Лекция 13. Экологические проблемы России 4 страница

качественный региональный прогноз основных тенденций тех­ногенных изменений геологической среды;

обоснование мероприятий по рациональному использованию и охране геологической среды.

Главными задачами при исследованиях областей шельфа Ми­рового океана и внутренних морей являются изучение и оценка геолого-экологических условий функционирования шельфовой зоны и береговых частей.

К основным объектам изучения в процессе проведения средне- масштабных ГЭИК относятся:

1. Природные и техногенные ландшафты. Последние созданы техногенными системами (территориально-промышленными, топ­ливно-энергетическими, горно-добывающими, агропромышлен­ными комплексами, а также городскими агломерациями).

Исследованию подлежат почвы и почвообразующие породы, комплексы горных пород, отложения постоянных и временных водотоков, озер, площади рудных полей и рудных узлов и месторождения с различными типами рудного вещества, первые от поверхности водоносные и слабоводоносные горизонты, бассейны регионального и местного подземного и поверхностного стока, техно генные отложения (отвалы, терриконы и др.). Особое внимание уделяют определению опасности разрабатываемых типов руд, ко­торые классифицируют в определенном порядке (табл. 13.1).

2. Эндогенные и экзогенные геологические процессы.

3. Крупные техногенные горно-рудные и промышленные объек­ты, в том числе централизованные водозаборы, мелиоративные системы, нефтегазовые промыслы, места захоронения высокоток­сичных отходов горно-добывающей промышленности.

Виды исследований. Среднемасштабные ГЭИК являются само­стоятельными видами работ, даже если они проводятся в районах, где ранее были проведены геологические, гидрогеологические, инженерно-геологические изыскания и составлены соответствую­щие карты того же масштаба. В этом случае ранее составленные карты служат необходимым вспомогательным средством исследо­ваний и включают специальные эколого-геохимические, эколого- гидрогеологические, эколого-радиометрические, эколого-инженер- но-геологические, эколого-гидрохимические, эколого-геокриоло- гические виды исследований.

Исследовательские работы разбиваются на три периода; подго­товительный, полевой, камеральный.

Впроцессе подготовительного периода проводятся:

сбор материалов о геологическом строении территории, выде­ленных геологических структурах, разломной тектонике, геологи­ческом развитии района; техногенных объектах (расположение, осо­бенности технологических линий, вырабатываемом продукте и существующих отходах);

сбор и обобщение информации по почвенно-геохимическим исследованиям с составлением предварительных карт загрязнения почвенных горизонтов;

сбор и анализ информации о загрязнении атмосферного возду­ха, поверхностной и подземной гидросфере и растительности, о характере переноса воздушным и водным путем загрязняющих ве­ществ, в том числе и радиоактивных, о состоянии здоровья насе­ления; о других техногенных и природных нарушениях окружаю­щей среды.

Во время подготовительного периода целесообразно проводить рекогносцировочные маршруты с целью уточнения степени воз­действия на геологическую среду существующих источников за­грязнения, предварительного определения типа загрязнения и вы­бора мест последующего опробования.

Полевой (экспедиционный) период проводится для маршрутных исследований, отбора проб, необходимых для проведения специальных последующих анализов, полевого составления комплекта карт. Набор последних и их количество определяют на конечной стадии подготовительного периода в зависимости от степени техногенной нагрузки и конкретных условий геологической среды.

В процессе экспедиционных работ картированию подлежат: природные и техногенные ландшафты; территории с различной интенсивностью проявления эндоген­ных и экзогенных геологических процессов и их техногенной ак­тивизации; места расположения оползней, просадок, карстообразования, суффозии, сейсмотектонических обвалов, засоления и подтопления территорией; участки геокриологических процессов и т.д.;

участки техногенных изменений напряженного состояния гор­ных пород, особенно в местах распространения горных вырабо­ток, которые проведены для разведки и добычи полезных ископа­емых, котлованов строительных площадок и распространения тех­ногенных грунтов, — насыпи, отвалы, терриконы и т.д.;

участки техногенных изменений гидрогеологических условий, в частности, участки истощения подземных вод, контуры депрессионных воронок, образовавшиеся в результате эксплуатации во­дозаборов подземных вод, шахтного и карьерного водоотлива, осу­шения, области подпора грунтовых вод вследствие строительства каналов и водохранилищ, прудов, места хвостохранилищ.

Во время полевых работ проводится целенаправленный отбор образцов горных пород и почвенных проб для последующего проведения химического анализа, осуществляется отбор проб воды и забор проб воздуха на территориях, подверженных техногенному воздействию.

