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

Подождите немного. Документ загружается.

171

- научно-исследовательские подразделения, которые должны

производить разработку и совершенствование программ, алгоритмов и

выдачу основных результатов исследований.

Объектами исследований службы геопрогноза являются геоло-

гическая среда и протекающие в ней естественные и техногенные со-

временные геологические процессы, внешние геолого-гидрологические

условия и физико-географические факторы, методология и конкретные

методы, алгоритмы, программы изучения

и прогноза развития опасных

геологических процессов.

Основной продукцией службы геопрогноза должны быть:

- оперативное, краткосрочные и долгосрочные прогнозы прояв-

ления опасных геологических процессов;

- обзорные, средне- и крупномасштабные карты районирования

территории по характеру и степени подверженности опасным геологи-

ческим процессам;

- рекомендации по рациональному использованию и охране гео-

логической среды и защите

инженерных объектов от современных гео-

логических процессов.

Основная терминология на английском языке

Антропоген - Anthropogene

Антропогенез - Antropogenesis

Антропогенная (техногенная) нагрузка - Anthropogenic stress

Антропогенное вещество - Anthropogenic matter

Атмосфера – Atmosphere

Биогенные элементы - Biogenic elements

Биогеохимический цикл (круговорот) - Biogeochemical cycle

Биогеохимия - Biogeochemistry

Биогеоценоз - Biogeocenosis, biogeocenose

Биота - Biota

Биотоп - Biotope

Биоценоз - Biocenosis, biocenose, biocommunity

Бонитет - Quality index

Бонитировка - Evaluation

Верховодка - Perched water

Вечная мерзлота - Permafrost

Вещество

вредное - Harmful substance

Водоохранная зона - Water-protective area

Водосбор – Catchment, catch basin, catchment area, watershed

172

Водоупор - Aquiclude, confing layer, impermeable, water confining stratum

Воды грунтовые – Groundwater (ground water, subferrian water, under-

ground water)

Воды ископаемые - Fossil water

Временный водоток - Ephemeral stream

Гипергенез - Hypergenesis

Государственная экологическая экспертиза - State experts ecological

appratsal

Грунт - Ground, earth, soil, terrain

Единичный показатель загрязнения атмосферы - Unique air pollution

index

Естественная защищенность подземных вод - Natural protection of the

ground waters

Естественное загрязнение атмосферы - Natural air pollution

Загазованность - Gassidity, air pollution

Загрязнение природных вод - Natural water pollution

Запасы подземных вод эксплуатационные - Usable ground water re-

sources

Зона водоохранная - Water-protective area

Зона подпора подземных вод - Zone ground water hydrostatic head

build-up

Зона подтопления - Waterlogged zone

Инвентаризация

источников выбросов - Inventory of emission sources

Инвентаризация нарушенных земель - Inventory of disrupted lands

Индекс загрязнения - Pollutional index

Индекс качества среды - Environmental quality index

Индикатор - Indicator, marker, guide

Индикатор загрязнения - Pollution indicator

Истощение вод - Depletion of waters

Канава - Trench

Кислотные дожди - Acid rains

Локальное загрязнение почвы - Local soil pollution, local contamination

of soil

Месторождение подземных вод - Ground water basin

Нагрузка антропогенная - Anthropogenic stress

Нарушенные земли - Disturbed lands

Объект водный - Water target

Опасные геологические процессы - Dangerous geological processes

Опасные экологические ситуации - Hazardous ecological conditions

Оползень - Landslide, landslip, earth-slide, rock-slide, mountain slip

Ореол рассеяния - 1. Dispersion halo; 2. Dissemination nimbus

173

Перенос загрязнений - Pollutants transfer

Перенос загрязнений дальний - Distal pollutants transfer

Площадь водосбора - Drainage basin

Процесс - Process

Режим подземных вод - Underground water regime

Рекреационная зона - Recreation zones

Ресурсы водные - Water resources

Свойства геологической среды экзогенные - Exogenic propertics of

geological environment

Статический уровень подземных вод - Static ground water level

Сток - Sewer, flow

Уровень грунтовой воды - Water table

Уровень подземной воды - Ground- water level, water plane

Фильтрация подземных вод - Ground water filtration

Циркуляция атмосферы - Atmospheric circulation

Шурф - Pit, test pit

174

Глава 5. Аналитическое обеспечение

при мониторинге

Для анализа объектов окружающей среды в настоящее время ис-

пользуются различные методы (Приборы …, 1980; Рекомендации …,

1986; Ядерно-физические …, 1987; Назаренко, Сотсков и др., 1989; Фо-

мин, 1995), которые могут быть разделены на три группы: 1) ядерно-

физические, 2) оптические и 3) физико-химические.

