого-геоморфологических особенностей русла и долины. Для небольших населенных пунктов и предприятий длина потоков рассеяния значительно меньше, от первых сотен метров до 1–2 км. На участках потоков рассеяния с наиболее высокими содержаниями токсических элементов возможна организация полустационарных и стационарных створов, на которых проводятся режимные и сезонные наблюдения и которые по возможности оборудуются необходимыми для проведения гидрометрических работ. На этих створах ведутся наблюдения за динамикой химического состава вод, изучаются соотношения растворенных и взвешенных форм миграции химических элементов. Выполняются работы по руслу для выяснения морфологической структуры потоков рассеяния, их литолого-минералогических особенностей, форм нахождения химических элементов в донных отложениях. На отдельных участках организуется опробование иловых вод с одновременным отбором придонных и поверхностных вод. Потоки рассеяния развиваются в материале различной крупности и отбор проб донных отложений возможен из разных гранулометрических классов отложений, но предпочтительнее отбирать пробы из наиболее мелкого материала. Обычно опробуются илы и близкие к ним разновидности осадков. Потоки рассеяния в мелких гранулометрических классах обладают большой протяженностью и контрастностью. Пробы могут отбираться из различных мест: из-под воды, на освобождающихся в периоды меженей от воды ступенях русловых отмелей. С целью сглаживания локальных колебаний целесообразно составлять каждую пробу из нескольких (обычно 3–5) частных проб, отбираемых вблизи заданного пункта наблюдения. Обычно при опробовании следуют вдоль русла реки и отбирают пробы непосредственно у уреза воды. Возможен также отбор свежего наилка на русловых отмелях. Донные осадки отбирают пластиковым совком. При отборе проб из-под воды применяют специальные пробоотборники в виде совков с длинной ручкой или стандартные отборники, используемые в гидрогеологии. Существует большое количество различных приборов, которые применяются при отборе донных отложений в соответствии со свойствами исследуемых грунтов. Все приборы для взятия проб донных отложений можно подразделить на две группы: 1) приборы для взятия пробы грунта с нарушением его структуры и 2) приборы для отбора пробы без нарушения его структуры. Из приборов первой группы можно применять дночерпатели и драги простейшего устройства, а из второй – различного рода донные щупы и трубки. Объем отбираемых проб обычно составляет 300 – 400 г, он зависит от планируемых в дальнейшем анализов конкретной пробы. Отобранные для анализов пробы помещаются в чистые мешочки из хлопчатобумажной ткани, либо в полиэтиленовые мешочки. Следует уделять особое внимание избранным правилам отбора проб. Нельзя произвольно варьировать от точки к точке отбор проб из различных типов отложений. Пробы должны отбираться всегда в определенном положении к водотоку. При наличии в долинах сухих и заболоченных участков, участков с выходом коренных пород приходится по необходимости отбирать в пробы материал различного характера. Это следует фиксировать в полевой документации и учитывать затем при интерпретации полученных данных. Современные отложения водотоков в зонах техногенного воздействия довольно часто выделяются по морфологическим признакам. Как правило, это пластичные осадки с обилием техногенного материала и четко выраженным запахом, при их отборе всплывают маслянистые пятна. В ходе подготовки образца донных отложений к химическому анализу выделяются следующие основные процессы: высушивание, дробление, просеивание, квартование, истирание и другие операции.
