С учетом многолетнего опыта работы государственного унитар­ного предприятия Территориальный Центр «Томскгеомониторинг» объ­ектами мониторинга на территории Томской области являются участки недр, представляющие собой геологические, гидрогеологические, ин­женерно-геологические тела, проявления ЭГП, приуроченные к этим телам, и т.д., в пределах которых оценивается состояние компонентов геологической среды и прогнозируются их изменения (Состояние 2002). В государственной системе мониторинга состояния недр на тер­ритории Томской области выделяются следующие подсистемы:

-           мониторинг подземных вод (подземных водных объектов);

-           мониторинг опасных экзогенных геологических процессов;

-           мониторинг месторождений полезных ископаемых, включая мониторинг месторождений углеводородного сырья и твердых (в том числе общераспространенных) полезных ископаемых;

-           мониторинг участков недр, используемых для целей, не свя­занных с добычей полезных ископаемых;


Основным источником формирования и пополнения информаци­онных ресурсов ГМСН являются данные о состоянии геологической среды, полученные при проведении регулярных наблюдений по опор­ной государственной наблюдательной сети федерального и территори­ального уровней. Для сбора информации используются различные ме­тоды наземных и дистанционных наблюдений.
1.2.2. Состав программных средств при мониторинге
При обработке пространственно распределенных данных ис­пользуются различные методы (с применением ГИС ArcInfo, ArcView с модулем Spatial Analyst) от самых простых - подсчет и определение по­ложения объектов, построение статистических поверхностей различны­ми методами интерполяции, сравнение данных одного покрытия с дру­гими и т.д. до сложных - создания картографических моделей изучае­мых объектов. ГИС не является полным набором пространственно-аналитических средств. Во многих случаях выполнялось комбинирова­ние инструментов ГИС с программой статистического анализа данных (пакет программ Statistika), средствами для математически сложных вычислений (пакет программ Mathematika), средствами пространствен­ного анализа и объемного математического моделирования геофильтра­ции и геомиграции (пакет программ Graundwater Modeling System). Большое значение придается развитию методов и методик компьютер­ной обработки материалов дистанционного зондирования. В настоящее время данные дистанционного зондирования (ДДЗ) все больше приме­няются при инженерно-геологических, геологических, экологических, гидрологических, гидрогеологических исследованиях, приходя на смену традиционным методам исследований и измерений. Внедрение методов исследований, использующих материалы ДДЗ, происходит в русле ши­рокой интеграции с компьютерными технологиями обработки и анализа пространственных данных. Использование компьютерных технологий обработки материалов ДДЗ позволяет оперативно получать актуальную и корректную информацию, которую можно использовать при:

-  актуализации топографических карт (создании и корректиров­ке сетей автодорог, железных дорог, гидрографии, построении ЦМР на основе данных стереосъемки и т.д.);

-              геоэкологических исследованиях;

-  количественной оценке динамики геологических и инженерно-геологических процессов;

-              ландшафтных и геоботанических исследованиях;

-      комплексном изучении и картографировании лесов, болот, почв и других компонентов природной среды;

-      обнаружении и контроле чрезвычайных ситуаций природного и техногенного происхождения и др.
1.3. Классификация видов мониторинга
В последние годы наряду с предложенными классификациями можно остановиться на одной из них (Хуторский и др., 1999), в которой классификация мониторинга окружающей среды проводится по сле­дующим признакам:

1) Классификация по наблюдениям за реакцией составляющей
биосферы:

-      биологический (биотический);

-      геофизический (абиотический);

2) Классификация по факторам и объектам воздействия монито-
ринга различных сред:

-      атмосферы - приземного слоя и верхней атмосферы, атмо­сферных осадков;

-      гидросферы - поверхностных вод (воды рек, озер и водохра­нилищ), вод океанов и морей, подземных вод

-              литосферы, в том числе почвы.

3)            Классификация по масштабам воздействия:

-      глобальный;

-      национальный;

-      региональный;

-      локальный;

-      детальный.

4)            Классификация по методам наблюдения:

-              спутниковый (дистанционный).

5) Классификация систем и подсистем (мониторинг по Ю.А. Из-
раэлю):

-      медико-биологический;

-      биологический;

-      климатический;

-    и варианты: биоэкологический, геоэкологический, биосфер­ный.

В своей монографии М.С. Панин (2002) приводит классифика­цию мониторинга, опираясь на фундаментальный труд под редакцией

Л.А. Муравья (Экология 2000). По объектам наблюдения различают атмосферный, воздушный, водный, почвенный, климатический монито­ринг, мониторинг растительности, животного мира, здоровья населения и т. д. Существует классификация мониторинга по факторам, источни­кам и масштабам воздействия (рис. 1.3.1 и табл. 1.3.1).
Таблица 1.3.1

Классификация систем (подсистем) мониторинга


(Экология ., 2000)

Принцип класси­фикации	Существующие или разрабатываемые системы (подсистемы) мони­торинга
Универсальные системы	Глобальный   мониторинг  (базовый,   региональный,   импактный уровни), включая фоновый и палеомониторинг. Национальный мо­ниторинг (например: Общегосударственная служба наблюдения и контроля за уровнем загрязнения внешней среды). Межнациональный мониторинг (например: Мониторинг трансгра­ничного переноса загрязняющих веществ).
Реакция основных составляющих биосферы	Геофизический мониторинг. Биологический мониторинг, включая генетический. Экологический мониторинг (включая вышеназванные).
Различные среды	Мониторинг антропогенных изменений (включая загрязнение и ре­акцию на него) в атмосфере, гидросфере, почве, криосфере и биоте.
Факторы и источ­ники воздействия	Мониторинг источников загрязнения. Ингредиентный мониторинг (например, отдельных загрязняющих веществ, радиоактивных излучений, шумов и т.д.).
Острота и гло­бальность про­блемы	Мониторинг океана. Мониторинг озоносферы.
Методы наблюде­ния	Мониторинг по физическим, химическим и биологическим показа­телям. Спутниковый мониторинг (дистанционные методы).
Системный под­ход	Медико-биологический мониторинг. Экологический мониторинг. Климатический мониторинг. Варианты: биоэкологический, геоэкологический, биосферный мо­ниторинг.

Мониторинг факторов воздействия - мониторинг различных хи­мических загрязнителей (ингредиентный мониторинг) и разнообразных природных и физических факторов воздействия (электромагнитное из­лучение, солнечная радиация, шумовые вибрации). Мониторинг источ­ников загрязнений - мониторинг точечных стационарных источников (заводские трубы), точечных подвижных (транспорт), пространствен­ных (города, поля с внесенными химическими веществами) источников. По масштабам воздействия мониторинг бывает пространственным и временным. По характеру обобщения информации различают следую­щие системы мониторинга:

-      глобальный - слежение за общемировыми процессами и явле­ниями в биосфере Земли, включая все ее экологические компоненты, и предупреждение о возникающих экстремальных ситуациях;

-      базовый (фоновый) - слежение за общебиосферными, в основ­ном природными, явлениями без наложения на них региональных ан­тропогенных влияний;

-              национальный - мониторинг в масштабе страны;

-      региональный - слежение за процессами и явлениями в преде­лах какого-то региона, где эти процессы и явления могут отличаться и по природному характеру, и по антропогенным воздействиям от базово­го фона, характерного для всей биосферы;

-      локальный - мониторинг воздействия конкретного антропо­генного источника;

-      импактный - мониторинг региональных и локальных антропо­генных воздействий в особо опасных зонах.

Классификация систем мониторинга может основываться и на методах наблюдения (мониторинг по физико-химическим и биологиче­ским показателям, дистанционный мониторинг).

Химический мониторинг - это система наблюдений за химиче­ским составом (природного и антропогенного происхождения) атмо­сферы, осадков, поверхностных и подземных вод, вод океанов и морей, почв, донных отложений, растительности, животных и контроль за ди­намикой распространения химических загрязняющих веществ. Гло­бальной задачей химического мониторинга является определение фак­тического уровня загрязнения окружающей среды приоритетными вы­сокотоксичными ингредиентами, представленными в таблице 1.3.2.
Таблица 1.3.2

Классификация приоритетных загрязняющих веществ и контроль за их содержанием в различных средах (Экология     2000)

Класс приори­тетности	Загрязняющие вещества	Среда	Тип про­граммы измерений
1	2	3	4
I	Диоксид серы и взвешенные частицы Радионуклиды (Sr-90, Cs-137)	Воздух Пища	И, Р, Б, Г И, Р
II	Озон ДДТ и другие хлорорганические соединения	Воздух Биота, человек	И, Б И, Р
III	Нитраты, нитриты Оксиды азота	Питьевая вода, пища Воздух	И И
IV	Ртуть и ее соединения Свинец Диоксид углерода	Пища, воздух Воздух, пища Воздух	И, Р И Б
V	Оксид углерода Нефтеуглеводороды	Воздух Морская вода	И Р, Б
VI	Фтористые соединения	Питьевая вода	И
VII	Асбест Мышьяк	Воздух Питьевая вода	И И
VIII	Микротоксины Микробиологическое заражение Реактивные углеводороды	Пища Пища Воздух	И, Р И, Р И

Физический мониторинг - система наблюдений за влиянием фи­зических процессов и явлений на окружающую среду (наводнения, вул­канизм, землетрясения, цунами, засухи, эрозия почв и т.д.).

Биологический мониторинг - мониторинг, осуществляемый с по­мощью биоиндикаторов (т.е. таких организмов, по наличию, состоянию и поведению которых судят об изменениях в среде).

Экобиохимический мониторинг - мониторинг, базирующийся на оценке двух составляющих окружающей среды (химической и биоло­гической).

Дистанционный мониторинг - в основном авиационный, косми­ческий мониторинг с применением летательных аппаратов, оснащенных радиометрической аппаратурой, способной осуществлять активное зон­дирование изучаемых объектов и регистрацию опытных данных.

Комплексный экологический мониторинг окружающей среды -это организация системы наблюдений за состоянием объектов окру­жающей природной среды для оценки их фактического уровня загряз­нения и предупреждения о создающихся критических ситуациях, вред­ных для здоровья людей и других живых организмов. При проведении комплексного экологического мониторинга окружающей среды: а) про­водится постоянная оценка экологических условий среды обитания че­ловека и биологических объектов (растений, животных, микроорганиз­мов и т.д.), а также оценка состояния и функциональной целостности экосистем; б) создаются условия для определения корректирующих действий в тех случаях, когда целевые показатели экологических усло­вий не достигаются.
1.4. Службы мониторинга
На территории Российской Федерации функционировало ряд служб мониторинга загрязнения природной среды и состояния природ­ных ресурсов среди которых выделяются и выделялись следующие: 1) Федеральная служба России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. Государственная система мониторинга Росгидромета базируется на сети пунктов режимных наблюдений. По состоянию на начало 1992 года её показатели характеризовались следующими данными.

Наблюдения за уровнем загрязнения атмосферного воздуха проводились в 334 городах Российской Федерации, из них регулярно на стационарных постах в 255 городах и посёлках, в большинстве из которых измерялись концентрации от 5 до 25 ингредиентов. Общий объём определений содержания вредных веществ в атмосферном воздухе городов и населённых пунктов за год составляет около 4 млн. проб.

Степень загрязнения почв оценивается по результатам более 30 -50 тысяч определений из проб, отбираемых в отдельные годы в 300 -500 хозяйствах.

Загрязнение поверхностных вод суши контролируется по всем основным водотокам и водоёмам. Так, за 1992 г. Отобрано и проанализировано почти 40 тысяч проб воды, выполнено около 950 тыс. определений по 158 гидрохимическим показателям. Гидробиологическими наблюдениями было охвачено 218 водных объектов.

Наблюдения за загрязнением морской среды по гидрохимическим показателям проводят 623 морские станции.

Сеть станций наблюдения транспортного переноса вредных веществ ориентирована на западную границу Российской Федерации. На трёх станциях наблюдения проводится отбор проб на атмосферный аэрозоль, диоксиды серы и азота, а также отбор проб атмосферных осадков.

В настоящее время насчитывается около 40 постов наблюдения системы комплексного мониторинга загрязнения природной среды и состояния лесной растительности, осуществляемого службами Росгидромета и лесного хозяйства.

Система контроля загрязнения снежного покрова на территории России осуществляется на 645 метеостанциях, охватывая площадь 17 млн. км . В пробах определялись ионы сульфата, аммония, значения рН, а также бенз(а)пирен и тяжёлые металлы.

Сеть системы глобального атмосферного фонового мониторинга (БАПМОН) состояла из станций трёх типов: базовых, региональных и региональных с расширенной программой.

На территории России шесть станций комплексного фонового мониторинга (СКФМ) были расположены в биосферных заповедниках. Работала система мониторинга важнейших компонентов атмосферы: озона, диоксида углерода, оптической плотности аэрозоля, химического состава осадков, атмосферно-электрических характеристик.

Наблюдения за этими компонентами входило в обязательную программу исследований в рамках ГСА (глобальной службы атмосферы) БАПМОН, а входящие в них станции являлись частью глобальных международных наблюдательных сетей. Наблюдения за радиационной обстановкой на территории Российской Федерации велись ежедневно. Более чем на 1300 метеостанциях измерялись уровни радиации на местности, на 300 пунктов - уровни радиационных выпадений, а на 50 из них - концентрации). Кроме того, проводились интенсивные работы по обследованию территорий пострадавших после аварии на Чернобыльской АЭС, в том числе подворные обследования в населённых пунктах на территории с плотностью загрязнения более 5 Ки/км².

В Росгидромете создана система оперативного выявления и исследования опасных эколого-токсикологических ситуаций, связанных с аварийным загрязнением окружающей природной среды.

2) Комитет Российской Федерации по геологии и использованию
недр, а ныне Министерство природных ресурсов России.
Наблюдательная сеть бывшего Роскомнедра насчитывала 18 тысяч
пунктов наблюдений естественного и нарушенного режимов подземных
вод и их химического состава. Данные наблюдений поступали в систему
Государственного водного кадастра.

3)    Министерство сельского хозяйства и продовольствия
Российской Федерации

Мониторинг загрязнения почв, растительной продукции, вод и снега тяжёлыми металлами, пестицидами и нитратами в агропромышленном комплексе осуществлялся с 1990 г. на 300 постоянно действующих реперных участках. Кроме того, на 350 стационарных контрольных участках проводились наблюдения за радиационной обстановкой, в которые входило ранее определение коэффициентов перехода радионуклидов из почвы в растения.

В 12 областях, загрязнённых в результате аварии на Чернобыльской АЭС, и в трёх областях по восточно-уральскому следу проводилось сплошное наземное радиологическое обследование сельскохозяйственных угодий, осуществлялся контроль за качеством сельскохозяйственной продукции от поля до перерабатывающего предприятия.

4)   Государственный комитет санитарно-эпидемиологического
надзора Российской Федерации. Санитарно-эпидемиологическая служба
ежегодно собирала информацию о состоянии окружающей среды в
связи с его влиянием на здоровье населения. Так, в 1991 году были
исследованы:

•        водопроводная вода - более 2 млн. анализов проб;

•        поверхностные воды суши - около 90 тысяч анализов;

•        почва - более 5 тысяч анализов;

•        атмосферный воздух - около 500 тысяч анализов;

•        пищевые продукты - более 3,2 млн. анализов;

•        источники шума - около 500 тысяч замеров;

•        источники вибрации - более 500 тысяч замеров;

•        источники электромагнитных и других излучений - более 2 млн. замеров.

Однако    эти    наблюдения    в     основном    не    являлись регламентированными и постоянными. С 1982 года функционировала

автоматизированная государственная система (АГИС «Здоровье»), охватывавшая 80 городов Российской Федерации, на базе которой осуществлялся поиск зависимости заболеваемости населения от уровня загрязнения окружающей среды.

С 1986 года на территории Российской Федерации функциони­ровала унифицированная система санитарно-гигиенического надзора за остаточными количествами пестицидов в пищевых продуктах и продовольственном сырье (УСК «Пестициды).
1.5. Системы автоматического мониторинга
По-видимому, первые автоматические системы слежения за па­раметрами внешней среды были созданы в военных и космических про­граммах. Известно, что уже в 50-е годы в системе ПВО США использо­вались семь эшелонов плавающих в Тихом океане автоматических буев, но самая впечатляющая автоматическая система по контролю качества окружающей среды была, несомненно, реализована в «Луноходе».

В настоящее время процесс миниатюризации электронных схем дошёл уже до молекулярного уровня, делая реальным полностью автоматизированные, с всеобъемлющим программным обеспечением, сложные многоцелевые и в то же время компактные, полностью автономные системы слежения за качеством окружающей среды. Их развитие в настоящее время сдерживается не техническими, а прежде всего финансовыми трудностями - они всё ещё стоят очень дорого - и, как ни  странно,  организационными  проблемами  многоуровневого управления такими системами, настолько информативными и потенциально мощными, что их создание и эксплуатация приобретают политическое значение. Можно даже сказать, что социально и психологически общество не готово к использованию таких систем, которые по существу опередили своё время, что в современном обществе скорее является правилом, чем исключением.

Основными структурными блоками современных автоматических систем мониторинга в настоящее время являются:

•      датчики параметров окружающей среды - температуры, солёности вод, солнечной радиации, ионной формы металлов в водной среде, концентраций основных загрязнений атмосферы и вод, включая СПАВ, гербициды, инсектициды, фенолы, гексахлорциклогексаны (пестициды), бенз(а)пирены и др.;

•      датчики биологических параметров - прироста древесины, проективного покрытия растительности, гумуса почв и др.;

•      автономное электропитание на основе совершенных аккумуляторов или солнечных батарей, прогресс в разработке которых также был обеспечен в течение последних 20-30 лет щедрым финансированием космических программ;

•      миниатюризированные радиопередающие и радиоприёмные системы, действующие на относительно короткое расстояние - 10 - 15 км;

•      компактные радиостанции, передающие на сотни и тысячи километров;

•      системы спутниковой связи;

•      современная вычислительная техника;

•      программное обеспечение ЭВМ.

В качестве простейшей автоматизированной системы слежения за параметрами окружающей среды приведём пример системы «Радуга», разработанной ассоциацией по решению экологических проблем г. Выборга.

выполнено по радиально узловому принципу и содержит следующие функциональные узлы:

-    три центра сбора и обработки информации (ЦСОИ), работающие независимо друг от друга, из них первый размещен в ТЦ ГМС, второй в службе ГО и ЧС г. Северска, третий в Госкомэкологии (отделе радиационного контроля).

-  распределенную измерительную сеть из 25 постов контроля (рис. 1.5.1). К настоящему времени установлены 25 постов радиационного контроля, независимо работающие на три центра сбора информации. Посты расположены в следующих населенных пунктах: Дзержинский, Зоркальцево, Губино, Моряковка, Самусь, Георгиевка, Наумовка, Малиновка, Светлый, комплекс очистный сооружений (ТНХК), ТНХК, учебно - исследовательский ядерный реактор ТПУ, г.Северск - 9 постов, г.Томск - 4 поста (речпорт, пл. Южная, Иркутский тракт, ул. Смирнова (АРЗ)).

Связь между ЦСОИ и постами контроля осуществляется по коммутируемым телефонным линиям. Посты контроля г. Северска подключены к ведомственной телефонной сети, не имеющей прямого выхода в г. Томск, что создает определенные трудности при получении информации. Разработчиком АСКРО в конце 1997 года установлено новое программное обеспечение, которое позволяет организовать обмен информацией между центрами сбора, используя котроллеры, входящие в состав аппаратурного обеспечения ЦСОИ. Таким образом, появилась возможность обмена данным между ЦСОИ г. Томска и г. Северска.

Каждый пост измеряет мощность экспозиционной дозы гамма-излучения через определенные промежутки времени (одна, две, четыре или восемь). Запоминает измерение значения и передает их в центр один или несколько раз в сутки по установленной программе, или по запросу оператора. В случае ухудшения радиационной обстановки и превышения установленного значения МЭД (30 мкР/час), пост самостоятельно выходит на связь с центром и включает специальный сигнал, который отключается только после снятия показаний дежурным оператором. Кроме того, может сообщить о выходе из строя (детектирующего блока), о несанкционированном доступе, об обрыве кабеля (соединяющего детектор с устройством сбора и подготовки данных (УСПД)) и прочих неполадках в системе поста.

АСКРО имеет возможность расширения своих функций за счет подключения к постам датчиков химического загрязнения воздуха, что предусмотрено планом развития системы. В дальнейшем АСКРО всех областей составят Единую государственную систему контроля радиационной обстановки (ЕГАСКРО) на территории Российской Федерации; аппаратные и программные средства АСКРО Томской области совместимы с техническим заданием по ЕГАСКРО.

В исполнении Постановления правительства Российской Федерации от 2.10.95 года № 1085 для обеспечения требований нормативных правовых документов: «Об использовании атомной энергии», « О радиационной безопасности населений», «Об охране окружающей природной среды», «О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера» на территории России должна была создана Единая автоматизированная система контроля радиационной обстановки (ЕГАСКРО). Государственным заказчиком-координатором работ по созданию, развитию и обеспечению функционирования ЕГАСКРО в целом является Государственный комитет Российской Федерации по охране окружающей природной среды. В соответствии с федеральной целевой программой (ФЦП) «Создание Единой государственной автоматизированной системы контроля радиационной обстановки на территории Российской Федерации» система должна быть создана в 1997-2002 годах в два этапа.

Первый этап (1997-1999 годы) предусматривал создание первой очереди системы, обеспечивающей автоматизированный контроль радиационной обстановки на основных радиационно-опасных объектах, в зонах их размещения, а также на территориях, загрязненных в результате радиационных аварий. Второй этап (2000-2002 годы) пред­полагал завершение создания подсистем и служб ЕГАСКРО и системы в целом, реализующих все функции, предусмотренные ФЦП.

Сроки выполнения этапов работ изменены в связи с объемами финансовых средств, направляемых на реализацию указанной ФЦП из федерального бюджета и других источников финансирования.

В настоящее время наиболее развиты системы контроля радиационной обстановки имеют Росгидромет, Минатом России, Минобороны России, Минздрав и Минсельхозпром России. Система радиационного мониторинга и лабораторного контроля Росгидромета осуществляет наблюдения за уровнями радиоактивного загрязнения объектов природной среды - почвы, атмосферного воздуха, поверхностных вод. В нее входит стационарная сеть из примерно 1400 метеостанций и постов, оснащенных приборами для определения мощности экспозиционной дозы гамма-излучения, около 500 пунктов отбора проб для измерения суммарной бета-активности и свыше 150 пунктов отбора проб атмосферных осадков и воды в основных водоемах. Действуют около 50 лабораторий, осуществляющих лабораторный анализ на гамма - и бета-активность и территорий в случае аварий на радиационно-опасных объектах (РОО). Радиационный контроль в системе Минатома России осуществляется объектами системами контроля, функционирующих на всех радиационно-опасных объектах отрасли. Основными задачами этих систем является обнаружение возможных утечек радиоактивных продуктов в звеньях технологического цикла, контроль дозовых уровней в рабочих помещениях, информационное обеспечение мероприятий по соблюдению норм радиационной безопасности, контроль сбросов и выбросов радиоактивных веществ в окружающую среду. Функционируют объектовые службы внешней дозиметрии, осуществляющие регулярные наблюдения за уровнями радиоактивного загрязнения объектов природной среды на территориях санитарно-защитных зон (СЗЗ) и зон наблюдения РОО. На ряде объектов оборудованы автоматизированные системы контроля мощности дозы, функционирующие в непрерывном режиме, проводятся работы по их совершенствованию.

На объектах Минобороны России радиационный контроль осуществляется специально подготовленными подразделениями, оснащенными необходимыми техническими средствами радиационной разведки. Измерения проводятся в автоматизированном и неавтоматизированном режиме. В настоящее время ведутся работы по созданию автоматизированной системы «Верея». Разработана организационно-функциональная структура системы и создан опытный участок первой очереди. Система «Верея» состоит из подсистем видов Вооруженных сил и подсистем военных округов (флотов). В каждой из территориальных зон ответственности в пределах округа действует сеть лабораторного контроля, обеспечивающая своевременную доставку проб от средств разведки в специальные лаборатории и их анализ. Информация от всех объектов в пределах военного округа в установленном порядке передается в пункты управления соответствующих зон ответственности и по подчиненности. В этих пунктах информация обобщается, после чего передается непосредственно на пункт управления подсистемы военных округов, а затем в оперативно-координационный центр системы.

В Минздраве, контроль за радиационным благополучием населения осуществляют около 230 радиологических подразделений территориальных центров службы Госсанэпиднадзора, оснащенных лабораторным оборудованием для проведения радиометрических, дозиметрических и спектрометрических исследований. Контролируется содержание радиоактивных веществ, в продуктах питания и в среде обитания человека. Осуществляется контроль за сохранностью и безопасным использованием источников ионизирующих излучений, а также выборочный контроль и оценка доз облучения персонала объектов и населения. На особо радиационно-опасных объектах и прилегающим к ним территориям контроль облучения обеспечивается силами специальной службы медицинско-санитарного обеспечения, находящегося в ведении Федерального управления медико-биологических и экстремальных проблем пи Минздраве России. В состав этой службы входит около 100 медико-санитарных частей и санитарно-эпидемиологических станций. Которые функционируют и осуществляют контроль облучения населения в районах размещения

РОО.

Служба радиологического контроля Минсельхозпрома включает в себя государственную агрохимическую и ветеринарную службы. Первая силами радиологических отделов свыше 100 центров и станции агрохимслужбы и 7 центров агрохимрадиологии осуществляет контроль почв сельскохозяйственных угодий, продукции растениеводства, кормов и удобрений. Вторая силами 80 радиологических отделов ветеринарных лабораторий субъектов Российской Федерации, 1200 районных межрайонных лабораторий, 1500 лабораторий ветсанэкспертизы на рынках, а также производственных ветеринарных лабораторий перерабатывающих предприятий осуществляют надзор за соблюдением ветеринарно-санитарных правил при производстве, переработке, хранении, транспортировке животноводческой продукции и при продаже сельхоз продукции на рынках. Более чем на 1700 контрольных участках и 400 контрольных пунктах распределенных по всей территории России проводятся систематические радиологические измерения. Ежегодно проводится свыше 1 млн. радиометрических. Спектрометрических и радиохимических исследований и свыше 4 млн. измерений уровней гамма-фона.

В системе бывшего Госкомэкологии России функции радиационно-экологического контроля были возложены на территориальные комитеты по охране окружающей среды и на Федеральный центр радиационно-экологического наблюдения и контроля. Специальные радиационно-экологические подразделения (отделы, группы), созданные примерно в половине территориальных комитетов, осуществляют контроль за сбросами и выбросами радиоактивных веществ и систематические наблюдения за их содержанием в объектах среды вблизи наиболее крупных РОО. Совместно с Минатомом России создана и функционирует система автоматизированного контроля радиационной обстановки в зонах наблюдения Смоленской и Нововоронежской АЭС.

На всей территории страны действует сеть наблюдения и лабораторного контроля руководимая МЧС России. В чрезвычайной ситуации в нее включаются подразделения контроля радиационной обстановки вышеперечисленных и некоторых других министерств и ведомств (МПР России, Рослесхоз и др.). В целом она насчитывает свыше 40 специализированных научно-исследовательских организаций и около 1000 лабораторий местного уровня различной ведомственной принадлежности. Поступающая из этой сети информация используется для принятия решений органами управления МЧС России, в рамках которого Действует автоматизированная информационно-управляющая система для обеспечения деятельности Российской системы предупреждения и действий в чрезвычайных ситуациях.