Полученные в ходе экспедиционных работ картографические материалы, записи в полевых дневниках и пробы подвергают ана­литической обработке в камеральный период.

Доступными методами в химико-аналитических лицензирован­ных лабораториях в отобранных пробах почв, поверхностных вод и вод подземных источников определяют содержание тяжелых ме­таллов, радионуклидов, органических соединений, пестицидов, гербицидов и других веществ, способных отрицательно воздейство­вать на экосистему.

В процессе камеральных работ составляют следующие карты: концентраций тяжелых металлов в геологической среде, радио­нуклидов, органических соединений, пестицидов и других веществ, способных отрицательно воздействовать на экосистему и среду обитания человека;

площадей загрязнения почв, пород зоны аэрации, воздушной среды, подземных и поверхностных вод, участков с фоновой кон­центрацией веществ, превышающей ПДК;содержания загрязняющих веществ в растительном покрове, приземной атмосфере, снежном покрове, участков скопления ра­диоактивных элементов;

распределения опасных геологических явлений, торфяников, карстовых полостей и других геологических объектов.

Итоговым документом ГЭИК среднего масштаба является гео­экологическая карта, которая представляет собой интегрирован­ную карту всей геоэкологической информации. На основе данной карты составляют карту оценки геоэкологической опасности (геоэкологического районирования), на которой выделяют пло­щади с различной оценкой геоэкологической ситуации и площа­ди с особыми условиями хозяйственной деятельности и приро­допользования.

Методика проведения полевых работ. Как в подготовительный период, так и в процессе проведения полевых работ осуществляет­ся дешифрирование аэрофото- и космоснимков. Эти работы в обя­зательном порядке сочетаются с наземными маршрутными наблю­дениями. В состав последних входят геологические наблюдения, геофизические — площадные и профильные работы, геохимичес­кие, инженерно-геологические, гидрогеологические, горно-буро­вые и геокриологические наблюдения с обязательным опробова­нием наиболее опасных и экологически чистых участков.

В пределах городских агломераций и крупных горно-промыш­ленных районов наиболее эффективным является применение ИК-тепловой и радиотепловой съемок. В районах с интенсивным атмосферным переносом загрязняющих веществ целесообразно ис­пользовать аэрозольную съемку.

В процессе дешифрирования аэрофото- и космоснимков можно получить прямую информацию о характере рельефа, разломной тектонике, характере распределения гидрографической сети и ха­рактере берегов водоемов и масштабах подмыва, проявлении эк­зогенных геологических процессов, характере почвенного покро­ва, частично о составе и залегании коренных горных пород, тех­ногенных объектах, ореолах распространения техногенных за­грязнений геологической среды, зонах интенсивной пылевой на­грузки.

По материалам многозональных аэрофотосъемок выбирают пло­щади опробования на биогеохимические исследования. Большую роль при этом играют синтезированные изображения. Дополни­тельно могут быть использованы материалы проводимых ранее ИК- тепловой и аэрогаммасъемок.

Геологические исследования дают возможность установить пород­ный состав отложений, выявить их фациальную принадлежность, мощность и распространение на площади как покровных (четвер­тичных), так и более древних отложений, формы проявления раз­ломной тектоники и сейсмотектонических явлений, естественнуюрадиоактивность, характер проявления и интенсивность карсто- образования, характер и интенсивность проявления неотектони­ческих движений, выявить связь между ландшафтами, рельефом и геологическим строением исследуемого района.

Горно-буровые работы дают возможность закартировать и опро­бовать покрытые покровными отложениями территории. Кроме бурения скважин (ручное и механическое бурение с помощью не­больших переносных буровых установок), в зависимости от релье­фа местности осуществляют расчистку обнажения и проходку ка­нав и шурфов, из которых отбирают образцы на инженерно-гео­логические и геохимические анализы.

Картировочное бурение производится до подошвы первого от поверхности выдержанного водоносного горизонта или до мас­сивных коренных пород. В криолитозоне его проводят до подошвы таликов и межмерзлотных вод. В районах распространения болот скважины пробуривают до залегания минерального дна. На типич­ных оползневых телах желательно бурить несколько скважин с от­бором образцов на гранулометрический анализ и для определения влажности пород. Все скважины бурят с обязательным полным отбором керна, который в дальнейшем расходуется на анализы (минералогический, гранулометрический, химический, физико- химический и т.д.).