3.1.4. Ландшафтные исследования
Установление природных и антропогенных ландшафтов на территории. Составление схемы распространения. Выделение элементарных ландшафтов, ландшафтных звеньев и местных ландшафтов. Изучение геохимических особенностей в распределении химических элементов естественных и нарушенных ландшафтов (Перельман, 1966; Ландшафтно-геохимические..., 1989; Геохимия ландшафтов …, 2002; Глазовская, 2002). Для ландшафтных исследований целесообразно использовать элементарный ландшафт, как участок, на протяжении которого сохраняется не только тип, но и разность почвы или повторение таких сочетаний почв, которые обуславливаются сочетаниями определенных предельных элементов ландшафта (Глазовская, 2002). Под термином элементарный ландшафт часто понимаются разными авторами фация, биогеоценоз, энтопий или местоположение. При полевых ландшафтно-геохимических исследованиях необходимо: 1) установить типы геохимических сопряжений в местных ландшафтах данной территории; 2) установить достоверные внешние признаки в ландшафтах, которые могли бы служить надежным критерием для проведения границ между отдельными элементарными ландшафтами, составляющими ландшафтные звенья, и между местными ландшафтами, принадлежащими различным типологическим группам; 3) выявить внешние признаки геохимически редких, аномальных ландшафтов, обязанных выходам пород с повышенной минерализацией, и нанести эти участки на карту; 4) составить общую полевую ландшафтно-геохимическую схему обследуемой территории. Поставленные задачи осуществляются с помощью заложения ландшафтно-геохимических профилей, дополненных маршрутными исследованиями (Глазовская, 2002). Маршрутные исследования рекомендуется проводить на первом этапе полевых работ. Маршруты должны охватить по возможности все выделенные в предполевой период элементарные ландшафты и структуры местных ландшафтов, выбор мест ключевых ландшафтно-геохимических исследований. При маршрутных исследованиях закладывается ряд рекогносцировочных профилей от местных водоразделов к местным депрессиям с описанием рельефа, растительности, почвенных разрезов и других характерных особенностей. Линии заложения рекогносцировочных профилей, точки описаний на профилях, а также места описания обнажений нумеруются и наносятся на карту. Однако основным материалом для описания на маршрутах должны быть видимые компоненты ландшафтов: рельеф, растительность, естественные обнажения почв, коры выветривания, наносов, коренных пород. Для целей последующего ландшафтного геохимического картирования необходимо провести ряд сопоставлений: 1. Установить корреляцию между внешними чертами ландшафта (характером рельефа, степенью водоносности, характером растительного покрова) с геологическим строением местности и составом и мощностью рыхлых отложений. 2. Установить корреляцию между формами рельефа и растительными группировками, с одной стороны, и составом почв и глубиной залегания грунтовых вод, с другой стороны. Установление закономерностей изменения почв, механического и химического состава и мощности наносов на элементах рельефа и в связи со сменой растительных группировок позволяет далее, пользуясь лишь внешними хорошо заметными признаками ландшафтов, рельефом и растительностью, проводить границы между различными элементарными и местными ландшафтами. Все описания по маршруту ведутся в дневнике с точным указанием, к какому отрезку маршрута, к какому профилю или точке наблюдения эти записи относятся. Работу на маршрутах полезно сопровождать не только записями, но и зарисовками, цветными фотографиями, схематическими рисунками с показом структуры ландшафтных звеньев. Исследования на ключевых ландшафтно-геохимических профилях сопровождается закладкой профиля на типичном для характеризуемого района участке в максимально однородных геологических условиях и проходит по линии от местного водораздела к местному геохимически подчиненному водоему. Определение типичности данного участка производится прежде всего на основании анализа карт: топографической, геохимической, почвенной, геоморфологической, четвертичных отложений, а также знакомства с литературой и фондовыми материалами. На профиле намечаются и закладываются два рода точек наблюдения: основные и дополнительные. Основные точки наблюдения характеризуют основные элементарные ландшафты. На всех основных точках закладываются шурфы, углубленные в случае необходимости скважиной ручного бурения. Дополнительные точки закладываются на профиле с целью получения материала для характеристики постоянства геохимических соотношений элементов в системе почвообразующая порода – почва – растительность тех элементарных ландшафтов, которые характеризуются каждой основной точкой профиля. Все исследования сопровождаются построением вертикальных геохимических профилей по почвенным разрезам и элементарным ландшафтам. Проводится сопоставление полученных результатов в природных естественных и антропогенных нарушенных ландшафтах.
3.1.5. Почвенные исследования
Почвенные исследования позволят детально изучить почвенные разрезы, химический и минеральный состав почв и подстилающих материнских пород с определением первичных компонентов, различных новообразований, подвижных и валовых форм большого числа макро- и микрокомпонентов, радионуклидов и их изотопов, а также фосфора, калия, азота, гумуса и других показателей (Карпочевский, 1993; Почвенно-экологический..., 1994; Ильин, 1995; Глазовская, 1999). Характеристика и процентное соотношение нарушенных земель в процессе хозяйственной деятельности (Мотузова, 2001). Схематическое отображение реальной ситуации. Исследование почв предусматривается двумя методами согласно В.М. Фридланда (1972): а) исследование на комплексных профилях и б) исследования на ключевых участках: а) Исследования на комплексных профилях - - составление комплексных профилей разных уровней детализации представляет собой один из наиболее простых и в то же время эффективных методов. Практическое применение этого метода зависит от степени предварительной изученности территории. - в) Исследования на ключевых участках- - под ключевыми исследованиями следует понимать исследования специально выбранных участков, проводимые более детально, чем исследования всей изучаемой территории. Масштаб ключевых участков зависит от структуры почвенного покрова. Для проверки правильности выбора участка для ключа или профиля, правильности определения территории, которую этот ключ (или профиль) освещают, а также правильности полученных на ключе или профиле характеристик удобен метод сопоставления характеристик, полученных на ключах и профилях. При правильном выборе ключа или профиля и правильном проведении границ распространения данной СПП величины этих характеристик (состав почвенного покрова, сложность и др.) должны совпадать. Весьма эффективны метод составления ключевых профилей и карт строится на использовании аэрофотоснимков различных типов и масштабов. Выбор закладки почвенных шурфов ориентируется по резкому различию геоморфологии (по рельефу), при этом выбирается в первую очередь наиболее высокое место (элювиальный ландшафт) и низкое (акумулятивно-элювиальный или супераквальный ландшафт).