5.1. Ядерно-физические методы

По физической сущности наиболее часто используемые для эле-

ментного анализа

ядерно-физические методы можно подразделить на

три класса (Назаренко, Сотсков и др., 1989).

1. Методы, основанные на измерении альфа-, бета- или гамма-

радиоактивного излучения (альфа-, бета- и гамма-спектрометрия) есте-

ственных радиоактивных нуклидов, искусственных радионуклидов, ра-

диоактивных индикаторов, изотопного разбавления и т.д.

2. Методы, основанные на измерении наведенной искусственной

радиоактивности определяемых элементов

. К ним относят все виды ра-

диоактивационного анализа, а также можно отнести нейтронно-

радиационный анализ. Для активации исследуемых проб (получения на-

веденной активности) используются потоки различных по характери-

стикам нейтронов, заряженных частиц или гамма-квантов.

3. Методы, основанные на регистрации характеристического

рентгеновского излучения, возбужденного различными заряженными

частицами при их взаимодействии с

внутренними электронными обо-

лочками атомов элементов.

Спектрометрические методы используются для определения

урана, тория, радия, калия по их естественной радиоактивности. В на-

стоящее время являются практически единственными методами изуче-

ния радиоактивных загрязнений окружающей среды, в том числе искус-

ственными радионуклидами.

Радиоактивационный анализ позволяет определять загрязне-

ние окружающей среды тяжелыми и легкими

элементами, в том числе

радиоактивными и некоторыми их формами.

Нейтронно-активационный анализ (НАА) на тепловых и ре-

зонансных нейтронах применяют в двух вариантах – инструментальном

и с радиохимическим выделением. Инструментальный вариант анализа

(ИНАА) отличается высокой производительностью, достаточно низкой

175

трудоемкостью, многоэлементностью, возможностью автоматизации

процесса анализа. Предел обнаружения элементов в зависимости от их

активационных свойств и состава матрицы анализируемой пробы в ос-

новном колеблется от 10

-3

до 10

-6

%. Метод с радиохимическим выделе-

нием (РНАА) позволяет снизить предел обнаружения на два и более по-

рядка, но он длителен и трудоемок.

Рентгенофлуоресцентные методы в настоящее время интен-

сивно развиваются. Отличаются методы высокой производительностью,

многоэлементностью, сравнительно малыми трудозатратами, недест-

руктивностью анализа, что позволяет проводить дальнейший анализ той

же самой пробы другими

методами. В варианте рентгенофлуоресцент-

ного анализа рассматривается рентгеноспектральный, в основу которого

положен анализ с дисперсией по длинам волн.

5.2. Оптические методы

Среди оптических методов наибольшее распространение при

анализе экологических объектов получил метод атомной абсорбции с

пламенной и электротермической атомизацией проб.

Атомно-абсорбционный анализ особенно применим для опре-

деления следов или

малых количеств элемента в различных объектах

окружающей среды – водах, почвах, растениях и т.д. Особая ценность

атомно-абсорбционного анализа для контроля окружающей среды со-

стоит в том, что из одного раствора после разложения образца можно

определять многие элементы. Метод позволяет определять элементы в

зависимости от свойства элемента и используемой методики

анализа в

широком интервале содержаний – от 10

–6

% до десятков процентов.

Эмиссионный спектральный анализ позволяет определять

многие элементы из одной навески. Предел чувствительности эмисси-

онного спектрографа для большинства элементов равен, как правило,

нескольким граммам на тонну.

Атомно-эмиссионная спектрометрия с индивидуально свя-

занной плазмой в последние годы очень быстро развивается. Этому

способствуют низкие пределы обнаружения большой группы элемен-

тов, высокая точность измерений, возможность одновременного опре-

деления макро- и микрокомпонентов пробы, возможность автоматиза-

ции процессов анализа.

176

5.3. Физико-химические методы

Данный раздел представлен широким кругом методов, который

может быть использован для элементного анализа объектов окружаю-

щей среды.

