Язиков Е.Г., Шатилов А.Ю. Геоэкологический мониторинг

Подождите немного. Документ загружается.

по сравнению с древесными видами, могут отражать микробиологиче-

ские условия (как естественные локальные различия типа почвы, влаж-

ности 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 пред-

почителен выбор

травянистых растений, в то время как для характери-

стики 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 разви-

тия растений можно использовать любые признаки по различным мор-

фологическим структурам,

для которых возможно оценить нормальное

значение и соответственно учесть степень отклонения от него. Предпо-

чительным 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 наибо

лее простой системы признаков, удобной для получения большого объ-

ема 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 сте-

пени нарушения

стабильности развития удобно использовать пяти-

балльную оценку (Захаров и др., 2001).

Изучение геохимических особенностей растительности сопро-

вождается 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 м

. Наряду с

обычными геоботаническими описаниями при ландшафтно-

геохимических исследованиях особое внимание следует уделять неко-

торым особенностям растений и растительного покрова в целом. Уста-

новлено, что изменчивость внешнего облика растений, их размеров,

формы и цвета листьев, цветов, характера кущения в зависимости от не-

достатка или избытка некоторых элементов. Все эти изменения,

или, как

их называют геоботаники, “морфы”, могут быть внешними показателя-

ми определенных уровней содержания в ландшафтах ряда биологически

важных элементов. Все морфологические отклонения растений от нор-

мы должны фиксироваться. Изменения обилия некоторых видов или

родов растений может быть показательным для суждения об аномаль-

ном содержании некоторых элементов в почвах.

3.1.7. Биологические исследования

Для изучения животного мира перспективными объектами биоло-

гических исследований могут выступать пресмыкающиеся, птицы и

млекопитающие (Проблемы ..., 1987; Плеханов и др., 2000).

Из рептилий наиболее интересным объектом

исследования мо-

жет 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 широ-

ким распространением.

Птицы, как объекты для оценки здоровья среды, обладают рядом

преимущест: приуроченность развития птенцов

к определенному ло-

кальному участку, большое экологическое разнообразие. По данным

П.Д. Венгерова (Захаров и др., 2001), объекты исследования должны от-

вечать следующим требованиям: многочисленность, оседлость (при

анализе взрослых особей), широкая распространенность, эвритопность,

доступность изучения. Из воробьинообразных можно рекомендовать

большую синицу, мухоловку-пеструшку, обыкновенного скворца, до-

мового 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, являют-

ся 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 сте-

пени пригодны для экстраполяции на человека. Использование фоно-

вых, 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 живот-

ными 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 использует-

ся пятибалльная шкала (Захаров и др., 2001).

3.1.8. Медико-геохимические исследования

Состояние здоровья взрослого населения и подростков оценива-

ется 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 необ-

ходимо проводить геохимические исследования биосубстратов человека

(Таиров и др., 1986; Савилов и др., 1996; Ревич, 2001). В качестве био-

субстратов может выступать кровь, моча, ногти и волосы. Если кровь и

моча характеризуют кратковременный период содержания микроэле-

ментов

, на который может сказываться состав пищи и воды, то долго-

временной 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)

Элемент Положительная связь Отрицательная связь

Ca Нефриты, нефротические синдромы и

нефрозы

Острые респираторные инфекции

Co Анемии, гипертоническая болезнь,

атеросклероз

As Умственные растройства, рак молочных

желез

Туберкулез

Br Гипертоническая болезнь, острые рес-

пираторные инфекции

Раковые заболевания ротовой по-

лости и мочевого пузыря

Mo Неоплазмос простаты, лейкемия, острый

инфаркт миокарда

Раковые заболевания ротовой по-

лости, цереброваскулярные забо-

левания, цирроз печени

Cd Туберкулез, нефриты, нефротические

синдромы и нефрозы

Рак легких, молочной железы,

простаты, лейкемия, анемия

Sb Менингококковые инфекции, врожден-

ные аномалии головы и системы крово-

обращения

Сахарный диабет

Cs Гипертоническая болезнь, острый ин-

фаркт миокарда, нефриты и нефрозы

Цереброваскулярные заболевания

La Врожденные аномалии головы и крове-

носной системы кровообращения

Менингококковая инфекция, са-

харный диабет, нефриты, нефрозы

Острые респираторные инфекции Менингококковые инфекции

При составление выборки опробования необходимо учитывать,

что у взрослого человека микроэлементный состав волос будет опреде-

ляться спецификой его работы, тогда как для определения фоновых ха-

рактеристик необходимо проводить анализ волос в населенных пунктах

у детей

3.2. Наблюдательные сети и объём работ

Площадь исследования при мониторинге устанавливается с уче-

том границ лицензируемых участков, а также промышленной террито-

рии, санитарно-защитной зоны и экологической напряженности данного

района.