3.1.6. Геоботанические исследования
Важность оценки состояния природных популяций растений состоит в том, что именно растения являются основными процудентами, их роль в экосистеме трудно переоценить. Растения чувствительный объект, позволяющий оценивать весь комплекс воздействий, характерный для данной территории в целом, поскольку они ассимилируют вещества и подвержены прямому воздействию одновременно из двух сред: из почвы и из воздуха. В связи с тем, что растения ведут прикрепленный образ жизни, состояние их организма отражает состояние конкретного локального местообитания. Удобство использования растений состоит в доступности и простоте сбора материала для исследования. Специфика растений как объекта исследования предъявляет определенные требования к выбору видов. При выборе вида в зависимости от задачи исследования, необходимо учитывать, что, в силу прикрепленного образа жизни, мелкие травянистые виды растений в большей степени, по сравнению с древесными видами, могут отражать микробиологические условия (как естественные локальные различия типа почвы, влажности и других факторов, так и антропогенные – точечное загрязнение). При наличии таких микробиологических различий, получаемые оценки состояния растений могут существенно различаться для разных видов. Это означает, что для выявления микробиологических различий предпочителен выбор травянистых растений, в то время как для характеристики достаточно больших территорий лучше использовать древесные растения. При выборе растений важно учитывать четкость определения принадлежности растения к исследуемому виду, условия произрастания особи и возрастное состояние растения. Для оценки стабильного развития растений можно использовать любые признаки по различным морфологическим структурам, для которых возможно оценить нормальное значение и соответственно учесть степень отклонения от него. Предпочительным в силу простоты и однозначности интерпретации является учет асимметрии исследуемых структур, которые в норме являются симметричными. Некоторые ограничения при этом накладываются лишь необходимостью того, чтобы рассматриваемые признаки были полностью сформированы к моменту исследования. В качестве наиболее простой системы признаков, удобной для получения большого объема данных для различных популяций, предлагается система промеров листа у растений с билатерально симметричными листьями. Для оценки величины флуктуирующей асимметрии необходимо выбирать признаки, характеризующие общие морфологические особенности листа, удобные для учета и дающей возможность однозначной оценки. Для оценки степени нарушения стабильности развития удобно использовать пятибалльную оценку (Захаров и др., 2001). Изучение геохимических особенностей растительности сопровождается описанием ее на участках, непосредственно примыкающих к избранным на профиле местам заложения разрезов. Оно производится по принятой в обычных геоботанических исследованиях методике, на пробных площадках, размеры которых варьируют до 100 м2. Наряду с обычными геоботаническими описаниями при ландшафтно-геохимических исследованиях особое внимание следует уделять некоторым особенностям растений и растительного покрова в целом. Установлено, что изменчивость внешнего облика растений, их размеров, формы и цвета листьев, цветов, характера кущения в зависимости от недостатка или избытка некоторых элементов. Все эти изменения, или, как их называют геоботаники, “морфы”, могут быть внешними показателями определенных уровней содержания в ландшафтах ряда биологически важных элементов. Все морфологические отклонения растений от нормы должны фиксироваться. Изменения обилия некоторых видов или родов растений может быть показательным для суждения об аномальном содержании некоторых элементов в почвах. 3.1.7. Биологические исследования