Электрохимические методы – вольтамперометрия, полярогра-

фия, кулонометрия и др. основаны на измерении величины электриче-

ского тока или разности потенциалов, возникающих в растворах при

протекании в них различного рода химических реакций.

Потенциометрический метод с использованием ионоселектив-

ных электродов позволяет определять свыше 25 ионов в растворах в

широком диапазоне концентраций. Результаты измнрнний не зависят от

цвета и вязкости раствора, мутности, наличия взвешенных твердых час-

тиц. Они незаменимы при определении ионного состава биологических

растворов (сыворотки, крови и т.д.).

Хроматографические методы применяются при исследовании

летучих

компонентов почв, органических соединений и других мате-

риалов.

Аналитические работы при специализированных геоэкологиче-

ских исследованиях предусматривают выполнение большого объема

лабораторных анализов почв, пород, пыле-аэрозольных выпадений, вод,

биомассы на широкий комплекс элементов, всесторонне характеризую-

щих как их природный состав, так и степень загрязнения радиоактив-

ными элементами (их идентификация), тяжелыми металлами

и другими

токсичными веществами (приложение 2).

В группу анализов, характеризующих природный состав и

физико-химические свойства отдельных компонентов геологической

среды входят: наряду с тяжелыми металлами (ГОСТ 17.4.1.02-83)

следующие показатели: грансостав по 4 фракциям (<0,05 мм – песчаная

фракция; 0,05 – 0,01 мм – крупная пыль; 0,01 – 0,001 мм – мелкая и

средняя пыль; <0,001 мм – илистая фракция; определение удельной

поверхности или расчет удельной поверхности

; емкость поглощения;

содержание органического вещества; кислотность; сумма поглощенных

оснований; валовых и подвижных концентраций азота, фосфора, калия,

фтора, кремнезема, алюминия, железа, состава поверхностных,

грунтовых, подземных вод и другое.

В группу анализов, характеризующих степень загрязнения

отдельных компонентов геологической среды, входят: определение

содержаний естественных (уран, торий, калий) радиоактивных

элементов, дочерних продуктов распада урана-238

и тория-232,

тяжелых металлов различных классов опасности (ГОСТ 17.4.1.02-83) и

177

других веществ (серы, нефтепродуктов), а также редких и

редкоземельных элементов.

Аналитические исследования содержаний микро- и

макрокомпонентов выполняются по отраслевым методикам и ГОСТам.

Выбор методик в качестве аналитических осуществляется в

соответствии с уровнем развития аналитической базы и требованиями

экологии к значениям нижних границ интервалов количественных

определений. Предпочтение отдается методам, позволяющим

анализировать комплекс

элементов, по возможности с минимумом

затрат на подготовку образцов.

Уран, торий, селен, свинец и стронций в твердой фазе

анализируется рентгено-спектральным методом.

Определение радиоактивных (уран, торий), редких (рубидий,

цезий, стронций, гафний и тантал) и редкоземельных (скандий, лантан,

церий, самарий, европий, тербий, иттербий и лютеций) элементов в

малых навесках и в

твердой фазе определяется инструментальным

нейтронно-активационным анализом (ИНАА).

Анализ практически всех компонентов в жидкой фазе и

растениях выполняется атомно-абсорбционным и

потенциометрическими методами.

Атомно-эмиссионным методом с индуктивно связанной плазмой

(АЭ ИСП) определяется широкий спектр элементов: бор, литий, никель,

хром, медь, ваналий, марганец, цинк, бериллий, ниобий, барий,

цирконий и сурьма

в твердой и жидкой фазе.

Атомно-абсорбционным методом с электротермической

атомизацией (АА ЭТА) проводят определение компонентов (свинец,

кадмий, кобальт, таллий, мышьяк и селен) в жидкой и твердой фазе.

Проверка качества лабораторных исследований проводится по

результатам внутрилабораторного и внешнего контроля. Отобранные в

поле при контрольном опробовании (3-5% от общего количества) пробы

чаще анализируются

в основной лаборатории.

Научным советом по аналитическим методам (НСАМ) подготов-

лен перечень существующих ГОСТов, ОСТов, отраслевых методик и

методик предприятия, пригодных для определения вредных компонен-

тов при геологических и геоэкологических исследованиях (приложение

2).

