Трофимов В.Т., Зилинг Д.Г. Экологическая геология

Подождите немного. Документ загружается.

ЧАСТЬ III

МЕТОДИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ

ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ГЕОЛОГИИ

ГЛАВА

ОБЩАЯ СТРУКТУРА

ЭКОЛОГО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

И МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ

ЭКОЛОГО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ

ИНФОРМАЦИИ

10.1.

Общая структура

эколого-геологических

исследований

Изучение эколого-геологических систем требует решения большого числа

теоретических и практических вопросов. Для этого используются методы различ-

ных наук, которые в методическом плане выполняются в определенной последова-

тельности в соответствии с общей структурой эколого-геологических исследова-

ний (рис. 39).

В общей структуре эколого-геологических исследований обособляется четы-

ре основных блока:

информационный , целью которого следует признать формирование опти-

мальной в качественном и количественном отношении информационной базы

дальнейших исследований;

аналитический (II), в рамках которого выполняется функциональный анализ

эколого-геологической системы, осуществляются анализ и оценка особенностей

компонентов литосферы, информации по смежным внешним природным сферам

(атмосфера, почвы, поверхностная гидросфера), информации по техническим объ-

ектам воздействия и данных о реакции живых организмов и человека на это воздей-

ствие. Анализу подлежат прямые и обратные связи между литосферными, техниче-

311

скими и биотическими компонентами исследуемой системы, выявление тенденций

в их взаимоотношениях и связанные с этим экологические последствия;

прогнозный (III), в рамках которого разрабатывается прогноз изменения эко-

лого-геологических условий (обстановок) при тех или иных концепциях социаль-

но-экономического развития, необходимый для геологического обоснования

управляющих решений по снижению отрицательных последствий техногенного

прессинга на литосферу и биоту и разработки оптимальной эколого-геологиче-

ской обстановки-системы;

контрольно-управленческий (IV), в рамках которого разрабатывается геологи-

ческое обоснование обеспечения оптимального функционирования экосистем,

осуществляется контроль за исполнением (реализацией) принятых управляющих

решений, за работой защитных сооружений и мероприятий, корректировка управ-

ляющих решений на основе проверки и уточнения прогнозных оценок.

312

Эта структура эколого-геологических исследований предусматривает и впол-

не определенную этапность выполнения работ. На первом этапе формируется база

данных о вещественном составе компонентов литосферы и развитых в ней геофи-

зических полях, что требует знаний о геологическом, геоморфологическом строе-

нии исследуемого блока литосферы, его гидрогеологических, геокриологических,

геохимических и геофизических условиях и степени их

нарушенное™,

т.е. совре-

менного их состояния. Это собственно геологические исследования. Одновремен-

но собирается информация об источниках техногенного воздействия, их специфи-

ке, количествах выбросов в окружающую среду или складировании и захоронении

отходов производства и действующих технологиях. Собранный материал должен

обеспечить оценку площадного загрязнения и его динамику в количественных ха-

рактеристиках. Параллельно с названными исследованиями осуществляется сбор

информации по биохимической ситуации, медико-статистической и биосубстрат-

ной характеристиках территории, гипер- и гипоэлементозным заболеваниям, со-

стоянии флоры, фауны, т.е. всех характеристик, отражающих степень нарушенно-

сти экосистемы. Необходимо подчеркнуть, что эколог-геолог не проводит само-

стоятельно таких специфических исследований, а собирает их в соответствующих

организациях, взаимодействуя со специалистами разного профиля работы. Имен-

но эта информация дает основание называть весь комплекс базы данных эколо-

го-геологическим. Без нее все исследования не выходят за рамки традиционных,

например, инженерно-геологических или геохимических работ.

На втором этапе исследований проводится функциональный анализ системы,

включая функциональное зонирование территории, и устанавливаются причин-

но-следственные связи в рассматриваемой системе "литосфера-техногенные объ-

екты-биота"

либо "литотехническая система-биота", влияющие на изменение

эколого-геологических условий (обстановок). На этом же этапе устанавливаются

существующие конфликтные ситуации, определяются приоритеты охраны и ра-

ционального использования природной среды.

На третьем этапе осуществляется прогноз изменения эколого-геологических

условий в результате взаимодействия природных и техногенных факторов. Следо-

вательно, необходима информация о динамике изменения компонентов литосфе-

ры под влиянием этих факторов (данные мониторинга, или режимных наблюде-

ний, позволяющие выявить тенденцию этих изменений), а также сведения о соци-

альной и экономической политике в развитии (на временной интервал прогноза)

исследуемой территории. И на этом этапе работы эколог-геолог не может ограни-

читься только результатами профессиональных исследований, а вынужден обра-

щаться в плановые и директивные органы для получения необходимой социаль-

но-экономической информации, без которой нельзя создать пространственно-вре-

менной прогноз. Именно на его основе создается модель оптимальной эколо-

го-геологической обстановки-системы.