Для изучения животного мира перспективными объектами биологических исследований могут выступать пресмыкающиеся, птицы и млекопитающие (Проблемы..., 1987; Плеханов и др., 2000). Из рептилий наиболее интересным объектом исследования может быть прыткая или полосатая ящерицы по данным А.С. Баранова, В.И. Борисова, А.В. Валецкого и Н.П. Ждановой (Захаров и др., 2001). Использование этого вида представляется удобным, в связи с его широким распространением. Птицы, как объекты для оценки здоровья среды, обладают рядом преимущест: приуроченность развития птенцов к определенному локальному участку, большое экологическое разнообразие. По данным П.Д. Венгерова (Захаров и др., 2001), объекты исследования должны отвечать следующим требованиям: многочисленность, оседлость (при анализе взрослых особей), широкая распространенность, эвритопность, доступность изучения. Из воробьинообразных можно рекомендовать большую синицу, мухоловку-пеструшку, обыкновенного скворца, домового и полевого воробьев и др. Для оценки ситуации в текущем году на локальном участке оптимальным вариантом является использование гнездовых птенцов. Возможен также отлов ювенильных особей после вылета из гнезда до начала дальних кочевок. Взрослых птиц используют только у строго оседлых видов при сравнении каких-либо удаленных биотопов, например, естественных и урбанизированных территорий. Млекопитающие, находясь на вершине пищевых цепей, являются важным объектом для характеристики рассматриваемой экосистемы. Данные А.С. Баранова, В.И. Борисова, А.В. Валецкого (Захаров и др., 2001), полученные по представителям этой группы, в наибольшей степени пригодны для экстраполяции на человека. Использование фоновых, наиболее многочисленных для данного региона видов облегчает сбор материала и дает возможность получения выборок одного и того же вида во всех изучаемых точках. Можно использовать такие широко распространенные виды как рыжая и обыкновенная полевки, полевая и домовая мыши, обыкновенная бурозубка и др. Различия между животными разных возрастных групп обычно отсутствуют, поэтому возможно использование суммарной выборки. Если желательна оценка ситуации на текущий момент, необходимы выборки молодых особей этого года рождения. Для оценки стабильности развития млекопитающих используется пятибалльная шкала (Захаров и др., 2001).
3.1.8. Медико-геохимические исследования
Состояние здоровья взрослого населения и подростков оценивается по официальным статистическим данным (Рыбальский и др., 1991, 1992, 1993; Гичев, 1994, 2000; Протасов и др., 1995), в перечень видов болезней которых входят следующие: - инфекционные и паразитарные; - злокачественные новообразования; - болезни эндокринной системы, нарушение обмена веществ и иммунитета; - болезни крови и кроветворных органов; - болезни системы кровообращения; - болезни органов дыхания; - пневмонии; - хронический бронхит, эмфизема; - бронхиальная астма; - болезни мочеполовой системы; - болезни кожи и подкожной клетчатки; - врожденные аномалии (пороки развития); - прочие болезни. Наряду с общими статистическими данными заболеваний необходимо проводить геохимические исследования биосубстратов человека (Таиров и др., 1986; Савилов и др., 1996; Ревич, 2001). В качестве биосубстратов может выступать кровь, моча, ногти и волосы. Если кровь и моча характеризуют кратковременный период содержания микроэлементов, на который может сказываться состав пищи и воды, то долговременной депонирующей средой могут выступать ногти и волосы. Многолетние исследования волос A.A. Kist и L.I. Zhuk (1991) позволили выявить коррелятивную связь заболеваемости и химического состава волос (табл. 3.1.1).
Таблица 3.1.1 Коррелятивная связь заболеваемости и химического состава волос (по данным A.A. Kist и L.I. Zhuk, 1991)
При составление выборки опробования необходимо учитывать, что у взрослого человека микроэлементный состав волос будет определяться спецификой его работы, тогда как для определения фоновых характеристик необходимо проводить анализ волос в населенных пунктах у детей.