Основными недостатками действующих систем и служб контроля радиационной обстановки являются низкая оперативность получения, обобщения информации о параметрах радиационной обстановки, отсутствие необходимой координации в функционировании этих систем, методическая и метрологическая разобщенность, а также информационные барьеры, препятствующие комплексной оценке всей совокупности данных измерений. Существующая система контроля радиационной обстановки в настоящее время не является единым целым ни в организационном, ни в техническом, ни в методическом планах. Данные, получаемые различными системами и службами нередко дублируют друг друга и обычно трудно сопоставимы.

Очень слабо проработаны вопросы автоматизации процедур принятия решений в области управления радиационной безопасности, из-за чего получаемая информация о реальной и прогнозируемой обстановке используется с опозданием и неэффективно. Настоящая организация контроля радиационной обстановки и информационной поддержки принятия решений не вполне отвечает требованиям действующего законодательства в области обеспечения экологической и радиационной безопасности. В частности с введением в действие закона «О радиационной безопасности населения» существенно повышены полномочия органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации в обеспечении радиационной безопасности населения, в том числе в части организации контроля радиационной обстановки и информирования населения о ее состоянии, однако надежные инструменты для этих полномочий в субъектах Российской Федерации пока не созданы.

Как показывает опыт работы большинства стран с развитой атомной энергетикой и широким применением радиационных технологий, оптимальный путь организации качественного много многопараметрического контроля радиационной обстановки состоит в развитии и объединении существующих служб и сетей радиационного контроля и мониторинга в единую государственную систему и внедрение в максимально возможной степени автоматизированных средств измерения, передачи и анализа измерительной информации.

Система ЕГАСКРО создается в целях совершенствования геосударственного контроля радиационной обстановки на территории Российской Федерации и приведение его в соответствие с требованиями дейтсвующего законодательства в области обеспечения радиационной безопасности, оперативному обеспечению органов управления и надзора в области радиационной безопасности, а также населения достоверной информацией о текущем и ожидаемом состоянии радиационной обстановки, фактах, характере, масштабах и последствиях ее ухудшения.

Глава 2. Критерии оценки состояния природных сред
Оценка состояния и изменения окружающей среды природной среды является одной из важнейших функций геоэкологического мони­торинга. Оценка предполагает сравнение фактического или прогнози­руемого состояния среды с заранее определенными критериями. В каче­стве критериев могут выступать показатели исходного состояния на­блюдаемых компонентов и комплексов, характеристики так называемых объектов-эталонов (фоновые характеристики), но чаще всего в этом ка­честве используются различные нормативные показатели, характери­зующие меру возможного воздействия человека на природу.

В настоящее время в практике мониторинговых наблюдений ис­пользуются следующие основные группы нормативных показателей -санитарно-гигиенические и экологические.
2.1. Санитарно-гигиенические показатели
Санитарно-гигиенические показатели устанавливаются исходя из требований экологической безопасности населения. К ним в первую очередь следует отнести нормы предельно допустимых концентраций (ПДК) загрязняющих веществ в воздухе, воде, почвах и продуктах пи­тания, а также нормы предельно допустимых выбросов (ПДВ) в воздух и водоемы. ПДК - это максимальная концентрация веществ, не влияю­щая негативно на здоровье людей настоящего и последующих поколе­ний при воздействии на организм человека в течение всей его жизни. ПДВ называют максимальный объем веществ в единицу времени, кото­рый не ведет к превышению их ПДК в сфере влияния источника загряз­нения. В настоящее время насчитывается большое число нормативов допустимого содержания веществ и энергии различного происхожде­ния, Только ПДК для химических веществ установлено в воде водоемов около 1500. В атмосферном воздухе - более 450, в почве - более 100. При наличии столь внушительного числа показателей ПДК возникает необходимость определения перечня наиболее представительных ве­ществ, подлежащих контролю в процессе мониторинга.
2.2. Экологические критерии
Экологические                     критерии    рассматриваются    как    мера

антропогенного воздействия на экосистемы и ландшафты, при которой их основные функционально-структурные характеристики не выходят за пределы естественных изменений. Они призваны определить область

и границы допустимого состояния природных систем и дозволенного воздействия на них со стороны человека. Использование экологических критериев позволяет оценивать и ранжировать сложившиеся ситуации. Основываясь на данных нормативного документа, утвержденного Минприроды РФ 30 ноября 1992 «Критерии оценки экологической обстановки территорий для выделения зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия», выделяются «участки территории Российской Федерации, где в результате хозяйственной и иной деятельности происходят устойчивые отрицательные изменения в окружающей природной среде, угрожающие здоровью населения, состоянию естественных экологических систем, генетических фондов растений и животных», которые объявлены зонами чрезвычайной экологической ситуации (статья 58 Закона Российской Федерации «Об охране окружающей природной среды», раздел VIII «Чрезвычайные экологические ситуации»). Кроме этого, «участки территории Российской Федерации, где в результате хозяйственной либо иной деятельности произошли глубокие необратимые изменения окружающей природной среды, повлекшие за собой существенное ухудшение естественных экологических систем, деградацию флоры и фауны» объявляются зонами экологического бедствия (статья 59) (Критерии ., 1992).

Выявление зон экологического бедствия и зон чрезвычайных экологических ситуаций на основании предложенных критериев проводится с целью определения источников и факторов ухудшения экологической обстановки и разработки обоснованной программы неотложных мер по стабилизации и снижению степени экологического неблагополучия на обследуемой территории. Экологическая обстановка может классифицироваться по возрастанию степени экологического неблагополучия следующим образом:

1   - относительно удовлетворительная;

2   - напряженная;

3   - критическая;

4   - кризисная (или зона чрезвычайной экологической ситуации);

5   - катастрофическая (или зона экологического бедствия).

В рассматриваемом документе (Критерии ., 1992) предложены критерии для выделения зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия. Согласно ст.58 и ст.59 Закона «Об охране окружающей природной среды» оценка степени экологического неблагополучия территорий проводится по следующим признакам (табл. 2.2.1).

Признаки территорий крайних степеней экологического неблагополучия (Критерии ., 1992)

Положения	Степень экологического неблагополучия
	Экологическое бедствие ст.59	Экологический кризис ст.58
Окружающая природная среда	Глубокие необратимые изменения	Устойчивые отрицательные изменения
Здоровье населения	Существенное ухудшение здоровья населения	Угроза здоровью населения
Естественные экосистемы	Разрушение естественных экосистем (нарушение природного равновесия, деградация флоры и фауны, потеря генофонда)	Устойчивые отрицательные изменения состояния естественных экосистем (уменьшение видового разнообразия, исчезновение отдельных видов растений и животных, нарушение генофонда)

Последующими исследованиями Б.В. Виноградова, В.П. Орлова и др. (Виноградов и др., 1993), а также А.Г. Емельянова (1994) выделяются три уровня экологического неблагополучия территории -зоны экологического риска, кризиса и бедствия.

Зона экологического риска включает территории с повышенным загрязнением среды (содержание химических веществ в воде и тяжелых металлов в составе растительности в 2-5 раз выше ПДК), заметным снижением продуктивности растительности экосистем (на 1,5-3,5% в год), ведущим к их спонтанной деградации. Однако нарушения носят еще обратимый характер, поэтому ослабление антропогенных нагрузок может привести к улучшению экологической ситуации. Повышению качества возобновляемых ресурсов, частичному восстановлению ландшафтов. Деградация земель захватывает 5-20% территории.

Зона экологического кризиса характеризуется сильным загрязнением среды (содержание выделенных выше загрязнителей в 5­10 раз выше ПДК), резким снижением продуктивности (на 3,5-7,5% в год), потерей устойчивости и труднообратимыми нарушениями экосистем, предполагающими лишь выборочное хозяйственное использование территории. Деградация земель проявляется на 20-50% площади региона.

Зона экологического бедствия включает территории с очень сильным и устойчивым загрязнением среды (содержание загрязнителей более чем в 10 раз выше ПДК), разрушительной потерей продуктивности (более 7,5% в год), практически необратимой трансформацией экосистем, почти полностью исключающей их из хозяйственного использования. Деградация земель наблюдается на площади, превышающей 50% размера территории.

Оценка степени загрязнения атмосферного воздуха применительно к выделению зон экологического кризиса (ЭК) и экологического бедствия (ЭБ) производится, исходя из данных табл.

2.2.2.
Таблица 2.2.2

Критерии оценки степени загрязнения атмосферного воздуха по максимально разовым концентрациям (Критерии ., 1992)

Показатели опасности	Экологическое бедствие ст.59		Чрезвычайная экологическая ситуация ст.58
	«К»	% измерений выше ПДК	«К»	% измерений выше ПДК
I        класс II        класс III       класс IV       класс	>5 >7,5 12,5 20	>30 >30 >50 >50	3-5 5-7,5 8-12,5 12,5-20	>30 >30 >50 >50

В качестве экологических показателей, характеризующих воздействие загрязненного воздуха на природную среду (растительность, почвы, подземные воды и др.), могут выступать критические нагрузки и критические уровни загрязняющих веществ. Они рассматриваются как максимальные значения выпадений или концентрации в воздухе загрязняющих веществ, которые в долговременном плане не оказывают вредного воздействия на экосистемы и их компоненты. Критические уровни некоторых загрязнителей, влияющих на растительность наземных экосистем, приведены в таблице 2.2.3.

Таблица 2.2.3

Критические уровни загрязнения воздуха для растительности наземных экосистем применительно к выделению зон экологического кризиса (ЭК) и бедствия (ЭБ) (Критерии     1992 с дополнениями Емельянова, 1994)

Зона ЭК____ Зона ЭБ

Время

Критерии оценки степени загрязнения подземных вод для участков хозяйственных объектов (Критерии оценки., 1992 с дополнениями Емельянова, 1994)

Показатели	Относительно удовлетворительная ситуация	Зона ЭК	Зона ЭБ
Содержание загрязняющих ве-
ществ (нитраты, фенолы, тяже-
лые металлы, СПАВ, нефть и	3-5	10-100	>100
др.), ПДК
Хлорорганические соединения,	<1	1-3	>3
ПДК	<1	1-3	>3
Канцерогены, бенз(а)пирен, ПДК	<0,5	3-5	>8
Площадь области загрязнения, км 2	<3	10-100	>100
Минерализация, г/л

Критерии оценки опасности загрязнения питьевой воды и источников водоснабжения химическими веществами, согласно критерий оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия приводится в таблице 2.2.6.

Таблица 2.2.6


Критерии санитарно-гигиенической оценки опасности загрязнения питьевой воды и источников водоснабжения химическими веществами (Критерии ., 1992 с дополнениями согласно СП 11-102-97)

Критерии состояния почвенного покрова применительно к выделению зон экологического риска, кризиса и бедствия приведены в таблице 2.2.7.
Таблица 2.2.7

Критерии экологической оценки состояния почв (Критерии     1992 с дополнениями Виноградова и др., 1993)

Показатели	Норма	ЭР	ЭК	ЭБ
Площадь деградированных земель, % от
общей площади сельхозугодий	<5	5-30	30-50	>50
Содержание гумуса в почвах, % от	>90	70-90	30-70	<30
исходного
Содержание химических загрязнителей в	<1	1-3	3-10	>10
почве, ПДК	<0,5	0,5-1	1-3	>5
Содержание пестицидов в почве, ПДК	<0,6	0,6-1	1-3	>3
Содержание легкорастворимых солей, вес. % Содержание токсичных солей в почве,	<0,3	0,3-0,4	0,4-0,6	>0,6
	<1,1	1,1-1,3	1,3-1,4	>1,4
вес. %
Увеличение плотности почв, кратность по
сравнению с фоном	<1,1	1,1-1,4	1,4-1,2	>2
Фитотоксичность почвы (снижение числа
проростков), кратность по сравнению с
фоном

Критерии состояния растительности и животных применительно к выделению зон экологического риска, кризиса и бедствия представлены в таблице 2.2.8.

Критерии экологической оценки состояния растительности и

животного населения (Критерии     1992 с дополнениями Виноградова и др., 1993)

Показатели	Норма	ЭР	ЭК	ЭБ
Разнообразие      видов      растений     и
животных(уменьшение              критерия
Симпсона, %)	<10	10-20	20-50	>50
Плотность популяции вида - индикатора
антропогенной нагрузки, % от исходной	<10	10-20	20-50	>50
Относительная      площадь      коренных
ассоциаций, %	>60	40-60	40-20	<10
Повреждение  древостоев техногенными
выбросами, % от общей площади	<5	5-30	30-50	>50
Проективное        покрытие        степной
пастбищной    растительности,     %    от	>80	60-70	20-50	<10
нормального
Продуктивность                   пастбищной	>80	60-70	10-30	<5
растительности, % от потенциальной
Уменьшение    численности    охотничье-
промысловых видов животных, число раз	<2	2-3	3-10	>10
от нормального
Биомасса почвенной мезофауны, % от	<90	60-80	30-50	<20
нормальной

Геодинамические показатели деформации геологической среды с экологическими последствиями могут быть представлены в форме интенсивности и масштаба проявления современного напряженно-деформированного состояния верхних частей литосферы. Эти показатели определяются параметрами критических скоростей деформации и масштабом ожидаемого сейсмического эффекта. Если исходить из значения порога разрушения любых твердых тел порядка 0,0001 отн. ед., то в качестве предельного (критического) уровня геодинамического воздействия для всех типов объектов можно использовать величину деформации в 0,00001 отн. ед., которая применяется при оценке аномальных техногенных деформаций. Исходя из установленных фактов пространственно-временного изменения современных деформационных процессов в зонах разломов, предельный (критический) уровень деформации в 0,00001 может быть достигнут в локальных зонах в течение 15-30 лет. Эти сроки соизмеримы с минимальными сроками эксплуатации особо ответственных объектов и сооружений. Нарушение их функционирования может привести к критическим экологическим последствиям. Уровень деформации в 0,0001 отн. ед. приводит к таким нарушениям геологической среды, которые можно отнести к зонам экологического бедствия (табл. 2.2.9).
Таблица 2.2.9

Критерии оценки экологической опасности деформаций и изменения геологической среды (Критерии ., 1992)

Показатели       _____________ Параметры_________      Относительно

	Экологическое бедствие (ст.59)	Чрезвычайная экологическая ситуация (ст.58)	удовлетворительная ситуация
Аномальные техногенные деформации горного массива (более 0,00001 отн. ед.) и индуцированная сейсмичность, % территории	Более 40-50	20-40	2-3
Механические нарушения горного массива при недропользовании, ведущие к загрязнению геологической среды. Аномальные деформации горных пород, в отн. ед.	0,0001	0,00001	менее 0,000001
Просадки земной поверхности, оползни, сели, карсты, обусловленные техногенной нагрузкой, % территории	более 30	20-30	менее 5

Проявление экзогенных геологических процессов может происходить независимо от деятельности человека. Однако, техногенные факторы могут усиливать или ослаблять проявление экзогенных геологических процессов. Неразумное вмешательство человека в естественный ход развития экзогенных геологических процессов может вызвать их катастрофическую активизацию и привести к необратимому изменению природных ландшафтов. К этим факторам относятся оползни, сели, карсты, оседание поверхности и другие.

2.3. Оценка степени антропогенных изменений природных сред
В системе мониторинга геологической среды важным моментом являются проблемы оценки существующих или возможных техноген­ных воздействий на геологическую среду. Вопросы систематизации техногенных воздействий на геологическую среду начали разрабаты­ваться с 50-60-х годов. В настоящее время предложено много как об­щих, так и частных классификаций техногенных воздействий, постро­енных по разным признакам деления. Существующие схемы типизации техногенных воздействий разрабатываются в трех направлениях: 1) по видам хозяйственной деятельности; 2) по набору определенных воздей­ствий на конкретный компонент геологической среды; 3) по комплексу параметров, отражающих природу воздействия. Одна из перовых попы­ток типизации техногенных воздействий по комплексу признаков была сделана Котловым Ф.В. (1978). Им выделены категории техногенных воздействий по времени действия, направленности, площади и другим признакам. Кроме того, по воздействию на определенный компонент геологической среды им выделено три вида воздействия: 1) напряжен­ное состояние пород; 2) тепловое состояние пород и подземных вод; 3) режим поверхностных и подземных вод. В дальнейшем Ф.В. Котлов увязал типизацию техногенных воздействий с классификацией вызван­ных ими процессов, а затем с изменением природных физических по­лей. Близка к этой систематизации и схема М. Арну (1984), а также схе­ма выделения признаков типизации, предложенная Е.М. Сергеевым и В.Т. Трофимовым (1985).

Одним из главных вопросов при разработке классификации тех­ногенных воздействий является вопрос о признаках типизации или де­ления. Разрабатывая классификацию техногенных воздействий на гео­логическую среду В.Т.Трофимовым, В.А. Королевым и А.С. Герасимо­вой (Трофимов и др., 1995), в ее основу были положены следующие ме­тодологические положения:

1. Признаки типизации должны отражать основные черты тех­ногенных воздействий на геологическую среду разной природы.

2.     В таксономическом ряду воздействий целесообразно выде­лять класс (подкласс), тип, вид и разновидность воздействия.

3.     Все выделяемые таксоны не должны зависеть от иерархиче­ского уровня рассмотрения геологической среды.

4.     Выделяемый вид (разновидность) воздействия должен харак­теризоваться конкретными количественными параметрами, отражаю­щими его особенности, а также однозначно соотноситься с источником, его вызывающим и обусловливающим.

5.     В типизации должны быть учтены лишь «первичные» техно­генные воздействия, непосредственно влияющие на основные компо­ненты геологической среды: горные породы, почвы и искусственные грунты, рельеф территории, подземные воды и геодинамические про­цессы.

6.     Использование в типизации таких признаков деления, кото­рые могут быть общими для всех типов воздействия.

В соответствии с указанными принципами была составлена клас­сификация техногенных воздействий на геологическую среду (Трофи­мов и др., 1995), приведенная в приложении 1.

Проблема оценка существующих или возможных техногенных воздействий на геологическую среду является центральной в системе мониторинга. Методика типизации геологической среды с учетом ком­понентов геологической среды (рельеф, горные породы, подземные во­ды, геологические и инженерно-геологические процессы) в инженерной геологии достаточно полно разработана И.В. Поповым и др. (1974), Е.М. Сергеевым (1979), В.Т. Трофимовым и др. (1988), Г.А. Голодков-ской и др. (1989), Д.Г. Зилингом, А. С. Герасимовой и др. (1994) и дру­гими. Одним из главных вопросов в методике оценки воздействия на геологическую среду (ОВГС) является выбор и обоснование критериев для оценки изменений состояния геологической среды или просто - ее измененности. Согласно В. А. Королева (1995), все многообразие част­ных критериев ОВГС объединяется в пять групп:

1. В группе геохимических критериев оценивается химическое, бактериологическое, механическое и радионуклидное техногенное за­грязнение поверхностных и подземных вод, почв, пород зоны аэрации, искусственных грунтов и донных осадков. Некоторые основные геохи­мические показатели, используемые для оценки различных видов за­грязнений геологической среды приведены в таблице 2.3.1.

Показатели оценки некоторых видов загрязнений геологической среды

(Королев, 1995)

Подкласс воз­действия	Вид воздействия	Показатели изменения геоло­гической среды	Единицы измерения
Радиоактивное	Короткоживущие радио­нуклиды Долгоживущие радио­нуклиды	Мощность экспозиционной дозы гамма-излучения на расстоянии 10 см от источ­ника Удельная альфа-активность Удельная бета-активность	мР/ч мкР/ч Ки/кг Бк/кг Ки/кг Бк/кг
Химическое	Все виды (приложение 1)	Коэффициент концентрации загрязнения Коэффициент техногенной геохимической нагрузки Общий показатель техноген­ной нагрузки Модуль техногенного за­грязнения Градиент техногенного за­грязнения	мг/кг х м
Биологическое	Микробиологическое загрязнение Бактериологическое за­грязнение	Коэффициент концентрации микробов Коэффициент концентрации бактерий Бактериальные индексы

2. Группа инженерно-геологических критериев. Критериями данной группы оценивается площадная и относительная поражённость исследуемой территории как природными, так и инженерно-геологическими процессами с расчетом соответствующего коэффици­ента поражённости. Методика их изучения изложена в ряде методиче­ских рекомендаций и в работах Г.К. Бондарика и др. (1990), А.Л. Ревзо-на (1992), Г.А. Голодковской и др. (1979) и других, что не вызывает за­труднений в практической деятельности, в том числе и в системе мони­торинга геологической среды. Близкий методический подход реализо­ван в СНиП 2.01.15-90, где выделены опасные процессы и приведена таблица для определения их активности. В данном нормативном доку­менте предложено разделять наиболее развитые на данной территории экзогенные геологические процессы на несколько групп, различающих­ся воздействием на условия строительства, ресурсы территории и эко­логические последствия. Для оценки степени поражённости территории могут использоваться различные градации, например, указанные в таб­лице 2.3.2.

Таблица 2.3.2

Оценка степени пораженности территории экзогенными геологически­ми и инженерно-геологическими процессами (СНиП 2.01.15-90)

Степень поражённости, %	Нарушенность территории	Название категории
Менее 5 5 - 25 более 25	Ненарушенная Средненарушенная Сильнонарушенная	Благоприятная Неблагоприятная Весьма неблагоприятная

3.       Группа гидрогеологических критериев. Данная группа вклю­чает в себя традиционные гидрогеологические характеристики, к кото­рым относятся: глубины залегания уровня грунтовых вод, размеры де-прессионных воронок, качественный состав подземных вод, водопрони­цаемость и водопроводимость пород, минерализация подземных вод, взаимосвязь поверхностных и грунтовых вод, изменение пьезометриче­ских уровней основных водоносных горизонтов, изменение (инверсия) речного стока и другие. При мониторинге геологической среды данные показатели используются для оценки скоростей техногенного измене­ния различных гидрогеологических процессов во времени.

4.       Группа геоморфологических критериев. Группа включает в себя характеристики, используемые для оценки степени измененности рельефа как элемента геологической среды. В качестве данных критери­ев могут использоваться площадь и размах техногенного рельефа, кото­рый включает в себя как положительные, так и отрицательные формы, созданные в процессе техногенной деятельности, в том числе участки планировочных работ со срезкой грунта или отсыпкой (намывом) и ре­культивируемые территории. В рамках ОВГС оценка степени изменен-ности рельефа для различных территорий (равнинных, предгорных, горных и др.) проводится по разным градациям (шкалам) со слабо-, средне- и сильноизмененным рельефом. Исходя из этих градаций, пло­щади горных отводов с глубокими карьерами, разрезами, высокими внешними отвалами, терриконами и мульдами оседания будут класси­фицироваться как территории с сильноизмененным или переработан­ным рельефом, кроме этого, при мониторинге появляется возможность указанные выше геоморфологические критерии дополнить показателя­ми скорости техногенного изменения рельефа.

5.       Группа ресурсных критериев. Группа включает в себя оценку степени техногенной измененности природных ресурсов исследуемой территории, таких, как подземные и поверхностные воды, почвы и т.д. Состояние ресурсов поверхностных вод (без учета влияния на них за­грязнения) может оцениваться по изменению их стока, а по возможно­сти, и по изменению его режима применительно ко всему бассейну реки или его части. По первому критерию (увеличению или уменьшению стока) можно использовать шести- или трехшаговые градации, показан­ные в таблице 2.3.3.
Таблица 2.3.3

Оценка ресурсов поверхностных вод по увеличению или уменьшению

стока (Королев, 1995)

Шестишаговая градация		Трехшаговая градация
Категория стока	Изменение стока, %	Категория стока	Изменение стока, %
1.   Неизмененный 2.   Слабоизмененный 3.   Среднеизмененный 4.   Сильнонарушенный 5.  Очень сильно нарушен- ный 6.  Техногенно- преобразованный	0 до 15 15 - 25 25 - 50 50 - 90 более 90	1.      Слабоизмененный 2.      Среднеизмененный 3.      Сильноизмененный	до 15 15 - 25 более 25

Глава 3. Методы и организация мониторинга 3.1. Методы и виды исследований

Методы исследований, необходимые для проведения монито­ринга, определяются с учетом конкретных природно-территориальных комплексов (ПТК), ландшафтно-почвенных, геоморфологических, гео­химических и других условий. Они могут включать результаты ранее проведенных геологических, инженерно-геологических, гидрогеологи­ческих и геохимических исследований. Интерпретация результатов ранее проведенных исследований:

-         дешифрирование космо- и аэроснимков;

-         аэрогамма-спектрометрической съемки;

-         геохимических исследований;

-         гидрогеологических;

-         инженерно-геологических;

-         гидрогеохимических;

-         гидролитогеохимических;

По результатам дешифрирования материалов аэрокосмических съемок (МАКС) можно обоснованно расчленить исследуемый район на определенные природно-территориальные комплексы (ПТК). Районирование по выделенным ПТК позволит создать картографическую основу для выполнения мониторинга.

Материалы аэрогамма-спектрометрической съемки (АГСС) позволят получить информацию о природной или техногенной зараженности изучаемой территории радиоактивными элементами или радионуклидами природного или искусственного происхождения, выявить ареалы загрязнения.

Результаты геохимических исследований позволят определить зону воздействия предприятия и установить перечень химических элементов, характерный для данного типа производства.

Гидрогеологические и гидрогеохимические исследования позволят определить закономерности уровенного режимиа подземных вод, условия питения и разгрузки, ресурсов, взаимосвязи подземных и поверхностных вод, уровни концентрации тяжелых металлов, радионуклидов и других вредных веществ в подземных и поверхностных водах, оценить роль вод в развитии процессов засоления, переувлажнения и многое другое.

Наряду с ранее полученными материалами, потребуются дополнительные исследования, которые будут включать следующие виды исследований:

-         атмогеохимические;

-         ландшафтные;

-         почвенные;

-         геоботанические;

-         биологические;

-         медико-геохимические;

-         минералогические;

-         радиографические;

Атмогеохимический метод исследований предназначается для изучения пылевой нагрузки и особенностей вещественного состава пыле-аэрозольных выпадений изучаемой территории.

Ландшафтные и почвенные исследования позволят детально изучить ландшафты, 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 (Региональные 1998; Глазовская, 2002; Мотузо-ва, 2001; Геохимия ландшафтов..., 2002).

Геоботанические и биологические методы включают изучение природного и техногенного загрязнения растительности и биоты.

Минералогические методы позволят по данным эколого-геохимических исследований в пробах изучить минеральный состав атмосферных выпадений, почв и установить присутствие техногенных составляющих, характерных для предприятий. Основными методами в составе комплекса минералогических исследований являются рентгенофазовый анализ, микрорентгеноспектральный микрозондовый и электронная микроскопия (Голева и др., 1994; 1995; 1997).

Радиографический метод (f-радиография) позволит установить пространственное распределение U-235, для которого максимальная чувствительность определения составляет n x 10^-10 % (Берзина, 1993; Рихванов, 1997). В основу метода f-радиографии положено вынужден­ное деление тяжелых радиоактивных элементов. Детекторами осколков вынужденного деления в f-радиографии служат специально подобран­ные внешние детекторы (лавсан, макрофол, стекло, слюда и др.), приле­гающие вплотную к поверхности объекта во время облучения. После облучения, детектор отделяют от исследуемого объекта и подвергают химическому травлению. Химическое травление делает дефекты (треки) структуры радиоактивного происхождения в детекторе видимыми в оп­тическом микроскопе при увеличениях 100^х - 400^х.

