WWW.LIB.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные матриалы
 


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |

«Е. С. Хохлова, Г. Г. Осадчая, Т. А. Овчарук Экологическое картографирование Учебное пособие Ухта, УГТУ, 2013 УДК: 502:624.131.47(075.8) ББК 26.17я7 Х 86 Хохлова, Е. ...»

-- [ Страница 3 ] --

Обоснованность расчётов должна быть подтверждена натурными замерами при эксплуатации объектов. Размеры СЗЗ определяются в соответствии с действующими санитарными нормами допустимых уровней шума и других физических факторов на территории жилой застройки и жилых помещений.

В целях защиты населения от воздействия электрических полей, создаваемого воздушными линиями электропередачи, устанавливаются санитарные разрывы (для ВЛ, в которых напряжённость электрического поля превышает 1 кВ/м). В процессе эксплуатации санитарные разрывы должны корректироваться по результатам инструментальных замеров.

Контрольные вопросы

1. Что такое и каким бывает химическое загрязнение атмосферного воздуха?

2. Что такое картографирование потенциала загрязнения атмосферы?

3. Что такое климатический потенциал загрязнения атмосферы?

4. Что такое метеорологический потенциал загрязнения атмосферы?

5. Как проводится картографирование источников загрязнения атмосферы?

6. Как подразделяются показатели загрязнения атмосферного воздуха?

7. Как для разных временных интервалов выполняется картографирование уровней загрязнения атмосферы?

8. Что такое картографирование загрязнения атмосферы по косвенным методам оценки состояния?

9. Что такое снегомерная съёмка с отбором проб на химический анализ?

10. Что такое почвенная геохимическая съёмка?

11. Что такое лихеноиндикация?

12. Что такое физическое загрязнение атмосферного воздуха?

13. Как производится картографирование радиационной обстановки?

14. Как производиться картографирование шумового загрязнения?

15. Как производится картографирование электромагнитных полей?

16. Как производиться учёт физических факторов?

Тема 9. Картографирование состояния гидросферы

Гидросфера (водная оболочка Земли) – совокупность всех водных объектов земного шара. Водные объекты, с одной стороны, являются важным элементом комплекса биогеоценозов, а с другой – объектом, удовлетворяющим потребности человеческого общества и влияющим на здоровье населения. В соответствии с ГОСТ 17.1.1.02-77. «Охрана природы. Гидросфера.

Классификация водных объектов» к водным объектам относятся:

- реки, озера, водохранилища, другие поверхностные водоемы и водные источники, а также воды каналов и прудов;

- подземные воды и ледники;

- внутренние моря и другие внутренние морские воды;

- территориальные воды.

Из перечисленных водных объектов наибольшее воздействие при строительстве и эксплуатации промышленных производств испытывают на себе поверхностные и подземные воды.

Поверхностные воды – воды, находящиеся на поверхности суши в виде различных водных объектов (по ГОСТ 19179-73. «Гидрология суши. Термины и определения»).

Техногенное воздействие на поверхностные воды проявляется в виде изменения поверхностного стока и химического загрязнения.

Изменение поверхностного стока. При строительстве объектов большое значение имеет определение гидрографических характеристик рек и их водосборов.

В зависимости от наличия и объёма информации о режиме используются следующие методы расчёта гидрологических характеристик:

- по данным натурных наблюдений;

- по рекам-аналогам с более длинным периодом наблюдений (при недостаточности информации);

- по формулам или картам, обобщающим данные наблюдений по всей сети гидрологических станций (при отсутствии натурных наблюдений).

При определении гидрологических характеристик малоизученных или неизученных рек определяются следующие показатели24:

- площадь водосбора F (км2);

- длина водотока L (км);

- средневзвешенный уклон водотока Ip (промилле);

- средняя высота водосбора над уровнем моря Hср (м);

- относительная величина залесенности водосбора fл (%);

- относительная величина заболоченности водосбора fб (%);

- относительная величина заозеренности водосбора fоз (%).

Гидрографические характеристики реки и её водосбора определяются по топографическим картам, масштабы которых выбираются в зависимости от размера реки и рельефа водосбора (табл. 7).

–  –  –

Длины рек и уклоны определяются по картам крупного масштаба (1:100000 и крупнее).

Масштабы карт, используемых для определения площадей лесов, болот и озер, выбираются в соответствии с табл. 8.

Руководство по определению расчётных гидрологических характеристик, разработано Государственным гидрологическим институтом в развитие «Указаний по определению расчётных гидрологических характеристик» (СН 435-72).

При отсутствии гидрометрических наблюдений величина среднего многолетнего стока определяется по интерполяции между пунктами наблюдений на реках данного физико-географического района с учётом влияния местных факторов стока.

Для определения среднего многолетнего стока используется один из двух приёмов:

- интерполяция между опорными пунктами с установленными для них значениями;

- расчёт по картам среднего годового стока рек.

–  –  –

Для расчёта стока по I варианту на топографическую карту наносятся средние многолетние величины стока (модуль или слой стока) в центрах водосборов 2-3 опорных пунктов, расположенных вблизи расчётного створа (местоположение центров водосборов определяется приближенно, на глаз). Величина стока для расчётного пункта на равнинной территории определяется прямолинейной интерполяцией.

Для расчёта по II варианту используется карта среднего годового стока рек СССР (л/с·км2), составленная Государственным гидрологическим институтом (ГГИ) в масштабе 1:5000000. Вместо этой карты могут использоваться карты стока, составленные Госгидрометом РФ для отдельных районов и изданные в справочниках «Ресурсы поверхностных вод».

Определение стока по картам допускается при площадях водосборов до 50000 км2, а при отсутствии резких изменений в рельефе и климатических условиях – и для больших площадей.

При определении расчётных величин годового стока вносятся поправки, учитывающие изменения условий формирования стока, вызванные хозяйственной деятельностью по освоению водосборов (методика расчёта поправок приводится в специальной литературе).

Основными факторами, влияющими на изменение стока, являются:

- изъятие части стока на водоснабжение;

- сбросы в реки сточных промышленных вод, откачиваемых карьерных вод и т. п.;

- проведение мелиоративных, агро- и лесотехнических мероприятий на водосборе реки, меняющих суммарные потери стока на испарение и фильтрацию;

- испарение с поверхности водохранилищ, входящих в речную систему.

Оценка влияния техногенной деятельности на поверхностный сток и его характеристики производится путём сравнения стока, преобразованного хозяйственной деятельностью, со стоком естественным, обусловленным комплексом стокоформирующих факторов.

Решение этой задачи возможно картографическими методами, дополняющими гидрологические расчеты по изменению стока под влиянием каждого конкретного вида хозяйственной деятельности на водосборе реки.

Химическое загрязнение поверхностных вод. Загрязнение водных объектов является сложным, весьма динамичным процессом.

Загрязняющие вещества поступают в водоёмы:

- со сточными водами от промышленных и сельскохозяйственных предприятий, коммунально-бытовой сферы;

- с поверхностным стоком за счёт смыва с загрязнённых территорий;

- при осаждении из атмосферы;

- от вторичных химических процессов трансформации загрязняющих веществ;

- от естественных источников.

Концентрации различных загрязняющих веществ, присутствующих в водной среде, характеризуются сложной временной динамикой и зависят от:

- интенсивности поступления загрязнителей в водоёмы;

- скорости процессов самоочищения;

- объёма водной массы;

- скорости её движения.

Каждый из перечисленных факторов загрязнения является независимым и обладает собственной динамикой.

Картографирование загрязнения поверхностных вод включает в себя:

- картографирование источников загрязнения;

- картографирование уровней загрязнения водотоков и водоёмов;

- картографирование самоочищения поверхностных вод.

Источники информации о загрязнении поверхностных вод. Для получения информации о физических, химических, гидрологических и гидробиологических показателях водотоков и водоёмов Общегосударственной службой наблюдения и контроля состояния окружающей среды организуются пункты наблюдения за естественным составом и загрязнением поверхностных вод.

Все пункты наблюдений за качеством воды делятся на 4 категории, отличающиеся частотой и детальностью программ наблюдения.