Основу сбора информации о геологической среде в ходе монито-

ринга составляют наблюдательные сети, которые призваны обеспечить

всесторонний сбор достоверной информации о среде в целом и ее от-

дельных элементах. В зависимости от назначения в мониторинге геоло-

гической среды используют четыре основные группы наблюдений: ин-

вентаризационные, ретроспективные, режимные и методические (Коро-

лев

, 1995).

Инвентаризационные наблюдения (от слова «инвентаризация» –

подсчет имеющегося в наличии на данный момент) проводятся доста-

точно редко, через длительный срок, для того чтобы либо оценить на-

чальное состояние геологической среды, либо оценить многолетние из-

менения геологической среды. Инвентаризационные наблюдения, как

правило, включают в себя набор трудоемких или дорогостоящих мето-

дов 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 мо-

гут быть различными в зависимости от того, насколько велика скорость

изменения того или иного элемента геологической среды.

Режимными стационарными наблюдениями называются наблю-

дения за динамикой процессов и явлений на наблюдательных стациона-

рах – наблюдательных участках, точках, пунктах –

в целях выявления

их закономерностей и обусловленности. Они отражают определенные

временные (ежегодные, сезонные, ежемесячные, суточные и др.) коле-

бания в системе наблюдаемых объектов и процессов. Режимные наблю-

дения в общей методике инженерно-геологических исследований со-

ставляют определенный, самостоятельный и важный вид геологических

работ, который входит как часть наблюдений и в мониторинге

геологи-

ческой среды.

Методические наблюдения направлены на совершенствование

методов мониторинга или на создание новых. Методические наблюде-

ния часто предшествуют режимным или ретроспективным для коррек-

тировки или уточнения программ наблюдений.

Наблюдательные сети в пределах геологической среды форми-

руются 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 террито-

рию 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 наблю-

дений мониторинга геологической среды является точка наблюдения –

точка отбора проб грунта или почвы, родник, колодец, скважина и т.п.

Следующий уровень – наблюдательный пост (гидрогеологиче-

ский, геокриологический, инженерно-геологический, геофизический и

т.п.), состоящий в случае гидрогеологических наблюдений из группы

поэтажно оборудованных наблюдательных скважин

. Пост обычно обес-

печивает 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 сква-

жин и экспериментальных площадок, предназначенных для изучения

конкретных инженерно-геологических, гидрогеологических и геокрио-

логических явлений и процессов.

зависимости от таксономического ранга наблюдательного по-

лигона на них решаются разные задачи. Полигоны низшего ранга – де-

тальные наблюдательные полигоны, предназначенные для решения раз-

личных узких задач сбора первичной информации на участках, типовые

условия которых соответствуют опорному полигону.

Опорный полигон соответствует локальному уровню исследо-

ваний и оборудуется на типовом (опорном) участке, характеризующем

какую-либо таксономическую единицу инженерно-геологического ти-

пологического районирования.

Разновидностью опорных полигонов являются так называемые

фоновые полигоны, или полигоны для сбора фоновой информации на

территории, не затронутой техногенными воздействиями. На террито-

рии суши Земли площадь неизмененных или незначительно измененных

человеком земель постоянно сокращается и сейчас составляет около

15% площади суши, 30% территории

составляют частично преобразо-

ванные земли и 55% территории, интенсивно измененные и используе-

мые человеком. На региональном уровне исследований в качестве таких

участков для оценки фоновых значений показателей может использо-

ваться существующая в России сеть биосферных заповедников и заказ-

ников, которая включена в систему глобального мониторинга природ-

ной среды. Биосферные заповедники или заказники разного ранга име-

ются практически во всех административных районах России.