При постановке работ мониторинга вначале составляется про­грамма по организации и ведению мониторинга, в которой предусматривают предварительный сбор и анализ по площади, намеченной к исследованию, опубликованных и фондовых материалов, характеризующих природные условия и особенности сельскохозяйственного и промышленного производства.

Площади проведения мониторинга могут быть обеспечены комплектом мелкомасштабных карт и схем, в том числе топографических, материалами аэрокосмических, почвенных, геологических, геохимических, радиометрических, гидрогеологических и других съемок, данными специальных экологических исследований по сельскохозяйственному и промышленному производству, сведениями по климату и их фоновых характеристик.

Проведение работ при мониторинге сопровождается составлением выписок и выкопировок, дающих характеристику важных опорных почвенных разрезов, буровых скважин, колодцев и т. п. Результатом работы является карта фактического материала, синтезирующая все точки наблюдений, по которым получены интересующие сведения.

Одновременно осуществляется подготовка (применительно к специфики работ) стандартизированных форм регистрации полевых наблюдений (перфокарт, бланков, таблиц, анкет, банка данных для ПЭВМ, программно-математического обеспечения и т.д.).

В зависимости от сложности строения площадей, геологической, гидрогеологической, геофизической, геохимической, агрохимической, биологической изученности, дешифрируемости МАКС, объемов опубликованных и фондовых материалов, устанавливается общая продолжительность подготовительного периода для мониторинга от 3 до 6 месяцев.

Исследования при мониторинге начинаются с рекогносцировоч­ного обследования района работ отдельными маршрутами для иденти­фикации установленных в ходе подготовительного периода специфиче­ских особенностей природной среды и воздействующих на нее техно­генных нагрузок. В маршрутах непрерывно ведутся геоморфологиче­ские, почвенные, геоботанические, гидрогеологические и другие необ­ходимые наблюдения для уточнения мест точек отбора объектов при­родной среды, а также мест заложения шурфов и скважин. 3.1.1. Атмогеохимические исследования
Атмогеохимический метод исследований предназначается для изучения пылевой нагрузки и особенностей вещественного состава пыле-аэрозольных выпадений данного района. Пылеаэрозольные выпа­дения анализируются, главным образом, путем отбора проб снега. Ра­боты по отбору проб снега производятся обычно в конце зимы на про­филях, ориентированных по направлению розы ветров, а также вкрест ее простирания. Пробы отбираются с учетом элементов рельефа и их экспозиции по отношению к направлению ветропылевого переноса (на водоразделах, склонах, террасах, поймах), а также на участках техно­генных газопылевых выбросов, где сеть опробования сгущается.

Все работы выполняются с учетом методических рекомендаций приводимых в работах Василенко В.Н. и др. (Василенко и др., 1995), Назарова И.М. и др. (Назаров и др., 1978), методических рекомендациях ИМГРЭ (Методические..., 1982) и руководстве по контролю загрязнения атмосферы (РД 52.04.186-89). Места отбора проб желательно совме­щать с основными точками наблюдений. В случае, когда отбор снега за­труднен из-за метериологических условий, то отбор проб пыле-аэрозольных выпадений проводят с планшетов. Установка планшетов и сбор материала на них требует определенных методических приемов связанных с нанесением на поверхность скрепляющих материалов в ви­де вазелина или марлевого полотна.

Пробы для анализа атмосферного воздуха на определение пыли отбираются преимущественно в местах возможных загрязнений. Для характеристики фоновой запыленности воздуха должны использоваться результаты определений Госкомгидромета.

Эффективно определение зон интенсивной пылевой нагрузки пу­тем дешифрирования материалов зимних аэро- и космических съемок.

3.1.2.              Гидрогеологические и гидрогеохимические исследова-
ния
Гидрогеологические исследования направлены на изучение гидрогеохимических и гидродинамических параметров и процессов, определяющих состояние и динамику поверхностной и подземной гидросферы и непосредственно воздействующих на природную среду (Fried, 1975; Гольдберг и др., 1984; Graund 1987; Шестаков, 1988; Гаев, 1989; Мироненко, 1993; Шварцев, 1998).

При проведении гидрогеологических исследований особое внимание следует обратить на изучение защитных свойств пород зоны аэрации путем определения их сорбционных параметров. Косвенным показателем условий миграции загрязняющих веществ через зону аэрации может являться распределение их концентрации в вертикальном разрезе. Пробы на определение сорбционных параметров отбираются из пылеватых и глинистых грунтов, анализу подлежат также алевролитовая и пелитовая фракции песчаных и крупнозернистых отложений. Должна быть опробована каждая литологическая разность пород; в интервале 0-1 м пробы отбираются в среднем через 0,25 м, до уровня грунтовых вод первые 10 м через 0,5 м и далее через 1 м и с контактов пород. Натурное изучение сорбционных параметров производится на специальных типовых участках.
3.1.3.              Гидролитогеохимические исследования
Для получения надежной характеристики техногенных аномалий в зонах воздействия конкретных источников загрязнения наряду с гид­рогеохимическими исследованиями предусматриваются и гидролитоге-охимические. 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 литоло-го-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; Ланд-шафтно-геохимические 1989; Геохимия ландшафтов 2002; Гла-зовская, 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 ландшафт-но-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 пред-почителен 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. 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 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 м . 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).

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
Sc	Острые респираторные инфекции
Co	Анемии, гипертоническая болезнь, атеросклероз
As	Умственные растройства, рак молочных желез	Туберкулез
Br	Гипертоническая болезнь, острые рес­пираторные инфекции	Раковые заболевания ротовой по­лости и мочевого пузыря
Mo	Неоплазмос простаты, лейкемия, острый инфаркт миокарда	Раковые заболевания ротовой по­лости, цереброваскулярные забо­левания, цирроз печени
Cd	Туберкулез, нефриты, нефротические синдромы и нефрозы	Рак легких, молочной железы, простаты, лейкемия, анемия
Sb	Менингококковые инфекции, врожден­ные аномалии головы и системы крово­обращения	Сахарный диабет
Cs	Гипертоническая болезнь, острый ин­фаркт миокарда, нефриты и нефрозы	Цереброваскулярные заболевания
La	Врожденные аномалии головы и крове­носной системы кровообращения	Менингококковая инфекция, са­харный диабет, нефриты, нефрозы
Hg	Острые респираторные инфекции	Менингококковые инфекции

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.).

5 9

13

н        »          И Щ            ч ■        *        в	2 6	«ой	3 7	v          V    V    w
		•
О	10		11

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)
Такая карта строится на основе аналитического материала, съе­мочных работ и специальных исследований. Для исключения перегру­женности карты источники техногенных воздействий на ней не показа­ны, но тем не менее она анализируется вместе с предыдущей картой. Эта карта очень важна в системе мониторинга, поскольку позволяет вы­явить 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 воз­действий позволяет выявить особенности пространственного изменения зон влияния, а значит обоснованно разместить наблюдательную сеть мониторинга.

Фрагмент карты-схемы организации наблюдательной сети мони­торинга той же территории показан на рисунке 3.2.4.

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 особо сложными зкологическими условиями.

Следует иметь в виду, что в отдельных случаях за пределами са-нитарно-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 исследовани-
ям
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.
3.4.            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.
Глава 4. Мониторинг состояния отдельных природных сред и экзогенных геологических процессов
4.1. Мониторинг атмосферного воздуха
4.1.1 Общая характеристика
Главными компонентами атмосферного воздуха являются газы, представленные в таблице 4.1.1.

Таблица 4.1.1

Состав сухого незагрязненного воздуха (Тарасов и др., 2000)

Газ	Концентрация по объему
Азот (N2)	78,084%
Кислород (О2)	28,946%
Аргон (Ar)	0,934%
Диоксид углерода (СО2)	340 млн-1 (переменная)
Неон (Ne)	18,18 млн-1
Гелий (He)	5,24 млн-1
Метан (СН4)	1,3-1,6 млн-1
Водород (Н2)	0,5 млн-1
Оксид азота (NO2)	О,25-0,35 млн-1
Ксенон (Xe)	0,087 млн-1

Совокупность мельчайших твердых частиц и капель, подвержен­ных броуновскому движению и обладающих пренебрежимо малой спо­собностью к седиментации, называется аэрозолем. Обычно радиус аэро­зольных частиц менее 1 мкм. Более крупные частицы принято называть пылью. Даже самый чистый атмосферный воздух всегда содержит аэро­золь, поскольку последний образуется в результате естественных про­цессов и без участия человека.

Несмотря на свои малые размеры и невысокие концентрации аэ­розольные частицы играют исключительно важную роль в формирова­нии климата и тех рисков здоровью населения, которые всегда сопро­вождают человеческую деятельность. Особенно опасны радиоактивные аэрозоли.

Вода в атмосферном воздухе составляет менее 2% и ее следует рассматривать как важнейшую составляющую, определяющую протекание многих химических реакций в атмосфере и являющуюся основным источником гидроксил-радикалов. Последние, как известно, обуславливают трансформацию многих органических и неорганических веществ в атмосфере. Наличие паров воды - обязательное условие образования атмосферных смогов лондонского типа.

Разнообразные технологические процессы и виды человеческой деятельности являются источником многочисленных газовых примесей в атмосфере (Берлянд, 1975; Методические 1990). К таким примесям относятся прежде всего диоксид серы - SO₂ и монооксид углерода - СО, выбрасываемые в больших количествах предприятиями цветной металлургии и тепловыми электростанциями (SO2), а также предприятиями черной металлургии (СО) (Анданьев и др., 1973). Знание уровня их концентрации в регионах важно, поскольку нормирование выбросов зависит от величины фоновых концентраций нормируемых веществ. В случае SO₂ и СО региональные фоновые концентрации колеблются в весьма широких пределах, оставаясь все же ниже ПДКсс. Превышения над фоновыми в среднем составляют: СО -до 1250 раз, SO₂ - до 300 раз, NO₂ - до 25 раз.

Основными показателями качества атмосферного воздуха, характеризующими воздействие на природную среду, являются: критические нагрузки (потоки массы в единицу времени в объект окружающей среды); критические уровни концентрации ЗВ (максимальные значения выпадений концентраций в атмосферном воздухе), которые не приводят к вредным воздействиям на структуры и функции экосистем в долговременном плане. Основные критерии опасности загрязнения воздуха основаны на санитарно - гигиеническом нормативе - предельно допустимой концентрации (ПДК) вредных примесей. В России при установлении ПДК принимается самый низкий уровень воздействия, когда еще не обнаруживается никакого прямого или косвенного вредного воздействия загрязнения на человека. Для оценки степени кратковременного воздействия примеси на организм человека применяются максимальные разовые ПДК, относимые к 20 -30 минутному интервалу времени. Уровень загрязнения атмосферы обычно описывается набором статических характеристик для ряда измеряемых вредных веществ. Для оценки степени загрязнения атмосферы средние (максимальные) концентрации веществ нормируются на величину средней (максимальной) концентрации для большого региона или на санитарно - гигиенический норматив (ПДК). Нормированные характеристики загрязнения атмосферы иногда называют индексом загрязнения атмосферы (ИЗА). В практической работе используют большое количество различных ИЗА. Некоторые из них основаны на косвенных показателях загрязнения атмосферы, например, на видимости атмосферы, на коэффициенте прозрачности (Тарасов и др., 2000).

Индекс загрязнения атмосферы (ИЗА) рассчитывается по форму­ле:

^{иза =пс/лД№Къ}

где C_i - содержание вещества;

K_i- коэффициент, учитывающий класс опасности.

Величины ИЗА:

< 2.5        чистая атмосфера

2.5- 7.5    слабо загрязнённая

7.5- 12.5    загрязнённая

12.5- 22.5    сильно загрязнённая

22.5- 52.5    высоко загрязнённая

> 52.5        экстремально загрязнённая
ИЗА можно разделить на 2 основные группы:

1.             Единичные индексы загрязнения атмосферы одной примесью.

2.      Комплексные показатели загрязнения атмосферы
несколькими веществами.

4.1.2. Метеорологические условия и распространение загрязняющих веществ. Потенциал загрязнения атмосферы
Перенос веществ на большие расстояния, например, из северного полушария в южное, т. е. из мест наиболее интенсивной промышленной деятельности человека в места относительно менее нагруженные, происходит с воздушными потоками - ветрами. Известно, что существуют ветры, господствующие на протяжении большей части года. Они обусловлены общей циркуляцией атмосферы под действием разогрева воздуха солнцем. Определенный вклад в движение атмосферы вносит и вращение земли (кариолисово ускорение). Хотя общие причины и силы, приводящие к глобальным течениям хорошо определены, точность детального предсказания таких течений (предмет метеорологии) остается пока невысокой.

Известно, что ни одно предприятие не может функционировать без выбросов в атмосферу или сбросов в водоемы или водотоки. Попадая в эти текучие среды, вещества должны быть как можно быстрее и тщательнее перемешаны с принимающей средой, чтобы концентрация в регламентируемых точках не превышала нормативные (допустимые) значения. При этом используется свойство текущих сред переносить   вещество   и   момент   количества   движения   во   всех направлениях (в т. ч. и против основного потока). Такое свойство движений, если они упорядочены, связано с конвекцией, а при больших интенсивностях в случае потери дальнего порядка - с турбулентностью.

Существуют три механизма, приводящие к уменьшению концентрации ЗВ в атмосфере:

1.                   уже названное выше рассеяние (путем конвективного и турбулентного) перемешивания выбросов в атмосфере;

2.                   деградация (трансформация), в результате химических и биохимических процессов;

3.                   иммобилизация, т. е. потеря подвижности загрязняющих веществ (ЗВ) в результате физико-химических процессов адсорбции или биохимических процессов поглощения.

Рассеяние - основной и самый дешевый способ достижения существующих нормативов. Его, конечно, нельзя назвать идеальным с точки зрения устранения загрязнения атмосферы. Расчет делается на пороговый характер проявления негативных воздействий и на самоочищающую способность атмосферы. Движущей силой процесса рассеяния с термодинамической точки зрения является стремление системы к сглаживанию градиентов химического потенциала.

Деградация - термин, строго говоря, относящийся к органическим веществам, для неорганических веществ чаще используют термин трансформация. Отмечают химические, фотохимические и биологические виды деградации и трансформации. Трансформация неорганических веществ сопровождается изменением форм существования ЗВ (комплексообразование, гидролиз, реакции окисления - восстановления ).

Свойство атмосферы рассеивать загрязнение количественно определяется величиной потенциала загрязнения атмосферы (ПЗА), который введен в США и в последнее время широко используется у нас. Строгого определения данное понятие не получило. Из общих соображений ясно, что более высокий ПЗА соответствует таким метеорологическим условиям, при которых создаются более высокие концентрации примесей в приземном слое воздуха. Но даже при одинаковых метеорологических условиях источники различной высоты будут создавать различное распределение концентраций по высоте. Так, в случае высоких источников наибольшие концентрации у земли достигаются при опасной скорости ветра, имеющей существенные турбулентные составляющие сверху вниз. Однако те же условия должны способствовать переносу примеси вверх от низких источников (например, автомобилей) и очищению приземных слоев.

4.1.3. Система мониторинга
Стокгольмская конференция (1972) по окружающей среде поло­жила началу созданию глобальных систем мониторинга состояния ок­ружающей среды (ГСМОС/ GEMS), включая и систему наблюдения за состоянием атмосферного воздуха. Последняя является сложной ин­формационной системой, оперирующей данными на всех земных мас­штабах и уровнях, начиная с глобального уровня и кончая импактными уровнями.

Всю систему мониторинга воздушной среды представляют в ви­де пирамиды, на самом верху которой проводятся фоновые измерения в самых чистых местах планеты, удаленных от мест активной человече­ской деятельности на тысячи километров. Ниже на пирамиде располага­ется система регионального мониторинга, еще ниже - импактного («im-pact» - воздействие).

Система была бы неполной, если бы не включала наблюдение за источниками выбросов на самих предприятиях (мониторинг источни­ков). Мониторинг источников на российских предприятиях осуществля­ется внутренними службами. Это делается не повсеместно, а только на самых крупных, передовых предприятиях повышенной опасности. Бо­лее того, экономическая ситуация последнего времени стала главным препятствием на пути развития внутризаводского контроля источников выбросов. В реальности указанная пирамида мониторинга воздуха в России оказалась «повисшей в воздухе». Именно поэтому в проекте единой государственной системы экологических наблюдений (ЕГСЭН) мониторингу источников отведено важное место в общей системе эко­логических наблюдений.

Состав газовых выбросов в источнике полностью определяется в качественном и количественном отношениях технологией и ее совер­шенством. Уровни концентраций ЗВ в источнике превышают ПДКсс в десятки тысяч раз. Аналитическая задача не сложна, поскольку состав известен и достаточно стабилен, а уровни концентраций высоки и не требуют предварительного концентрирования пробы. Все трудности связаны с взятием представительной пробы из источника, поскольку га­зовые потоки часто гетерогенны, нагреты до высокой температуры и неоднородны по времени и диаметру газохода. Здесь перспективны не­контактные методы анализа, не требующие взятия проб.

Состав и уровни концентраций в значительной мере определя­ются технологиями производств, создающих загрязнение. В данном случае физико-химические процессы в окружающей среде и метеороло­гические условия начинают играть существенную роль в создании на­блюдаемых уровней концентраций ЗВ. Последние иногда превышают ПДКсс в десятки раз. Наблюдения осуществляются на стационарных, передвижных и подфакельных постах.

Значительное удаление от предприятий приводит к тому, что уровни концентрации ЗВ оказываются ближе к фоновым, обычно в пре­делах ПДК сс или даже ниже. Мониторинг относится к аэроаналитиче­ским задачам, в которых роль воздушных течений исключительно вели­ка. Необходим учет всей региональной деятельности, включая и сель­скохозяйственную, при этом прямую связь между загрязнением атмо­сферы и конкретными технологиями установить нелегко. Обычно при­ходится иметь дело с целым рядом вторичных веществ, возникших в ре­зультате фотохимических и биологических процессов.

Региональный мониторинг дает возможность стыковать данные импактного и данные глобального фонового мониторинга, а также по­зволяет выявить основные пути распространения ЗВ на большие рас­стояния.

Рост выбросов вредных веществ в атмосферу в результате про­цессов индустриализации и урбанизации ведет к увеличению содержа­ния примесей на значительном расстоянии от источников загрязнения и к глобальным изменениям в составе атмосферы, что в свою очередь мо­жет привести к многим нежелательным последствиям, в т. ч. и к изме­нению климата. В связи с этим необходимо определять и постоянно контролировать уровень загрязнения атмосферы далеко за пределами зоны непосредственного действия промышленных источников и тен­денцию его дальнейших изменений.

Нарастающая острота проблемы загрязнения окружающей среды в глобальном масштабе привела к созданию в семидесятые годы коми­тета ООН по окружающей среде (UNEP), которым было принято реше­ние о создании Глобальной системы мониторинга окружающей среды (ГСМОС), предназначенной для наблюдения за фоновым состоянием биосферы в целом и в первую очередь за процессами ее загрязнения.

4.1.4. Общегосударственная система наблюдения и контроля атмосферного воздуха (ОГСНКа)

Общегосударственная система наблюдения и контроля атмо­сферного воздуха (ОГСНКа) является составной частью Общегосудар­ственной системы наблюдений и контроля (ОГСНК) за состоянием при­родной среды. ОГСНК состоит из двух уровней мониторинга:

1.            импактный мониторинг;

2.            региональный мониторинг, включая фоновый.

В России существует сеть станций, которая ведет наблюдения за содержанием ЗВ в атмосфере. Эти станции расположены в 253 городах, в среднем по 2 станции на город. Наблюдениями охвачено до 2/3 город­ского населения. Число стационарных постов определяется в зависимо­сти от численности населения в городе, площади населенного пункта, рельефа местности и степени индустриализации. Правила организации наблюдений за уровнем загрязнения атмосферы в городах и населенных пунктах изложены в ГОСТе 17.2.3.01-86. В зависимости от численности населения устанавливается: 1 пост - до 50 тыс. жителей; 2 поста - 50­100 тыс. жителей; 2-3 поста - 100-200 тыс. жителей; 3-5 постов - 200­500 тыс. жителей; 5-10 постов более 500 тыс. жителей; 10-20 постов (стационарных и маршрутных) - более 1 млн. жителей.

Наблюдения за уровнем загрязнения атмосферы осуществляют на постах. Постом наблюдения является выбранное место (точка местности), на котором размещают павильон. Лабораторный павильон оснащён оборудованием "Пост- 1" или "Пост- 2". Измерения производят в 1.00. ч., 7.00. ч., 13.00. ч., 19.00 ч. по местному времени. Измеряют пыль, СО, SO2, NO2, пары серной кислоты, углеводороды, сероводоро-ды, фенол, HF, содержание U, концентрации тяжёлых металлов и N; всего в сумме до 80 веществ. Все вещества подразделяются на 4 класса:

1.  чрезвычайно опасные

2.  высоко опасные

3.  умеренно опасные

4.  мало опасные.

Устанавливаются посты наблюдений 3-х категорий:

-       стационарный;

-       маршрутный;

-       передвижной (подфакельный).

Стационарный пост предназначен для обеспечения непрерывной регистрации содержания ЗВ или регулярного отбора проб воздуха для последующего анализа. Маршрутный пост предназначен для регулярного    отбора    проб    воздуха,    когда    невозможно    или нецелесообразно установить стационарный пост или необходимо более детально изучить состояние загрязнения воздуха в отдельных районах. Передвижной (подфакельный) пост предназначен для отбора проб под дымовым (газовым) факелом с целью выявления зоны влияния данного источника промышленных выбросов.

В обязательный перечень контролируемых веществ в городе включаются:

•        растворимые сульфаты - в городах с населением более 100 тыс. человек;

•        формальдегид и соединения свинца - в городах с населением более 500 тыс. человек;

•        металлы - в городах с предприятиями черной металлургии;

•        бенз(а)пирен - в городах с населением более 100 тыс. жителей и в населенных пунктах с крупными источниками выбросов;

•        пестициды - в городах, расположенных вблизи крупных сельскохозяйственных территорий, на которых используются пестициды.

Информация по степени срочности:

•        экстренная - это информация о резких изменениях уровня загряз­нения воздуха (поступает в органы управления)

•        оперативная (обобщённая за месяц)

•        режимная (обобщённая за год).

В зависимости от метеорологических условий выделяют мероприятия трех групп:

1   группа - это мероприятия организационного характера, не требую­щие существенных затрат.

2   группа - ограниченный режим работы предприятий.

3   группа - постепенная приостановка предприятий.
4.1.5. Отбор и подготовка проб к анализу
Для снятия определенных параметров атмосферного воздуха может успешно применяться акустический термоанемометр ТАУ-1, разработанный сотрудниками института оптического мониторинга  (рис. 4.1.1).


инерционного измерения скорости и направления ветра в 3-х ортого­нальных координатах, а также одновременного определения температу­ры воздуха. Принцип действия акустического термоанемометра основан на измерении времени прохождения через воздушную среду короткого ультразвукового импульса, распространяющегося от акустического из­лучателя к приемнику и, затем, в обратном направлении. Движение воз­душной среды приводит к задержке акустического сигнала, по величине которой определяют скорость движения воздуха и его температуру. Ос­новными достоинствами термоакустического анемометра являются без-инерционность измерений, высокая чувствительность и точность, реги­страция истинной температуры воздуха, неискаженной воздействием на чувствительный элемент посторонних климатических факторов, полная автоматизация измерений, высокая надежность, обусловленная отсутст­вием датчиков, использующих механическое движение. Акустический термоанемометр устойчив к воздействию внешних климатических фак­торов, не подвержен обледенению и коррозии. Наряду с этим сущест­вуют также уникальные измерительные приборы и комплексы, создан­ные сотрудниками института оптики атмосферы .


Воздух для определения газового состава отбирается мультигазовым монитором 1302 и затем анализируется газоанализатором. Для определения тяжелых металлов воздух прокачивается аспиратором 822 с использованием беззольного фильтра. Перед началом работы фильтр необходимо взвесить. Прокачка через аспиратор продолжается 10 - 15 минут. Далее из аспиратора вынимается фильтр с твердыми частицами и взвешивается. Затем фильтр озоляется и снова взвешивается, после чего отправляется на анализ. Схема обра­ботки проб показана на рисунке 4.1.2. Проба воздуха анализируется в соответствие с требованиями ГОСТа 17.2.1.04-77, ГОСТа 17.2.3.01-86, ГОСТа 17.2.4.02-82, ГОСТа 17.2.6.01-86.

4.2. Мониторинг загрязнения снегового покрова

4.2.1.            Общая характеристика
Атмогеохимический метод исследований предназначается для изучения фоновой пылевой нагрузки и особенностей вещественного состава пылеаэрозольных выпадений района (Weiss, Herron, 1978). По опыту работы в Сибирском регионе, пылеаэрозольные выпадения анализируются, главным образом, путем отбора проб снега (Язиков, Рихванов, 1996; Шатилов, 2001; Язиков, 2001). Работы по отбору проб снега производятся обычно в конце зимы на профилях, ориентированных по направлению розы ветров, а также вкрест ее простирания. Пробы отбираются с учетом элементов рельефа и их экспозиции по отношению к направлению ветропылевого переноса (на водоразделах, склонах, террасах, поймах), а также на участках техногенных газопылевых выбросов, где сеть опробования сгущается.
4.3.   Мониторинг состояния почв 4.3.1. Общая характеристика

Почва - это базовый компонент биосферы, ее важнейший при­родный ресурс (Почвенно-экологический 1984). В монографии Мо-тузовой Г. В. «Почвенно-химический экологический мониторинг» (2001) довольно подробно излагаются основные принципы и задачи монито­ринга, а также перечисляются экологические функции почвы, которые состоят в следующем: 1) почва обладает плодородием, это основное средство и объект производства, почва обеспечивает продовольственное благополучие общества, благодаря тому, что в почве образуется и нака­пливается гумус - главнейший источник основных элементов питания растений, фактор, обуславливающий важнейшие физические и химиче­ские свойства почв, 2) почва защищает сопредельные природные среды от загрязняющих веществ, регулирует состав атмосферы, поверхност­ных и подземных вод, 3) почва обеспечивает нормальное функциониро­вание естественных биогеоценозов, регулирует интенсивность био­сферных процессов, является связующим звеном большого геологиче­ского и малого биологического круговоротов.

Антропогенное воздействие на биосферу ведет к деградации почв. Антропогенная деградация почв - это необратимые изменения в структуре и функционировании почв, которые вызваны физическими, химическими или биотическими антропогенными воздействиями, пре­вышающими природную устойчивость почвы и ведут к невозможности выполнения почвами их экологических функций. Выделяются следую­щие виды и причины деградации почв (табл. 4.3.1).


Таблица 4.3.1

Деградация почв - явление общепланетарное и имеет глобальные масштабы распространения, что хорошо иллюстрируется в таблице 4.3.2.