Пункты первой категории размещаются на средних и больших водоёмах и водотоках, имеющих важное хозяйственное значение:

- вблизи городов с населением выше 1 млн жителей;

- в местах нереста и зимовья особо ценных видов промысловых рыб;

- в районах повторяющихся аварийных сбросов загрязнителей;

- в районах организованного сброса сточных вод (с высокой загрязнённостью воды).

Пункты второй категории организуются в пределах следующих участков:

- вблизи городов с населением от 0,5 до 1 млн жителей;

- в местах нереста и зимовья ценных видов промысловых рыб;

- на предплотинных участках рек, важных для рыбного хозяйства;

- в местах организованного сброса дренажных вод с орошаемых территорий и промышленных сточных вод;

- при пересечении реками Государственной границы;

- в районах со средней загрязненностью воды.

Пункты третьей категории располагаются на водоёмах и водотоках:

- вблизи городов с населением менее 0,5 млн жителей;

- на замыкающих участках больших и средних рек;

- в устьях загрязнённых притоков больших рек и водоемов;

- в местах организованного сброса сточных вод, в результате чего отмечается низкая загрязнённость вод.

Пункты четвёртой категории устанавливаются:

- на незагрязнённых участках водотоков и водоёмов;

- на водотоках и водоёмах, расположенных на территории государственных заповедников и национальных парков.

Наблюдения за качеством воды ведут по определённым видам программ, которые выбираются в зависимости от категории пункта наблюдения. При выборе программы контроля учитывается целевое использование водного объекта, состав сбрасываемых сточных вод и требования потребителей информации. Периодичность контроля по гидробиологическим и гидрохимическим показателям также устанавливается в зависимости от категории пункта наблюдения.

Обязательная программа наблюдений за качеством поверхностных вод по гидрохимическим и гидрологическим показателям предусматривает определение следующих параметров:

- расход воды (на водотоках) – м3/с;

- скорость течения воды (на водотоках) – м/с;

- уровень воды (на водоёмах) – м;

- температура – °С;

- цветность – градус;

- прозрачность – см;

- запах – балл;

- растворённый кислород – мг/дм3;

- диоксид углерода – мг/дм3;

- водородный показатель (рН) – безразмерная величина;

- окислительно-восстановительный потенциал (Еh) – мВ;

- БПК5 – мг О2/дм3;

- ХПК – мг О2/дм3;

- хлориды (Cl-) – мг/дм3;

- сульфаты (SO42-) – мг/дм3;

- гидрокарбонаты (НCО3-) – мг/дм3;

- кальций (Cа2+) – мг/дм3;

- магний (Mg2+) – мг/дм3;

- натрий (Na+) – мг/дм3;

- калий (К+) – мг/дм3;

- сумма ионов – мг/дм3;

- аммонийный азот (NН4+) – мг/дм3;

- нитратный азот (NО3-) – мг/дм3;

- нитритный азот (NО2-) – мг/дм3;

- минеральный фосфор (РО43-) – мг/дм3;

- кремний – мг/дм3;

- железо общее – мг/дм3;

- СПАВ – мг/дм3;

- фенолы (летучие) – мг/дм3;

- пестициды – мг/дм3;

- нефтепродукты – мг/дм3;

- тяжёлые металлы – мг/дм3.

Сокращённая программа наблюдений за качеством поверхностных вод по гидрологическим и гидрохимическим показателям подразделяется на 3 вида:

- первая программа предусматривает определение расхода воды (на водотоках), уровня воды (на водоёмах), температуры, концентрации растворённого кислорода, удельной электропроводности и визуальные наблюдения;

- вторая программа предусматривает определение расхода воды (на водотоках), уровня воды (на водоёмах), температуры, рН, удельной электропроводности, концентрации взвешенных частиц, ХПК, БПК5, концентрации 2-3 загрязняющих веществ, основных в данном пункте контроля и визуальные наблюдения;

- третья программа предусматривает определение расхода и скорости течения (на водотоках), уровня воды (на водоёмах), температуры, рН, концентрации взвешенных частиц, концентрации растворённого кислорода, БПК5, концентрации всех загрязняющих в данном пункте контроля веществ, визуальные наблюдения.

Наблюдения на водотоках осуществляются, как правило, 7 раз в год в основные фазы водного режима:

- весной, во время половодья – на подъёме, пике и спаде;

- летом, во время летней межени – при наименьшем расходе и при прохождении дождевого паводка;

- осенью, в предледоставье;

- зимой, во время зимней межени.

В водоёмах качество воды исследуется при следующих гидрологических ситуациях:

- весной, в начале весеннего наполнения водоёма;

- летом, при наиболее низком уровне воды;

- зимой, при минимальном уровне воды и максимальной толщине льда.

Стационарные посты общегосударственной сети наблюдений дополняются ведомственными постами, функционирующими с различной периодичностью на водоёмах, используемых для рыбоводства, а также для водоснабжения и водоотведения. Водоёмы, являющиеся источниками питьевого водоснабжения, а также рекреационные водные объекты контролируются также санитарноэпидемиологической службой.

Исследования химического состава и свойств поверхностных вод также осуществляются различными негосударственными коммерческими организациями. В приоритетный перечень загрязняющих веществ включаются компоненты, имеющие в районе обследования наиболее высокие значения превышений ПДК и их наибольшую повторяемость.

Среди перечня загрязняющих веществ, присутствующих в водах, выделяются специфические вещества, отличающиеся высокой токсичностью, максимальной концентрацией и наименьшей скоростью трансформации.

Для всех водных объектов, независимо от характера промышленности в регионе, приоритетными являются следующие вещества (в соответствии с РД 52.44.2-94. Методические указания. Охрана природы.

Комплексное обследование загрязнения природных сред промышленных районов с интенсивной антропогенной нагрузкой):

- бериллий, ртуть (класс опасности – 1);

- селен, свинец, кадмий, висмут, вольфрам, молибден, кобальт, алюминий (класс опасности – 2);

- медь, цинк, железо общее и трёхвалентное, хром шестивалентный, марганец, ванадий, никель (класс опасности – 3);

- азот аммонийный и нитритный (класс опасности – 3);

- полиароматические углеводороды: бенз(а)пирен (класс опасности – 1), нафталин (класс опасности – 4);

- полихлорбифенилы (класс опасности – 1);

- фенолы: фенол (класс опасности – 4), крезол (класс опасности – 2);

- моноциклические ароматические углеводороды: бензол (класс опасности – 2), ксилол (класс опасности – 3), толуол (класс опасности – 4);

- эфиры фталевой кислоты: дибутилфталат, диоктилфтолат (класс опасности – 3);

- нефтепродукты (класс опасности – 4);

- взвешенные вещества, хлориды, сульфаты, смолы, асфальтены.

В районах развития химической, нефтехимической, целлюлознобумажной и деревообрабатывающей промышленности в приоритетный перечень включаются:

- хлороформ, четырёххлористый углерод, метан, метанол, анилин, циклогексанон, циклоксаноноксим (класс опасности – 2);

- формальдегид, ксантогенаты, лигносульфонаты, СПАВ (класс опасности – 4);

- ацетон (класс опасности – 3);

- терпены: скипидар (класс опасности – 4);

- трудноокисляемые органические вещества, лигнин.

Кроме того, исходные данные об объёмах и основных ингредиентах, содержащихся в сточных водах, сбрасываемых крупными водопользователями, имеются в статистических формах 2-ТП (водхоз) и обобщающих материалах (государственные доклады о состоянии окружающей среды, ежегодники).

Нормирование загрязнения гидросферы. Полученные в пунктах контроля гидрохимические показатели сравниваются с установленными нормами качества воды. Под качеством воды в целом понимается характеристика её состава и свойств, определяющих её пригодность для конкретных видов водопользования (по ГОСТ 17.1.1.01-77. Охрана природы. Гидросфера. Использование и охрана вод. Основные термины и определения). При этом критерии качества представляют собой признаки, по которым производится оценка качества воды.

«Правила охраны поверхностных вод» устанавливают нормы качества воды водотоков и водоёмов для условий рыбохозяйственного, хозяйственнопитьевого и культурно-бытового водопользования.

Предельно-допустимая концентрация вещества в водах, используемых для:

- хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования учитывает 3 показателя вредности:

• органолептический;

• общесанитарный;

• санитарно-токсикологический;

- рыбохозяйственного водопользования учитывает 5 показателей вредности:

• органолептический;

• санитарный;

• санитарно-токсикологический;

• токсикологический;

• рыбохозяйственный.