178

Основная терминология на английском языке

Абсорбция - Absorption

Адсорбция - Adsorption

Качество окружающей среды - Quality of the environment

Контроль за окружающей средой - Environmental control

Чувствительность - Sensitiveness

Элемент радиоактивный - Radioactive element, radioelement

Эмиссия - Emission

Явление - Phenomenon, effect, event

179

Глава 6. Особенности организации мониторинга при раз-

личных видах хозяйственного освоения территорий

6.1. Мониторинг в районах развития горнодобывающей

промышленности

Мониторинг в районах развития горнодобывающей промышлен-

ности рассматривается согласно нормативного документа «Требования

к мониторингу месторождений твердых полезных ископаемых» (Требо-

вания …, 2000), разработанного Боревским Б.В., Кашковским Г.Н., Но-

виковым В.П. и Язвиным Л.С. под редакцией Кочеткова М.В. В доку-

менте изложены принципы организации и ведения мониторинга место-

рождений

твердых полезных ископаемых, определены его цели и зада-

чи, сформулированы требования к составу информации. Настоящие

требования разработаны с учетом требований Закона Российской Феде-

рации «О недрах» (в ред. Федеральных законов от 03.03.1995 № 27-ФЗ»,

от 10.02.1999 № 32-ФЗ, от 02.01.2000 № 20-ФЗ), Закона Российской Фе-

дерации «Об охране окружающий природной среды» от 10.01.2002 № 7-

ФЗ, Постановления Совета Министров Правительства Российской Фе-

дерации от 24.11.93 г. № 1229 «О создании единой государственной

системы экологического мониторинга», Концепции и Положения о Го-

сударственном мониторинге геологической среды России, утвержден-

ных приказом Роскомнедра № 117 от 11.07.94 г. и других правовых и

нормативных документов.

6.1.1. Общая характеристика

Мониторинг месторождений твердых полезных ископаемых

(ММТПИ) является подсистемой мониторинга состояния недр

(геологической среды) и представляет собой объектный уровень

мониторинга (Требования …, 2000). Разработка месторождений

твердых полезных может осуществляться только на основании

лицензии на пользование недрами. В условиях лицензии, по

согласованию с органами Госгортехнадзора России, должны быть

установлены основные

требования к мониторингу месторождения,

выполнение которых является обязательным для владельцев лицензии.

Проведение мониторинга, как объектного уровня мониторинга

геологической среды, в соответствии с условиями лицензии на

пользование недрами является обязанностью субъектов

предпринимательской деятельности - владельцев лицензии на

180

пользование недрами для геологического изучения недр и добычи

полезных ископаемых.

Целью ведения мониторинга является информационное

обеспечение органов управления государственным фондом недр и

недропользователей при геологическом изучении и разработке

месторождений полезных ископаемых.

Для реализации указанной цели в системе мониторинга

осуществляется решение следующих основных задач:

- оценка текущего состояния геологической среды на месторож-

дении, включая зону существенного влияния его эксплуатации, а также

связанных с ним других компонентов окружающей природной среды, и

соответствия этого состояния требованиям нормативов, стандартов и

условий лицензий на пользование недрами для геологического изучения

недр и добычи полезного ископаемого;

- составление текущих, оперативных и долгосрочных прогнозов

изменения состояния геологической среды на месторождении

и в зоне

существенного влияния его отработки;

- экономическая оценка ущерба с определением затрат на

предупреждение отрицательного воздействия разработки

месторождения на окружающую природную среду (осуществление

природоохранных мероприятий и компенсационных выплат);

- разработка мероприятий по рационализации способов добычи

полезного ископаемого, предотвращению аварийных ситуаций и

ослаблению негативных последствий эксплуатационных работ на

массивы горных пород

, подземные воды, связанные с ними физические

поля, геологические процессы и другие компоненты окружающей

природной среды;

- предоставление органам Госгортехнадзора России и другим

государственным органам власти информации о состоянии

геологической среды на месторождении полезного ископаемого и в зоне

существенного влияния его отработки, а также взаимосвязанных с ней

компонентов окружающей природной среды;

- предоставление территориальным органам управления

государственным фондом недр данных мониторинга для включения в

систему государственного мониторинга состояния недр;

- контроль и оценка эффективности мероприятий по рациональ-

ному способу добычи полезного ископаемого, обеспечивающему, при

прочих равных условиях, полноту его выемки и сокращение нерацио-

нальных потерь.