Таблица 4.3.2

Виды и размеры глобальной антропогенной деградации почв (млн. га) (по данным Г.В. Мотузовой, 2001)

Тип деградации	Слабая	Средняя	Сильная	Общая площадь
Водная эрозия	343	527	224	1094
Ветровая розия	269	254	26	549
Химическая	93	103	43	239
деградация:
-потеря элементов	52	63	20	135
питания,
-засоление,	35	20	21	76
-загрязнение,	4	17	1	22
-закисление,	2	3	1	6
Физическая деградация	44	27	12	83
Общая площадь	749	911	305	1965

Сведения лесов, перевыпас, переэксплуатация земель в условиях интенсивной сельскохозяйственной и индустриальной деятельности -основные причины разрушения почв. Уровень деградации земель непосредственно связан с плотностью населения и производства. Предполагается, что численность населения Земли через 25 лет приблизится к 8,5 млрд. Рост населения опережает рост экономического развития. В конце ХХ-го века % населения проживала в экономически развитых странах, к началу ХХ1-го века будет проживать лишь 1/5, к 2025г. составит 1/6 от общего числа обитателей планеты. Рост населе­ния ведет к деградации почв, так как сопровождается необходимостью глобального увеличения производства продуктов питания и размещения производства и проживания людей на новых площадях (Романова и др., 1993). Следствием крайних степеней деградации почв является недоста­ток пищи и сопровождающий его голод. Для сохранения жизни на пла­нете необходимо сохранение почв путем разработки новых технологий, которые обеспечивали бы как экономический статус общества, так и улучшение состояния окружающей среды.

Земельный фонд Российской Федерации составляет 1710 млн. га. Земли сельскохозяйственного назначения занимают всего 13% и из них 8% приходится на пахотные земли. В России большие площади отведе­ны под природоохранные земли, основную долю среди них занимают 89 заповедников, из которых 17 относятся к биосферным. За последние де­сятилетия создано 28 национальных парков, 1520 государственных за­казников, занимающих в общей сложности 6,4 млн. га.

Контроль за состоянием почвенного покрова предполагает кон­троль за выполнением функций плодородия и защиты сопредельных сред от загрязнения, что и определяет содержание комплексного поч­венного мониторинга (Гаврилов и др., 1995; Буренков и др., 1997, 1998).

При мониторинге почвенные исследования позволяют 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. Характеристика земель на фоновых площадках с учетом процента нарушенных почв под действием естественной ветровой эрозии. Характеристика и процентное соотношение нарушенных земель в процессе хозяйственной деятельности. Схематическое отображение реальной ситуации.

Исследование почв возможно 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. Для районов, по которым не имеется сведений, позволяющих установить распространение различных типов структур почвенного покрова (СПП), сначала составляется среднемасштабный профиль (обычно масштаб 1:50000). Следующий этап работы - составление монокомбинационных крупномасштабных профилей (обычно от 1:25000 до 1:5000 в зависимости от степени сложности комбинаций), участки для этих профилей выбираются по среднемасштабным профилям.

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 эффективным методом составления ключевых профилей и карт является использование 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 (аккумулятивно-элювиальный или супераквальный ландшафт).

Описание почвенного разреза проводятся по выделенным генетическим горизонтам, различающимся между собой по морфологическим признакам, составу и свойствам. При описании отмечаются: цвет, влажность, механический состав, плотность, структура, включения, новообразования, переход между почвенными горизонтами, признаки засоленности и другие. Указывается глубина залегания горизонта от поверхности и его мощность. Одновременно в полевых условиях осуществляется оценка степени эродированности непахотных и пахатных почв.

Зачищенная стенка почвенного шурфа промеряется гамма-радиометром и гамма-спектрометром с определением мощности экспозиционной дозы (МЭД), урана, тория, калия, причем каждый выделенный горизонт должен быть охарактеризован, по крайней мере, одним точечным измерением. Вокруг шурфа на поверхности методом конверта выполняется 5 точечных замера на площади 5х5 м или 2х2 м.
4.3.2. Отбор проб почв и пробоподготовка
Требования по отбору проб почв регламентируются следующими нормативными документами - ГОСТ 17.4.2.01-81, ГОСТ 17.4.3.01-83, ГОСТ 17.4.1.02-83, ГОСТ 17.4.4.02-84, ГОСТ 17.4.3.02-85, а также ме­тодическими рекомендациями (Методические 1982; Ермохин и др., 1995) и соответствующей программой работ.

Опробование почвенного разреза проводится по генетическим горизонтам (А, АВ, В, ВС, С) или по интервалам 0 - 20; 40 - 60; 80 -100; 100 - 200; 200 - 300 см. Образцы почв массой не менее 0,5 кг каждый отбирается с зачищенной описанной стенки шурфа, начиная снизу, из середины, или нескольких мест генетических горизонтов, и обязательно с поверхности разреза. Подпочвенный слой и нижележащие коренные породы, вскрытые скважинами, опробоваются с учетом

литолого-фациальных и геохимических особенностей пород. Из точеч­ных проб почвы формируют объединенные пробы, что достигается смешиванием точечных, отобранных на одной пробной площадке. Для радиохимических анализов на содержание радионуклидов объединен­ную пробу составляют не менее, чем из пяти точечных проб, взятых с одной пробной площадки. Масса пробы должна быть не менее 2,5 кг. Отобранные образцы упаковываются в мешочки или в плотную оберточную бумагу и завязывают шпагатом. Все образцы из одной точки наблюдения упаковываются вместе в коробки или ящики, на которых указызываются номер точки наблюдения (номер основного разреза и номер профиля); образцы сильно увлажненные, а также засоленные упаковываются в пергаментную бумагу или в полиэтиленовую пленку.

Подготовка проб почвы к анализам не менее важная операция, чем сам отбор проб. Она слагается из нескольких последовательно про­текающих этапов: предварительное подсушивание почвы, удаление лю­бых включений, почву растирают и просеивают через сито с диаметром отверстий 1 мм. Дальнейшие операции проводят в соответствии со схе­мой обработки почв (рис. 4.3.1).

В лабораторных условиях в почвах определяются наряду с тяжелыми металлами (ГОСТ 17.4.1.02-83) и радионуклидами 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;

-         генезис пород по грансоставу;

-         определение удельной поверхности или расчет удельной поверхности;

-         емкость поглощения;

-         содержание органического вещества;

-         кислотность;

-         сумма поглощенных оснований;

-         расчет бонитета почв;

Проводится оценка плодородия почв в баллах на основе определенных свойств (мощность гумусового горизонта, см; содержание гумуса, %; кислотности почвенного раствора, pH; количества физической глины, %; суммы поглощенных оснований, мг-экв/100 г), что в последующем будет учитываться при расчете эколого-экономического ущерба. В случае расчета платы за ущерб от загрязнения земель химическими веществами потребуются следующие показатели (Порядок     1993):

-         норматив стоимости сельскохозяйственных земель;

-         коэффициент пересчета в зависимости от периода времени по восстановлению загрязненных сельскохозяйственных земель;

-         площадь земель, загрязненных химическими веществами;

-         коэффициент пересчета в зависимости от степени загрязнения земель химическими веществами;

-         коэффициент   экологической   ситуации   и   экологической значимости территории;

-         коэффициент    пересчета    в    зависимости    от    глубины загрязнения земель.
4.3.3. Результаты исследований
Почвенный покров является идеальной депонирующей средой. В составе почв фиксируются как природные составляющие, которые ха­рактерны для почвообразующих пород, так и частицы техногенного происхождения, поступающие за счет выбросов промышленных пред­приятий и других загрязнителей. Почвенный покров урбанизированных территорий представляет собой сложную природно-антропогенную сис­тему (Экогеохимия 1995; Семячков, 2001). Продукты техногенеза накапливаются в верхних горизонтах почв, изменяя их химический со­став, и включаются в природные и техногенные циклы миграции. В почве накапливаются вещества, не подверженные процессам полного разрушения, которые особо опасны для живых организмов в виде пы­левой составляющей.



При мониторинге почв используется способ определения техногенной загрязненности почвенного покрова тяжелыми металлами группы железа (Патент № 2133487), который не позволяет дифференцированно изучать наиболее загрязненные участки на уровне вещественного состава, а также известны исследования в виде метода техногенной магнитной метки. Этот метод основан на количественной оценке запасов и профильного распределения в почвах сферических магнитных частиц (СМЧ), который был применен к луговым слитизи-рованным почвам надпойменной террасы р. Миссисипи и расположен­

4.4. Мониторинг поверхностных и подземных вод 4.4.1. Общая характеристика
Мониторинг водных ресурсов проводится в рамках государственного водного кадастра. Учёт водных ресурсов (кроме подземных) и наблюдение за режимом велись на сети гидрометеорологических обсерваторий, станций и постов Росгидромета по единой в стране системе. Роскомвод обеспечивает на предприятиях, в организациях и учреждениях контроль правильности учёта количества вод, забранных из водоисточников, сброса в них использованных вод, осуществляя учёт использования вод.

Государственный учёт подземных вод (в том числе и эксплуатационных запасов) осуществляют организации Министерства природных ресурсов России. Контролю подлежат количество отбираемых питьевых и технических вод и распределение этого отбора по видам использования. В связи с тем, что водопользователи отчитываются нерегулярно, а водозаборы обследуются периодически (один раз в 5-6 лет), получаемые данные приблизительны.

При мониторинге гидрогеологические исследования направлены на изучение гидрогеохимических и гидродинамических параметров и процессов, определяющих состояние и динамику поверхностной и подземной гидросферы и непосредственно воздействующих на природную среду.

Согласно постановления Правительства от 23.11.96. №1404 ,,Об утверждении положения о водо-охранных зонах водных объектов и о их прибрежных защитных полосах, устанавливаются водо-охранные зоны

для:

Рек длиной до 10 км - водо-охранная зона 50 м;

длиной от 10 до 50 км - водо-охранная зона 100 м;

длиной от 50 до 100 км - водо-охранная зона 200 м;

длиной от 100 до 200 км - водо-охранная зона 300 м;

длиной от 200 до 500 км - водо-охранная зона 400 м;

длиной более 500 км - водо-охранная зона 500 м. Озер, площадью 2 кв. км - водо-охранная зона 300 м;

площадью более 2 кв. км - водо-охранная зона 500 м. Задачи при мониторинге:

•        Наблюдение и контроль за уровнем загрязнения водоемов по физико-химическим и гидробиологическим показаниям;

•        Изучение динамики загрязняющих веществ с целью составления прогнозов;

•        Выявление закономерностей процессов самоочищения и накопления загрязняющих веществ в донных отложениях;

•        Изучение закономерностей выноса загрязнений через устье рек с це­лью определения их баланса в водоемах.
4.4.2. Мониторинг поверхностных вод
Пункты мониторинга организуют в первую очередь на водоемах и водотоках, имеющих народнохозяйственное значение, а также под­верженных значительному загрязнению промышленными, хозяйствен­но-бытовыми и сельскохозяйственными сточными водами (Методиче­ские ., 1985). Наблюдения ведутся через стационарные и временно-экспедиционные посты.

Располагаются пункты контроля с учетом размещения потенци­альных источников загрязнения, выявляемых экспедиционными наблю­дениями. Последние представляют собой, как правило, разовые иссле­дования состояния рек, целью которых является визуальный осмотр со­стояния водотоков, уточнение мест и режима сброса сточных вод, их количество и состав, определение створа полного смешения речных и сточных вод, выявление характерных для данного пункта загрязняющих веществ путем анализа единичной пробы воды. В пункте контроля ор­ганизуют один или несколько створов. Обычно при наличии организо­ванного сброса сточных вод один створ располагают на 1 км выше сброса сточных вод (он считается фоновым), другие - ниже. При выборе местоположения последних обычно учитывают особенности смешения сточных и речных вод, т. е. нижний створ располагают, как правило, в зоне практически полного смешения. При наличии группы источников загрязнения верхний створ (фоновый) располагают выше первого ис­точника, нижний - ниже последнего. Количество опробуемых вертика­лей в створе определяется условиями смешения: при неоднородном хи­мическом составе в створе устанавливается не менее трех вертикалей -на стрежне и у берегов; при однородном распределении опробуется од­на вертикаль - на стрежне реки (Методические ., 1985).

На неглубоких водотоках (до 2-3 м) пробы воды на створах на­блюдения отбираются с глубины 0,2-0,5 м. При небольшой ширине русла (до 20-30 м) опыт показывает возможность отбора одной такой пробы в центре потока (на стрежне). Но более оправдан на всех водото­ках отбор трех проб (на стрежне и ближе к берегам), которые затем ус­редняются на месте отбора. При работах на очень крупных реках воз­можен отбор проб с различных горизонтов. Как правило, пробы берутся по трем вертикалям (на стрежне и ближе к берегам) с трех уровней (по­верхностный, срединный и придонный). Пробы в этом случае в зависи­мости от поставленной цели могут анализироваться раздельно, либо ус­редняться на месте отбора. На малых и средних реках эффективен отбор смешанных (осредненных) на месте проб. На больших реках, особенно при существующих различиях в антропогенном освоении берегов, же­лателен раздельный анализ отбираемых проб. Важно отметить, что нельзя произвольно менять от створа к створу точки опробования. Про­бы должны всегда отбираться в определенном положении к водотоку, с учетом его гидродинамики и скорости воды (Методические     1985).

В зависимости от размера водотока и численности населения го­рода, пункты контроля подразделяют на четыре категории, различаю­щиеся периодичностью контроля качества воды и его программой (табл.

4.4.1).
Таблица 4.4.1

Периодичность проведения контроля и виды программ контроля по гидрохимическим показателям в системе ОГСНК (Методические ., 1984)

Периодичность проведения кон­троля	Категории пункта контроля
	1	2	3	4
Ежедневно	Сокращенная программа 1	Визуальные на­блюдения	-	-
Ежедекадно	Сокращенная программа 2	Сокращенная про­грамма 1	-	-
Ежемесячно	Сокращенная программа 3			-
В основные фазы водного режима	Обязательная программа

Примечание: 1) Обязательная программа: расход воды, скорость течения, визуальные наблюдения, цветность, температура, прозрачность, запах, растворенный в воде кислород и углекислый газ, мутность, рН, Eh, хлориды, сульфаты, гидрокарбонаты, Ca²+, Mg²+, Na+, K+, общая минерализация, ХПК, БПК₅, NO₂^-, NO₃^-, NH₄+, фосфаты, общее железо, кремний, нефтепродукты, СПАВ, фенолы, металлы (определяются в зависимости от профиля предприятия); 2) Сокращённая программа 1: расход, визуальные наблюдения, температура, растворенный в воде кислород, удельная электропроводность; 3) Сокращённая программа 2: расход воды, визуальные наблюдения, температура, рН, удельная электропроводность, мутность, ХПК, БПК5, концентрация 2-3-х загрязняющих ве­ществ, основных в данном пункте; 4) Сокращённая программа 3: расход воды, ско­рость течения, визуальные наблюдения, температура, рН, мутность, растворенный в воде кислород, ХПК, БПК₅, концентрация всех загрязняющих воду в данном пункте контроля веществ. Контроль за распределением металлов и других химических эле­ментов (в том числе компонентов общесолевого состава) проводится в основные фа­зы водного режима или ежемесячно.
4.4.3. Мониторинг подземных вод
Пробы воды из наблюдательных несамоизливающихся скважин выполняют с помощью погружных насосов или методом желонирования. В последнем случае достоверность информации ограничивается результатами определения компонентов, не изменяющих свойств при контакте с атмосферой. Воды колодцев могут быть отнесены к подземным лишь условно, так как они в той или иной мере аэрированы, взаимодействуют со стенками колодца, часто содержат несвойственные подземным водам соединения из-за присутствия посторонних предметов, хлорирования. Перед отбором застойные колодцы необходимо прокачать, интенсивно эксплуатируемые можно не прокачивать. Объем пробы, отбираемой для определения суммарной альфа- и бета-активности, должен составлять не менее 1,5-2,0 л. Емкость, в которую отбирают и в которой хранят воду, не должна являться источником загрязнения пробы посторонними веществами или утраты ее отдельных компонентов вследствие взаимодействия с материалом сосуда, испарения. Предпочительно использовать емкости из полиэтилена, фторопласта или поликарбонатных полимеров, с герметичными винтовыми пробками из тех же материалов или с изопреновыми прокладками. Нежелательно использование пробок из резины. Непосредственно после отбора в сосуд с пробой добавляют консервант (азотную кислоту) из расчета 10 мл концентрированной кислоты на 1 литр пробы, достигая рН <1. Максимальная продолжительность хранения пробы с консервантом не должна превышать 2-х недель, при этом пробу хранят в темноте при температуре 3-7⁰С. В любом случае необходимо по возможности сократить время от отбора до измерения пробы. В исключительных случаях можно обойтись без консервантов, однако, интервал между отбором и анализом пробы не должен превышать 1-2 суток. Емкости с отобранными пробами должны быть четко промаркированы и доставлены в лабораторию в возможно короткое время. В рабочем журнале фиксируют номер пробы, дату, место и условия отбора, внешний вид воды, количество и тип консерванта (Методические ., 1985; Гольдберг и др, 1987).

Подземные воды, вскрытые шурфами или скважинами, а также поверхностные воды, анализируются как непосредственно у водопункта, так и в стационарных условиях. Непосредственно у водопункта (по скважинам после предварительной пробной откачки) производится определение щелочно-кислотного показателя (рН), концентраций растворенного кислорода, сероводорода, свободной углекислоты, закисного и окисного железа, закиси и окиси азота и других элементов, замеряется окислительно-восстановительный потенциал, температура, дебит, фильтрационно-ёмкостные свойства горных пород (коэффициенты фильтрации и пьезопроводности), параметры пористости (общая, открытая, проточная), абсолютные отметки статических уровней до начала эксплуатации, положение пьезометрической (напорные условия) или гипсометрической (безнапорные условия) поверхности подземных вод (пьезометр, замеры уровней в скважинах, абсолютные отметки устьев, глубинные уровни), мощность коллекторов. Определение общей минерализации, макро- и

2                                                                                  2

микрокомпонентного состава вод (HCO₃~, CO₃ ", SO₄ ", СГ, NO2, N03, F, Br^-, J^-, B^-, Si, Ca²+, Mg²+, Na+, K+, Sr²⁺, Ba²+, Fe²+, Fe³+, Mn²+, NH4+, Al³+, Cu²+, Zn²+, Pb²+, Mo⁶+, As⁵+, Bi³+, а также U, Ra, Th), газов (O2, CO2, H2S, Rn, He), органики (С_общ, гуминовые, фульво- кислоты, фенолы, нефтепродукты, органика водорастворенная, органическое вещество, жирные кислоты (муравьинная, уксусная) выполняется в стационарных условиях, для чего проводится отбор водных проб в полиэтиленовые канистры объемом 2-2,5 литров. Отобранные пробы должны консервироваться концентрированной азотной кислотой в количестве 10 мл на 1 л воды.

При проведении гидрогеологических исследований особое внимание следует обратить на изучение защитных свойств пород зоны аэрации путем определения их сорбционных параметров. Косвенным показателем условий миграции загрязняющих веществ через зону аэрации может являться распределение их концентрации в вертикальном разрезе. Пробы на определение сорбционных параметров отбираются из пылеватых и глинистых грунтов, анализу подлежат также алевролитовая и пелитовая фракции песчаных и крупнозернистых отложений. Должна быть опробована каждая литологическая разность пород; в интервале 0-1 м пробы отбираются в среднем через 0,25 м, до уровня грунтовых вод первые 10 м через 0,5 м и далее через 1 м и с контактов пород. Натурное изучение сорбционных параметров производится на специальных типовых участках с характерным геолого-литологическим разрезом в зоне максимального воздействия проектируемого предприятия.

Опытно-миграционные работы позволяют получить количест­венные параметры миграции загрязнителя в водоносных пластах, что дает возможность проводить соответствующие расчеты, делать прогно­зы, моделировать процессы загрязнения подземных вод. Суть рассмат­риваемого метода заключается в запуске в водоносные горизонты хи­мически инертных веществ или тепловых трассеров-индикаторов через приемные скважины и слежение за их перемещением в водоносном пла­сте (Кирюхин и др., 1993).
4.4.4. Отбор проб и пробоподготовка
На малых и средних реках поверхностные пробы воды отбира­ются специально предназначенными для этой цели белым полиэтилено­вым или винипластовым ведром. На более крупных реках, особенно при отборе с глубин, применяются различные виды винипластовых бато­метров. Общим требованиям, предъявляемым к сосудам и емкостям для транспортировки и хранения проб, лучше всего отвечает полиэтилено­вая посуда (Алекин и др., 1973) или емкости из прозрачного, бесцветно­го химически стойкого стекла (Унифицированные 1971). Более практичной, особенно на этапе отбора и транспортировки проб, являет­ся полиэтиленовая посуда.

Емкости и приборы, используемые при отборе и транспортиров­ке проб, перед использованием тщательно моются концентрированной соляной кислотой. Для обезжиривания используют синтетические моющие вещества. Остатки использованного для мытья реактива пол­ностью удаляют тщательной промывкой емкостей водопроводной и дистиллированной водой. Подобную процедуру рекомендуется прово­дить периодически. При отборе пробы емкости следует несколько раз ополаскивать исследуемой водой. При отборе пробы емкости следует несколько раз ополаскивать исследуемой водой. При проведении работ обычно определенные емкости закрепляют за конкретными створами. Это значительно снижает вероятность вторичного загрязнения пробы. Недопустим отбор проб воды приборами и емкостями из металла или с металлическими деталями и их хранение перед анализом в металличе­ских контейнерах.

Объем пробы воды зависит от определяемых компонентов и ме­тода установления их концентрации. В пробах, непосредственно на месте отбора, определяют величину рН. В случае анализа воды на Cu, Zn, Pb, Ni, Co, U, Ra, проводят подкисление соляной кислотой (3 мл на 1 л воды), а в пробах, подвергаемых анализу на Hg и Ag - серной кисло­той (3 мл на 1 л воды). Кислота должна быть "спектрально чистой" (Алексеенко, 2000).

Отбор гидрохимических проб обязательно должен сопровож­даться записями в журнале опробования, нанесением на топографиче­скую карту пунктов отбора проб, составлением паспорта на пробу, ко­торый может привязываться к горлышку бутылки или подписываться. При отборе проб из источников проводятся следующие операции: 1) ус­танавливается положение источника по отношению к орографическим и гидрографическим элементам; 2) изучается характер водовмещающих пород; определяется тип источника и описывается характер выхода во­ды; 3) измеряется дебит источника; 4) определяются физические свой­ства воды; 4) отбираются для спектрального анализа и описываются об­разцы отложений источника; 5) при наличии каптажа осуществляется его описание и определяется возможность загрязнения им вод. При оп­робовании поверхностных вод проводят: 1) описание водоема (потока) и гидрогеологических условий участка; 2) измерение расхода воды; 3) определение физических свойств воды (Алексеенко, 2000).

После отбора и доставки проб в лабораторию (полевую или ста­ционарную) они немедленно фильтруются. Это производится для разде­ления растворенных и взвешенных форм химических элементов. Без особых усилий и при эффективной работе нитроцеллюлозного фильтра удается профильтровать 1-3 литра воды. На фильтре в таком случае осаждается до 20-80 мг взвеси из загрязненных вод или 15-40 мг взвеси из фоновых вод. Для анализа взвеси на широкий круг элементов с при­емлемой чувствительностью можно объединить несколько фильтров, что увеличивает навеску. В зависимости от поставленных задач могут использоваться мембранные фильтры с отверстиями 0,4-0,5 мкм, ядер­ные на лавсановой пленке или наиболее доступные, дешевые и распро­страненные нитроцеллюлозные фильтры.

После предварительной обработки водных проб получается оса­док на фильтрах, которые высушиваются и хранятся в чашках Петри, отстой или сепарационная взвесь (хранятся в пакетиках из кальки или бюксах) и фильтрат - та часть воды, которая прошла через фильтр.

Взвесь на фильтрах, отстой и сепарационная взвесь не требуют немедленного анализа и могут храниться некоторое время в соответст­вующих условиях (прохладное темное место). Но необходимо непо­средственно после их получения разделить и приготовить пробы к соот­ветствующим видам анализа. Кроме того, следует помнить, что даже в твердом материале возможны различные фазовые превращения химиче­ских элементов, особенно в непригодных для хранения условиях. В ча­стности, очень недолго хранится ртуть. Поэтому анализ твердого взве­

шенного материала необходимо проводить в как можно более короткое время. Даже кратковременное хранение собственно проб воды - фильт­рата - без необходимой предосторожности может привести к заметным изменениям концентраций и форм нахождения химических элементов. В связи с этим обязательно немедленно проводить анализы на компо­ненты, которые не могут без существенных потерь долго находиться в пробах или не выдерживают хранения. Далее осуществляется консерва­ция проб на химические компоненты, которые могут определенное вре­мя храниться. Затем производится концентрирование проб (экстракция, осаждение, упаривание и т. п.) на наиболее важные компоненты, после чего они могут храниться достаточно долго до отправки на анализ (Ме­тодические     1985 ).

На рисунке 4.4.1 показана схема обработки и анализа водных проб (Методические ., 1985²).

Реализация такой схемы требует развертывания в полевых усло­виях достаточно сложной лаборатории (при отсутствии стационарной), предназначенной, как отмечалось, для фазового разделения, консерва­ции, концентрирования проб на химические элементы, а также для экс­прессного определения отдельных компонентов состава воды, быстро меняющих свое содержание или форму нахождения. Необходимо под­черкнуть, что все подготовительные процедуры (фильтрование, консер­вация, концентрирование) необходимо проводить в день отбора проб.

Как следует из схемы, фильтрат разделяется на аликвоты по ви­дам применяемых анализов. Во всех случаях необходимо непосредст­венно в поле проводить несложные по организации и методике опреде­ления суммы тяжелых металлов, хлора, сульфатов, фосфатов, железа (двух- или трехвалентного), окисляемости, нитритных, нитратных и ам­монийных форм азота и рН. Изменения этих показателей очень харак­терны в условиях техногенного воздействия и хорошо ориентируют ис­следователя при проведении полевых работ. Желательно также прове­дение в полевой лаборатории и общесолевого анализа. Все остальные химические элементы анализируются в стационарной лаборатории, а в полевых условиях лишь тем или иным способом консервируются.

4.5. Мониторинг растительности 4.5.1. Общая характеристика
Растения - крайне важный и интересный объект для характери­стики состояния окружающей среды. 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. По данным Н.Г. Кряжевой и Е.К. Чистяковой (Захаров и др., 2001) сбор материала следует проводить по­сле остановки роста растений. Каждая выборка должна включать в себя 100 листьев (по 10 листьев с 10 растений). 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 изменениям. 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 м . 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.
4.5.2. Отбор проб и пробоподготовка
Биогеохимическое опробование целесообразно проводить в те­чение времени, соответствующего определенной фенологической фазе развития растений. Если такой возможности нет, то площадь работ де­лится на участки, опробование которых займет время, соответствующее определенным фенофазам развития растений. Введение поправок на ве­гетационные колебания содержаний элементов нецелесообразно, так как представляет собой трудоемкую и малоточную работу. Если требу­ется зимнее опробование, его проводят после наступления устойчивых морозов и до начала весенних оттепелей (Алексеенко, 2000).

Биогеохимические пробы могут быть простыми (берется одно растение или одна, заранее определенная его часть) и составными. В по­следнем случае для пробы отбирается также только один вид растения или его определенная часть. Опробование растений (биогеохимиче­ское) осуществляют на основных точках наблюдения по преобладаю­щим (2-5) видам, повсеместно растущим в районе. Каждое растение со­ставляет отдельную пробу. У травянистых растений в одну пробу отби­рают всю наземную часть. Корень отрезают от стебля, тщательно отря­

хивают от минеральных частиц и помещают в отдельный мешочек. Ос­тальную часть растения заворачивают в плотную бумагу.