Органолептический показатель вредности характеризует способность вещества изменять органолептические свойства воды. Общесанитарный – определяет влияние вещества на процессы естественного самоочищения вод за счёт биохимических и химических реакций с участием естественной микрофлоры.

Санитарно-токсикологический показатель характеризует вредное воздействие на организм человека, а токсикологический – показывает токсичность вещества для живых организмов, населяющих водный объект. Рыбохозяйственный показатель вредности определяет порчу качества промысловых рыб.

Для водоёмов, используемых для хозяйственно-питьевых и культурнобытовых целей, установлено 17 основных показателей состава и свойств воды (содержание взвешенных веществ, плавающие примеси, окраска, запах, температура, рН, минерализация, растворённый кислород, БПК5, ХПК, химические вещества, возбудители кишечных инфекций, жизнеспособные яйца гельминтов, термотолерантные колиформные бактерии, общие колиформные бактерии, колифаги, суммарная объёмная активность радионуклидов). Предельно допустимые концентрации 1356-ти химических веществ в воде хозяйственно-питьевых и культурно-бытовых объектов регламентированы в ГН 2.1.5.1315-03. «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования».

Для водоёмов, используемых в рыбохозяйственных целях, устанавливаются следующие основные показатели состава и свойств воды: содержание взвешенных веществ, плавающие примеси, запах, окраска, температура, рН, растворённый кислород, биохимическое потребление кислорода, содержание загрязняющих веществ. Перечень предельно допустимых концентраций (ПДК25) и ориентировочно безопасных уровней воздействия (ОБУВ26) вредных веществ в воде рыбохозяйственных водоёмов» устанавливает значения ПДК для 1109 и ОБУВ для 79 химических веществ.

Оценка уровней загрязнённости на основе нормативных показателей производится путём сравнения наблюдаемых концентраций веществ с нормативными значениями ПДК, установленными для водных объектов различных видов водопользования.

При совместном присутствии в поверхностных водах нескольких загрязняющих веществ с одинаковым лимитирующим показателем вредности, относящихся к 1-му и 2-му классам опасности, сумма отношений концентраций этих веществ к соответствующим ПДК не должна превышать единицы:

.

Суммирование производится в пределах одного класса нормируемых веществ. В случае превышения суммы отношений концентраций веществ к их ПДК над единицей формула не применяется, что является недостатком такой оценки. Независимо от значения суммы вода признаётся непригодной. Таким образом, формулу нельзя применять для оценки качества вод, определения тенденций, сравнения и т. д.

Расчёт по каждому лимитирующему признаку вредности приводит к появлению 5 оценок для каждого пункта.

В случае отсутствия гигиенических или иных нормативов для отдельных зарегистрированных ингредиентов оценку загрязнения воды рекомендуется проводить сравнением измеренных значений их концентраций с фоновыми по отношению к загрязнённому району или с геохимическим фоном.

Предельно допустимая концентрация веществ в воде – концентрация веществ в воде, выше которой вода непригодна для одного или нескольких видов водопользования.

Ориентировочно безопасный уровень воздействия – временный гигиенический норматив для загрязняющего вещества, устанавливаемый расчётным методом для целей проектирования промышленных объектов.

Оценка загрязнённости поверхностных вод по интегральным показателям. Существует большое число классификаций состояния поверхностных вод по сочетанию различных физических, гидрохимических, биологических характеристик. Однако возможности использования сложных классификаций для картографирования состояния водных объектов крайне малы, что обусловлено высокой трудоёмкостью определения комплексных показателей и, как следствие, малым числом пунктов определения, что дополнительно усугубляется высокой изменчивостью характеристик состояния воды.

Для картографирования обычно используются более простые показатели, обеспечивающие возможность сравнения разных водных объектов и определяемые в возможно большем числе пунктов.

В качестве таких показателей чаще всего используются:

- индекс загрязнённости воды (ИЗВ);

- комбинаторный индекс загрязнённости воды (КИЗВ).

А. Индекс загрязнённости вод (ИЗВ), как правило, рассчитывается по 6 показателям, 2 из которых (концентрация растворённого кислорода и биохимическое потребление кислорода БПК5) является обязательными, а также 4 показателя выбираются из веществ, имеющих наибольшие значения, независимо от того, превышают они ПДК или нет.

В том случае, если выбранные вещества с максимальными концентрациями имеют равные значения, предпочтение отдаётся веществам, которые являются наиболее токсичными.

Расчет производится по формуле:

ИЗВ = 1/6 ( Сi / ПДКi ), где Сi – концентрация каждого из учитываемых показателей (растворённый кислород, БПК5, 4 вещества с наибольшими концентрациями);

ПДКi – предельно допустимая концентрация соответствующего вещества;

6 – число показателей, используемых для расчёта индекса.

В зависимости от величины ИЗВ отдельные участки водных объектов разделяются на классы (табл. 9).

Таблица 9 – Классы качества воды в зависимости от индекса загрязнения Воды Значения ИЗВ Класс качества воды Очень чистые 0,2 1 Чистые 0,2-1,0 2 Умеренно загрязнённые 1,0-2,0 3 Загрязнённые 2,0-4,0 4 Грязные 4,0-6,0 5 Очень грязные 6,0-10,0 6 Чрезвычайно грязные 10,0 7 Индексы загрязнения воды применяются в пределах одного и того же водотока, а также для сравнения водных объектов, расположенных в пределах одной биогеохимической провинции или провинции сходного типа.

Б. Также оценка загрязнённости водных объектов выполняется на основе другого формализованного комплексного показателя – комбинаторного индекса загрязнённости воды (КИЗВ), который представляет собой обобщённую однозначную числовую оценку степени загрязнённости поверхностных вод по комплексу загрязняющих веществ.

Величина КИЗВ учитывает два фактора: уровень превышения ПДК и устойчивость загрязнённости по повторяемости случаев превышения ПДК. Она определяется по любому количеству и перечню показателей, на которые разработаны ПДК или другие нормативные значения концентраций.

Уровни превышения ПДК классифицируются с использованием 5-ступенчатой оценочной шкалы:

- отсутствие загрязнённости (концентрации компонентов не достигают ПДК);

- загрязнённость низкого уровня (кратность превышения ПДК менее 2 раз);

- загрязнённость среднего уровня (кратность превышения ПДК от 2 до 10 раз);

- загрязнённость высокого уровня (кратность превышения ПДК от 10 до 50 раз);

- загрязнённость очень высокого уровня (кратность превышения ПДК от 50 до 100 раз).

Устойчивость загрязнённости, представляющая собой выраженное в процентах количество проб, в которых выявлено достижение или превышение

ПДК, включает следующие градации:

- единичная загрязнённость (повторяемость превышения ПДК менее 10%);

- неустойчивая загрязнённость (повторяемость превышения ПДК от 10 до 30%);

- устойчивая загрязнённость (повторяемость превышения ПДК от 30 до 50%);

- характерная загрязнённость (повторяемость превышения ПДК от 50 до 100%).

В качестве исходной используется информация, представляющая результаты химического анализа проб воды в точке их отбора. При этом могут быть использованы материалы различных ведомств, а также специальных исследований. Расчёты КИЗВ выполняются согласно методике, изложенной в работе Емельяновой В. П., Даниловой Г. Н. «Оценка качества вод суши по гидрохимическим показателям» (Гидрохимические материалы. 1983. Т. 88, с. 119-129).

Картографирование источников загрязнения поверхностных вод. Как правило, на картах, отражающих размещение источников загрязнения, показывается и общее состояние загрязнённости или качества поверхностных вод.

Для составления карты источников загрязнения поверхностных вод с топографической основы переносится гидрологическая обстановка картографируемой территории: реки, ручьи, озера, болота, а также техногенные объекты:

каналы, дренажи. Наносятся пункты контроля состояния водных объектов и информация о среднем многолетнем уровне загрязнения. Показываются места сброса сточных вод, с указанием объёмов и структуры загрязнителей, и направление течения загрязнённых вод. При этом состояние загрязнённости воды крупных озёр и рек показывается ареалами и линейными знаками, уровни и состав загрязнения характеризуются геометрическими или буквенными значками, объёмы и состав сбросов – локализованными структурными диаграммами.