Ландшафтно-индикационные исследования сводятся к картирова­нию характерных внешних особенностей местности в качестве индикаторов литолого-петрографических, фациальных, гидроге­ологических, геокриологических и инженерно-геологических ус­ловий. Основными индикаторами являются рельеф, состав четвер­тичных и древних пород, орогидрография, растительные сообще­ства в сочетании с геологическим строением района.

Геофизические методы включают электроразведку, сейсмораз­ведку методом преломленных волн, гравиразведку, каротаж сква­жин и радиометрию.

Электроразведка в комплексе с сейморазведкой и каротажем скважин позволяют провести литолого-петрографическое расчле­нение разреза, выделить зоны активной трещиноватости, трасси­ровать по площади и на глубину разрывные структуры, оценить засоленность пород зоны аэрации, минерализацию подземных вод и ее изменение по площади и в разрезе, выявить гидрогеохими­ческие аномалии, в том числе в зонах разломов, и загрязнения подземных вод.

С помощью сейсморазведки определяют положение водоупор­ных пород в зоне аэрации и насыщения. Сейсмо- и электроразвед­кой изучают потенциально опасные селевые массивы.

Геохимические работы представляют собой комплекс работ, сход­ных с теми, которые проводят при геохимических поисках место­рождений полезных ископаемых.

Геохимические исследовательские работы в полевых условиях сводятся к литогеохимическому изучению почв и почвообразую­щих пород; геохимическому опробованию покровных отложений; биогеохимическому опробованию растительного покрова; геохи­мическому изучению отложений временных потоков, пойменных отложений, торфяников и отложений бессточных впадин; геохи­мическому опробованию пылевых выбросов путем изучения снеж­ного покрова, опробованию легких горных выработок, керна сква­жин, расположенных по профилю и по преобладающему направ­лению розы ветров газопылевых выбросов; гидрогеохимическому изучению состава поверхностных вод; фитогеохимическому иссле­дованию растительного покрова на разных уровнях; радиогеохи­мическим исследованиям, состоящим из определения концентра­ции и особенностей распределения природных и техногенных ра­диоактивных элементов и радионуклидов в геологических образо­ваниях, почвенных разрезах, снежном и растительном покрове.

Сеть опробования составляют из расчета одна проба на 4 км². В лесной и таежной зонах возможно разрежение сети опробования — одна проба на 25 км². В районах распространения многолетнемерз­лых пород, подверженных техногенному воздействию, отбирают одну пробу на 4—7 км², в лесостепных и степных районах — одну пробу на 9— 12 км², на орошаемых территориях — одну пробу на 7-9 км².

При изучении радиоактивных аномалий выделяют три типа опробования. Одни связаны с продуктами техногенных процессов, вторые обусловлены повышенной природной остаточной радио­активностью горных пород (гранитные массивы, месторождения урана) или материалами дорожного покрытия, облицовки зданий, третьи связаны с авариями ядерных установок, халатным хране­нием и использованием радиоактивных изотопов без выполнения правил безопасного ведения работ.

Гидрогеологические работы направлены на определение основных параметров и процессов, характеризующих гидрогеологические ус­ловия региона, с помощью которых определяют состояние и дина­мику подземной гидросферы, прямо или косвенно воздействую­щую на геоэкологическое состояние региона. Изучение проводится в процессе специальной среднемасштабной гидрогеологической съемки, которая дополняется геофизическими, аэрокосмическими, водно-гелиевыми и гидрогеохимическими исследованиями.

В процессе инженерно -геологических работ должны быть изучены и выявлены: источники техногенных воздействий на горные тол­щи и ландшафтные обстановки; характер воздействия технических средств при проходке подземных горных выработок, котлованов и карьеров, тоннелей с помощью дешифрирования аэро- и космо­снимков и наземного обследования; площади, где произошли тех­ногенные изменения горных пород, основные тенденции развн-тия этих процессов. Кроме того, дается качественный прогноз из­менения горных толщ при возведении тех или иных инженерно- геологических сооружений. При геоэкологических, инженерно-гео­логических исследованиях применяют широкий комплекс аэро­космических, геологических, ландшафтно-индикационных, гео­физических, горно-буровых, химико-аналитических работ.

При геокриологических исследованиях детально изучают опорные разрезы и опорные площадки, которые отбирают в процессе де­шифрирования аэро- и космоснимков с учетом сложности и сте­пени охвата геокриологических условий, степени и видов техно­генного воздействия на конкретную территорию.