Очистка от посторонних частиц
Крупное ручное измельченне
Просушивание в сушильном шкафу
Взвешивание
Мелкое измельчение
Взвешивание

Вероятные причины брака при озолении и способы его исправления

(Алексеенко, 2000)

Отклонение от нормально­го состояния озоления	Возможные причины	Способы исправления
Неполное выгорание орга­нических веществ	Недостаточное время вы­держки Высокая скорость подъема температуры	Увеличить время нахожде­ния пробы в печи Неустраним или трудно уст­раним выдержкой в течение 15 - 40 час при температуре озоления
Темная зола	Повышение температуры и оплавление золы (жесткая «зола»)	Неустраним; в дальнейшем для других проб необходимо снизить температуру вы­держки на 80-1000С
Оплавление золы	Превышение температуры	Неустраним

Зольность сухого вещества наземных растений приводится в таблице 4.5.3.

Таблица 4.5.3

Зольность сухого вещества наземных растений (Алексеенко, 2000)

Биообъект	Содержание золы в сухом веществе, %
	предельное	среднее
Древесина лиственницы, сосны, кедра	0,12-0,35	0,2
Древесина осины, ивы, кора березы	0,7-1,4	1,0
Двух-, восьмилетние стебли и ветви кус­тарниковых растений, кора сосны и кедра	1,0-2,6	1,6
Двух-, восьмилетние части ветвей древес­ных растений, кора лиственницы	0,8-3,6	2,0
Одно-, двухлетние побеги древесных, кус­тарниковых растений	1,7-3,8	2,5
Крупные корни древесных, кустарниковых и травянистых растений	1,2-5,0	2,5
Многолетняя хвоя древесных и кустарни­ковых растений	2,0-4,3	3,0
Кора осины	3,4-5,7	4,0
Листья кустарниковых растений, хвоя ли-	3,7-6,5	5,0
ственницы
Зеленые побеги древесных растений	4,8-11	6,0
Мелкие корни древесных, кустарниковых и травянистых растений	3,6-10	6,0
Листья древесных растений	4-12	7,0
Наземные части травянистых растений с нормальной зольностью	6-12	8,0
Наземные части травянистых растений с повышенной зольностью	10-17	13

Золу подвергают растиранию и отправляют в лабораторию на анализ. Учитывая большую гигроскопичность золы многих растений, а также повышенную «слипаемость» ее отдельных частичек, спектраль­ный анализ золы биогеохимических проб «методом просыпки» в боль­шинстве случаев невозможен (Алексеенко, 2000).
4.6.   Мониторинг биоты
Для изучения животного мира, в практике работ, перспективны­ми объектами биологических исследований могут выступать пресмы­кающиеся, птицы и млекопитающие.

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. Кроме того, ящерицы имеют небольшой радиус индивидуальной активности, в связи с чем, могут отражать состояние локальной территории. Так как возрастные и половые у ящериц по уровню стабильности развития отсутствуют, выборка может быть сум­марной. Однако необходимо учитывать, что полученные оценки ста­бильности развития по морфологическим признакам отражают ситуа­цию на момент формирования исследованных признаков (период прена-тального онтогенеза) и не подвержены дальнейшим возрастным изме­нениям. Поэтому, при сравнении разных популяций лучше использо­вать особей из одновозрастных групп (сеголетки, молодые, взрослые). Учитывая дальнейшую статистическую обработку, объем выборки дол­жен быть не меньше 20 особей. Материал не нуждается в предваритель­ной подготовке. Непродолжительное время пойманных особей можно хранить в замороженном виде. Затем их лучше зафиксировать. Хранить материал нужно в 72-75 % этаноле. Для оценки стабильного развития можно использовать любые билатеральные признаки различных морфо­логических структур. Лучше выбирать признаки, которые легко учиты­ваются. Наиболее удобными являются признаки фолидоза (чешуйчатого покрова). В настоящее время балльная шкала оценки отклонений ста­бильности развития от условной нормы находится в стадии разработки.

Птицы, как объекты для оценки здоровья среды, обладают рядом преимуществ: 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. Особей разных полов объединяют в одну выборку, поскольку по вели­чине асимметрии они не различаются. Достаточный объем выборки - 30 особей. После осмотра птиц кольцуют и возвращают в природу. В большинстве случаев допустима только прижизненная обработка, что ограничивает набор признаков. Исследования связаны с метрическими признаками оперения (длина маховых и рулевых) и меристических при­знаков фолидоза ног (число роговых щитков). Предпочтительнее ис­пользовать последние. Они легко учитываются, проявляют индивиду­альную изменчивость. У воробьиных птиц роговые щитки покрывают переднюю и заднюю части цевки и верхнюю сторону пальцев. Доста­точно анализировать изменчивость числа щитков на втором, третьем и четвертом пальцах, как наиболее легко и безошибочно учитываемых. Подсчет щитков производится от проксимального к дистальному кон­цам пальцев, при этом совокупность щитков, расположенных в месте причленения пальцев к цевке, не учитывается. Бальная шкала оценки отклонений стабильности развития от условий нормы находится в ста­дии разработки.

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 характеристики популяции необходимо использование репрезентативной выборки. Опыт свидетельствует, что адекватная оценка ситуации может быть получена уже при анализе 20 особей. При сборе материала предпочтительнее использование живоловок или лов­чих канавок, т.к. другие орудия отлова могут повреждать материал, что особенно нежелательно при малой численности животных. При интер­претации результатов необходимо учитывать, что полученные оценки стабильности развития по хронологическим признакам отражают воз­действие на момент формирования исследованных признаков (период пренатального онтогенеза и ранние этапы постнатального развития) и не подвержены дальнейшим возрастным изменениям. Материал до об­работки лучше хранить в замороженном виде. При отсутствии такой возможности для фиксации можно использовать 70% этанол или 4% формалин. Для изучения асимметрии у мелких млекопитающих наибо­лее удобным представляется черепной материал. Мягкие ткани удаля­ются с костей черепа после вываривания. Качество очистки черепа же­лательно контролировать под бинокуляром. Костный материал требует особых условий хранения. Он может сохраняться длительное время. При изучении стабильности развития млекопитающих в большинстве случаев используются хронологические признаки, а именно число мел­ких отверстий для нервов и кровеносных сосудов на левой и правой сторонах черепа. Эти признаки, которые формируются на ранних стади­ях онтогенеза и не подвержены, как правило, возрастным изменениям. Для оценки стабильности развития млекопитающих используется пяти­балльная шкала (Захаров и др., 2001).
4.7. Мониторинг экзогенных геологических процессов 4.7.1. Методологические и организационные основы мониторинга экзогенных геологических процессов
В настоящее время разработаны методические рекомендации и требования по организации и ведению государственного мониторинга

экзогенных геологических процессов (ЭГП) (Требования 1995; Ме­тодические 1997; Методические 2000). В этом направлении ори­гинальные материалы изложены в диссертационной работе А. О. Кру-товского (2002). Проблемой мониторинга ЭГП в настоящее время зани­маются многие организации и отдельные исследователи (Ольховатенко и др., 2002). Основная задача на современном начальном этапе исследо­ваний - правильно наметить стратегическое направление решения этой весьма сложной проблемы. Мониторинг ЭГП является составной ча­стью мониторинга инженерно-геологических условий. Участки прояв­лений экзогенных геологических процессов входят в состав наблюда­тельных сетей различного уровня - государственные опорные сети фе­дерального и территориального значения, локальные (объектные) сети муниципального и ведомственного значения

Государственная опорная федеральная сеть включает объекты мониторинга ЭГП, развитие которых оказывает существенное влияние на состояние верхней части недр на значительных территориях. Резуль­таты наблюдений по федеральной сети представляют собой информа­ционную основу оперативного управления фондом недр и безопасного недропользования на федеральном уровне. Объектами мониторинга по федеральной сети являются в основном эрозионные процессы, связан­ные с деятельностью речных потоков. Развитие речной боковой эрозии создает угрозу безопасности для крупной группы населенных пунктов.

Государственная опорная территориальная сеть объединяет уча­стки наблюдения, на которых развитие геологических процессов оказы­вает негативное воздействие на инженерно-хозяйственные объекты об­ласти. Вместе с тем данные наблюдения по территориальной сети, на­ряду с данными федеральной сети, используются для региональной те­кущей и прогнозной оценки состояния геологической среды в целях ра­ционального управления фондом недр.

Локальные (муниципальные и ведомственные) наблюдательные сети представлены единичными участками, где проводятся наблюдения организациями, деятельность которых может оказать влияние на акти­визацию ЭГП.

Основные задачи мониторинга ЭГП:

•        изучение режима ЭГП и факторов, в том числе техногенных, на спе­циально организованной опорной наблюдательной сети;

•        оценка активности ЭГП и их влияния на геологическую среду;

•        изучение, оценка характера и степени влияния деятельности челове­ка на активность ЭГП;

•        составление различных видов прогноза ЭГП;

•        проверка, оценка оправдываемости и уточнение прогнозов;

•        оценка степени подверженности народно-хозяйственных объектов воздействию ЭГП;

•        разработка рекомендаций по охране и рациональному использова­нию геологической среды от ЭГП;

•        усовершенствование и развитие опорной наблюдательной сети, в том числе создание специальных наблюдательных сетей для решения важных народнохозяйственных задач;

•        разработка и ведение постоянно действующих моделей (ПДМ) про­гноза ЭГП.

Мониторинг предусматривает изучение режима ЭГП как в ре­гиональном, так и в локальном аспектах. В связи с этим опорная наблю­дательная сеть должна включать в себя участки наблюдений различных категорий. Целесообразно для этой цели иметь участки трёх категорий.

Опорная наблюдательная сеть выбирается на основе анализа специальных инженерно-геологических карт районирования по услови­ям развития и по интенсивности проявления ЭГП. При её организации на опорных участках выполняются специальные инженерно-геологические исследования, характер и детальность которых зависит от категории участков.

Следует отметить, что в системе наблюдений на участках первой и второй категории большое место должны занимать аэрометоды (аэро­визуальные наблюдения, аэрофотосъёмка и др.). Для оценки активности ЭГП на больших территориях могут быть использованы космические методы.

В системе мониторинга ЭГП выполняются следующие виды про­гнозов: региональные и локальные, долговременные и краткосрочные. Неотъемлемой частью мониторинга в дальнейшем должны быть инже­нерно-геологические постояннодействующие модели (ПДМ). ПДМ предназначены для решения инженерно-геологических задач, связанных с оценкой применения геологической среды и прогнозом экзогенных геологических процессов. Использование ПДМ обеспечивает упорядо­чение технологии сбора и обработки инженерно- геологической инфор­мации на основе современной вычислительной техники.

Система инженерно-геологических ПДМ включает три уровня моделирования. ПДМ первого уровня контролирует всю территорию и обеспечивает выявление площадей и периодов активизации всех, ос­новных ЭГП с их ежегодной корректировкой.

ПДМ второго уровня создаются для участников наиболее интен­сивного развития отдельных ЭГП.

ПДМ третьего уровня характеризуют отдельные локальные уча­стки проявления ЭГП с целью контроля и оперативного прогноза их развития.
4.7.2. Наблюдательная сеть в системе мониторинга экзогенных геологических процессов
1. Основными задачами наблюдений за режимом ЭГП в системе их мониторинга являются получения исходной информации, необходи­мой и достаточной для контроля за состоянием ЭГП, их прогноза, и вы­дача рекомендаций по предотвращению опасного воздействия ЭГП на народнохозяйственные объекты.

2.   Объектами режимных наблюдений становятся не столько при­родные, сколько природно-техногенные геосистемы (ПТГ), изучаемые на нескольких уровнях исследований. В настоящее время режимные на­блюдения осуществляются на региональном и локальном уровнях.

3.   В зависимости от масштаба исследований, интенсивности про­явлений ЭГП и границ ПТГ устанавливаются наблюдательные участки различных категорий. При этом на региональном уровне (участки пер­вой и второй категорий) в качестве основного наблюдаемого параметра выступает активность проявления ЭГП, выраженная как соотношение качеств или площадей элементарных проявлений, либо в виде обобщён­ных комплексных показателей (например, в виде геодинамического по­тенциала). На локальном уровне (участки третьей категории) основны­ми наблюдаемыми параметрами, характеризующими режим ЭГП, явля­ются значения величин и скоростей деформирования грунтов. Кроме того, на всех уровнях, но с разной степенью детальности ведутся на­блюдения за факторами, влияющими на развитие ЭГП.

По задачам и составу наблюдений целесообразно выделять уча­стки нескольких видов:

•        опорные, на которых выявляются основные закономерности и меха­низм ЭГП, проводится наиболее полный комплекс видов наблюде­ний;

•        специальные, на которых ведутся наблюдения за режимом ЭГП, не­посредственно угрожающих конкретным народнохозяйственным объектам;

•        изыскательские, где ведутся кратковременные (на период изысканий) режимные наблюдения в соответствии с действующими норматив­ными документами;

•        опытно-методические полигоны, на которых в отличие от опорных участков проводятся проверка и отработка методов изучения и про­гноза ЭГП, натурные эксперименты по искусственной активизации процессов, а также оценка эффективности по инженерной защите территории.
4.   Инженерно-геологическим обоснованием размещения наблю­дательной сети являются карты проявлений и условий развития ЭГП. В качестве критериев выбора наблюдательных участков выступают тре­бования представительности, т.е. отражения наиболее типичных усло­вий развития процессов, их активности, практической значимости уча­стков с учётом имеющихся материальных и финансовых ресурсов.

5.   При региональных исследованиях для получения обобщённых показателей особое значение имеет применение аэрокосмических мето­дов наблюдений, при локальных - стационарных наземных наблюдений с увеличением роли автоматизированных измерений основных изучае­мых параметров.

6. Основным требованием к информации, получаемой на наблю­дательных участках, является её оперативное использование для состав­ления прогнозов ЭГП.
4.7.3. Сбор, обработка, анализ информации об экзогенных геологических процессах и основных изменяющихся факто­рах
В системе мониторинга ЭГП важнейшую роль играют система­тические данные об активности проявления ЭГП и факторах, их опреде­ляющих.

Прежде всего, необходимо получать информацию о динамике показателей активности ЭГП, отличающихся в зависимости от катего­рии наблюдательных участков характером и частотой наблюдения.

Комплекс изменяющихся факторов проявления ЭГП определяет­ся механизмом развития и типом ЭГП. Важнейшими из них являются метеорологические и гидрологические (атмосферные осадки, темпера­тура воздуха, волнение и уровни морей и водохранилищ, расходы водо­токов и т. п.)

Для характеристики многолетнего режима ЭГП необходимы данные по следующим показателям метеорологических и гидрологиче­ских факторов:

-количество осадков (в мм) за год, за тёплый и холодный перио­ды года, за определённый сезон;

-число дней с осадками различной величины (облачными и лив­невыми, и т. д.), их интенсивность;

-средняя температура воздуха за год, за тёплый и холодный пе­риоды года, по сезонам, за период снеготаяния, число дней с переходом средней температуры воздуха через 0° и т.д;

-число дней с различными циркуляционными процессами в се­верном полушарии, классифицируемыми по типизации атмосферной циркуляции.

Информация по метеорологическим и гидрологическим показа­телям содержится в специальных метеорологических справочниках и ежемесячниках, выпускаемых территориальными подразделениями Госкомгидромета и при составлении временных рядов в основном не требует специальной обработки.

При прогнозировании оползневого и некоторых других ЭГП из изменяющихся факторов важнейшими являются гидрогеологические условия, показателем для которых служит уровень грунтовых вод.

Для анализа информации об ЭГП и факторах, их обуславливаю­щих, применяется широкий комплекс методов, включающий как про­стые качественные, так и сложные математические методы. Сложные методы реализуются на ЭВМ с помощью специальных программ.

Оценка тесноты связи процессов и факторов осуществляется ко­личественными и качественными методами. Качественная оценка про­изводится по отношению к норме, количественная - преимущественно на основании корреляционно - регрессионного анализа.
4.7.4. Автоматизированная информационная система для ве­дения мониторинга экзогенных геологических процессов
Взаимосвязь автоматизированных информационных систем (АИС) и мониторинга ЭГП наглядно демонстрируется при рассмотре­нии функциональной и компонентной структур литомониторинга (Оси­пов, 1986).

В компонентном аспекте литомониторинг делится на четыре подсистемы 1-го порядка: мониторинг горных пород; мониторинг под­земных вод; мониторинг недр; мониторинг ЭГП. Следовательно, мони­торинг ЭГП является подсистемой 1-го порядка литомониторинга. В функциональном аспекте литомониторинг делится на три подсистемы: получение информации о структуре и свойствах геологической среды; наблюдение и контроль за изменением геологической среды; оценка и прогноз изменений геологической среды. Третья подсистема представ­ляет собой АИС.

Таким образом, мониторинг ЭГП и инженерно-геологические АИС являются одноуровенными подсистемами литомониторинга.

Реализация АИС в системе мониторинга ЭГП позволяет решать следующие задачи:

•           стандартизировать формы сбора и хранения первичной ре­жимной информации;

•           перманентно корректировать сеть режимных наблюдений за изучаемым ЭГП;

•           автоматизировать трудоёмкие речные расчёты характеристик процесса и факторов, его обуславливающих;

•          уточнять методику проведения режимных наблюдений и пе­речень показателей, определённых в процесс сбора и обработки мате­риалов;

•          разрабатывать прогнозно-диагностические модели, аппрок­симирующие изучаемый процесс и на основе расчётов по этим моделям прогнозировать ЭГП. Прогнозирование осуществлять перманентно, то есть по ходу поступления новой режимной информации уточнять моде­ли и пересчитывать прогнозные параметры.

Реализация мониторинга ЭГП позволит: пересмотреть сущест­вующую структуру организации стационарных режимных наблюдений; увязать в единую систему все материалы режимных наблюдений; кон­кретизировать цели и методику проведения наблюдений; создать еди­ную методологическую базу для прогнозирования ЭГП; составлять и перманентно вести прогнозно-диагностические модели, как отдельных процессов, так и комплексов, парагенетически связанных ЭГП.
4.7.5. Основные требования к региональной службе контро­ля и прогноза опасных геологических процессов
Крупномасштабная хозяйственная деятельность, как правило, активизирует или вызывает к жизни новые, ранее не известные на ис­следуемой территории, самые разнообразные современные геологиче­ские процессы, наиболее распространёнными и опасными среди кото­рых являются загрязнение подземных вод, подтопление населённых пунктов, оползни, эрозия, термокарст, землетрясения и прочее.

С целью обеспечения необходимой информацией о современных геологических процессах различных отраслей промышленности и сель­ского хозяйства, рационального использования и охраны геологической среды необходимо создать научно-производственную службу контроля и прогноза опасных геологических процессов (службу геопрогноза или литомониторинга).

Структура службы геопрогноза должна включать:

-  наземные и, при необходимости, аэрокосмические наблюда­тельные сети, регистрирующие в автоматизированном режиме измене­ния основных параметров, характеризующих современные геологиче­ские процессы и внешние факторы, определяющие их развитие;

-  лабораторно-экспериментальную и аналитическую базу;

-  современные средства передачи, хранения и обработки инфор­мации;

-   научно-исследовательские подразделения, которые должны производить разработку и совершенствование программ, алгоритмов и выдачу основных результатов исследований.

Объектами исследований службы геопрогноза являются геоло­гическая среда и протекающие в ней естественные и техногенные со­временные 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 прояв­ления опасных геологических процессов;

-   обзорные, средне- и крупномасштабные карты районирования территории по характеру и степени подверженности опасным геологи­ческим процессам;

-   рекомендации по рациональному использованию и охране гео­логической среды и защите инженерных объектов от современных гео­логических процессов.
Глава 5. Аналитическое обеспечение при мониторинге
Для анализа объектов окружающей среды в настоящее время ис­пользуются различные методы (Приборы       1980; Рекомендации 1986; Ядерно-физические      1987; Назаренко, Сотсков и др., 1989; Фо­мин, 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 эле­ментного 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) есте­ственных радиоактивных нуклидов, искусственных радионуклидов, ра­диоактивных 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 на­веденной активности) используются потоки различных по характери­стикам 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 на­стоящее время являются практически единственными методами изуче­ния радиоактивных загрязнений окружающей среды, в том числе искус­ственными радионуклидами.

Радиоактивационный анализ позволяет определять загрязне­ние окружающей среды тяжелыми и легкими элементами, в том числе радиоактивными и некоторыми их формами.

Нейтронно-активационный анализ (НАА) на тепловых и ре­зонансных нейтронах применяют в двух вариантах - инструментальном и с радиохимическим выделением. Инструментальный вариант анализа (ИНАА) отличается высокой производительностью, достаточно низкой трудоемкостью, многоэлементностью, возможностью автоматизации процесса анализа. Предел обнаружения элементов в зависимости от их активационных свойств и состава матрицы анализируемой пробы в ос­новном колеблется от 10^-3 до 10^-6 %. Метод с радиохимическим выделе­нием (РНАА) позволяет снизить предел обнаружения на два и более по­рядка, но он длителен и трудоемок.

Рентгенофлуоресцентные методы в настоящее время интен­сивно 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 опре­деления 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 со­стоит 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 эмисси­онного спектрографа для большинства элементов равен, как правило, нескольким граммам на тонну.

Атомно-эмиссионная спектрометрия с индивидуально свя­занной плазмой в последние годы очень быстро развивается. Этому способствуют низкие пределы обнаружения большой группы элемен­тов, высокая точность измерений, возможность одновременного опре­деления макро- и микрокомпонентов пробы, возможность автоматиза­ции процессов анализа.

5.3.   Физико-химические методы
Данный раздел представлен широким кругом методов, который может быть использован для элементного анализа объектов окружаю­щей среды.

Электрохимические методы - вольтамперометрия, полярогра­фия, кулонометрия и др. основаны на измерении величины электриче­ского 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 час­тиц. 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 мате­риалов.

Аналитические работы при специализированных геоэкологиче­ских исследованиях предусматривают выполнение большого объема лабораторных анализов почв, пород, пыле-аэрозольных выпадений, вод, биомассы на широкий комплекс элементов, всесторонне характеризую­щих как их природный состав, так и степень загрязнения радиоактив­ными 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 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) подготов­лен перечень существующих ГОСТов, ОСТов, отраслевых методик и методик предприятия, пригодных для определения вредных компонен­тов при геологических и геоэкологических исследованиях (приложение 2).

Глава 6. Особенности организации мониторинга при раз­личных видах хозяйственного освоения территорий
6.1. Мониторинг в районах развития горнодобывающей промышленности
Мониторинг в районах развития горнодобывающей промышлен­ности рассматривается согласно нормативного документа «Требования к мониторингу месторождений твердых полезных ископаемых» (Требо­вания 2000), разработанного Боревским Б.В., Кашковским Г.Н., Но­виковым В.П. и Язвиным Л.С. под редакцией Кочеткова М.В. В доку­менте изложены принципы организации и ведения мониторинга место­рождений твердых полезных ископаемых, определены его цели и зада­чи, сформулированы требования к составу информации. Настоящие требования разработаны с учетом требований Закона Российской Феде­рации «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 Фе­дерации «Об охране окружающий природной среды» от 10.01.2002 № 7-ФЗ, Постановления Совета Министров Правительства Российской Фе­дерации от 24.11.93 г. № 1229 «О создании единой государственной системы экологического мониторинга», Концепции и Положения о Го­сударственном мониторинге геологической среды России, утвержден­ных 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 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 месторож­дении, 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 рациональ­ному способу добычи полезного ископаемого, обеспечивающему, при прочих равных условиях, полноту его выемки и сокращение нерацио­нальных потерь.

Разрабатываемое месторождение полезного ископаемого и дру­гие связанные с его разработкой объекты хозяйственной деятельности представляют собой сложную природно-техногенную систему, содер­жащую, как правило, ряд источников антропогенного воздействия на окружающую (в т.ч. - геологическую) среду. Это воздействие является объектом нескольких видов мониторинга. Мониторинг геологической среды, может включать в себя мониторинг поверхностных водных объ­ектов, атмосферы, почв, растительности (Мироненко и др., 1988; Гряз-нов и др., 1995).
6.1.2. Виды и источники антропогенного воздействия
При постановке и ведении мониторинга состояния недр, необходимо различать виды и источники антропогенного воздействия, связанные непосредственно со вскрытием и разработкой месторождения (добычей полезного ископаемого), и источники антропогенного воздействия, связанные с сопутствующей добыче инфраструктурой горнодобывающего предприятия, в т.ч. с хранением, транспортировкой и переработкой добытого полезного ископаемого и рудовмещающих горных пород, а также сбросом и утилизацией подземных вод, извлекаемых при осушении месторождения.

К источникам антропогенного воздействия, связанным с добычей полезного ископаемого, т.е. непосредственно с недропользованием, относятся:

а)  открытые (карьеры, разрезы, разрезные траншеи) (рис. 6.1.1,
6.1.2, 6.1.3) и подземные горные выработки (шахты, штольни и др.),
выработанные полости, а также технологические скважины при
разработке месторождений твердых полезных ископаемых методом
подземного выщелачивания;

б) сооружения шахтного или карьерного водоотлива (системы
водопонизительных и дренажных скважин, подземных горных
выработок) (рис. 6.1.4);

в) сооружения по закачке в недра извлеченных при добыче по-
лезных ископаемых подземных вод; системы захоронения шахтных вод;

г)   фильтрационные завесы, связанные с закачкой в недра
специальных растворов;

д)            газо-аэрозольные и пылевые выбросы;

е) сооружения по инженерной защите горных выработок от нега-
тивного воздействия опасных геологических процессов;

ж) автономные водозаборы подземных вод, расположенные на площади месторождения и используемые для добычи подземных вод с целью хозяйственно-питьевого или технического водоснабжения.

Указанные виды источников антропогенного воздействия оказывают влияние в первую очередь на состояние недр (геологическую среду), но могут приводить также к изменению других компонентов окружающей природной среды (поверхностных вод, атмосферы, состояния растительности, состояния поверхности земли).

К источникам антропогенного воздействия на окружающую (в том числе - геологическую) среду, не связанным непосредственно с процессом добычи твердых полезных ископаемых, относятся:

а) отвалы горных пород, гидроотвалы, склады полезных иско-
паемых, шламо- и хвостохранилища горнообогатительных комбинатов
и фабрик, пруды-отстойники, накопители сточных вод (рис. 6.1.5, 6.1.6,
6.1.7, 6.1.8, 6.1.9);

б) каналы и трубопроводы отвода рек и ручьев, технических вод
и стоков;

в) сбросы дренажных и сточных вод в поверхностные водотоки и
водоемы;

г)            технологические и бытовые коммуникации;

д)            участки рекультивации земель:

е)          опасные          инженерно-геологические          процессы,
сформировавшиеся под воздействием антропогенной деятельности (рис.
6.1.10);

ж) сооружения по инженерной защите объектов инфраструктуры
от негативного воздействия опасных геологических процессов.