В том случае, если источники загрязнения поверхностных вод расположены относительно равномерно по площади (например, при картографировании источников загрязнения от мелких сельхозпроизводителей), то для характеристики загрязнённости картографируемая территория делится на водосборные бассейны определённого порядка. Порядок бассейна определяется в зависимости от масштаба исследования (например, при картографировании масштаба 1:200000 выделяются бассейны третьего порядка).

В пределах каждого бассейна на основе данных картографических источников или натурных наблюдений наносятся все действующие источники загрязнения вод: населённые пункты, животноводческие комплексы и фермы, промышленные и коммунально-бытовые предприятия, места размещения сельскохозяйственной и иной техники. Отдельно учитываются и обозначаются потенциально опасные объекты: хранилища пестицидов, удобрений, горючего и др. Объёмы и состав сточных вод от действующих источников определяются по укрупнённым нормативам водоотведения.

Для потенциально опасных источников может быть показана территория, которая уже подвергалась негативному воздействию в прошлом (при наличии данных об имевших место авариях), либо которая может быть загрязнена в будущем (при наличии соответствующих расчётов).

Для характеристики техногенной нагрузки на речные бассейны, сведения об объёмах и структуре сточных вод пересчитываются по отношению к единице площади бассейна или к объёму стока воды и изображаются в виде картограмм (например, поступление неочищенных сточных вод с единицы площади).

При картографировании состояния загрязнения поверхностных вод в средних и крупных масштабах имеющаяся информация об источниках сбросов сточных вод, объёмах сбросов и составе загрязнителей дополняются расчётными характеристиками загрязнения с учётом коэффициентов разбавления.

Для определения коэффициентов разбавления объёмы сточных вод от всех источников в пределах водосборного бассейна делят на сток воды в замыкающем створе за ту же единицу времени. Сведения о стоке воды могут быть получены из данных Государственного водного кадастра (Ресурсы поверхностных вод СССР. Основные гидрологические характеристики), а при их отсутствии – из данных региональных гидрологических исследований, либо расчётнографическим путём, на основе региональных зависимостей между гидрологическими и морфологическими параметрами.

Показатели разбавления могут определяться, исходя из разных величин расходов воды в замыкающем створе:

среднегодовых; характерных для определенных фаз водного режима или 95% обеспеченности, как того требуют нормативные документы по установлению предельно допустимых сбросов.

При картографировании показателей разбавления по водосборным бассейнам на картах с помощью знаков, картограмм, картодиаграмм отображается не только общий объём, но и состав сточных вод по их происхождению: от промышленных предприятий (с подразделением по отраслям), животноводческих комплексов и ферм, жилищно-коммунального хозяйства, транспорта и сельскохозяйственной техники.

Картографирование уровней загрязнения поверхностных вод включает картографирование:

- отдельных показателей химического состава и свойств воды;

- интегральных показателей.

Моноэлементные показатели химического состава поверхностных вод изображаются на картах в виде:

- абсолютных значений концентрации загрязнителей;

- значений, кратных установленным предельно допустимым или фоновым концентрациям.

Для отображения показателей химического состава и уровней загрязнения поверхностных водотоков и водоёмов используются способы ареалов и линейных знаков, геометрических или буквенных значков, а также локализованных диаграммам.

В книге Драчева С. М. «Борьба с загрязнением рек, озер и водохранилищ промышленными и бытовыми стоками» (М., изд-во «Наука», 1964 г.) рассматривается методика составления карты загрязнения поверхностных вод с учётом нескольких показателей состояния водотоков. Сложность составления такой карты затруднена множественностью показателей состояния, особенно когда по значению разных показателей водный объект может быть отнесён к различным классам.

В этом случае выделяются несколько самых значимых параметров, число которых должно быть невелико и они должны входить в состав определяемых компонентов как при выполнении полного, так и сокращённого анализа.

Например, в качестве показателей предлагается взять 6 параметров:

- внешний вид водотока в точке отбора пробы;

- запах;

- БПК5;

- азот аммонийный;

- титр кишечной палочки;

- уровень радиоактивности.

Каждому из перечисленных показателей придаётся цифровое значение, соответствующее важности и значимости данного определения. Для отнесения водных объектов к тому или иному классу загрязнения используются осреднённые значения для периода наиболее критического состояния водоёмов. В большинстве случаев подобный период наблюдается в зимнюю межень, реже в период летней межени.

Примеры систематизации показателей загрязнителей представлены в табл. 10-12.

–  –  –

После отнесения водных объектов к тому или иному классу загрязнения определяются обобщающие коэффициенты, числовые значения которых затем суммируются. Полученная сумма делится на число учитываемых показателей состояния водных объектов.

Полученный общий показатель загрязнения имеет цифровое выражение.

В зависимости от величины этим показателем определяется общая загрязнённость вод. Для класса очень чистых рек суммарный показатель загрязнения должен находиться в пределах величин 0-1, для чистых водоёмов – 2, для умеренно-загрязнённых – 3-4, загрязнённые водоёмы характеризуются показателем 5-7, грязные – 8-10 и очень грязные – более 10 (табл. 13).

–  –  –

Таким образом, определяется степень загрязнения водотока, которая наносится на карту, характеризующую санитарное состояние как отдельных участков, так и реки в целом.

Самоочищение поверхностных вод. В природных поверхностных водах с течением времени может наблюдаться улучшение свойств и качества воды, обусловленное процессами разбавления и самоочищения. Как правило, оба этих процесса протекают в одно и то же время и тесно взаимосвязаны. При этом разбавление и перемешивание загрязнённого потока с массой речной воды является чисто физическим процессом, а самоочищение – биохимическим процессом, связанным с разложением микроорганизмами органического вещества до безвредных конечных продуктов распада.

Теория разбавления загрязняющих веществ достаточно хорошо разработана: существует ряд формул и номограмм для расчёта разбавления. Определение же параметров самоочищения является более сложной задачей, поскольку процессы самоочищения представляют собой совокупность всех природных (гидродинамических, химических, микробиологических и гидробиологических) процессов в загрязнённых природных водах, направленных на восстановление первоначальных свойств и состава воды водных объектов.

Интенсивность процессов самоочищения зависит от температуры воды и скорости течения. Объёмы воды в водных объектах зависят от комплекса гидрологических причин и характеризуются внутри- и межгодовой изменчивостью. Поэтому уровни загрязнения водных объектов в разных регионах изменяются по сезонам неодинаково, в зависимости от гидрологического режима, а также характера загрязнения и его источников.

В частности, формирование повышенных уровней загрязнения характерно в следующих случаях:

- при относительно стабильном поступлении загрязнения и пониженном расходе воды в условиях низкой летней или зимней межени;

- при массовом поступлении загрязнений с поверхностным стоком во время весенних и дождевых паводков;

- при залповых сбросах, вне зависимости от состояния водоёма. В этом случае последствия определяются как объёмами сброса, так и интенсивностью самоочищения. Известно, что последствия аварийных сбросов усугубляются, когда их воздействию подвергаются холодные воды умеренного пояса зимой либо арктического и субарктического поясов в любое время года.

При оценке загрязнённости водных объектов обязательно учитывается потенциал самоочищения водных объектов, который определяется на основе анализа 2 групп факторов:

- температурного режима, обуславливающего истинное самоочищение, т. е. минерализацию природных и техногенных примесей в воде;

- гидрологических и гидрогеологических характеристик, определяющих величину разбавления загрязнения.

Для оценки используются данные гидрологических справочников, характеризующих водоёмы или их участки по количеству дней с температурой воды 16°С и выше и по среднему многолетнему расходу воды.

Для количественной оценки интенсивности процессов самоочищения используются 2 показателя, рассчитываемых на основе натурных наблюдений:

- суммарный коэффициент скорости самоочищения – К;

- самоочищающая способность воды – СС.

Оценка потенциала самоочищения производится в соответствии с табл. 14.

Суммарный коэффициент скорости самоочищения К для отдельных веществ, сбрасываемых со сточными водами, рассчитывается по формуле:

К = 2.3/ · lg Co / C, где Co – исходная концентрация вещества в начальном створе участка, мг/дм3;

C – концентрация вещества в конечном створе участка через время, мг/дм3;

– период времени между измерениями концентрации вещества или время протекания воды между створами, час (сут.).