3.2. Наблюдательные сети и объём работ Площадь исследования при мониторинге устанавливается с учетом границ лицензируемых участков, а также промышленной территории, санитарно-защитной зоны и экологической напряженности данного района. Основу сбора информации о геологической среде в ходе мониторинга составляют наблюдательные сети, которые призваны обеспечить всесторонний сбор достоверной информации о среде в целом и ее отдельных элементах. В зависимости от назначения в мониторинге геологической среды используют четыре основные группы наблюдений: инвентаризационные, ретроспективные, режимные и методические (Королев, 1995). Инвентаризационные наблюдения (от слова «инвентаризация» – подсчет имеющегося в наличии на данный момент) проводятся достаточно редко, через длительный срок, для того чтобы либо оценить начальное состояние геологической среды, либо оценить многолетние изменения геологической среды. Инвентаризационные наблюдения, как правило, включают в себя набор трудоемких или дорогостоящих методов наблюдений за объектами геологической среды, которые не могут часто использоваться или входить в состав режимных наблюдений. Эти наблюдения носят характер инвентаризации на определенный период и могут проводиться либо один раз в год, либо в 2-3 года и более. Ретроспективные наблюдения (от слова «ретроспекция» – взгляд в прошлое, обращение к прошлому) составляют второй вид натурных наблюдений, используемых в мониторинге геологической среды. По срокам и периодичности проведения ретроспективные наблюдения могут быть различными в зависимости от того, насколько велика скорость изменения того или иного элемента геологической среды. Режимными стационарными наблюдениями называются наблюдения за динамикой процессов и явлений на наблюдательных стационарах – наблюдательных участках, точках, пунктах – в целях выявления их закономерностей и обусловленности. Они отражают определенные временные (ежегодные, сезонные, ежемесячные, суточные и др.) колебания в системе наблюдаемых объектов и процессов. Режимные наблюдения в общей методике инженерно-геологических исследований составляют определенный, самостоятельный и важный вид геологических работ, который входит как часть наблюдений и в мониторинге геологической среды. Методические наблюдения направлены на совершенствование методов мониторинга или на создание новых. Методические наблюдения часто предшествуют режимным или ретроспективным для корректировки или уточнения программ наблюдений. Наблюдательные сети в пределах геологической среды формируются в определенном трехмерном пространстве. В зависимости от масштаба исследований или ранга мониторинга геологической среды наблюдательные сети бывают детальные, локальные, региональные или национальные (Королев, 1995). Они охватывают определенные площади – так называемые наблюдательные полигоны соответствующего уровня. Наблюдательные полигоны могут включать всю исследуемую территорию или только ее часть. В последнем случае наблюдения ведут либо на опытных площадках, оборудованных соответствующим образом, либо на эталонных участках, геологическое строение которых отражает лишь какой-либо один характерный элемент геологической среды. Низшей структурной единицей иерархической системы наблюдений мониторинга геологической среды является точка наблюдения – точка отбора проб грунта или почвы, родник, колодец, скважина и т.п. Следующий уровень – наблюдательный пост (гидрогеологический, геокриологический, инженерно-геологический, геофизический и т.п.), состоящий в случае гидрогеологических наблюдений из группы поэтажно оборудованных наблюдательных скважин. Пост обычно обеспечивает какую-либо одну группу наблюдений, а в случае комплексного применения методов наблюдений (например, гидрогеологических и геофизических) перерастает в наблюдательный полигон. В пределах наблюдательного полигона оборудуется система наблюдательных скважин и экспериментальных площадок, предназначенных для изучения конкретных инженерно-геологических, гидрогеологических и геокриологических явлений и процессов. В зависимости от таксономического ранга наблюдательного полигона на них решаются разные задачи. Полигоны низшего ранга – детальные наблюдательные полигоны, предназначенные для решения различных узких задач сбора первичной информации на участках, типовые условия которых соответствуют опорному полигону. Опорный полигон соответствует локальному уровню исследований и оборудуется на типовом (опорном) участке, характеризующем какую-либо таксономическую единицу инженерно-геологического типологического районирования. Разновидностью опорных полигонов являются так называемые фоновые полигоны, или полигоны для сбора фоновой информации на территории, не затронутой техногенными воздействиями. На территории суши Земли площадь неизмененных или незначительно измененных человеком земель постоянно сокращается и сейчас составляет около 15% площади суши, 30% территории составляют частично преобразованные земли и 55% территории, интенсивно измененные и используемые человеком. На региональном уровне исследований в качестве таких участков для оценки фоновых значений показателей может использоваться существующая в России сеть биосферных заповедников и заказников, которая включена в систему глобального мониторинга природной среды. Биосферные заповедники или заказники разного ранга имеются практически во всех административных районах России. Совокупность ряда опорных полигонов образует региональный наблюдательный полигон. Такие полигоны позволяют устанавливать наиболее общие региональные закономерности изменения геологической среды на всей территории. Специальные наблюдательные полигоны создаются для наблюдений за какими-либо негативными процессами на различных ответственных или уникальных сооружениях. Сложность таких сооружений (например, гидроузла, АЭС и т.п.) обуславливает проведение особых защитных инженерных мероприятий и, соответственно, особых наблюдений, проводимых по специально составленной программе. В связи с этим в системе мониторинга геологической среды специальные полигоны выделяются в отдельный вид. Опытно-методический полигон в системе мониторинга геологической среды выполняет роль испытательного. В отличие от опорных участков на опытно-методических полигонах ведется проверка и отработка всевозможных методов контроля и сбора первичной информации за элементами геологической среды или ПТС, проводятся натурные эксперименты, отрабатываются модели и т.д. Изыскательские полигоны служат для кратковременных (на период изысканий) исследований и режимных наблюдений в системе мониторинга. Исследования на них ведутся в соответствии с действующими нормативными документами. Такие полигоны создаются на начальных стадиях формирования наблюдательной сети мониторинга, на стадиях предварительных исследований и т.п. Комплексная реализация мониторинга геологической среды хорошо иллюстрируется В.А. Королевым (1995), который в содержание организации мониторинга включает три основных блока: 1) типологическое инженерно- геологическое районирование геологической среды рассматриваемой территории; 2) техногенные воздействия, отражаемые на карте в соответствии с их типизацией; 3) наблюдательная сеть мониторинга. На рисунке 3.2.1 показан фрагмент схематической карты специального инженерно-геологического районирования территории, на которой предполагается создать систему мониторинга.