Эти источники антропогенного воздействия оказывают влияние как на геологическую среду, благодаря, главным образом, утечкам из водонесущих коммуникаций, а также из гидроотвалов, шламо- и хво-стохранилищ, с площадок промышленных предприятий, так и на другие компоненты окружающий природной среды (Экология ., 1991; Пе-рельман и др., 1994).
6.1.3. Функции и территории ведения мониторинга
С учетом вышеизложенного, мониторинг включает следующие функции:

- регулярные наблюдения за элементами геологической среды, горными выработками и другими сооружениями, а также за отдельными компонентами окружающей природной среды в границах зоны воздействия на экосистемы как собственно отработки запасов полезного ископаемого, так и другой хозяйственной деятельности горнодобывающего предприятия; регистрацию наблюдаемых показателей и обработку полученной информации;

-   создание и ведение информационных фактографических и кар­тографических баз данных, включающих в себя весь набор ретроспек­тивной и текущей геологической и технологической информации (а при необходимости и постоянно действующую модель месторождения), по­зволяющей осуществлять:

-   оценку пространственно-временных изменений состояния гео­логической среды и связанных с ней компонентов окружающей при­родной среды на основе полученных в процессе мониторинга данных;

-      учет движения запасов полезных ископаемых и потерь при их добыче и переработке;

-                  учет извлеченных (перемещенных) горных пород;

- прогнозирование изменения состояния объектов горных работ и связанных с ними компонентов окружающей среды под влиянием добычи полезного ископаемого, дренажных мероприятий и других антропогенных факторов;

-    предупреждения о вероятных негативных изменениях состояния геологической среды и необходимой корректировке технологии добычи запасов полезных ископаемых;

- разработку рекомендаций по ликвидации последствий аварий­ных ситуаций, связанных с изменениями состояния геологической сре­ды.

Мониторинг проводится на площади как собственно месторождения полезного ископаемого и техногенных объектов горного производства, так и в зоне существенного влияния недропользования на состояние недр и другие компоненты окружающей природной среды, изменения которых связаны с изменением геологической среды под влиянием вскрытия и разработки месторождения полезного ископаемого и иной хозяйственной деятельности горнодобывающего предприятия.

Мониторинг должен охватывать как непосредственно площадь ведения горных работ, так и зону существенного влияния разработки месторождения и сопутствующих ей процессов на состояние недр и других компонентов окружающей природной среды. Поэтому на площади проведения мониторинга предлагается выделять 3 зоны:

Зона I - зона непосредственного ведения горных работ и размещения других технологических объектов, влияющих на изменение состояния недр в пределах границ горного отвода;

Зона II - зона существенного влияния разработки месторождения на различные компоненты геологической среды;

Зона III - периферийная зона, примыкающая к зоне существенного влияния разработки месторождения (зона фонового мониторинга).

Границы площади ведения горных работ (зона I) определяются природными геологическими и технико-экономическими факторами. Во всех случаях верхней границей месторождения принимается поверхность земли, а нижней - подошва балансовых запасов полезного ископаемого. Обычно границы зоны I - это границы зоны горного отвода. Размеры зоны существенного влияния разработки месторождения твердых полезных ископаемых (зона II) устанавливаются по распространению участков (площадей) активизации опасных геологических процессов под влиянием добычи полезного ископаемого и существенного нарушения гидродинамического режима и структуры потоков подземных вод в пределах депрессионной воронки. По имеющимся представлениям за зону существенного техногенного влияния инженерно-геологического характера следует принимать площадь на порядок больше площади, на которой осуществляется производственная деятельность при разработке месторождения. Наибольшие размеры территорий, подверженных влиянию разработки месторождения, связаны с развитием депрессионных воронок подземных вод при проведении водопонизительных и дренажных мероприятий. Они определяются гидрогеологическими условиями и особенностями системы отбора подземных вод, а также наличием или отсутствием системы обратной закачки дренажных вод. Депрессионная воронка расширяется во времени и может достичь весьма существенных размеров, особенно в напорных пластах, имеющих широкое площадное распространение. В то же время радиусы зоны существенного влияния, где понижение уровня составляет около 10-20% от понижения в центре депрессии, обычно не превышают 10-20 км в напорных пластах и первых километров в безнапорных. Этими цифрами следует руководствоваться при определении размеров зоны существенного влияния разработки. При разработке небольших месторождений с неглубоко залегающими полезными ископаемыми, в замкнутых гидрогеологических структурах, а также при отработке месторождений выше уровня подземных вод зона существенного воздействия может быть ограничена горным и земельным отводом.

Границы III зоны и ее площадь принимаются таким образом, чтобы в процессе мониторинга можно было проследить фоновые изме­нения состояния геологической среды, сравнить их с ее изменениями в зоне II и выделить те из них, которые связаны с разработкой месторож­дения и те, которые определяются другими факторами. Поэтому пло­щадь зоны III должна охватывать участки с геолого-гидрогеологическими условиями и ландшафтами, развитыми в зоне II. В тех случаях, когда при разработке месторождения, сопровождаемой водоотливом, происходит гидродинамическое взаимовлияние рассмат­риваемого месторождения на другие месторождениями твердых полез­ных ископаемых и эксплуатируемые месторождения подземных вод, формируется общая зона влияния группы месторождений и водозабо­ров. В этих случаях границы зоны существенного влияния каждого ме­сторождения принимаются в радиусе 10-15 км от участка горных работ и (или) водоотбора, а на остальной площади влияния всей группы ме­сторождений осуществляется мониторинг уровня подземных вод.

Одной из важнейших задач мониторинга является оценка изменений состояния геологической среды под влиянием изменений гидрогеологических, инженерно-геологических и геокриологических условий, связанных со вскрытием и разработкой месторождения, а также с проведением сопутствующей им иной хозяйственной деятельности.

Изменения гидрогеологических условий при вскрытии и разработке месторождений происходят в следующих основных направлениях:

а)  Изменения структуры потока подземных вод, условий их пи-
тания и разгрузки вследствие их отбора водопонизительными и дренаж-
ными системами и снижения уровня подземных вод под влиянием во-
доотбора.

Изменение условий питания и разгрузки подземных вод вызывает изменение соотношения приходных и расходных элементов баланса, что находит отражение в режиме подземных вод, в т.ч. положение их уровенных поверхностей. В процессе вскрытия и разработки месторождения происходит:

-                снижение уровней (напоров) подземных вод, которое может отмечаться как в эксплуатируемых пластах, так и, при определенных системах отработки, и в смежных водоносных горизонтах;

-                сокращение или полное прекращение разгрузки подземных вод в реки и путем испарения с уровня грунтовых вод;
-                снижение расхода или полное исчезновение родников;

-                снижение расходов действующих водозаборов;

-                уменьшение эксплуатационных запасов подземных вод.

б)            Изменение качества подземных вод.

Изменение качества подземных вод связано с подтягиванием к водопонизительным и дренажным системам высокоминерализованных или некондиционных вод из глубоких водоносных горизонтов, загрязнением подземных вод в процессе ведения горных работ, поступлением в водоносные горизонты загрязненных поверхностных вод и загрязняющих веществ из антропогенных источников загрязнения на поверхности. При взаимодействии подземных вод с породами в зоне горных выработок (формирование кислых вод с повышенным содержанием токсичных компонентов) происходит формирование особого химического состава шахтных (дренажных) вод.

Изменение инженерно-геологических и геотектонических условий, в т. ч. протекание опасных геологических процессов, происходит в следующих основных направлениях:

а) Развитие деформаций в массиве горных пород и на земной
поверхности вследствие изменения напряженного состояния,
трещиноватости и физико-механических свойств пород, а также в
результате сдвижения пород над отработанным пространством и
образования мульд оседания.

б) Деформация массивов горных пород и грунтов в прибортовых
и прибровочных частях карьеров, склонах терриконов и откосах отва-
лов, активизация природных и возникновение техногенных экзогенных
геологических процессов на прилегающих территориях в связи с нару-
шением статического положения горных пород.

в) Оседание земной поверхности в результате уплотнения пород
при их вторичной консолидации в процессе водопонижения и
осушения.

г)   Возникновение или активизация карстово-суффозионных
процессов в связи с увеличением градиента фильтрации потока,
интенсификацией растворения карбонатных пород и выноса рыхлого
заполнителя открытых полостей.

д) выпор (деформация) почвы или днища горных выработок в
результате разгрузки напряжений при сработке массива вышележащих
горных пород и в результате набухания при увлажнении.

е) Активизация эндогенных процессов (техногенные землетрясе-
ния, горные удары).

Вскрытие и разработка месторождений твердых полезных ископаемых, а также сопутствующая им другая хозяйственная деятельность, кроме изменений гидрогеологических, инженерно-геологических и геокриологических условий может приводить также к изменениям других компонентов природной окружающей среды, вызванных указанными изменениями геологической среды. Основные возможные изменения других компонентов окружающей природной среды сводятся к следующему:

а) Уменьшение или даже периодическое прекращение стока рек
на отдельных участках за счет сокращения естественной разгрузки
подземных вод в реки и привлечения речных вод в горные выработки.

б) Увеличение стока рек на других участках в связи со сбросом
шахтных и карьерных вод.

в) Изменения природных ландшафтов, связанные с изменением
уровня грунтовых вод в первом от поверхности водоносном горизонте,
оседанием поверхности земли, изменением гидрографической сети.
Указанные процессы могут привести к угнетению или гибели расти-
тельности, переосушению сельскохозяйственных земель, осушению
болот или, наоборот, к заболачиванию территории.

г) Загрязнение атмосферного воздуха, почв и грунтов химиче-
скими и минеральными веществами при пылевых и газовых выбросах, а
также влияние этого загрязнения на животный и растительный мир.

д) Загрязнение поверхностных вод в результате сброса шахтных
или карьерных вод, сточных вод сопутствующих производств, фильтра-
ции через плотины хвосто- и шламохранилищ, разгрузки в реки загряз-
ненных подземных вод и т.д.

В связи с различным характером проявления процессов
изменения состояния геологической среды на разрабатываемых
месторождениях твердых полезных ископаемых, и связанных с ними
процессов изменения других компонентов окружающей природной
среды, структура и содержание мониторинга на каждом конкретном
объекте в значительной степени будет определяться сложностью
геолого-гидрогеологических,                         инженерно-геологических,

геокриологических условий месторождения и условий его освоения (системой отработки месторождений и системой защиты горных выработок от подземных вод).
6.1.4. Структура и содержание мониторинга
Основными факторами, определяющими структуру и содержание мониторинга месторождений, являются:

-                характер залегания горных пород, степень изменчивости их состава и свойств, особенности тектонического строения, наличие трещиноватости и закарстованности;

-                наличие в пределах площади разработки месторождений полезных     ископаемых     потенциально      неустойчивых,     легко деформируемых массивов горных пород, предрасположенных к развитию экзогенных геологических процессов;

-                характер залегания и условия распространения водоносных горизонтов, изменчивость мощностей и фильтрационных свойств водовмещающих пород, величина водопритока в горные выработки;

-                глубина и характер залегания полезного ископаемого;

-                сложность гидрохимической обстановки, наличие высокоминерализованных и газированных подземных вод, участвующих в обводнении месторождения;

-                наличие или отсутствие постоянно действующего источника поступления воды в горные выработки (река, обводненный высокопроницаемый водоносный перекрывающий разрабатываемое полезное ископаемое горизонт);

-                наличие и характер залегания многолетнемерзлых пород;

-                характер изменчивости физико-механических и водно-физических свойств горных пород, определяющих устойчивость бортов карьеров и подземных горных выработок, активизацию или возникновение экзогенных геологических процессов;

-                технологическая схема вскрытия, система и технология отработки месторождения, скорость ведения горных работ и их развития по площади и глубине;

-                характер и интенсивность влияния отработки месторождения на ландшафтные условия, поверхностные воды и другие компоненты окружающей природной среды;

-                необходимость (или ее отсутствие) применения специальных методов проходки горных выработок и специальных схем борьбы с подземными водами (фильтрационные завесы, системы закачки добычных вод и др.);

-                наличие водозаборов подземных вод в пределах площади влияния осушения месторождения твердых полезных ископаемых;

-                наличие сооружений по хранению, переработке и транспортировке полезных ископаемых и отходов горнодобывающего производства;

-                необходимость проведения специальных мероприятий по инженерной защите от опасных геологических процессов.

Система мониторинга в общем случае включает в себя две взаимосвязанные подсистемы:

а) подсистему проведения и документации наблюдений и сбора
информации;

б)            подсистему обработки информации и прогнозирования.

Основным источником информации о состоянии геологической среды и других компонентов природной среды являются наблюдатель­ные сети, состоящие из пунктов наблюдений, в качестве которых могут использоваться капитальные и эксплуатационные горные выработки, водозаборные скважины, специальные сооружения для наблюдения за подземными водами, горными породами, геологическими процессами, поверхностными водами, ландшафтами и т. д. (наблюдательные сква­жины, родники, репера, гидрометрические створы, специальные наблю­дательные площадки и др.). При значительной площади зоны сущест­венного влияния при разработке месторождений твердых полезных ис­копаемых или при мониторинге группы месторождений в качестве до­полнительного источника информации о состоянии геологической сре­ды и других компонентов природной среды могут привлекаться мате­риалы, полученные с использованием средств дистанционного зондиро­вания.
6.1.5. Наблюдательные пункты и сети мониторинга
Количество и схема расположения наблюдательных пунктов, частота и методика наблюдений определяются многими геолого-технологическими и природными факторами и должны устанавливаться индивидуально в каждом конкретном случае. В то же время, могут быть сформулированы некоторые общие принципы, к основным из которых относятся:

а)  Формирование наблюдательных сетей должно начинаться в
процессе геологоразведочных работ. На разрабатываемых
месторождениях сети должны расширяться и трансформироваться в
соответствии с развитием горных работ и увеличением водоотбора.
Дальнейшее преобразование сетей должно быть связано с обеспечением
наблюдений при переходе с открытых на подземные горные работы, а
также после консервации или ликвидации горных работ.

б)  Наблюдательная сеть должна формироваться с учетом осо-
бенностей горно-геологических, гидрогеологических и инженерно-
геологических, геокриологических условий мониторинга, принятой сис-
темы его вскрытия и разработки, системы размещения сооружений по
хранению переработке и транспортировке полезных ископаемых и от-
ходов горнодобывающего производства и обеспечивать получение ин-
формации для прогнозирования и принятия управленческих решений. В
необходимых случаях получаемая информация должна обеспечить раз-
работку геофильтрационных, геомиграционных и геомеханических мо-
делей. При этом, в частности, целесообразно учитывать следующие ре­комендации:

-  при многослойном строении водовмещающей среды следует создавать ярусные узлы наблюдательных пунктов, оборудованные на различные водоносные горизонты или на различные интервалы залегания мощного водоносного горизонта, а в отдельных случаях - и на слабопроницаемые разделяющие отложения;

-          при наличии на площади месторождения и в зоне существенного влияния его разработки водозаборов подземных вод, систем обратной закачки, наблюдательные скважины должны размещаться на всей площади гидродинамического возмущения, при этом часть наблюдательных пунктов должна находиться между системами отбора и закачки воды;

-          при приуроченности месторождений к ограниченным (замкнутым) в гидродинамическом отношении пластам наблюдательные скважины следует располагать по обе стороны от границы пласта;

-      пункты наблюдений в горных выработках (инженерно-геологические площадки, репера, скважины, датчики) должны распола­гаться в местах выявленной и потенциально возможной деформации выработок; проявления горных ударов, вызванных выбросов пород и повышенных напряжений; развития трещиноватости, протаивания мно-голетнемерзлых пород;

- при наличии на изучаемой территории шламо- и хвостохрани-лищ, прудов отстойников, накопителей сточных вод, и других сооруже­ний, функционирование которых может приводить к изменению балан­са и качества подземных вод, наблюдательные пункты, главным обра­зом на первый от поверхности водоносный горизонт, должны оборудо­ваться в зоне активного воздействия этих объектов на окружающую среду.

в)  Пункты наблюдений за гидрогеологическими, инженерно-
геологическими и геокриологическими показателями и наблюдения на
этих пунктах должны быть взаимоувязаны. Кроме того, при размещении
наблюдательных скважин для изучения водоносных горизонтов нужно
учитывать возможность и целесообразность сопряжения этих пунктов с
наблюдательными пунктами, оборудованными на поверхностные
водные объекты, растительность и т.д.

г)  Все наблюдательные пункты должны быть защищены от
несанкционированного доступа и иметь инструментальную привязку в
плановом и высотном отношении. Марки, от которых проводятся
замеры уровней воды, должны иметь инструментальную высотную
привязку, отметка которой должна периодически проверяться.

Все проводимые в системе мониторинга месторождений твердых полезных ископаемых наблюдения за качественными и количественными показателями состояния геологической и других компонентов окружающей природной среды можно разделить на две группы: стандартные (обязательные), осуществляемые на всех или большинстве месторождений, и специальные (дополнительные) -проводимые на отдельных месторождениях и требующие специального, в ряде случаев, нестандартного, оборудования и организации специальных наблюдений.

К стандартным наблюдаемым показателям относятся:

-                данные по приросту запасов полезных ископаемых;

-                количество и качество извлекаемых из недр полезных ископаемых;

-                объем извлекаемых из недр горных пород;

-                ход развития горных работ и состояния горных выработок;

-                величина отбора шахтных и дренажных вод из внешних и внутренних водоприемных систем;

-                величина сброса откачиваемых и сточных вод в различные элементы системы водоотведения, в т.ч. объем (расход) закачиваемых вод в системах обратной закачки;

-                утечки из прудов-отстойников, накопителей сточных вод и других аналогичных сооружений;

-                уровни подземных вод всех водоносных горизонтов, участвующих в обводнении горных выработок и испытывающих воздействие хозяйственной деятельности;

-                физические свойства, химический состав и температура подземных и шахтных вод;

-                физические свойства, химический состав и температура всех видов сточных вод, сбрасываемых в поверхностные водные объекты, а также качество поверхностных вод выше и ниже точек сброса.

К наблюдаемым специальным показателям могут относиться:

-                расходы родников;

-                уровни подземных вод в горизонтах смежных с участвующими в обводнении горных выработок и в первом от поверхности горизонте грунтовых вод (в случаях, когда он не участвует непосредственно в обводнении горных выработок);

-                расходы и уровни поверхностных вод; пересыхание и перемерзание, наледный сток;

-                состояние горных выработок и их крепление;

-                состояние устьев, фильтров и обсадных труб водозаборных и наблюдательных скважин, состояние насосного оборудования;

-                физико-механические свойства и трещиноватость пород;

-                количество и величина карстовых воронок, изменение их размеров;

-                планово-вертикальные деформации дневной поверхности для оценки оседания подрабатываемых территорий;

-                данные геодезических и маркшейдерских наблюдений за деформациями склонов и бортов карьеров для оценки развития оползне-обвальных процессов;

-                изменение состояния болот, видового состава и габитуса растительности;

-                загрязнение атмосферного воздуха;

-                техногенные землетрясения и горные удары;

-                температура многолетнемерзлых пород, а также их физико-механические и теплофизические свойства.

В конкретных условиях перечень наблюдаемых специальных по­казателей может уточняться.

В тех случаях, когда на месторождении организован автоматизированный сбор всей или части получаемой при мониторинге информации и ведется компьютерная база данных, может быть предусмотрен непосредственный ввод данных из памяти измерительных приборов в компьютер.

Обязательным элементом подсистемы обработки информации и прогнозирования является база данных, содержащая данные как по постоянным (условно-постоянным), так и по переменным (наблюдаемым) показателям. База данных может вестись как в автоматизированном, так и в ручном режиме, в зависимости от количества наблюдаемых пунктов и количества получаемой информации. Она используется для информационного обслуживания недропользователей и органов управления государственным фондом недр. Для месторождений, находящихся в сложных горно­геологических, гидрогеологических и инженерно-геологических условиях может быть создана специальная автоматизированная информационно-прогностическая система (АИПС), включающая в себя автоматизированный банк (базу) данных и постоянно действующую математическую модель месторождения.

Обработка данных мониторинга заключается в подготовке мате­риалов для анализа наблюдений за изучаемыми показателями состояния недр и других компонентов окружающей природной среды. Она заклю­чается в построении необходимых карт и разрезов, графиков и таблиц, статистической обработке данных наблюдений, включая использование статистических методов анализа временных рядов, а также корреляци­онный анализ.

Прогнозирование состояния недр и других компонентов окружающей природной среды может выполняться различными методами - гидродинамическими, включающими математическое моделирование на ЭВМ; гидравлическими, вероятностно-статистическими, формально-логическими, методами аналогии, методами экспертных оценок. Выбор метода определяется сложностью горнотехнических, гидрогеоэкологических условий, задачами прогнозирования, изученностью месторождения и физических механизмов протекающих процессов, удельным весом режимообразующих факторов.

Осуществляемое в системе мониторинга месторождения прогнозирование можно подразделить на три вида: текущее, оперативное и долгосрочное. Текущее прогнозирование проводится на весьма короткий последующий период эксплуатации (до нескольких месяцев) в связи с развитием хода горных работ и изменениями их технологии, а также изменениями водохозяйственной и климатической обстановки.

Оперативное прогнозирование проводится систематически по результатам ежегодной эксплуатации на кратковременный (1-3 года) период.

Долгосрочное прогнозирование осуществляется при выявленных неблагоприятных тенденциях изменения состояния геологической среды и других компонентов окружающей среды, а также в связи с долгосрочными планами развития горных работ.

В зависимости от сложности горно-геологических, гидрогеологических и инженерно-геологических условий, принятой системы вскрытия и разработки месторождения, состава наблюдаемых показателей содержание и структура мониторинга могут существенно изменяться. В этом плане может быть выделено несколько классов мо­ниторинга.
6.1.6. Классы, программы и проекты мониторинга
Мониторинг класса I осуществляется на месторождениях твер­дых полезных ископаемых, характеризующимися простыми гидрогео­логическими, инженерно-геологическими, геокриологическими, горно­геологическими и другими условиями разработки. Отработка полезных ископаемых на таких месторождениях не оказывает существенного влияния на окружающую среду.

Все вопросы, связанные с прогнозом условий отработки этих месторождений, могут быть надежно решены в процессе их разведки. На месторождении достаточно вести стандартные наблюдения, связанные с платежами за добычу основного и попутных полезных ископаемых и с компенсационными выплатами за ущерб окружающей среде.

Система обработки, как правило, включает в себя базу данных, реализуемую на персональном компьютере, которая используется для оценки состояния месторождения и прогнозирования ее изменения.

Мониторинг класса II осуществляется на месторождениях, раз­работка которых в отличие от месторождений, где проводится монито­ринг класса I, может оказать существенное влияние на компоненты ок­ружающей среды (массивы горных пород, поверхностные водные объ­екты, действующие водозаборы подземных вод, ландшафтные условия, активизацию экзогенных процессов и другие). В составе мониторинга класса II кроме стандартных наблюдаемых объектов могут входить спе­циальные наблюдаемые объекты (массивы горных пород, поверхност­ные водные объекты, ландшафтные условия, экзогенные геологические процессы, земная поверхность и другие). Состав стандартных наблюде­ний аналогичен мониторингу класса I. Система обработки данных также в основном аналогична системе класса I. В сложных случаях могут соз­даваться АИПС.

Мониторинг класса III осуществляется на месторождениях, где сочетание осложняющих факторов несет угрозу крупных аварий (затоп­ление, взрывы и пр.) на горнодобывающем предприятии или ведет к тя­желым экологическим последствиям на прилегающей к нему террито­рии.

Создание мониторинга сложных месторождений (II и III класса) целесообразно осуществлять поэтапно на базе специально разработанных программ.

Этап 1. Разработка программы создания и ведения мониторинга. Программа создания и ведения мониторинга месторождения разрабатывается в соответствии с требованиями к мониторингу, установленными в лицензии, и должна содержать следующие разделы:

-   цель и конкретные задачи мониторинга;

-   обоснование класса мониторинга;

- выделение основных и дополнительных объектов наблюдений и состава наблюдаемых показателей;

-              установление состава и размещения пунктов наблюдаемой

сети;

-  обоснование конструкций наблюдательных пунктов и их оборудования специальными средствами измерений и регистрации различных показателей характеристики состояния массива горных пород, отдельных его блоков, подземных вод и связанных с ними геофизических полей и экзогенных геологических процессов;

-   методика проведения наблюдений;

-   система документации данных наблюдений;

-    целесообразность создания автоматизированной системы регистрации сбора и обработки информации;

-  структура и состав базы данных, номенклатура вычислительной техники и других технических средств, состав программного обеспечения, необходимых для их ведения;

-  обработка данных и прогнозирование;

-  состав, форма и сроки передачи данных в орган управления фондом недр;

-  автоматизация системы ведения мониторинга;

-  этапность создания мониторинга;

-  укрупненные сметно-финансовые показатели.

Этап 2. Составление проекта работ по созданию и ведению мо­ниторинга.

В отличие от программы, проект работ по созданию и ведению мониторинга месторождения составляется на определенный срок (от 1 года до 3-5 лет).

В общем случае рекомендуется следующий состав проекта:

1)    Характеристика общих природных условий, анализ изученно­сти и условий отработки месторождения.

2)    Структура мониторинга месторождения (цели и задачи, обос­нование класса мониторинга и выбор объектов наблюдений, принцип размещения и оборудования наблюдательных пунктов, структура и со­став базы данных и система их отработки).

3)      Обоснование схемы размещения и оборудования
наблюдательной сети, методики и технологии наблюдений (по каждому
объекту наблюдений).

4)    Обоснование состава базы данных и программного
обеспечения для ее ведения.

5)     Система отработки данных и решения прогнозных задач (в необходимых случаях - обоснование АИПС и ПДМ).

6)     Состав информации, передаваемой в органы управления государственным фондом недр.

7)   Этапы организации мониторинга и сроки их выполнения.

8)   Стоимость работ по созданию и ведению мониторинга. Этап 3. Создание сети пунктов наблюдений, их оборудование

измерительными устройствами, проведение наблюдений, организация базы данных, разработка (при необходимости) АИПС.

Этап 4. Проведение наблюдений, ведение банка данных, оценка состояния геологической среды месторождения и примыкающей к нему территории и прогнозирования его изменений, при необходимости корректировка структуры наблюдательной сети и состава наблюдаемых показателей.
6.2. Мониторинг в районах развития нефтегазодобывающей промышленности
6.2.1.   Общая характеристика
В районах освоения нефтегазовых месторождений наблюдаются значительные процессы воздействия на объекты окружающей среды связанные с обустройством нефтепромыслов (Панов и др., 1986; Белов и др., 1991; Гриценко и др., 1997). В ходе строительства и бурения сква­жин, а также нефтедобычи образуются различные по химическому со­ставу жидкие стоки, твердые отходы, а также выбросы в атмосферу. За­грязняя почвы, поверхностные и грунтовые воды, атмосферу, они ухудшают их санитарно-гигиеническое состояние и снижают биологи­ческую продуктивность (Панов и др., 1986; Кесельман и др., 1981; Була­тов и др., 1997).

Основные технологические процессы, вызывающие загрязнение окружающей среды в период эксплуатации месторождения (Березин, 2000):

-  строительство скважин (в случае расширения месторождения);

-  сбор, первичная подготовка и транспорт нефти и воды;

-  транспорт нефти по магистральным нефтепроводам;

-  производственная и социальная инфраструктура - впомага-тельные и обслуживающие производства (котельная, подстанции, авто­транспорт и т. п.)

При строительстве скважин можно выделить следующие виды загрязнений:

-  эксплуатационные (очистка сеток вибросит, мытью пола и оборудования, отработанная вода системы охлаждения);

-      технические (обмыв поднимаемых труб, дополнительное за­грязнение бурового раствора после цементирования, явление сифона);

-      аварийные (нефтегазопроявления, нарушения заколонного пространства, неисправности запорной арматуры);

-      технологические (утечки при приготовлении буровых раство­ров и химических реагентов, потери при отделении выбуренного шлама на механизмах грубой (вибросито, ситоконвейер), средней (гидроци­клоны) и тонкой (центрифуги) очистки, при нарушении целостности желобной системы);

-   природные (загрязнения в результате ливней и таяния сне­гов).