В процессе геокриологических работ используют геофизические методы, как профильные, так и каротажные, которые позволяют получить подробную информацию о глубине залегания многолет­немерзлых пород и их мощности, наличии в разрезе повышенных зон льдистости; определяют объемную суммарную влажность и плотность горных пород; методом радиоизотопного каротажа сква­жин рассматривают изменчивость инженерно-геокриологических условий, а методом электропрофилирования — степень их одно­родности внутри природно-территориальных комплексов; осуще­ствляют картировочное бурение на глубину 10—15 м для инженерно-геокриологического расчленения разреза; проводят опро­бование горных пород и при этом изучают распределение темпе­ратуры и строение многолетнемерзлых горных пород. В лаборатор­ных условиях определяют суммарную влажность и льдистость по­род, используют сведения стационарных наблюдений за темпера­турным режимом горных пород.

В процессе проведения среднемасиггабных работ по ГЭИКу вы­полняют комплексное опробование водоразделов, склонов, долин и конечных бассейнов твердого и жидкого стока, т.е. болот, рек, озер, морских побережий и шельфовой части, а также бессточных солончаковых понижений. Все работы по опробованию проводят с учетом данных дешифрирования.

В процессе исследований в горных выработках и скважинах про­водят опробование почвенного покрова, биогенной массы, поч­вообразующих и коренных пород. Почвенный разрез опробуют после разделения его на горизонты по генетическим признакам и свой­ствам. Почвообразующие, подстилающие и коренные горные по­роды, вскрытые шурфами и канавами, а также открытые обнаже­ния опробуют штуфным или точечным методом. Керн пробурен­ных скважин опробуют штуфным методом по литологическим го­ризонтам. Предварительное разделение скважин проводят по ка­ротажным исследованиям. В шурфах и скважинах сразу же после вскрытия горизонта при необходимости отбирают пробы для атмогеохимических исследований с герметизацией материала в стек­лянных пробоотборниках.

Радиоактивность стенок шурфов и канав измеряют гамма-спек­трометром.

Пробы озерных донных отложений, так же как пробы донных отложений в водохранилищах, отбирают вне литоральной зоны. Материал должен быть представлен смесью органического и ми­нерального веществ. В озерах, расположенных на «выходе» техно­генных потоков, жидкий сток, пылевые и дымовые шлейфы, транс­портные сети, отложения характеризуют объединенной пробой или усредненными пробами.

В болотах отбирают пробу из верхнего слоя торфяника обычно до глубины 20—30 см, объемом не менее 500 см³. Участки болот в местах аккумуляции загрязняющего вещества опробуют объеди­ненной или усредненной пробой.

На участках развития техногенных отложений отбирают или объединенные или усредненные пробы с каждого интервала глу­биной до-1 м.

Геохимическое опробование пылеватых выпадений осуществ­ляют в результате отбора проб снега на всю мощность снежного покрова, в горных областях — в результате опробования снего- фирновых накоплений и отбора приземной части воздуха в специ­альные пробоотборники.

Пробы отбирают в конце зимнего сезона по региональным про­филям, ориентированным по направлению преобладающего на­правления ветров и при необходимости — перпендикулярно ему, на водоразделах, склонах, террасах, поймах рек, а также на участ­ках газопылевых выбросов. Объем пробы снега должен соответство­вать 1 л талой воды. Опробование проводят с учетом элементов рельефа и их экспозиции по отношению к основному направле­нию ветра.

Биогеохимическому опробованию подлежат молодые ветви древесно-кустарникового подроста в возрасте 5—10 лет и низшие формы растительности — лишайники, мхи, обладающие повы­шенной способностью к аккумуляции техногенных загрязнений. Масса проб растительности должна быть не менее 100 г.

Гидрохимическое опробование поверхностных вод выполняют таким образом, чтобы обследовать весь поверхностный сток. Реки длиной 5—10 км опробуют в верховьях и в приустьевой части, более протяженные — через каждые 5—10 км выше и ниже впаде­ния боковых притоков. Интервалы опробования крупных рек со­ставляют 10—25 км.

В областях аридного климата проводят литогеохимическое оп­робование аллювиально-пролювиальных и делювиальных отложе­ний сухих русл и конусов выноса.Подземные воды на проведение различных анализов отбирают при проходе картировочных и поисковых, а также эксплуатаци­онных водозаборных скважин, из родников и самоизливающихся скважин, днищ горных выработок. Наименее пригодна для гидрогеохимического анализа вода из колодцев и родников, располо женных на склонах ручьев.