Эта карта построена на основе базовых карт – геологической, геоморфологической, инженерно-геологической и гидрогеологической. Схематическая карта хозяйственного освоения данной территории содержит информацию о расположении всех источников техногенных воздействий и их последующего анализа с учетом оказываемых ими техногенных воздействий (рис. 3.2.2) На следующем этапе работ составляется схематическая карта техногенных воздействий (рис.3.2.3), на которой также содержится информация об их пространственном распространении, о зонах влияния инженерных сооружений, интенсивности воздействий (слабое, сильное и т.п.).
Легенда к ней разработана на основе классификации компонентов наблюдательной сети применительно к данному масштабу картографирования. На карте-схеме также показываются участки районирования. Рассмотренный здесь в качестве примера порядок составления карты-схемы организации мониторинга геологической среды территории раскрывает лишь общую схему картографирования. Однако в каждом конкретном случае эта схема так же, как и информация, отражаемая на этих картах, может видоизменяться. Объем работ и количество проб при мониторинге определяется сетью наблюдения. Расстояние между точками обязательного наблюдения меняется в зависимости от масштаба и площади работ. Сгущение сетки наблюдений проводится на участках с особо сложным ландшафтным строением и при наличии нескольких крупных и удаленных друг от друга загрязнителей, при различных способах поступления загрязняющих веществ от загрязнителя на изучаемую территорию и в других аналогичных случаях с особосложными зкологическими условиями . Следует иметь в виду, что в отдельных случаях за пределами санитарно-защитной зоны более рационально использование векторной системы опробования с учетом преобладающей розы ветров. Выбор природных сред в точках опробования определяется конкретной ситуацией и может быть как комплексной, так и индивидуальной. Непосредственно геоэкологические исследования включают изучение поверхности, проходку шурфов и скважин, опробование пород, почв, вод, биогенной массы, атмосферных осадков, снежного покрова. Шурфы предназначены для изучения полного профиля почвы, глубина их до 2-2,5 м (сечение – 1,25 м2) в зависимости от глубины залегания плотной породы или появления воды. Для изучения коренных пород, подстилающих почвы, и вскрытия грунтовых вод рядом с шурфами проходятся скважины глубиной до 3 метров. Такая комбинированная горно-буровая выработка может представлять собой основную точку наблюдения при мониторинге. Привязка точек наблюдения должна осуществляться приборами спутникового позиционирования (GPS). Точки наблюдения располагаются по профилям, позволяющим выполнить комплексное опробование компонентов природной среды водоразделов, склонов и долин с изучением элементарных ландшафтов (элювиальные, трансэлювиальные, супераквальные и субаквальные), конечных бассейнов твердого и жидкого стока. Количество отбираемых проб почв и пород рассчитывается с учетом сети опробования и необходимости охарактеризовать все генетические горизонты почв, а также материнские породы и элементарные ландшафты. Все остальные природные среды отбираются в количестве необходимых для составления статистически значимых выборок и построения схем распределения загрязняющих компонентов. Помимо профильной системы и опорных разрезов, характеризующих его подпочвенный слой, растительность и живые популяции возможна (по мере необходимости) проходка неглубоких (до 150 метров) и глубоких (до 500 метров и более) гидрогеологических скважин. Неглубокие скважины необходимы для изучения экологического состояния вод первых от поверхности водоносных горизонтов как естественных элементов геологической среды. Они закладываются в различных геоморфологических условиях с тем, чтобы изучить все первые от поверхности водоносные горизонты. Глубокие скважины проходятся при отсутствии на площади пробуренных гидрогеологических скважин или невозможности повторного их опробования. Глубокие скважины позволяют охарактеризовать геохимический облик по макро- и микрокомпонентам, радиоактивным элементам подземных вод глубоких горизонтов.