Основными загрязнителями окружающей среды при строитель­стве скважин являются:

-      буровые сточные воды (БСВ);

-      отработанные буровые растворы (ОБР);

-      тампонажные растворы, буровой шлам (БШ);

-      легкие углеводороды, испаряющиеся с поверхности земляных амбаров;

-      продукты испытания скважин (нефть, газ, минерализованные

воды) и др.

Отходы бурения содержат широкий спектр загрязнителей (таб­лица 6.2.1.)
Таблица 6.2.1

Характеристика основных видов загрязняющих веществ

Технологический процесс	Основные загрязняющие вещества
Строительство и испытание скважин	Промывочные жидкости на водяной основе, химреагенты для воздействия на пласт и для изменения свойств буровых растворов, це­менты, прямые и обращенные эмульсии, бу­ровые сточные воды, отработанный буровой раствор, минеральные воды и др.

Буровые сточные воды (БСВ) - один из наиболее значительных по объему видов загрязнителей, поскольку при проходке скважин, как правило, используется большое количество воды. В соответствии с РД-39-133-94 удельный объем образования БСВ на месторождении орин-тировочно может составлять 330,6 м³ на одну добывающую скважину

(средняя глубина скважин по стволу 2645 м) и 395,8 м³ на одну водоза­борную скважину (средняя глубина скважин по стволу 1855 м). БСВ, вследствие высокой подвижности и аккумулирующей способности, яв­ляются самыми опасными отходами при строительстве скважин. В на­стоящее время в Западно-Сибирском нефтяном регионе отсутствует от­работанная технология очистки жидких отходов бурения до уровня ПДК. Утилизация жидких отходов осуществляется закачкой в систему ППД после отстоя в шламовых амбарах и соответствующей очистки на очистных сооружениях УПН.

Буровой шлам также является загрязнителем, он может содер­жать до 15% общей органики и до 37% утяжелителя. Удельный объем образования БШ составляет 198,4 м3/скв. (нефть) и 237,5 м3/скв. (водо­заборные скважины минерализованной воды) (Групповой     1989).

При сооружении одной эксплуатационной скважины на месторождении в шламовый амбар может поступать в среднем 797,3 м3 отходов бурения (ОБР, БСВ, БШ). Средний объем шламового амбара на месторождении может составлять 877 м3 в расчете на 1 скважину. Из амбаров в случае их некачественного строительства, разрушения их обваловки талыми и дождевыми водами может происходить утечка отходов бурения и загрязнение почв, вод, растительности и т. д.

Технология сбора, подготовки и трубопроводного транспорта нефти представляет собой сложную систему (табл. 6.2.2).

Таблица 6.2.2

Источники загрязнения при сборе, подготовке и транспортировке нефти

Технологический процесс	Причины загрязнения
Сбор продукции скважин	Утечки через неплотности арматуры Срабатывание предохранительных клапанов Порывы нефтепроводов и коллекторов Переливы нефти Испарение нефти и газа, газовая свеча Выброс газа на факел или в атмосферу без утилизации
Предварительное    разделение продукции скважин	Утечка нефти при зачистке резервуаров Выброс газа на факел или в атмосферу без утилизации Испарение реагента и нефти
Подготовка нефти	Порыв теплообменника Выброс через предохранительный клапан, утечки и выбросы при горячей сепарации
Подготовка     пластовых     и сточных вод	Переливы, утечки, испарение нефти Срабатывание предохранительного клапана
Трубопроводы	Утечки из-за негерметичности систем Порывы линий

Из таблицы следует, что основными загрязнителями в этом тех­нологическом процессе являются нефть, попутный газ, ингибиторы коррозии и минерализованные воды.

При транспорте нефти по магистральным нефтепроводам основными загрязнителями окружающей среды являются нефть и нефтепродукты (табл. 6.2.1).

В производственной и социальной инфраструктуре основными источниками загрязнения окружающей среды являются:

-        Котельная: выбросы в атмосферу продуктов сгорания попутного газа (рис. 6.2.1);

-    Транспортные средства (автомобили, вертолеты): выбросы в атмосферу отработанных газов;

-    Вахтовый поселок: сброс хозяйственно-бытовых стоков (рис. 6.2.2), образование твердых бытовых отходов;



-Несанкционированные свалки металлолома (рис. 6.2.3).

Анализ основных загрязнителей компонентов ландшафта показывает, что все они обладают определенной токсичностью по отношению к живым организмам, влияют на здоровье человека, изменяют свойства почв, состав воды и т.д.

Выбросы в атмосферу на месторождении формируются за счет организованных источников (факел, котельная, печь ПТБ-10, печь БН 5,4) (рис. 6.2.4) и неорганизованных (технологические резервуары УПН, насосный блок УПН, замерные установки на кустовых площадках, трубопровод) (рис. 6.2.5). Источниками выбросами ЗВ являются также автомобильный транспорт.

По классу опасности выбрасываемые загрязняющие вещества подразделяются следующим образом:

1   класс опасности: бенз(а)пирен;

2   класс опасности: диоксид азота, бензол;

3   класс опасности: сажа, диоксид серы, толуол, ксилол;

4   класс опасности: оксид углерода, углеводороды (по гексану), углеводороды (по метану).

К твердым загрязняющим веществам относится сажа, остальные являются газообразными (табл. 6.2.4).

В процессе эксплуатации возможны мелкие утечки продуктов производства и выход паров и газов в атмосферу. На установках ДНС утечки происходят на бетонированную площадку с бордюром, затем они направляются в ту же емкость.

Таблица 6.2.4

Перечень загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу

Наименование	ПДК	ПДК	ОБУВ	Класс	Выброс вещества,
загрязняющего	м.р.	с.с.	мг/м3	опасности	т/год
вещества	мг/м3	мг/м3
Сажа	0,150	0,05		3	34,6062
Углерода оксид	5,0	3		4	306,1193
Азота диоксид	0,085	0,04		2	20,2073
Серы диоксид	0,5	0,05		3	2
Бенз (а) пирен		10-4		1	0,0000310882
Бензол	1,5	0,1		2	3,2821866
Толуол	0,6	0,6		3	2,0630862
Ксилол	0,2	0,2		3	1,0315872
СН (по гексану)	60			4	251,32202
СН (по метану)			50	4	887,74861

Утечка нефтепродуктов из нефтесборных сетей, а также на кустах скважин и КНС могут воздействовать на почву, поверхностные и грунтовые воды.

На месторождении могут образовываться твердые бытовые от­ходы (ТБО) в результате жизнедеятельности эксплуатационного персо­нала, а также нефтяной шлам в результате очистки резервуаров и обо­рудования УПН. Твердые бытовые отходы рассматриваются как отходы нетоксичные, а нефтяной шлам относится к токсичным отходам III класса опасности.

При строительстве скважин на месторождении для сбора и обез­вреживания отходов бурения используются шламовые двухсекционные амбары. Обычно рекультивированные амбары зарастают сорной расти­тельностью в течение 2-5 лет. В начале поселяются такие виды, как мятлик, одуванчик, подорожник, кипрей и другие сорные виды, на пе­реувлажненных местах рогоз и другие влаголюбивые виды. Затем они сменяются древесными видами: осиной и березой. Шламовые амбары (ША), как объекты захоронения отходов бурения III-IV класса опасно­сти, являются основными длительно действующим источником загряз­нения почвогрунтов и подземных вод химреагетами и нефтепродукта­ми. По результатам исследований, проведенных сотрудниками геологи­ческого факультета МГУ в 1998 г. по комплексной оценке экологиче­ского риска эксплуатации нефтегазовых месторождений Западной Си­бири (Комплексная 1998), отмечено следующее состояние грунтов рекультивированных ША:

-   зона загрязнения почв ограничена 30-50 м в направлении пото­ка грунтовых вод на глубину аэрации почв (3,2 м);

-   степень загрязнения грунтов по потоку грунтовых вод соответ­ствует низкому уровню, а в стороне от потока - слабому уровню ти­пично поверхностного загрязнения;

-   дренируемые грунты участков склонов водораздельных по­верхностей и надпойменных террас загрязнены очень слабо на глубину, не превышающую 2 м;

-   загрязнение торфяно-болотных почв и подстилающих их сла­бопроницаемых грунтов (суглинки, глины) по направлению потока бо­лотных вод в 3-5 м от ША очень сильное и высокое.

Рекультивация ША путем его засыпки грунтом и песком создает в ближайшие годы благоприятные условия для начала почвообразова­тельных процессов и появления растительности сорно-разнотравного типа. Тем не менее, ША длительное время остается источником загряз­нения почв в зоне аэрации и подземных вод, залегающих в поверхност­ных горизонтах разреза.

На территории месторождения функционируют комплексы про­изводственных сооружений, разобщенных территориально, но техноло­гически объединенных системами трубопроводов, линиями электропе­редач, транспортными связями. Среди них можно выделить кустовые площадки (рис. 6.2.6, 6.2.7), одиночные разведочные скважины, вахто­вый поселок, промзона, в состав которой входят опорная база промысла, УПН, БКНС, факельное хозяйство, резервуарный парк, насосные, на­гревательные печи, водозаборные сооружения (рис. 6.2.8), подстанция 35/6 кВ, вертолетная площадка, открытая стоянка техники, внутрипро-мысловые сети, нефтесборные сети, водоводы, ЛЭП, автодороги, объе­диненные в общий коридор коммуникаций, автодороги труднопроходи­мые, внешние сети, нефтепровод и другие.

Каждый из инженерных объектов является в той или иной мере источником техногенного загрязнения окружающей среды. Ведущими компонентами техногенных потоков являются нефть, газ, конденсат, пластовые минерализованные воды, сточные воды (бытовые и произ­водственные), продукты сгорания газа. Любая технология не исключает возможность нарушения, и загрязнения компонентов природной среды, поэтому на месторождении реализован ряд мер по минимизации воз­действий, пространственной локализации и восстановлению нарушен­ных территорий, в частности, принцип рационального использования тер-риториальных ресурсов через концентрированное размещение скважин в кустах и линейных сооружений в коридорах коммуникаций. Это позволяет сократить площадные размеры техногенного вторжения и сосредоточить проведение комплекса природоохранных мероприятий и регламентных работ на участках, поддающихся эффективному кон­тролю.

Основной вклад в загрязнение атмосферы вносят загрязняющие вещества, содержащиеся в дымовых газах, образующихся в результате сжигания попутного газа на факельных установках. Равнинность терри­тории, отсутствие застойных явлений в атмосфере способствует хоро­шему рассеиванию загрязняющих веществ.

При выделении ландшафтных систем на местности в основу за­кладываются следующие принципы: комплексность, относительная од­нородность, генетическое единство, однотипность. По степени антропо­генной измененности ландшафтных систем (экосистем) выделяются две группы: природно-антропогенные и антропогенные. Под природно-антропогенными понимаются модифицированные экосистемы, в кото­рые один или несколько компонентов изменены человеком. К этим ландшафтным экосистемам относятся экосистемы вторичных лесов на месте рубок и гарей, лесные культуры, залежи и др. Под антропогенны­ми приняты ландшафтные системы, морфологическая структура кото­рых трансформирована человеком в значительной степени и имеет но­вые свойства, в их существовании ведущую роль играет антропогенный режим. К этим ландшафтным системам отнесены технологические пло­щади промысла (промзона, площадка ОБП, кустовые площадки) карье­ры грунта и линейные объекты промысла (автодороги, трубопроводы, ЛЭП).

На территории месторождения могут устанавливаться участки загрязненных и деградированных земель. Под деградацией почв пони­мается совокупность процессов, приводящих к изменению функций почвы как элемента природной среды, количественному и качественно­му ухудшению ее свойств и режимов, снижению природно-хозяйственной значимости земель (Соколов и др., 1978). Под природно-хозяйственной значимостью понимается качество земель, лимитирую­щее характер и эффективность их хозяйственного использования, уча­стия почвенного покрова в обеспечении функционирования экосистем и существования природных ландшафтов. Могут выделяться следующие типы деградации почв и земель с учетом их природы, реальной встре­чаемости и природно-хозяйственной значимости последствий:

-  технологическая деградация (в т. ч. нарушенная);

-  эрозия (в т. ч. водная и ветровая);

-  засоление;

-  заболачивание.

Нарушение земель представляет собой механическое разруше­ние почвенного покрова и обусловлено открытыми и закрытыми разра­ботками полезных ископаемых и торфа, строительными и геологоразве­дочными работами и др. Под заболачиванием понимается изменение водного режима, выражающееся в увеличении периодов длительного переувлажнения, подтопления и затопления почв. Линейная эрозия представляет собой размыв почв и подстилающих пород, проявляю­щихся в виде формирования различного рода промоин и оврагов. Под степенью деградации почв и земель в целом понимается характеристика их состояния, отражающая ухудшение качества их состава и свойств. Крайней степенью деградации является уничтожение почвенного по­крова. Степень деградации почв и земель может проводиться согласно методики определения размеров ущерба от деградации почв и земель, утвержденной Минприроды России 11.07.94, Роскомземом 08.07.94 и согласованной с Минсельхозпродом России, Россельхозакадемией (Со­колов и др., 1978) по пяти уровням диагностических показателей:

0   - не деградированные (ненарушенные);

1   - слабо деградированные;

2   - средне деградированные;

3   - сильно деградированные;

4 - очень сильно деградированные (разрушенные), в т. ч. уничто­женный почвенный покров.
6.2.2. Воздействия объектов месторождения на компоненты природной среды
Воздействие на атмосферу

Основными выбрасываемыми веществами на месторождении могут быть: оксид углерода (угарный газ), углеводороды (попутный газ) и диоксид азота.

Оксид углерода (СО) - продукт неполного сгорания углеводо­родного сырья. Бесцветный газ в чистом виде без запаха, немного легче воздуха. Сильный яд, т. к. он, в отличие от кислорода, прочнее соединя­ется с гемоглобином, и кровь перестает транспортировать кислород к клеткам ткани организмов. Возникает кислородное голодание, сопро­вождающееся головной болью и потерей сознания. При сильном отрав­лении возможен смертельный исход. Главный источник - факел. При достаточном доступе кислорода и высокой температуре СО окисляется

до СО2.

Диоксид углерода (СО₂) - продукт полного сгорания углеводо­родного сырья. В малых количествах СО2 стимулирует дыхательный центр, в больших - угнетает его и вызывает повышенное содержание адреналина в крови. СО2 ассимилируется растениями, участвуя в про­цессе фотосинтеза хлорофилла.

Попутный газ обычно рассматривается как безвредный газ, со­держащий метан, этан, гексан, пропан и бутан. Большие концентрации метана вызывают затруднение дыхания при недостатке кислорода. При­родный газ обладает слабым наркотическим действием, с увеличениям числа атомов углерода сила наркотического действия растет. Главный источник - резервуары УПН.

Диоксид азота (NO₂) - красно-бурый газ с удушливым запахом. NO₂ вызывает раздражение и отек дыхательных тканей, снижает сопро­тивление человеческого организма к легочным заболеваниям. Повы­шенное содержание NO2 в воздухе вызывает деградацию и даже полную гибель лесных массивов. Это связано с выпадением кислотных дождей, образующихся в результате фотохимического взаимодействия NO₂ c атмосферной влагой. Диоксид азота в среднем мигрирует в атмосфере трое суток. Главный источник - котельная.

При строительстве скважин на кустах загрязнение атмосферного воздуха носит локальный и кратковременный характер. Период строи­тельства скважины составляет ориентировочно 69 суток. Загрязнение атмосферы происходит дымовыми газами, образующимися в результа­те работы котельной ПКН-2С в период бурения, крепления и освоения скважины, а также выхлопными газами, образующимися в результате работы автотранспортной техники при цементировании, освоении и оп-рессовке скважины.

Воздействие на почвы. Факторы воздействия на почвы можно выделить в три группы. К первой группе воздействий на почву относят­ся все атмосферные, гидрологические и гидрохимические изменения, а также изменения в биоте, связанные с деятельностью соотношений и объемов поступления веществ из атмосферы в почву, как при газообме­не, так и с атмосферными осадками. В реакциях на такие изменения участвуют фильтрационные аккумулятивные свойства почвы (сорбци-онная способность, включая обменную сорбцию). Почва обладает спо­собностью к самоочищению от загрязняющих веществ. При длительных устойчивых изменениях атмосферных поступлений могут иметь место медленные кумулятивные изменения почвенного профиля (например, сдвиг гумусного равновесия при устойчивых изменениях в содержании СО2 в приземном слое воздухе, а соответственно и в почвенном воздухе; усиления кислотно-элювиальных процессов при устойчивых сущест­венных повышениях концентрации NO₂-NO₃ в атмосфере, сопровож­даемых выпадением "кислых" дождей, что может вести к повышению кислотности почв. Атмосферные техногенные поступления избыточных по сравнению с фоновым количеством тех или иных веществ могут проявляться различно в зависимости от объемов и длительности посту­плений. Они могут сопровождаться незначительными локальными из­менениями биохимических циклов без существенного изменения экоси­стем благодаря буферной способности почвы к самоочищению, а могут привести и к существенному загрязнению почвы, отравлению биоты, распаду экосистемы, разрушению почвы и в конечном итоге образова­нию техногенной пустыни.

Ко второй группе воздействия на почву относятся различные по­ступления нового материала (отсыпка площадок, дорог и т.д.), уничто­жение почвы антропогенной эрозией, дефляцией и другие. Почва, ли­шенная растительного покрова, подвергается интенсивным процессам эрозии и дефляции. Отрицательные воздействия на почвенный покров при строительстве и эксплуатации объектов месторождения выражают­ся в механическом нарушении почв. В результате строительства объек­тов обустройства нефтяного месторождения может быть нарушен есте­ственный почвенный покров, и образовываться техногенные почвы с неблагоприятными фильтрационными свойствами, что может приво­дить к застою атмосферных осадков на поверхности. Воздействие по­строенных дорог на почвенный покров проявляется:

в отторжении земель как среды обитания животных и мест про­израстания растений;

в уплотнении торфа на болотах под отсыпкой дорожного полот­на, что влечет за собою изменение водного баланса и, в конечном счете, изменение структуры почвенно-растительного покрова, а именно уси­ление заболачивания.

Существенное влияние на почвы оказывают трубопроводы, от­рицательное воздействие которых заключается в нарушении почвенного покрова при разработке траншей в лесных массивах. Они закладывают­ся в коридорах инженерных сетей на глубинах от 0,5 до 1,5 м. При строительстве трубопроводов к новым кустам скважин необходимо помнить, что в летнее время масштабы отрицательных воздействий мо­гут возрасти в 1,5 раза за счет прохождения по почве тяжелой строи­тельной техники, а также смешивания почвенных горизонтов при раз­работке траншеи под трубопровод. После прокладки новых трубопро­водов нарушенные земли должны быть рекультивированы.

Кроме вышеназванных воздействий на почвы в районе место­рождения может существовать реальная опасность загрязнения поверх­ности почв: пластовыми и минерализованными водами, продуктами ис­пытания скважин (нефть, минерализованные воды), продуктами сгора­ния топлива при работе ДВС и котельных, горюче-смазочными мате­риалами (ГСМ), хозяйственно-бытовыми сточными водами и ТБО, за­грязненными ливневыми и талыми водами (на кустовых площадках и в промзоне).

Воздействие на поверхностные и подземные воды. В целом, воздействия на поверхностные и подземные воды можно разделить на две группы:

-     непосредственные воздействия, связанные со строительством новых объектов месторождения;

-     воздействия, связанные с загрязнением продуктами хозяйст­венной деятельности в период эксплуатации.

В рамках первой группы воздействий в условиях значительного горизонтального и вертикального (до 20-30 м) расчленения рельефа, за­болоченности (до 70%) важную роль приобретает оценка влияния про­мышленных объектов на гидросеть в районе месторождения. Из всех объектов по масштабам и степени влияния выделяются дороги. Выпол­няя роль преград, они затрудняют поверхностный сток, способствуют его перераспределению. В результате, в мелких естественных депресси­ях рельефа, в выемках вдоль дорог даже при хорошей работе водопро­пускных труб скапливаются талые и дождевые воды, образуя озерки -очаги заболачивания. Этот процесс усиливается в местах, где линейные объекты пересекают под прямым углом основные пути геохимических миграций

Вторая группа воздействия связана с техногенным загрязнением поверхностных и грунтовых вод при эксплуатации месторождения.

Воздействие на растительный покров. Воздействие на расти­тельный покров имеет двойственный характер и определяется прямым воздействием и косвенным. Прямое воздействие выражается в полном отчуждении земель в результате вырубки просек под технологические коридоры и площадки, произошедшее при строительстве объектов ме­сторождения. Растительный покров при этом полностью уничтожается. Косвенное воздействие на растительный покров оказывается в период эксплуатации месторождения. Основными видами такого воздействия являются аварийные разливы нефти и пластовых вод, а также техноло­гические выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от различных ис­точников.

Главный фактор воздействия на древесные ресурсы при строи­тельстве объектов - это вырубка леса. Уничтожение леса происходит и при планировке площадок, возможных лесных пожарах, механическом разрушении древостоев на прилегающих к коридорам коммуникаций участках шириной 10-20 м. Отмирание растительного покрова происхо­дит в результате возможных подтоплений антропогенного происхожде­ния.

Основной ущерб растительности наносится за счет изъятия зе­мель и сведения растительности в период строительства.

Воздействие на животный мир и ихтиофауну. В целом весь комплекс факторов, отрицательно воздействующих на животный мир, можно разделить на две группы:

неспецифические, свойственные любым объектам (вырубка ле­са, фактор беспокойства);

специфичные, зависящие от характера и технологии объекта.

Отрицательное воздействие на фауну является двусторонним:

прямое (химическое отравление, гибель животных в нефтяных амбарах газовых факелах, на дорогах, распугивание животных, бра­коньерство);

опосредованное (трансформация и отчуждение угодий, загрязне­ние среды обитания, нарушение путей миграции и мест сезонных кон­центраций).

Наиболее сильное воздействие на животных оказывает прямое изъятие земель под строительство новых объектов: присутствие людей и работа техники усиливает беспокойство диких животных в окружаю­щих угодьях, однако при исключении браконьерства это воздействие ограничивается сравнительно небольшой зоной (несколько десятков -первые сотни метров) вокруг объектов строительства. В период экс­плуатации беспокойство диких животных практически неощутимо. Техническое решение проекта обеспечивает минимизацию отрицатель­ного воздействия на животное население территории в соответствии с требованиями, определенными нормативными документами.

Освоение территории ведет к появлению нетипичных для тайги видов и, прежде всего, среди птиц, за счет появления производственных построек, жилого сектора, опушечного эффекта при сочетании откры­тых мест и выделов леса. Прежде всего, территория обогащается за счет домового и полевого воробья, белой трясогузки, сороки. Однако такое обогащение нетипичными для данных ландшафтных условий видами, распространение которых ограничено пространством антропогенного ландшафта, в целом не может компенсировать ущерб от освоения.

В лесных ландшафтах определяющую роль играет просека, ко­торая приводит к полному или временному отчуждению участков оби­тания животных. Так, даже незначительные вырубки кедрового леса снижают общую продуктивность таежных экосистем в 200 раз (Соколов и др., 1978), а сроки последующего восстановления сообществ растяги­ваются до 150-300 лет.

Следует отметить положительное влияние просек как экологиче­ских русел расселения и проникновения в несвойственные им место­обитания для эвритопных и синатропных видов. Придорожные полосы привлекают значительное количество животных в периоды отдыха и кормежек. Дороги являются экологическими коридорами для продви­жения птиц, обитание которых связано с мелкими водоемами, кустар­никами и открытыми пространствами, и тем самым способствуют обо­гащению орнитофауны (Адам, 1980).

Не менее значимым фактором воздействия на животный мир при любом строительстве становится фактор беспокойства, распугива-ние животных, а при эксплуатации объектов - все возрастающий антро­погенный пресс и браконьерство, особенно для промысловых живот­ных, связанных с проникновением людей в труднодоступные районы вдоль ЛЭП, по дорогам и трубопроводам. Нефтяное освоение за 20 лет привело к снижению численности соболя в 3,5 раза, северного оленя - в 12 раз (Пономарев, 1990).

К специфическим факторам, отрицательно воздействующим на животный мир, относится опосредованное воздействие объектов место­рождения. При создании кустов скважин со шламовыми амбарами по­мимо локального уничтожения среды обитания происходит снижение ее качества за счет выбросов газообразных углеводородов, продуктов сго­рания (окись углерода, двуокись азота) в атмосферу, нефтепродуктов, пенообразователей, реагентов - в воду, нефти и реагентов - в почву. За­грязнение территории в результате утечки нефтепродуктов и аварий приводит к ухудшению условий гнездования и размножения животных, прежде всего водно-болотного комплекса. Загрязнение оперения и шер­сти мелких животных резко снижает результативность воспроизводства, а значит, ухудшается кормовая база многих ценных зверей и птиц. Даже незначительное загрязнения водоемов приводит к гибели икры и личи­нок земноводных и почти полному исчезновению их с таких террито­рий.

Широкий ареал влияния на животный мир (в радиусе до 20-45 км) определяется и разносом продуктов сгорания различных углеводо­родов в факелах. Наибольшая степень риска наблюдается в радиусе 400­600 м от факела, где происходит угнетение растительности и почти полное избегание таких участков животными. Кроме того, привлечен­ные светом в ночное время птицы летят к факелам, определенная часть их сгорает. Поэтому сжигание газа в факелах необходимо сократить до минимума, решив проблему утилизации попутного газа.

Таким образом, ущерб, наносимый животному миру, заключает­ся в прямом уничтожении животных и косвенном влиянии (изменение мест обитания, путей миграции, фактор беспокойства, снижение репро-дук-тивной способности, изменение физических и физиологических по­казателей и т.п.), что приводит к снижению продуктивности популяций, либо к потере способности их самовосстановления.
6.2.3. Прогноз возможного развития опасных техногенных процессов и аварийных ситуаций
Созданные деятельностью человека формы рельефа (как отрица­тельные, так и положительные) не остаются пассивными в развитии экосистем тайги. Они оказывают существенное влияние на компоненты ландшафта и вызывают их долговременную реакцию в виде активиза­ции или возникновения рельефообразующих процессов заболачивания, мерзлотных, эрозионных, эоловых, оползневых и других явлений.

Одним из наиболее негативных факторов, затрудняющих освое­ние месторождений, является процесс болотообразования торфонакоп-ления. Активизация этого процесса связана с различными видами хо­зяйственной деятельности, в частности, с обводнением застраиваемых земель вследствие изменения режима, условий питания и дренирования грунтовых вод. Так, не рекомендуется возводить на пути этих потоков зданий с заглубленным фундаментом, который может служить препят­ствием для фильтрации вод. Использование при планировке территории грунтов с низкими фильтрационными свойствами также вызывает изме­нение условий обводнения поверхностных пород.

На трассе нефтепровода (нефтесборных сетей) в результате теп­лового влияния его, а также под действием поверхностных вод вдоль трубы отмечаются полосы и воронки проседания, увлажнения или за­полненные водой. Нарушение мхово-растительного покрова и не заре­гулированный сток поверхностных вод приводит к еще большему забо­лачиванию прилегающих к трубе участков.

Большое влияние на активизацию болотообразовательных про­цессов оказывают дороги. При недостаточном количестве водопропуск­ных труб дороги могут стать своеобразной плотиной, затрудняющей сток поверхностных и внутризалежных вод с болотных массивов, пре­пятствующей стоку талых и дождевых вод. Кроме того, дороги приво­дят к уплотнению грунта под дорожным полотном, под ним сохраняется мерзлота, поскольку дороги чаще строят зимой.