Самоочищающая способность воды СС на отдельном участке определяется по формуле:

СС = (Co – C) / Co · 100%.

–  –  –

Для территории Республики Коми длительный период низких температур обуславливает замедленный процесс самоочищения, а сравнительно короткий период весеннего половодья снижает роль разбавления в процессе самоочищения водных объектов. Вместе с тем высокое половодье, характерное для региона, как бы промывает русла рек и «вентилирует» водоёмы, восстанавливая качество вод.

Картографирование самоочищения поверхностных вод может выполняться на качественном или количественном уровнях исследования. Качественные характеристики используются при мелко- и среднемасштабных оценочных работах, выполняемых для больших территорий. Количественные параметры используются при крупномасштабных исследованиях, посвящённых анализу конкретных ситуаций, прогнозированию последствий возможных и реальных случаев загрязнения.

Качественное картографирование условий самоочищения включает подразделение водных объектов на ряд категорий по параметрам, определяющим условия самоочищения:

- интенсивности перемешивания;

- температуры воды в летние месяцы;

- условия разбавления загрязняющих веществ.

Интенсивность перемешивания воды в реках зависит от турбулентности потока, что, в свою очередь, зависит от характера рельефа и донных отложений.

По этим условиям реки подразделяются на: равнинные, предгорные (низкогорные) и горные. Им соответствуют:

- слабая;

- средняя;

- сильная интенсивность перемешивания.

По температурным характеристикам выделяются 3 категории рек со средними температурами в летнее время: до 15°С, 15-20°С, выше 20°С.

Сочетание характеристик перемешивания и температур позволяет выделить 4 категории условий самоочищения за счёт трансформации загрязняющих веществ:

- благоприятные;

- относительно благоприятные;

- средние;

- неблагоприятные.

Условия разбавления загрязняющих веществ определяются по среднегодовым расходам воды; по этому показателю реки подразделяются на 6 категорий.

По сочетанию условий трансформации загрязняющих веществ и разбавления выделяются 6 градаций интегральных условий самоочищения:

- очень хорошие;

- хорошие;

- относительно хорошие;

- средние;

- плохие;

- очень плохие.

Для водоёмов основным фактором перемешивания воды является ветровое волнение. Оно оценивается через показатель относительной мелководности, определяемый как отношение средней ширины или квадратного корня площади (для изометричных водоёмов) к средней глубине.

По сочетанию этого показателя и средних температур за летние месяцы для водоёмов выделяются 4 градации условий трансформации загрязнителей:

- благоприятные;

- относительно благоприятные;

- средние;

- неблагоприятные.

В качестве показателя условий разбавления загрязняющих веществ для водоёмов используется их объём (6 градаций).

По сочетанию условий трансформации и разбавления загрязнителей для водоёмов выделяются 6 градаций интегральных условий самоочищения:

- очень хорошие;

- хорошие;

- относительно хорошие;

- средние;

- плохие;

- очень плохие.

Для передачи указанных характеристик самоочищения применяют линейные знаки (для рек) и ареалы (для водоёмов), с использованием «принципа светофора»: оттенков зелёного, жёлтого и красного цветов, сменяющих друг друга по мере ухудшения условий.

Подробнее методика качественного картографирования условий самоочищения изложена в учебном пособии «Комплексное экологическое картографирование» под ред. Касимова Н. С. (М., изд-во МГУ, 1997, 147 с.).

Количественное картографирование самоочищения выполняется на основе известных зависимостей скоростей трансформации конкретных веществ от температуры среды (табл. 15).

–  –  –

При количественном картографировании предметом изображения являются не параметры самоочищения (их перевод из табличной формы в картографическую, с учётом температурных характеристик, возможен, но обычно нецелесообразен), а прогнозируемые результаты процессов самоочищения. Рассчитываются распространение веществ от мест их поступления в реку к определённым датам и ожидаемые концентрации по створам.

Наиболее эффективным средством решения такой задачи является математическое моделирование потоков загрязнений с визуализацией результатов методом графической мультипликации в виде карт-фильмов.

Использование такой методики наиболее целесообразно при определении последствий реальных или возможных аварийных залповых сбросов, когда можно пренебречь поступлением аналогичных загрязнителей от диффузных источников.

Косвенные методы оценки состояния поверхностных вод. Оценить экологическое состояние поверхностных водных объектов можно с использованием, так называемых косвенных методов исследования, т. е. по материалам исследования химического состава донных осадков (гидрогеохимические методы) и различных водных организмов (методы биоиндикации).

Донные отложения представляют собой донные наносы и твёрдые частицы, образовавшиеся и осевшие на дно водного объекта в результате физикохимических и биохимических процессов, происходящих с веществами как естественного, так и техногенного происхождения.

В формировании загрязнения донных отложений велика перераспределяющая роль водного потока. Загрязняющие вещества неодинаково концентрируются в отложениях разного гранулометрического состава. Поэтому при картографировании донных отложений необходимо учитывать их фациальные27 особенности. Для количественной характеристики загрязнённости водотоков и водоёмов проводится обследование водных объектов с отбором проб на химический анализ.

Определение загрязнённости донных отложений. При обследовании водотоков и водоёмов производится выборочный отбор проб донных отложений в местах их предполагаемого загрязнения.

Опробование донных отложений выполняется в соответствии с требованиями ГОСТ 17.1.5.01-80. Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб донных отложений водных объектов для анализа на загрязнённость.

Донные отложения отбираются для анализа на загрязнённость с целью оконтуривания зоны распространения отдельных загрязняющих веществ, определения характера, степени и глубины проникновения специфических, загрязняющих веществ в донные отложения, изучения закономерностей процессов самоочищения, расчёта элементов баланса, для определения источников вторичного загрязнения и учёта воздействия техногенных факторов.

Места отбора проб донных осадков выбираются с учётом особенностей их распределения и закономерностей перемещения. Отбор проб производится в местах максимального накопления донных отложений: на участках поступления сточных вод, в зонах подпора боковых притоков и приплотинных частях водохранилищ, а также в местах ожидаемого загрязнения: в фарватерах судоходных рек, на глубинных участках водоёмов и т. п.

При необходимости определения влияния сброса сточных вод на степень загрязнённости донных отложений пробы отбираются выше и ниже точки сброса сточных вод. На водотоках с быстрым течением опробование производится на участках с установившимся динамическим равновесием между взвешенными частицами и донными отложениями, где отсутствует смыв последних.

На водоёмах пробы отбираются в створах питающих их водотоков и в зонах сбросов сточных вод, а также в зоне нижних бьефов гидроузлов и в створах истоков рек или каналов из исследуемого водоёма.

Фации – слои или части слоёв отложений, отличающиеся одинаковым литологическим составом и ископаемой флорой и фауной, т. е. одинаковыми условиями осадканакопления.

Способы отбора проб донных отложений выбираются в зависимости от характера и свойств загрязняющих веществ и гидрологического режима водного объекта.

При поверхностном распределении загрязняющих веществ и для определения степени загрязнённости дна пробы отбираются из приповерхностного слоя донных отложений. В случае распределения загрязнителей по всей толще осадков опробование производится послойно. При значительных мощностях донных отложений проводится изучение их вертикального разреза.

На крупных водных объектах пробы отбираются вблизи уреза воды, в местах видимой аккумуляции наносов. На небольших и неглубоких водотоках отбираются осреднённые как по площади, так и по профилю пробы.

Загрязнение донных отложений оценивается путём сравнения с природным фоном или установленными предельно допустимыми концентрациями для почв, с определением коэффициентов концентрации загрязняющих веществ Кс и суммарных показателей загрязнения Zc (аналогично оценке загрязнения снега и почв). Важнейшим условием объективности оценок является однотипность фациального состава сравниваемых отложений.

Картографирование загрязнённости донных отложений.

По материалам натурного обследования водотоков и опробования донных осадков на химический анализ составляются следующие карты:

- моноэлементные карты распределения загрязняющих веществ в донных осадках, которые представляются либо в виде концентрации загрязнителей в натуральных единицах (в мг/кг), либо в виде кратности превышения концентраций по отношению к ПДК (для загрязнителей, для которых установлены ПДК) или по отношению к фоновому содержанию (для остальных загрязнителей);

- карты суммарных показателей загрязнения.