3.3. Методы подготовки проб к лабораторным исследованиям
Перед выполнением аналитических исследований осуществляется подготовка проб к анализам, причем пробоподготовки проводится согласно рекомендаций конкретного вида анализа. Пробы снега и пыле-аэрозольных выпадений проходят специальную пробоподготовки согласно методических рекомендаций (Методические …, 1982). Пробы пыле-аэрозольных выпадений и почв для f-радиографии подвергаются специальной пробоподготовки, связанной с последующим облучением проб в реакторе. Пробоподготовка растений связана с озолением проб, которая проводится в лабораторных условиях с различным для каждого типа растений периодом выдержки в электропечи (Алексеенко, 2000). Для озоления необходимо достичь появление равномерной окраски золы (белая, пепельно-серая, коричневая) и отсутствие черных углей. Потери при озолении определенной части летучих элементов обычно не препятствует выявлению биохимических аномалий (Ковалевский и др., 1967; Ковалевский, 1991). Отбор проб биологических тканей и внутренних органов мелких грызунов и птиц для определения в них содержания радионуклидов и тяжелых металлов проводится согласно инструкции (Инструкция …, 1993). Пробы волос проходят специальную подготовку, включающую обезжиривание волос. Гидрохимические пробы до отправки в лабораторию следует хранить в местах, исключающих попадание прямых солнечных лучей и требуют специальных способов консервации.
Перечень и содержание материалов Основными схемами, составляемыми по результатам работ, являются обязательные и вспомогательные (Требования …, 1990). На этих схемах выделяются эпицентры загрязнения и источники загрязнения. Приводятся врезки более крупного масштаба с результатами режимных наблюдений в эпицентре загрязнения. К обязательным относятся следующие схемы: - геоэкологическая; - геохимическая; - гидрогеодинамическая; - защищенности подземных вод от загрязнения; - прогнозной динамики ГС; - оценки состояния ГС и районирования по комплексам природоохранных мероприятий. Геоэкологическая схема является основным документом мониторинга и представляет собой синтез полученной в процессе работ информации. Сплошной и прерывистой закраской показываются фоновые и аномальные содержания элементов и соединений, загрязняющих ГС и ее компоненты. Для подземных вод и почв показываются отклонения концентраций загрязняющих веществ от нормируемых ГОСТом или ПДК. На схеме индексами отображается также генезис ареалов загрязнения (миграция подземных вод, зоны инфильтрации и т.д.). На схеме показывается распределение загрязнения по вертикали на типовых участках. Контурами и знаками выделяются техногенные изменения гидрогеологических условий: границы и параметры депрессионных воронок, зон подпора грунтовых вод, техногенных участков питания и разгрузки подземных вод, площади, где произошли изменения температуры, минерализации и химического состава поземных вод, по возможности скорости гидрогеологических процессов (инфильтрации, изменений уровней грунтовых вод и т.п.). Различными видами, наклоном и цветом штриховок показываются участки с проявлениями различных типов ЭГП и интенсивность их проявления в заданных границах. Выделяются территории, где произошли изменения других компонентов ландшафта (растительности, поверхностных вод) под влиянием нарушений ГС. Схема защищенности подземных вод от загрязнения показывает возможности поступления загрязняющих веществ в подземные воды через зону аэрации, составляется по методике, разработанной В.М. Гольдбергом (Методические …, 1980). При этом учитывается литологический состав и мощность пород зоны аэрации, особенности пород зоны аэрации с учетом их сорбционной способности как главного фактора защитной способности ГС. На схеме показываются также источники загрязнения, участки водоносных горизонтов и комплексов, где подземные воды загрязнены. Показываются возможные направления миграции загрязнения с подземными водами. На схеме прогнозной динамики ГС показываются результаты геоэкологических прогнозов. Основной раздел легенды карты должен быть посвящен оценке направленности экологических изменений ГС в трех средах – почвах, породах зоны аэрации, грунтовых водах. Динамика ГС оценивается по направленности процессов: ухудшение, улучшение, относительная стабильность. На карте показываются также конкретные результаты геоэкологических прогнозов по отдельным параметрам и процессам, изменения загрязненности почв, пород зоны аэрации и грунтовых вод, интенсивности ЭГП и т.