Влияния дорожных сооружений на болотные массивы определя­ется технологией их строительства. Дороги лежневые и с использовани­ем синтетического нетканого материала оказывают меньшее воздейст­вие на окружающую среду, чем капитальные дороги. Вследствие этого технология строительства и конструкция дорожного соединения долж­ны обеспечить достаточную фильтрацию болотных вод через дорожную насыпь, например, при достаточном количестве и нормальной работе водопропускных труб (Прогноз ..., 1988, Евсеева и др., 1990).

Кроме того, заболачиванию способствует вырубка леса, возведе­ние промышленных объектов на площадках с насыпными грунтами, ко­торые обладают большей водопроницаемостью по сравнению с грунта­ми естественного сложения. Уничтожение растительного покрова соз­дает условия для усиленной фильтрации атмосферных осадков в грунт. Осадки, проникая в грунт, сильно обводняют его, что такое может вы­звать заболачивание (Экзогеодинамика ., 1986).

Мерзлотные процессы. Мощность слоя сезонного промерзания колеблется от 0,5 до 1,2 м на торфяных массивах: на хорошо дрениро­ванных, присклоновых участках, сложенных песками - до 3,5 м; на суг­линистых и супесчаных отложениях составляет 1,4-2,2 м. Льдистость пород слоя сезонного промерзания изменяется от 10-15 % в песках до 40-50% - в торфах. Возможно наличие глубокозалегающих реликтовых толщ четвертичного возраста. При снятии растительного и снежного покрова на строительных площадках глубина сезонного промерзания увеличивается в 1,5-2 раза (Прогноз 1988). Это может привести к формированию многолетней мерзлоты со всеми ее отрицательными по­следствиями.

Склоновые процессы и эрозия. Все перечисленные выше виды хозяйственной деятельности активизируют эрозионные, оползневые, суффозионные, эоловые процессы.

При обустройстве нефтяных месторождений строятся котлова­ны-пруды для сбора извлекаемой из недр жидкости, траншеи для раз­личных коммуникаций и т.д. Это приводит к обводнению горных пород и изменению их свойств (Методика ., 1988). При сооружении линей­ных объектов (трубопроводов и т.п.) на болотах происходит их дрени­рование. В результате грунты на склоне значительно увлажняются при выпадении жидких осадков и таяния снега на склонах даже небольшой крутизны (0,3-0,5°) формируются временные водотоки, размывающие грунт, что приводит к формированию промоин, оврагов. Эрозионные процессы развиваются и на откосах насыпей дорог. Как правило, это случайные размывы (глубиной до 0,3 м) и промоины (глубиной до 0,7 м) длиной от 1 до 3 -5 м.

Эоловые процессы в естественных экосистемах тайги развиты незначительно, в основном, по берегам рек. Это перевеивание песчаных кос на прирусловой пойме, раздувание песков в обнажениях и на откры­тых местах скорости ветра на 2-3 м/с больше, чем в лесу (Захаров и др., 1981). Вырубка лесов под площадные и линейные объекты месторожде­ния создает благоприятные условия для развития эоловых процессов. Гранулометрический состав почвогрунтов также благоприятен для раз­вития дефляции, поскольку преобладают частицы с диаметром менее 1 мм, чаще всего суглинки, супеси, а на площадках кустов, насыпях до­рожных полотен - пески и супеси. Критические скорости ветра для поч-вогрунтов Малореченского месторождения составляют 6-7 м/с для пес­ков, 7-8 м/с для торфяников, 8-9 м/с для суглинков (скорость ветра на высоте флюгера). На вырубках скорости ветра резко возрастают. Осо­бенно опасны в этом отношении переходные сезоны года, когда возни­кают бури и ветры со скоростью 15 м/с и больше. Такие ветры произво­дят большую разрушительную работу на откосах дорог, обваловывании кустов скважин, амбаров, способствуют заносу снегом дорог. Могут разрушить оборудование.

В процессе эксплуатации возможны значительные проливы ЗВ при возникновении аварийных ситуаций. Основными причинами воз­никновения аварий являются:

-  некачественное строительство;

-  нарушение проектных решений в процессе строительства;

-  внутренняя коррозия трубопроводов и оборудования;

-  механические повреждения.

При авариях на нефтепроводе масштабы, степень загрязнения территории зависят от типа аварии, особенностей рельефа участка, на котором произошла авария, литологии поверхностных отложений, уда­ленности от водных объектов. Все аварии можно классифицировать по двум типам:

-  внезапные аварии;

-  аварии по причине коррозии.

Выделяются следующие опасные участки в плане нефтяного за­грязнения:

-  переходы через водоохранные зоны рек;

-  лесные массивы, приуроченные к склонам долин.

Опасность загрязнения на переходах долин рек объясняется дву­мя обстоятельствами: возможностью поступлений нефти в реки и до­вольно быстрым перемещением ее течением на большие расстояния.

В таблице 6.2.5 приводятся среднестатистические данные по аварийным ситуациям в Западно-Сибирском регионе согласно расчетам института Гипртюменнефтегаз.
Таблица 6.2.5

Данные об отказах трубопроводов

Тип трубопровода	Удельная частота порывов на км/ год
	По причине коррозии           Внезапные
Нефтесборные сети Напорные нефтепроводы	0,023 0,014	0,0081 0,0075

6.2.4. Организация мониторинга
Для оценки изменений состояния окружающей среды в процессе освоения и эксплуатации месторождения организуется система мони­торинга (рис. 6.2.9). Основными объектами мониторинга является со­стояние: 1) подземных и поверхностных вод; 2) атмосферы; 3) земель­ных ресурсов и растительного мира; 4) сообществ наземных и водных животных; 5) геологической среды.

В настоящее время разработаны ОГУП ТЦ Томскгеомониторинг (составитель Макушин Ю.В.) временные требования по организации и проведению мониторинга состояния недр на месторождениях нефти и газа территориального и локального уровней на территории Томской области (Временные ., 2002).

Мониторинг за источниками антропогенного воздействия на ок­ружающую среду проводится путем контроля за соблюдением регла­ментов работы, а также контроля за выбросом загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Основной метод контроля за выбросами ЗВ в ат­мосферу - расчетный, при проведении экологической инвентаризации и составлении экологического паспорта предприятия (1 раз в 5 лет). В от­дельных случаях может проводиться инструментальное измерение ко­личества загрязняющих участков, которое должно проводиться в соот­ветствии с ГОСТ 17.2.2.01-86, ГОСТ 17.2.4.02-81, ГОСТ 17.2.1.03-84, ГОСТ 17.2.6.01-86. На примере нефтегазодобывающего управления (НГДУ) можно рассмотреть источники выделения загрязняющих ве­ществ в атмосферу, количество источников, периодичность контроля и контролируемые вещества (табл. 6.2.6).

Мониторинг водных объектов является обязательным состав­ляющим звеном локального мониторинга и осуществляется в целях: своевременного выявления и прогнозирования негативных процессов, влияющих на качество вод и состояние водных объектов, разработки и реализации мер по предотвращению вредных последствий этих процес­сов; оценки эффективности осуществляемых водоохранных мероприя­тий; информационного обеспечения управления и контроля в области использования и охраны водных объектов. На примере программы мо­ниторинга качества питьевой воды с учетом условий лицензионных со­глашений на право добычи подземных вод НГДУ рассмотрим перечень контролируемых показателей качества воды (табл. 6.2.7.; 6.2.8).
Таблица 6.2.7
Мониторинг водных объектов включает: регулярные наблюде­ния за состоянием водных объектов количественными и качественными показателями поверхностных и подземных вод (физические, химиче­ские и биологические показатели); сбор, хранение, пополнение и обра­ботку данных наблюдений; создание и ведение банков данных; оценку и прогнозирование изменений состояния водных объектов, количествен­ных и качественных показателей поверхностных и подземных вод. Рас­положение опорных точек сети гидрохимического и гидрологического мониторинга учитывает размещение объектов месторождения, характер рельефа и строение поверхностной гидросети участка, поэтому на р. Малая Речка намечается три точки отбора проб: гидропосты №4 и №5 располагаются в верховьях (в 500 м выше и ниже КОС), гидропост №3 - в низовьях. Кроме этого рекомендуется установить точку наблюдения на озере болотного типа в районе ВЛ-110 кВ (гидропост №2). Места от­бора проб должны быть оборудованы мостками для обеспечения безо­пасного подхода к воде и отбора проб. Таким образом, рекомендуется 4 пункта стационарного надзора.

В соответствии с перечнем специфических загрязняющих ве­ществ, применяемых в технологических процессах промысла, качество поверхностных вод контролируется по следующим показателям, отра­жающим состояние разных уровней функционирования экосистем:

Показатели химического состава воды: запах, цвет, вкус, водо­родный показатель, концентрация взвешенных веществ, плотность су­хого остатка, жесткость общая, содержание сероводорода, фосфатов, хлоридов, железа общего, кальция, магния, щелочных металлов (K+Na), СПАВ, фенолов, ХПК, БПК, метанола, нефтепродуктов.

Показатели химического загрязнения донных отложений: нефте­продукты.

Показатели состояния сообществ водных организмов:

Зоопланктон - видовой состав, численность и биомасса живот­ных (в пересчете на 1 м²); индекс сапробности (по методу Пантле-Букка в модификации Сладечека) (Хэллауэл, 1977); индекс видового разнооб­разия (по информационной формуле Шеннона);

Зообентос - видовой состав, численность и биомасса животных (в пересчете на 1 м2); индекс сапробности (по методу Зелинки-Марвана в модификации И.К. Тодерша (Природопользование 1996); биотиче­ский индекс Вуди-висса (Хэллауэл, 1977); Олигохетный индекс Гуд-найта и Уитлея (Хэллауэл, 1977); показатели качественного и количе­ственного развития; индекс удельного биотического разнообразия (по информационной формуле Шеннона).

Интегральные показатели качества воды: степень загрязнения воды; класс качества воды. В случае существенного отклонения показа­телей качества воды от исходных значений в течение длительного срока (несколько наблюдений подряд) работы по гидрохимическому монито­рингу необходимо дополнить мероприятиями по выявлению источника воздействия на эти показатели (включая определение качества вод в мелких и временных водотоках, а также прямое обследование произ­водственных объектов, могущих оказывать такое воздействие) и разра­ботке мероприятий по прекращению выявленного воздействия.

Пробы воды отбираются ежемесячно и анализируются согласно требованиям ГОСТ 17.1.3.06-82 и ГОСТ 17.1.5.05-85. Пробы гидробио-нтов отбираются 1 раз в год летом в фенологически близкие сроки по методикам, принятым в гидробиологических исследованиях.

На локальном уровне мониторинг водных объектов осуществля­ют водопользователи, которые ведут систематические наблюдения за водными объектами в порядке, определяемом территориальными орга­нами Министерства природных ресурсов РФ, и представляют данные наблюдений в указанные органы в соответствии с водным законода­тельством РФ.

Мониторинг за состоянием подземных вод организуется по на­блюдательной сети скважин, согласованной с Комитетом природных ресурсов. Замеры уровней подземных вод и производительности сква­жин проводятся не реже 1 раза в 10 дней. В неработающих и наблюда­тельных скважинах замеряются статистические уровни вод, в работаю­щих - динамические.

Мониторинг за химическим составом хозпитьевых вод прово­дится 1 раз в квартал. Наблюдения за качеством хозпитьевых вод про­водятся в соответствии с требованиями СанПиН 2.1.554-96. Перечень подлежащих контролю компонентов должен соответствовать СанПиН 2.1.1.4.1074-01, ГОСТ 2874-82 и СанПиН 2.1.4.027-95. Необходимы по­левые определения показателей органолептических свойств подземных вод, отбор водных проб с последующим проведением в лабораторных условиях микроорганизмов, аналитическим определением концентра­ции нормируемых компонентов химического состава вод. Порядок от­бора проб, их доставка в лабораторию и количество определяемых ком­понентов устанавливается по ГОСТ 18963-73, ГОСТ 4979-79, ГОСТ 2874-82.

Контроль над состоянием водотоков и береговых склонов вклю­чает в себя наблюдение за участками перехода нефтепровода через ре­ки, ручьи, лога. Поэтому на участках нового перехода нефтепровода че­рез реку проводят через 2 - 3 года обследование склонов с замером рас­стояний от постоянных точек, увязанных с планом съемки изысканий, а через 5-7 лет эксплуатации повторяют русловую съемку на участке.

Целью мониторинга почв являются наблюдения за изменением свойств почв под воздействием природно-техногенных и техногенных факторов во времени. Объектами мониторинга являются почвы и грун­ты в местах расположения: артезианских скважин; нагнетательных скважин для закачки очищенных сточных вод; рекультивированных шламовых амбаров; вахтовых поселков; котельной; промплощадок; кус­тов скважин, нефтезагрязненных участков. Мониторинг за состоянием земель и растительности на землях, прилегающих к объектам обустрой­ства месторождения, проводится ежегодно в летний период путем ре­когносцировочного обследования, в соответствии с ГОСТ 17.4.2.03-86. Наилучшей основой для мониторинга за этими объектами являются ма­териалы многозональной аэрофотосъемки. При обследовании регистри­руются участки захламленных, нарушенных, загрязненных земель, со­стояние почвенного и растительного покрова, производится отбор поч­венных проб для определения степени загрязненности почв в соответст­вии с ГОСТ 17.4.3.01-83, ГОСТ 17.4.4.02-84.

Ландшафтное обследование ключевых участков включает поле­вые работы с рекогносцировочными наземными маршрутами с исполь­зованием средств наземного транспорта и пеших маршрутов в преде­лах определенных ранее ключевых участков. При этом используются материалы подготовительного этапа работ: подбор топографических и тематических (лесных насаждений, почв, геологическая, геоморфоло­гическая) карт масштабов 1:1000000, 1:200000, 1:50000; материалы ин­женерно-технических изысканий территории нефтяного месторожде­ния; фондовые материалы геологических фондов; фондовые материалы управления лесами; фондовые материалы управления охотничьего хо­зяйства.

При проведении наземных маршрутов выполняются серии одно­типных комплексных точечных описаний, включая информацию о мезо-и микрорельефе, почвах, фитоценозе, степени антропогенной изменен-ности ландшафтных систем, визуальные наблюдения за животными (наличие следов зверей, гнезд птиц, муравейников; перечень животных и птиц, обитающих вблизи вахтового поселка). Сеть точечных описа­ний может быть равномерно рассредоточена по площади ключевых уча­стков.

Геоботаническое описание ключевых участков проводится с ис­пользованием общих методических руководств (Агрофизическая ., 1976; Тюрин и др., 1959). При подборе пробных площадей стараются максимально охватить сообщества, типичные для геоботанического района и расположенные на различных элементах ландшафта, а также учесть однородность состава основных фитоценотических признаков сообществ.

Для оценки состояния растительного покрова территории нефтя­ного месторождения проводят маршрутные исследования вблизи техно­логических объектов промысла, выполняют геоботаническое описание растительности вдоль дорог, через долины рек и ручьев, на просеках и гарях.

При геоботаническом описании фитоценозов учитывают видо­вое разнообразие и структурные показатели сообществ (ярусность и мозаичность). Определяют видовой состав, сомкнутость крон, густоту древостоя на площади 100 м2, высоту древостоя и подроста. Для под­леска, кустарничкового, травяного и мохового покрова учитывают об­щее проективное покрытие отдельных видов. Одновременно проводят сбор образцов для гербария.

Место расположение точек отбора проб поверхностных вод и донных отложений выбирается с учетом размещения существующих и проектируемых объектов обустройства месторождения и сети поверх­ностных водотоков.

Почвенное обследование и классификацию производят путем за­ложения опорных почвенных разрезов в пределах ключевых участков (Классификация ., 1997; Агротехнические ., 1989). Оценка состояния и изменения почвенной биоты является одной из важнейших задач мо­ниторинга почв в нефтегазовой отрасли, так как почвенные организмы являются индикаторами изменения почвенно-экологических условий. Для оценки состояния почвенной микрофлоры рекомендуется прово­дить почвенно-биохимические исследования почв согласно методиче­ским указаниям (Методические 1993). В ходе выполнения почвенно-биохимических исследований рекомендуется провести оценку целлюло-золитической (интенсивность разложения клетчатки в почве) и протео-литической (интенсивность разложения азотсодержащих веществ в поч­ве) активности почв. Для оценки состояния почв рекомендуются иссле­довать почвенную мезо- и макрофауну основных типов почв (Количест­венные ., 1987).

Для оценки изменений почвенно-биологического состояния почв месторождения рекомендуется ограничиться проведением работ по ключевым участкам 1 раз в 5 лет.

Мониторинг за состоянием растительного и животного мира должен осуществляться периодически в составе работ по проведению лесоустройства и охотоустройства территории. Фитомониторинг вклю­чает оценку и контроль изменений на опорных пунктах наблюдений под воздействием объектов месторождения. Сеть опорных пунктов фитомо-ниторинга включает в себя:

-  постоянные пробные площадки;

-  маршрутные ходы;

-  учетные площадки.

Постоянные пробные площадки размером 10х10 м² рекоменду­ется закладывать в зоне выбросов загрязняющих веществ в атмосферу промысла в разных типах лесных и болотных фитоценозов. При этом 4 точки постоянного контроля размещаются по преобладающему направ­лению ветра и 1 точка (контрольная) - в противоположном направле­нии. В каждой из точек наблюдения пробные площади необходимо за­кладывать в разных типах фитоценозов.

Маршрутные ходы (они фиксируются засечками на стволах де­ревьев) прокладывают с целью выявления и уточнения границ участков угнетения лесных насаждений. Обследование района промзоны мар­шрутными ходами предусматривается по двум направлениям - по на­правлению ветра и перпендикулярно ему.

Учетные площадки должны закладываться сериями по 25 штук размером по 1 м2 у объектов контроля, где выявлены изменения расти­тельного покрова. При этом ведется учет недревесной растительности и подроста хвойных пород (кедр, сосна).

Наблюдения за растительным покровом предлагается проводить по следующим основным показателям:

-  структура фитоценозов;

-  санитарное состояние лесных насаждений;

-  морфологические показатели модельных экземпляров подроста хвойных пород.

Объектом мониторинга животного мира являются охотничье-промысловые виды животных. В качестве контролируемых показателей рекомендуются следующие:

-  численность, видовой состав;

-  миграции и сезонные концентрации;

-  биотическое распределение;

-  места размножения редких видов.

Периодичность проведение мониторинга должна быть не менее 1 раза в первые 5 лет, затем может быть скорректирована по результатам мониторинга.

Большую эффективность для мониторинга состояния почвенного и растительного покрова, а также выявления площадей крупных ава­рийных разливов нефти имеют данные дистанционного зондирования Земли (ДДЗЗ). Рекомендуется 1 раз в год проводить аэрофотосъемку территории месторождения или заказывать космические снимки высо­кого и сверхвысокого разрешения: Ресурс-0 (сканер МСУ-Э, простран­ственное разрешение 40-45 м), SPOT (сканер, 10м), Ресурс-Ф (фотока­мера КФА-3000, 2-3 м) и ТКК Космос (фотокамера КВР-1000, 2 м) (Гре-чищев, 1998; Королев и др., 1998).

Привязку на местности точек наблюдений, опорных разрезов, отбора образцов почв и грунтов производят с помощью GPS-приемника, а также путем определения положения относительно ориентиров на ме­стности.


Под устойчивостью экосистем понимается способность истори­чески сложившейся системы биогеоценозов активно сохранять структу­ру и характер функционирования в пространстве и во времени под воз­действием каких-либо внешних и внутренних возмущений, как прямых, так и опосредованных (Трофимов и др., 1996). При определении устой­чивости экосистем может быть применен метод аналитической эксперт­ной оценки в баллах (Пуговкин и др., 1994).

Устойчивость экосистем может рассматриваться в двух аспектах:

-   стабильность или пластичная устойчивость, определяемая внутренними естественными способностями экосистем к самовосста­новлению;

-  восстановимость или упругая устойчивость (Трофимов и др., 1996), отражающая свойства экосистем сохранять свою структуру и функцию под воздействием антропогенных факторов.

Экосистемам в пределах выделенных ПТК присваивается оце­ночный балл устойчивости. Экосистемам с минимальной устойчиво­стью присваивается минимальный балл, с максимальной устойчиво­стью - максимальный балл.

Стабильность экосистем оценивается по шести балльной шкале, усиленная десятичными долями в соответствии с местоположением экосистем в пределах ПТК:

1-нестабильные,

2-слабо стабильные,

3-умеренно стабильные, 4-средне стабильные, 5-относительно стабильные, 6-стабильные.

Восстановимость экосистем к техногенным нагрузкам, обуслов­ленных воздействием нефтегазодобывающего комплекса нефтяного ме­сторождения, может оцениваться в трех аспектах:

-  механическое воздействие;

-  химическое загрязнение;

-  атмосферное загрязнение.

Механическое воздействие наиболее распространенный вид воз­действия в районах освоения месторождений. При механическом нару­шении экосистем трансформации подвергаются не только почвы и рас­тительность, но и животное население. Последствия механической трансформации экосистемы сводятся к следующему:

-  нарушение почвенно-растительного слоя (уплотнение или уда­ление);

-  изменение рельефа;

-  изменение или полное уничтожение растительного покрова;
-    изменение генезиса почв (разрушение и смешение почвенных горизонтов, их погребение), создание техногенных грунтов при отсыпке дорог, технологических площадок и др.;

-    изменение режима увлажнения (нарушение поверхностного и подземного стока), влажности почво-грунтов при подтоплении или осушении отдельных участков.

Восстановимость экосистемы к механическим нагрузкам опреде­ляется способностью экосистем под воздействием механических факто­ров воздействия сохранять свои основные экологические характеристи­ки.

Восстановимость экосистем к механическим нагрузкам может оцениваться в трех балльной шкале:

-    неустойчивые - легко нарушаемые с низким потенциалом са­мовосстановления экосистемы пойменных темнохвойно-березовыми травяно-болотными лесами, гидрогенные экосисте­мы рек и озер;

-    среднеустойчивые - экосистемы верховых облесенных болот, заболоченных лесов;

-    устойчивые - экосистемы хорошо дренированных суглинистых водоразделов и надпойменных террас со смешанными, мелколи-ственно-темнохвойными и сосново-мшистыми лесами.

Устойчивость экосистемы к геохимическим нагрузкам и их вос-становимость - это способность экосистем под влиянием химических агентов сохранять уровень и направленность биохимических циклов. Химические агенты в рассматриваемых условиях делятся на две груп­пы: нефтепродукты и высокоминерализованные промысловые воды.

Последствия геохимических нагрузок на экосистемы могут про­являться в следующем:

-     изменение состава или полное уничтожение растительности в очаге загрязнения;

-     битуминизация, оглеение, засоление почв;

-     локальное загрязнение поверхностных, подпочвенных и грун­товых вод, изменение и ухудшение их качества;

-     гибель почвенных беспозвоночных животных, мелких млеко­питающих животных в очаге загрязнения;

-              деградация рыбных ресурсов, сообществ гидробионтов. Степень геохимической устойчивости может определяться сле­дующими факторами:

-       интенсивностью выноса веществ (продуктов техногенеза) за пределы данной экосистемы, рассеяния их с поверхностным и подземным стоками,

-       скоростью химических превращений органических и мине­ральных веществ в почвах, атмосфере,

-       характером химических и связанных и ними фазовых превра­щений веществ в зависимости от типа геохимических барьеров. Восстановимость к геохимическим нагрузкам (геохимическую

устойчивость) можно оценивать по четырехбалльной шкале:

1    балл - наиболее неустойчивые - озера русла рек, озерково-болотные комплексы;

2    балла - неустойчивые - группа болотных экосистем, экосистем заболоченных лесов;

3    балла - переменно-устойчивые - пойменно-таежные экосисте­мы;

4    балла - устойчивые - лесные экосистемы, дренируемые по суглинистым склонам водоразделов.

Атмосферные загрязнители оказывают воздействие в первую очередь на жизнедеятельность растений. Среди растений есть виды, весьма чувствительные к загрязнению воздушной среды, есть и более выносливые.

Типы леса, в зависимости от состава лесообразующих пород и напочвенного покрова, также образуют ряд устойчивости к атмосфер­ному загрязнению (в четырехбалльной шкале):

-  устойчивые (в пределах месторождения не встречаются);

-  относительно устойчивые (березово-осиновые леса);

-             средне устойчивые (кедрово-еловые зеленомошные и долго-мошно-сфагновые леса, сосняки сфагновые);

-            мало устойчивые (сосняки мохово-кустарниковые).

Болотные сообщества более устойчивы к загрязнению атмо­сферного воздуха, чем лесные экосистемы. Воздействие идет, в основ­ном, через усиление кислотности торфяного субстрата и уменьшение продуктивности биологической массы.

Определение интегральной устойчивости экосистем на террито­рии и научно-методическом уровне не решено однозначно. Интеграль­ная устойчивость характеризует дифференцированную в пространстве и времени способность экосистем сохранять свою структуру и функции при однотипных, подавляющих антропогенных воздействиях, а также степень их пригодности для размещения технологических сооружений.
Предлагаемое учебное пособие является первой и, естественно, недостаточно совершенной попыткой охарактеризовать возможности и необходимый комплекс геоэкологических исследований для монито­ринга как отдельных обектов природной среды, так и в целом отдель­ных отраслей. По мере накопления фактического материала появится возможность многое пересмотреть и дополнить отдельные разделы.

В учебном пособии недостаточно используется зарубежный опыт ведения мониторинга, хотя их лабораторная база довольно хорошо оснащена современной аппаратурой. Так, например, передвижная лабо­ратория для мониторинга окружающей среды фирмы «PPM-systems» позволяет вести контроль за качеством воздуха и воды. Лаборатория оснащена флуоресцентным анализатором для измерения SO2, однока-нальным хемилюминесцентным анализатором для измерения NO/NO2/NOx, ультрафиолетовым анализатором озона, датчиком углево­дородов без метана и датчиком пыли с источником бета-излучения. Она представляет собой наиболее экономичное решение как на сегодняшний день, так и на перспективу для тех объектов где необходимо осуществ­лять контроль за качеством воздуха и воды, но нет практической необ­ходимости или достаточных средств для создания стационарной мони­торинговой сети.

Данное учебное пособие требует дальнейших дополнений, уточ­нений и опробации на конкретных объектах. При получении большого фактического материала возможно будет провести дополнительную корректировку видов исследований, сети наблюдений и масштабов ра­бот, а также уточнить пробоподготовку и лабораторные методы анали­за.

Авторы надеются, что данная книга будет весьма полезна сту­дентам ВУЗов, слушателям институтов повышения квалификации, спе­циалистам практикам в области охраны окружающей среды при произ­водстве всех видов геологоразведочных работ, добычи и эксплуатации минерально-сырьевых ресурсов.

1. Реферат Право задачи 2
2. Контрольная работа по Административному праву
3. Диплом на тему Комплекс упражнений направленных на формирование представлений о функциональной зависимости у младших
4. Реферат на тему Globalization Essay Research Paper For many years
5. Курсовая Обыск и выемка
6. Реферат на тему Електричний струм у вакуумі
7. Реферат на тему Политическое развитие Японии во второй половине XX века
8. Реферат Громадсько-процесуальні відносини
9. Курсовая на тему Написание компьютерной игры Сбей самолет
10. Курсовая на тему Методика применения ЦОР в процессе изучения темы Электромагнитные колебания