На четвертом этапе выполняется геологическое обоснование экологически

ориентированных управляющих и природоохранных решений, осуществляется

контроль за их выполнением, а в случае необходимости проводится корректировка

313

прогнозов и управляющих решений. На этом этапе эколог-геолог выступает в ка-

честве соучастника в реализации принятых решений. Именно на этом этапе дол-

жен осуществляться наиболее тесный контакт эколога-геолога со специалистами

планово-директивных органов.

10.2. Методы геологических и других наук,

используемые для получения

эколого-геологической информации

Методы геологических наук. Общая структура эколого-геологических ис-

следований однозначно свидетельствует, что для ее практической реализации не-

обходим широкий спектр методов исследования, причем не только наук о Земле,

но и биологических, медицинских (экологическая медицина) и социально-эконо-

мических. Осмысливание полученной этими принципиально различными метода-

ми информации возможно только на основе методологии системного подхода, так

как объекты исследования находятся между собой в сложных причинно-след-

ственных зависимостях и связях.

Общее представление о методах наук о Земле, используемых для получения

эколого-геологической информации, дает содержание табл. 4 (см. гл. 2).

В основе оценки минерально-сырьевых ресурсов ресурсной экологической

функции литосферы лежат методы геологии полезных ископаемых (поисковые,

опробования, подсчета запасов, оценки месторождений полезных ископаемых).

Эти базовые методы дополняются методами геохимии (литохимическими, гидро-

геохимическими, биохимическими, атмохимическими) и геофизическими (грави-

метрическими, магнитными, электромагнитными, сейсмическими, ядерно-физи-

ческими), которые используются при поисках и разведке полезных ископаемых.

Кроме того, при оценке минерально-сырьевых ресурсов широко используются

многочисленные методы петрологии, литологии и минералогии, связанные с изу-

чением вещественного состава как полезного ископаемого, так и вмещающих по-

род. Методы других геологических наук являются сопутствующими.

Ресурсы подземных вод исследуются базовой наукой - гидрогеологией (мето-

ды подсчета запасов подземных вод, методы количественной оценки подземного

стока и др.). Для решения поставленных задач широко используются методы гео-

физики (электромагнитные, сейсмические, ядерно-физические и термические) и

геохимии (гидрогеохимическое, геохимическое районирование и картирование).

Ресурс геологического пространства традиционно оценивается методами ин-

женерной геологии (инженерно-геологическая съемка и картографирование, ин-

женерно-геологическое районирование, методы полевого и лабораторного изуче-

ния горных пород и массивов, моделирования геологических процессов) и геокри-

ологии (методы мерзлотной съемки и др.). Методы остальных наук используются

как частные и чаще всего входят в комплекс полевых и опытных инженерно-геоло-

гических работ.

314

Геодинамическая функция литосферы изучается методами базовых наук - ин-

женерной геологии (инженерно-геологическая съемка и картографирование, гео-

динамическое районирование, методы полевых работ, режимных наблюдений, по-

левого и лабораторного изучения горных пород и массивов, моделирования геоло-

гических процессов, оценки устойчивости склонов, микросейсмическое райони-

рование), геокриологии (методы мерзлотной съемки, режимных наблюдений, мер-

злотного прогноза), геоморфологии, а для эндогенной ее составляющей - метода-

ми тектоники, сейсмотектоники, геофизики и геохимии. Именно они дают инфор-

мацию о механизме развития и закономерностях пространственной приуроченно-

сти деструктивных процессов и динамике их развития. Эта информация позволяет

оценить экологическую значимость геологических процессов как природного, так

и антропогенного происхождения. Методы остальных наук о Земле, хотя и исполь-

зуются для решения отдельных вопросов, имеют подчиненное значение.

Геохимическая функция литосферы является ведущей при оценках послед-

ствий естественных и техногенных "загрязнений" литосферы. Последние в насто-

ящее время проявляются практически во всех компонентах верхней части разреза

литосферы под влиянием техногенеза. Основными базовыми методами изучения

геохимических полей и оценки их воздействий на биоту являются методы геохи-

мии: атмохимический, литохимический, гидрогеохимический, биогеохимиче-

ский, сноухимический (снеговая съемка), а также геохимическое картирование

и районирование. В последнее время для этих целей стали широко применяться

и некоторые геофизические методы -радиометрия, радиолокационное зондирова-

ние и методы физического контроля, а из методов гидрогеологии - опытно-мигра-

ционные. Методы остальных геологических наук имеют подчиненное значение.