При радиогеохимических исследованиях обследованию подлежат карьеры, отвалы, хвостохранилища горно-добывающих и промышленных предприятий, западинные формы рельефа, поймы и плесы.

Акватории морских бассейнов в шельфовой части, и глубокие участки внутренних водоемов опробуют с учетом химически и экологически опасных объектов, расположенных на побережье и в удаленных иестах. Необходимо проводить картирование территорий, на которых расположены опасные объекты, и оценивать их влияние на состав донных осадков и загрязнение акватории. В пределах водных бассейнов проводят гидролитодинамический анализ с выделением в их пределах абразионных и аккумулятивных форм рельефа. Особое внимание уделяют оценке волно-ветрового режима течений и динамике наносов, изучению вещественного состава, физических свойств и степени загрязненности современных осадков в связи с загрязнением морских вод, изучению разгрузки подземных вод.

Во время геолого-экологических исследований береговых зон и шельфовых областей проводят эхолотовый промер, высокоточное, сейсмоакустическое профилирование, гидролокации, гидрогазопрофилирование, фототелепрофилиро вание, ИК-радиометрию для дистанционного измерения есте­ственной и антропогенной теплоотдачи морской поверхности, лазерное дистанционное зондирование надводной части атмосферы. Все вышеперечисленные экологические исследования осуществляют с борта исследовательского судна. Одновременно oтбирают донные биоценозы, проводят геоморфологические, структурно-тектонические, геохимические и литологические исследования, изучают особенности разреза морских отложений и кристаллического ложа дна.

По ходу движения судна образцы и пробы отбирают с помощью ковшовых и колонковых пробоотборников; скважины бурят со льда в мелководной части шельфа морских бассейнов и со дна озер.

Исследования со специальных судов проводятся в основном по профилям, расстояние между которыми может составлять от 2 и ч 5 км, а между точками отбора проб 1—2 км. Детальность oпpoбования снижается на абразионных и денудационных формах рельефа и сгущается в области развития аккумулятивных отложений.

Разгрузку подземных вод в пределах морских акваторий определяют с помощью дешифрирования аэро- и космоснимков, гидрогеохимических и геофизических исследований (сейсмоакустические, электрометрические и геотермические методики).

Степень взаимодействия береговых водозаборов с морскими водами определяют наблюдением за качеством воды и на основе данных режимных исследований по скважинам.

Необходимо особо подчеркнуть, что геолого-экологические исследования в акватории морских бассейнов должны сочетаться с геологическими, геофизическими, геохимическими, гидрофи­зическими и гидрохимическими исследованиями, которые прово­дятся на морских побережьях.

Специальные геолого-экологические исследования и издание разно­масштабных карт соответствующего профиля начались в России в 70— 80-е годы XX в. Геолого-экологические исследования основаны на проведении комплекса методов геологического и физико-географичес­кого направлений, среди которых наиболее широко применяют геоло­гический, геохимический, геофизический, гидрогеологический, геокриоло­гический, инженерно-геологический, геоморфологический и аэрокосми­ческий методы. При геолого-экологических исследованиях используют специальное геоэкологическое картирование территорий различного масштаба. Оно проводится в четыре этапа. Большое значение имеет среднемасштабное геоэкологическое картирование, которое проводится в три периода. Методы полевых исследований существенно отлича­ются от камеральных и картосоставительских работ.

Контрольные вопросы

1. Какие геоэкологические карты были изданы в России в 80—90-е годы XX в.?

2. Что входит в концепцию геоэкологического геопотенциала?

3. На чем основаны методы геоэкологических исследований?

4. На каких методах и принципах основано проведение геоэкологичес­кого картирования?

5. В чем состоит этапность геоэкологических работ?

6. Какие объекты подлежат исследованиям при среднемасштабных гео­экологических работах?

7. На чем основываются методы проводимых геоэкологических работ?

8. Какие документы и виды анализов разрабатывают при камеральных работах?

9. Какие существуют методы опробования?

10. Какие виды горно-геологических работ проводятся при геоэкологи­ческих исследованиях?

Литература

Бахтеев М. К. Геоэкология. — Дубна, 1997.

Королев В. А. Мониторинг геологической среды. — М., 1995.

Теория и методология экологической геологии / Под ред. В. Т. Трофи­мова. — М., 1997.

Требования к геолого-экологическим исследованиям и картированию / Под ред. А.И.Бурдэ. — М., 1991

Дата добавления: 2014-11-26