Для показа полученных количественных показателей в точках наблюдения используются способы ареалов, значков, локализованных диаграмм.

Биоиндикация. Качество поверхностных воды во многом определяется биологическими процессами в водотоках и водоёмах, обусловленными развитием и жизнедеятельностью в них различных водных организмов. С другой стороны, условия жизни и развития водных организмов зависят от химического состава воды, содержания в ней растворённого кислорода и других факторов.

Гидробиологические процессы играют первостепенную роль в самоочищении водоёмов, в которых деятельное участие принимают микроорганизмы – они минерализуют органические вещества и окисляют восстановленные вещества органического происхождения.

Гидробиологические наблюдения и исследования состоят в изучении водных организмов (как животных, так и растительных) определении их видового состава и количественного распространения, взаимоотношений с окружающей средой.

Программа наблюдений по гидробиологическим показателям является рекомендательной и включает определение, с определённой периодичностью, показателей по фито- и зоопланктону28, зообентосу29, перифитону30.

Полная программа наблюдений за качеством поверхностных вод по гидробиологическим показателям предусматривает:

- исследование фитопланктона – общей численности клеток, числа видов, общей биомассы, численности основных групп, биомассы основных групп, числа видов в группе, массовых видов и видов-индикаторов сапробности;

- исследование зоопланктона – общей численности организмов, общего числа видов, общей биомассы, численности основных групп, биомассы основных групп, числа видов в группе, массовых видов и видов-индикаторов сапробности;

- исследование зообентоса – общей численности, общей биомассы, общего числа видов, числа групп по стандартной разработке, числа видов в группе, числа основных групп, биомассы основных групп, массовых видов и видовиндикаторов сапробности;

- исследование перифитона – общего числа видов, массовых видов, частоты встречаемости, сапробности;

- определение микробиологических показателей – общего числа бактерий, числа сапрофитных бактерий, отношения общего числа бактерий к числу сапрофитных бактерий;

- изучение фотосинтеза фитопланктона и деструкции органического вещества, определение отношения интенсивности фотосинтеза к деструкции органического вещества, содержания хлорофилла;

- исследование макрофитов31 – проективного покрытия площадки, характера распространения растительности, общего числа видов, преобладающих видов (наименования, проективного покрытия, фенофазы, аномальных признаков).

Планктон – мелкие растительные и животные организмы, находящиеся во взвешенном состоянии в толще воды и неспособные активно перемещаться на большие расстояния в горизонтальном направлении. Фитопланктон представлен диатомовыми и другими водорослями, зоопланктон – кишечнополостными, моллюсками, мелкими ракообразными, личинками рыб, личинками беспозвоночных животных.

Бентос – совокупность организмов, обитающих на грунте и в грунте дна водоёмов (водоросли, моллюски, ракообразные, крабы, морские гребешки, некоторые виды рыб).

Перифитон – организмы, прикреплённые или уцепившиеся за стебли и листья высших водных растений и др. поверхности, возвышающиеся над дном водоёма или водотока (бактерии, водоросли, усоногие ракообразные, моллюски, мшанки, кубки и др.).

Макрофиты – растения-макроорганизмы, главным образом высшие (сосудистые), а также прикреплённые к ним низшие и плавающие водоросли.

Сокращённая программа наблюдений за качеством поверхностных вод по гидробиологическим показателям предусматривает исследование:

- фитопланктона – общей численности клеток, общего числа видов, массовых видов и видов-индикаторов сапробности;

- зоопланктона – общей численности организмов, общего числа видов, массовых видов и видов-индикаторов сапробности;

- зообентоса – общей численности групп по стандартной разработке, числа видов в группе, числа основных групп, массовых видов и видовиндикаторов сапробности;

- перифитона – общего числа видов, массовых видов, сапробности, частоты встречаемости.

Выбор программы и периодичности контроля гидробиологических показателей определяется категорией станции наблюдения:

- для станций 1-4 категорий наблюдения по полной программе проводятся ежеквартально;

- для станций 1-2 категорий наблюдения по сокращённой программе выполняются ежемесячно, для 3 категории – только в вегетационный период (в пунктах 4 категории контроль по сокращённой программе не производится).

В биоэкологических исследованиях используются характеристики видового разнообразия, наличия и доли индикаторных видов. Роль индикаторных организмов могут выполнять как виды, наиболее чувствительные к загрязнению, так и (чаще) малочувствительные к нему – сапробионты.

Сапробионты или сапробы (от греч. сапрос – гнилой, биос – жизнь) – растительные и животные организмы, обитающие в водах, загрязненных органическими веществами.

Для оценки состояния водоёмов чаще всего употребляется индекс сапробности, рассчитываемый исходя из индивидуальных характеристик сапробности видов, представленных в различных водных сообществах (фитопланктоне, перифитоне):

S = (Si · hi) / hi, где Si – значение сапробности гидробионта, которое задаётся специальными таблицами;

hi – относительная встречаемость индикаторных видов (в поле зрения микроскопа):

1 – единично (единичные экземпляры в пробе);

2 – очень редко (в каждом препарате единично);

3 – редко (в немногих полях);

5 – нередко (не во всех полях);

7 – часто (в каждом поле зрения);

9 – очень часто (в каждом поле зрения много).

Каждому виду исследуемых организмов присвоено некоторое условное численное значение индивидуального индекса сапробности, отражающее совокупность его физиолого-биохимических свойств, обуславливающих способность обитать в воде с тем или иным содержанием органических веществ. Для статистической достоверности результатов необходимо, чтобы в пробе содержалось не менее 12 индикаторных организмов с общим числом особей в поле наблюдения не менее 30.

В табл. 16 представлена классификация водных объектов по значению индекса сапробности S, который относится к интегральным характеристикам состояния водных объектов.

–  –  –

Впервые система классификации водоёмов по степени сапробности была предложена Кольквитцем и Марссоном в 1909 г. и впоследствии была доработана Долговым Г. И. и Никитинским Я. Я.

Система включает 4 зоны, начиная от ксеносапробной (т. е. практически чистой воды) до полисапробной (зоны сильнейшего загрязнения), в которой развиваются анаэробные гнилостные процессы. Промежуточная область, обозначаемая как мезосапробная, разделена на две подзоны – альфа (), по ряду признаков приближающаяся к олигосапробной зоне, и бета (), граничащая с полисапробной зоной. Поскольку существование биоценоза растительных и животных организмов тесно связано с внешними условиями, в характеристику сапробных зон входят признаки химического состава и свойств воды.

Для каждой зоны установлены химические признаки: содержание газов (кислорода, углекислоты, сероводорода) и минеральных соединений (форм азота и железа), а также бактериологические показатели.

Например, олигосапробная зона характеризуется наличием азота в виде нитратов и присутствием кислорода. Биохимические процессы идут в сторону окисления органического вещества до минеральных соединений углерода и азота. Железо присутствует, в основном, в виде нерастворимого гидрата окиси.

Воды этой зоны отличаются низким содержанием бактерий.

Характерной особенностью этой зоны является большое разнообразие видов растительных и животных организмов. В воде много автотрофных организмов, способных продуцировать органическое вещество путём ассимиляции углекислоты. Это зелёные и диатомовые водоросли, а также высшие водные растения. К числу животных, обитающих в водоёмах этого типа, относятся коловратки, мшанки, губки, ракообразные, личинки насекомых, рыбы. Все организмы, обитающие в олигосапробных водоёмах, отличаются большой потребностью в кислороде.

В мезосапробной зоне количество кислорода уменьшается, увеличивается количество углекислоты, появляется сероводород. В составе газовых компонентов появляются продукты анаэробного распада: метан, водород. Восстановительные процессы и наличие сероводорода способствует образованию сернистого железа.

Существенно изменяются условия азотного питания водных организмов: в -мезосапробной зоне азотсодержащие вещества представлены аминами, аминокислотами и аммонием, переходящими в -зоне в нитриты и нитраты. Типичными представителями -мезосапробной зоны являются коловратки, ракообразные, личинки насекомых, -мезосапробной зоны – инфузории и жгутиковые.