Основными базовыми методами изучения геофизической экологической фун-

кции литосферы являются методы геофизики (гравиметрические, магнитные,

электромагнитные, сейсмические, ядерно-физические, термические), за каждым

из которых стоит оценка интенсивности поля, выявление соответствующего физи-

ческого поля. По мере необходимости они дополняются методами геотектоники,

инженерной геологии и геокриологии. Широкое применение при эколого-геологи-

ческих исследованиях получили методы следующих наук.

Инженерная геология.

методам этой науки, в первую очередь, относятся ин-

женерно-геологическое картирование (съемка, картографирование), районирова-

ние, мониторинг (табл. 67). К частным методам, находящим применение при изу-

чении экологических функций литосферы, можно отнести методы целенаправлен-

ного изучения показателей состава, структуры, состояния и свойств грунтов и мас-

сивов. Многие из них позволяют целенаправленно обосновать мероприятия

по приданию неустойчивым породам новых свойств, улучшающих экологиче-

скую обстановку; при доработке вполне возможен их переход в разряд специаль-

ных методов экологической геологии.

Геокриология. Комплекс ее методов, в частности, мерзлотная, или геокриоло-

гическая съемка и картографирование также широко используется при эколого-

геологическом картировании районов развития многолетнемерзлых пород. Это

315

316

317

в полной мере относится и к мерзлотному прогнозу, опирающемуся на моделиро-

вание мерзлотно-геологических ситуаций, метод аналогий, метод прогнозирова-

ния распространения и динамики проявления мерзлотных процессов, подземных

льдов и таликов, метод экспертных оценок.

Гидрогеология. Решение задач экологической направленности для гидрогео-

логии не является принципиально новым. Для решения вопросов оценки запасов,

охраны и защиты подземных вод от загрязнения и истощения разработаны целые

комплексы методов, которые успешно используются при решении практических

318

задач, а методическим приемам проведения исследований посвящена многочис-

ленная литература. В настоящее время наиболее перспективными и быстроразви-

вающимися являются следующие группы методов.

Полевые опытно-миграционные исследования водоносных комплексов, в про-

цессе которых проводится индикация подземных вод с целью определения мигра-

ционных параметров. Ввод индикатора в водоносный пласт осуществляется в трех

основных режимах: мгновенный подъем концентрации индикатора; "пакетный" -

поддержание постоянной концентрации только в течение определенного времени

запуска и "импульсный" ввод - создание больших концентраций за весьма малый

промежуток времени. Условия ввода индикатора, его тип определяют конкретные

методические приемы слежения и обработки информации. Этот комплекс методов

опирается на целенаправленное исследование данных режимных наблюдений за

процессами миграции, в том числе и при строительстве и эксплуатации техноген-

ного объекта.

Балансовый метод используется, главным образом, как дополнительный в со-

четании с гидродинамическим и гидравлическим. Он позволяет установить роль

отдельных источников в формировании эксплуатационных запасов, оценить обес-

печенность запасов, развитие депрессионной воронки в пределах небольших огра-

ниченных структур, где разница в понижении уровня в центре площади и на краях

незначительна, что недоступно для других методов. Сложность гидрогеологиче-

ских условий и практическая невозможность количественной оценки источников

формирования эксплуатационных запасов подземных вод определяют необходи-

мость использования метода гидрогеологических аналогий. Метод основан на пе-

реносе данных о режиме эксплуатации подземных вод на участках действующих

водозаборов на оцениваемые участки, находящиеся в аналогичных условиях с экс-

плуатируемыми.

Геохимия. К методам геохимии, в том числе гидрогеохимии, широко использу-

емым при изучении экологических функций литосферы, относится, как уже отме-

чалось, широкий спектр частных методов. Атмохимические (газовые) съемки про-

водятся систематически для определения содержания в приземной атмосфере га-

зов, паров металлов и различных химических веществ и их соединений. Практиче-

ская реализация этого метода может быть выполнена на стационарных и пере-

движных постах, а также при аэрогеохимических съемках на базе лазерного мето-

да зондирования. Гидро- и литохимические съемки на потоках рассеивания прово-

дятся по методикам, применяемым в поисковой и разведочной геохимии. Снегоге-

охимические опробования проводятся с целью оценки состава и объема вредных

выбросов в атмосферу за время, определяемое сезонной сохранностью снежного

покрова. Они дают представление о составе и объемах токсикантов, главным обра-

зом, тяжелых металлов, соединений углерода, серы и азота, выпадающих на еди-

ницу площади и определяющих величину модуля техногенной нагрузки. Пред-

ставления об основных современных аналитических методах определения эле-

ментов дает табл. 68.

319