Совокупность ряда опорных полигонов образует региональный

наблюдательный полигон. Такие полигоны позволяют устанавливать

наиболее общие региональные закономерности изменения геологиче-

ской среды на всей территории.

Специальные наблюдательные полигоны создаются для наблю-

дений за какими-либо негативными процессами

на различных ответст-

венных или уникальных сооружениях. Сложность таких сооружений

(например, гидроузла, АЭС и т.п.) обуславливает проведение особых

защитных инженерных мероприятий и, соответственно, особых наблю-

дений, проводимых по специально составленной программе. В связи с

этим в системе мониторинга геологической среды специальные полиго-

ны выделяются в отдельный вид.

Опытно-методический

полигон в системе мониторинга геологи-

ческой среды выполняет роль испытательного. В отличие от опорных

участков на опытно-методических полигонах ведется проверка и отра-

ботка 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 действую-

щими нормативными документами. Такие полигоны создаются на на-

чальных стадиях формирования наблюдательной сети мониторинга, на

стадиях предварительных исследований и т.п.

Комплексная реализация мониторинга геологической среды хо-

рошо иллюстрируется В.А. Королевым (1995), который

в содержание

организации мониторинга включает три основных блока: 1) типологи-

ческое инженерно- геологическое районирование геологической среды

рассматриваемой территории; 2) техногенные воздействия, отражаемые

на карте в соответствии с их типизацией; 3) наблюдательная сеть мони-

торинга. На рисунке 3.2.1 показан фрагмент схематической карты спе-

циального 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 со-

держит 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 ин-

формация об их пространственном распространении, о зонах влияния

инженерных сооружений, интенсивности воздействий (слабое, сильное

и т.п.).

Рис. 3.2.1. Схематическая карта специального инженерно-геологического

районирования территории (фрагмент): 1-5 – районы и подрайоны и их номера; 6 –

аллювиальные отложения поймы; 7 – аллювиальные отложения I надпойменной

террасы; 8 – границы районов (а) и подрайонов (б) (по В.А. Королеву, 1995)

Такая карта строится на основе аналитического материала, съе-

мочных работ и специальных исследований. Для исключения перегру-

женности карты источники техногенных воздействий на ней не показа-

ны, но тем не менее она анализируется вместе с предыдущей картой.

Эта карта очень важна в системе мониторинга, поскольку позволяет вы-

явить опасные в эколого-геологическом

отношении участки. Анализ

этой карты позволяет подойти к возможности оценки пространственной

сети системы пунктов получения информации (СППИНФ) для целей

мониторинга. Сопоставление карт районирования и техногенных воз-

действий позволяет выявить особенности пространственного изменения

зон влияния, а значит обоснованно разместить наблюдательную сеть

мониторинга.

Рис. 3.2.2. Схематическая карта хозяйственного освоения территории (фрагмент):

1 – населенный пункт; 2 – пашня (зерновые культуры); 3 – огороды (овощные

культуры); 4 – поля орошения; 5 – дороги: шоссейные (а), грунтовые (б); 6 –

карьеры; 7 – водозаборы; 8 – электрифицированная железная дорога; 9 – ЛЭП; 10

– свалки ТБО; 11 – АЗС; 12 – животноводческие фермы; 13 – цементный завод

(по В.А. Королеву, 1995)

100

Рис. 3.2.3. Фрагмент карты техногенных воздействий на геологическую среду.

Механическое воздействие: 1 – статическое уплотнение; 2 – виброуплотнение; 3 –

рытье котлованов; 4 – создание насыпей. Электромагнитное воздействие: 5 –

наводка электрических полей. Химическое загрязнение: 6 – гербицидное; 7 –

углеводородное (слабое, сильное); 8 – засоление; 9 – сточными водами (слабое,

сильное); 10 – цементной пылью (слабое, сильное); 11 – тяжелыми металлами; 12

– нитратное. Биологическое загрязнение: 13 – бактериологическое; 14 –

микробиологическое. Гидродинамическое воздействие: 15 – откачки; 16 – границы

районов (а) и

подрайонов (б) (по В.А. Королеву, 1995)