п. При этом должны учитываться генетические цепочки процессов. Например, интенсивное загрязнение почв может привести к снижению их защитной способности, последующему загрязнению пород зоны аэрации и грунтовых вод. Подъем уровней грунтовых вод в результате орошения в аридных районах может привести к понижению минерализации вод, засолению почв и пород зоны аэрации, снижению их сейсмостойкости, активизации просадочно-суффозионных и других процессов. Схема оценки состояния ГС и районирования по комплексам природоохранных мероприятий предназначена для пользователей геоэкологической информации, в первую очередь проектировщиков. Рекомендуется выделять три категории территорий с различной нарушенностью ГС: слабо-, средне- и интенсивно измененные. Территории со слабоизмененной (или неизмененной) ГС характеризуются состоянием, близким к естественному, и, как правило, экологически безопасны, за исключением районов, где наблюдаются природные повышенные концентрации в различных средах нормируемых компонентов. На территории со средней интенсивностью нарушений ГС экологическая обстановка изменена на 20-25% площади. При усилении воздействия на ГС ее состояние потребует проведения существенных природоохранных мероприятий. Интенсивные негативные изменения ГС связаны с мощным техногенным воздействием, сопровождающимся практически сплошным развитием ГТС (50% и более). Для устранения подобных нарушений ГС необходимо проведение длительных и дорогостоящих природоохранных мероприятий. Для отображения экологического состояния ГС рекомендуется закраска контуров по принципу светофора: зеленый цвет – благоприятное состояние, желтый – относительно благоприятное, красный – неблагоприятное. Вспомогательные схемы дифференцируются на аналитические и синтетические. К аналитическим схемам относятся: - ландшафтные; - моноэлементные, отражающие концентрации отдельных элементов в почвообразующих породах, почвах, пыле-аэрозольных выпадениях, поверхностных и подземных водах, растительности, биогенной массы, на которых изолиниями выделяются поля (зоны) разных содержаний того или иного компонента (в абсолютных или нормированных по отношению к фону или ПДК содержаниях); - схемы геохимических ассоциаций, на которых выделяются зоны (поля), характеризующиеся развитием тех или иных ассоциаций металлов (что отражает принадлежность к одному источнику загрязнения) или степенью токсичности (что отражает различный уровень опасности зон); - вспомогательные, отражающие распределение различных количественных показателей по средам опробования с показом контуров комплексных аномалий; - схема проницаемости пород зоны аэрации; - схема проявлений отдельных ЭГП; - схема фактического материала. Схема техногенной нагрузки на территорию отражает расположение различных техногенных объектов и систем с оценкой возможной направленности техногенного воздействия. Помимо техногенных объектов, оказывающих на ГС региональное влияние, на схеме должны быть отражены и локальные техногенные объекты. Виды техногенных объектов и систем показываются буквенными обозначениями в пределах распространения типологических единиц ГС.
Основная терминология на английском языке
Ареал - Areal, geographical range Биоиндикатор - Bioindicator Биокосные вещества - Biologically inert substances Воды поверхностные - Surface water, day water, land water Геолого-экологические (геоэкологические) исследования - Geoecological swivey Геолого-экологические исследования и картографирование (ГЭИК) - Geoecological survey and map production Геофизика - Geophysic Геохимия - Geochemistry Геоэкология - Geoecology Гидробиосфера - Hydrobiosphere Гидрогеология - Hydrogeology Гидрология – Hydrology Деградация ландшафта - Landscape degradation Дистанционные методы исследования окружающей среды - Remote sensing of environment Заболевание профессиональное - Professional disease, occupational disease Загрязнение тяжелыми металлами - Heavy metalls pollution Загрязнение химическое - Chemical pollution Загрязнение физическое - Physical contamination Загрязнение электромагнитное - Electromagnetic pollution Источник загрязнения - Source of pollution Карта - Map, chart Карта геолого-экологическая – Geological-ecological map Картирование отвалов - Mapping of dumps Картографирование экологическое - Cartographical map production Кларки элемента - Clarkes, crustal abundances Ландшафт - Landscape ландшафт антропогенный - Anthropogenic landscape Ландшафт геохимический - Geochemical landscape Миграция - Migration, travel Микроэлемент - Minor element, trace element Нагрузка на ландшафт предельно-допустимая - Maximum permissible landscape loan Объект - Object Объект геоэкологических исследований - Geoecological study area Почва – soil, ground, earth Районирование - Zonation, geographical demarcation Рельеф - Relief, topography Съемка геологическая - Geological survey Съемка геофизическая - Geophysical survey Съемка инженерно-геологическая - Engineering geological mapping Съемка литогеохимическая - Lithogeochemical survey Территория - Territory, area Фактор селитебный - Urban factor Фон природный - Natural background Глава 4. Мониторинг состояния отдельных
|