При поступлении большого количества стоков с высоким содержанием органического вещества происходит увеличение цветности и мутности воды. Активно идут процессы разложения органического вещества, возрастает количество сапрофитных бактерий. Появляются грибы, густой массой покрывающие погружённые в воду камни, растения, образуя клочковатые массы, непрерывно колеблемые течением. Цвет их сначала белый, по мере старения приобретает оливковые или серозелёные тона, переходящие в ржаво-коричневые. Наряду с грибами, развивается большое количество ресничных инфузорий и нитчатых бактерий, образующих вместе плотные студенистообразные массы. Высшие водные растения, обитавшие в воде, постепенно отмирают. Низшие представители растительной жизни оказываются более стойкими, они покрывают прибрежные камни и дно у берега, но из-за недостатка света приобретают коричнево-серые оттенки. В большом количестве появляются малощетинковые черви-тубифициды.

Характерным компонентом населения полисапробной зоны является сапрофитная микрофлора. Количество бактерий исчисляется сотнями тысяч и миллионами в 1 мл воды. В растительном и животном мире преобладают потребители готовой пищи, обильно развиты инфузории и жгутиковые, питающиеся бактериями.

Уровень загрязнённости и класс качества водных объектов иногда устанавливается в зависимости от микробиологических показателей (табл. 17).

–  –  –

Для биотестирования водных объектов в Гидрохимическом институте (ГХИ) разработаны методики исследования уровней загрязнения водных объектов по состоянию гидробионтов-фильтраторов и по физическому состоянию альгофлоры, изложенные в приложениях Д и Е РД 52.44.2-94. Методические указания. Охрана природы. Комплексное обследование загрязнения природных сред промышленных районов с интенсивной антропогенной нагрузкой.

Методика определения загрязнения водных объектов по фильтрационной активности гидробионтов.

При выборе биотеста для комплексного обследования загрязнения водных объектов учитываются следующие требования:

- тест должен быть простым, чтобы им можно было пользоваться в полевых условиях при проведении комплексных обследований;

- тест должен обладать достаточно высокой чувствительностью к различным загрязняющим веществам.

Этим требованиям удовлетворяет система биотестов, основывающихся на количественной оценке фильтрационной активности гидробионтовфильтраторов. В качестве тест-объектов используются различные водные организмы, добывающие корм с помощью фильтрации воды: зоопланктон (дафнии), микрозоопланктон (коловратки, инфузории), а также бентосные организмы (моллюски).

В опыте используется классическая схема постановки биологического испытания, когда тест-объекты разбиваются на две идентичные группы: опытную и контрольную. Опытная группа организмов подвергается действию тестируемой воды, а контрольная – более чистой воды, отобранной на фоновых, относительно незагрязненных участках этого же водного объекта. В случае невозможности использования фоновых проб, применяется лабораторный стандарт – среда, на которой выращивают тест-культуру (отстоянная водопроводная вода или среда Лозина – Лозинского).

Во время эксперимента опытных и контрольных инфузорий кормят специальным кормом, который представляют собой суспензию инертных ярко флуоресцирующих сферических микрочастиц, по форме и размерам имитирующих естественный бактериальный корм тест-объектов.

После кормления опытные и контрольные клетки фиксируются формалином и подготавливаются для флуориметрического анализа. Анализ производится на люминесцентном микроскопе, снабжённом фотометрической насадкой. Критерием воздействия тестируемой воды на тест-объекты является различие интенсивности флуоресценции пищеварительных вакуолей у опытных и контрольных организмов.

Иногда при обследовании сильно загрязнённых участков водных объектов наблюдается острое токсическое действие тестируемой воды, выражающееся в гибели тест-объектов в течение времени экспонирования. В этом случае фиксируется время гибели определенного процента опытных клеток, например время гибели 50% особей.

Для комплексного анализа состояния водоёмов по степени загрязненности важно не только выделение загрязненных проб воды из общего множества, но и их ранжирование по степени загрязнения. Такой подход позволяет картографировать зоны загрязнения по результатам тестовых исследований.

Методика определения загрязнения водных объектов по состоянию фитопланктона. Этот метод позволяет оценивать состояние водных объектов по физиологическому состоянию организмов альгофлоры (водорослей), входящих в состав сообщества фитопланктона.

Метод предполагает регистрацию флуоресценции клеток фитопланктона, поэтому по возможности подготовка и обработка проб производится без фиксации и длительного хранения.

Отобранная проба воды объёмом 0,5-1,0 л концентрируется на предварительно подготовленный мембранный или ядерный фильтр. Если условия работы не позволяют проводить обработку живой пробы, то отобранная проба фиксируется формальдегидом или глутаровым альдегидом.

Подготовленный препарат затем просматривается в люминесцентном микроскопе. При этом, помимо установления видовой принадлежности водорослей и оценки их обилия (эта операция выполняется в проходящем свете), определяется характер свечения клеток (в флуоресцентном свете). Живые, активно метаболизирующие клетки светятся в флуоресцентном свете ярко-красным цветом, мёртвые клетки – зелёным, а отмирающие – промежуточным оранжево-зелёным цветом.

Соответственно состоянию альгофлоры оценивается и состояние участков водотоков, в которых эти пробы были отобраны. Это позволяет картографировать водные объекты по степени загрязнённости.

Подземные воды.

Все источники техногенного воздействия на подземные воды можно условно разделить на 2 типа:

- гидродинамического;

- гидрохимического воздействия.

Первый тип образуют водозаборы подземных вод, дренажи, каналы, коллекторы, мелиоративные системы, водохозяйственные объекты и коммуникации.

Ко второму типу относятся отстойники промышленных и хозяйственных вод, полигоны ТБО (свалки), поля фильтрации, очистные сооружения, земледельческие поля орошения, источники загрязнения нефтепродуктами (нефтебазы, автозаправочные станции и т. п.), склады ядохимикатов, животноводческие фермы и транспортные магистрали.

В связи с хозяйственным освоением территории, проектированием промышленных, сельскохозяйственных и других объектов, влияющих на подземные воды, и обоснованием мероприятий по защите подземных вод и водозаборных сооружений от загрязнения изучаются условия защищённости подземных вод от проникновения в них загрязняющих веществ с поверхности земли.

Естественная защищённость подземных вод – совокупность гидрогеологических условий (глубина залегания подземных вод, литология зоны аэрации и др.), обеспечивающая предотвращение проникновения загрязняющих веществ в водоносные горизонты.

Под защищённостью подземных вод от загрязнения понимается перекрытость водоносного горизонта отложениями, и прежде всего слабопроницаемыми, препятствующими проникновению в него загрязняющих веществ с поверхности земли.

Факторы защищённости подземных вод.

Защищённость подземных вод зависит от многих факторов, которые можно разбить на три группы:

- природные;

- техногенные;

- физико-химические.

К основным природным факторам относятся:

- наличие в разрезе пород слабопроницаемых отложений;

- глубина залегания подземных вод;

- мощность, литология и фильтрационные свойства пород (в первую очередь, слабопроницаемых), перекрывающих водоносный горизонт;

- поглощающие (сорбционные) свойства пород;

- соотношение уровней исследуемого и вышележащего водоносных горизонтов.

К техногенным факторам относятся:

- условия нахождения загрязняющих веществ на поверхности земли:

• хранение стоков в накопителях, котлованах, шламохранилищах и других промышленных бассейнах при постоянной глубине сточных вод (что соответствует фильтрации сточных вод при постоянном напоре);

• сброс сточных вод на поля фильтрации с относительно постоянным расходом (соответствует фильтрации при постоянном расходе);

- характер проникновения загрязняющих веществ в подземные воды (определяется условиями нахождения загрязняющих веществ на поверхности земли).

К физико-химическим факторам относятся:

- специфические свойства загрязняющих веществ;

- их миграционная способность;

- сорбируемость;

- время распада (или химическая стойкость загрязняющего вещества);

- взаимодействие загрязняющих веществ с породами и подземными водами.

Защищённость одного и того же водоносного горизонта будет различной в зависимости от характера сброса загрязняющих веществ на поверхность земли и их последующей фильтрации в водоносный горизонт. Например, водоносный горизонт может быть достаточно хорошо защищён по отношению к эпизодическим и небольшим по количеству сбросам загрязняющих веществ на поверхность земли, но быть практически не защищённым в случае фильтрации сточных вод из крупных поверхностных хранилищ отходов. Или водоносный горизонт может быть защищён по отношению к нестойким, быстро разлагающимся и хорошо сорбируемым породой загрязняющим веществам, но при фильтрации стойких и плохо сорбируемых веществ его защищённость будет значительно хуже. Поэтому при оценке защищённости подземных вод желательно учитывать все три группы факторов.

Очевидно, чем больше глубина залегания подземных вод, чем надежнее перекрыты они слабопроницаемыми отложениями, чем больше мощность этих отложений и хуже их фильтрационные свойства, тем выше защищённость подземных вод по отношению к любым видам загрязняющих веществ и условиям их проникновения с поверхности земли. Поэтому при оценке защищённости подземных вод следует исходить прежде всего из природных факторов защищённости. Важнейшим из них является наличие в разрезе слабопроницаемых отложений.

Под слабопроницаемыми понимаются отложения, коэффициенты фильтрации которых меньше 0,1 м/сут.

Такие значения коэффициента фильтрации присущи:

- супесям, глинистым пескам, лёгким суглинкам – 0,1-0,01 м/сут.;

- суглинкам и песчанистым глинам – 0,01-0,001 м/сут.;

- тяжёлым суглинкам и глинам – менее 0,0001 м/сут.

Из физико-химических факторов наибольший интерес представляет время распада вещества, т. е. время, за которое загрязняющее вещество разлагается и теряет свои токсичные свойства. Время распада загрязняющих веществ изменяется в широких пределах.

Например, растворы минеральных солей (хлоридов, сульфатов, нитратов), долгоживущие радиоактивные изотопы являются очень стойкими и медленно распадающимися (период полураспада десятки и сотни лет), интервал распада пестицидов варьирует от нескольких десятков суток до 5-10 лет, сравнительно нестойким является бактериальное загрязнение:

от 30 до 300 сут.

Процессы сорбции загрязняющих веществ горными породами изучены недостаточно. Поглощение загрязняющего вещества породой зависит от свойств как самого вещества, так и породы. Максимально активно сорбция протекает в рыхлых тонкодисперсных средах, особенно в глинистых отложениях, при фильтрации через сцементированные, трещиноватые, карбонатные и скальные породы сорбция минимальна.

Из других физико-химических факторов следует отметить влияние взаимодействия загрязняющих веществ с породами на фильтрационные свойства пород, особенно слабопроницаемых. Экспериментально установлено, что проницаемость глин по отношению к минерализованным хлоридным растворам значительно выше, чем по отношению к пресной воде. Проницаемость глин при фильтрации через них вод с температурой 60-80°С может быть в несколько раз выше, чем при фильтрации вод с температурой 20°С.

Таким образом, полный учёт всех факторов защищённости требует детального изучения фильтрации загрязняющих веществ с учётом техногенных условий и физико-химических свойств этих веществ.

Оценка защищённости подземных вод проводится в два этапа:

- при региональных исследованиях основное внимание уделяется изучению природных факторов защищённости;

- при детальных исследованиях учитываются и другие факторы – техногенные условия и специфика загрязняющих веществ.

Оценка защищённости подземных вод может быть качественной и количественной:

- качественная оценка основывается на природных факторах;

- количественная оценка – на природных, техногенных и физикохимических (в частности, учитывается время распада загрязняющего вещества и его сорбируемость).

Влияние техногенных и санитарных условий на поверхности земли сказывается в основном на грунтовых водах. Поэтому количественную оценку защищённости с учётом техногенных условий на поверхности земли следует выполнять, прежде всего, применительно к грунтовым водам, но при этом, конечно, не исключается количественная оценка для напорных вод.

При картографировании защищённости подземных вод рекомендуется составление карт защищённости двух типов:

- карта качественных оценок природной защищённости;

- карта количественных оценок защищённости.

Первая карта составляется как при региональных, так и при локальных исследованиях, вторая – при детальных исследованиях на локальных участках.

Оценка защищённости грунтовых вод. Грунтовые воды в целом характеризуются невысокой защищённостью или же являются не защищёнными вообще, так как они являются безнапорными и не перекрываются надёжными водоупорами.

Качественная оценка защищённости грунтовых вод даётся на основе 4 показателей:

- глубины залегания уровня грунтовых вод (мощности зоны аэрации);

- строения и литологии пород зоны аэрации;

- мощности слабопроницаемых отложений в разрезе зоны аэрации;

- фильтрационных свойств пород зоны аэрации (прежде всего слабопроницаемых отложений).

Для построения карты защищённости грунтовых вод необходима гидрогеологическая карта масштаба 1:25000 – 1:50000. Эта карта необходима для получения следующих данных:

- глубине залегания верхнего водоносного горизонта;

- мощности верхнего водоносного горизонта;

- литологии проницаемых и слабопроницаемых пород зоны аэрации;

- физико-механических свойств пород зоны аэрации.

При отсутствии гидрогеологической карты выполняются следующие действия:

- проводится сбор данных о глубине залегания подземных вод от поверхности рельефа (по скважинам, колодцам, шурфам) и высотах выходов родников;

- эти данные максимально точно наносятся на топографическую карту масштаба 1:25000 – 1:5000;

- из высот рельефа вычитается глубина залегания подземных вод и определяется уровень грунтовых вод в каждом водопункте;

- по рассчитанным уровням грунтовых вод в водопунктах методом линейной интерполяции строятся изолинии уровня грунтовых вод;

- перпендикулярно полученным изолиниям наносятся стрелки направления потока грунтовых вод;

- обобщаются данные о мощности и литологии слабопроницаемых отложений:

• по мощности слабопроницаемых отложений в разрезе зоны аэрации выделяется 11 градаций:

- до 2 м;

- 2-4 м;

- 4-6 м;

- 6-8 м;

- 8-10 м;

- 10-12 м;

- 12-14 м;

- 14-16 м;

- 16-18 м;

- 18-20 м;

- свыше 20 м.

• по литологии и коэффициенту фильтрации выделяется 3 градации:

- супеси, глинистые пески и лёгкие суглинки (коэффициент фильтрации 0,1 0,01 м/сут),

- суглинки и песчанистые глины (коэффициент фильтрации 0,01 0,001 м/сут),

- тяжёлые суглинки и глины (коэффициент фильтрации 0,001 м/сут);

- отдельно по каждому выделенному контуру со своими сочетаниями глубины грунтовых вод, мощности и литологии слабопроницаемых отложений по таблицам 18 и 19 определяется сумма баллов защищённости верхнего водоносного горизонта.

Таблица 18 – Градации глубин залегания уровней грунтовых вод и соответствующие им количества баллов Номер градации 1 2 3 4 5 10 10 H 20 20 H 30 30 H 40 Глубина Н, м 40 Количество баллов 1 2 3 4 5

–  –  –

Затем по сумме баллов, зависящих от градации глубин залегания грунтовых вод, мощности слабопроницаемых отложений и их литологии, определяется защищённость грунтовых вод, выражаемая показателем защищённости.

Выделяется шесть категорий защищенности грунтовых вод (табл. 20).

Наименее благоприятными являются условия защищённости, соответствующие категории I, наиболее благоприятными – категории VI.

Например, грунтовые воды залегают на глубине 7 м (1 балл по табл. 18) и в разрезе зоны аэрации имеется слой супеси и лёгких суглинков мощностью 3 м (2 балла, см. табл. 19). Тогда по сумме баллов, равной 3, эти условия соответствуют I категории защищённости. Если же грунтовые воды залегают на глубине 14 м (2 балла по табл. 18) и имеется слой глин мощностью 5 м (6 баллов по табл. 19), то сумма баллов равна 8, что соответствует II категории защищённости.

Таблица 20 – Категории защищённости грунтовых вод (по сумме баллов) Категория защищённости I II III IV V VI Показатель защищённости

На карте качественной оценки защищённость показывается:

- знаками (крапом) – области с разной глубиной залегания уровня грунтовых вод (°– градация 1, " – градация 2, ~ – градация 3, V – градация 4, +

– градация 5);

- изолиниями – мощности слабопроницаемых отложений;

- сплошной штриховкой – зоны разной литологии слабопроницаемых отложений (горизонтальные линии – супеси, глинистые пески и лёгкие суглинки, вертикальные линии – суглинки и песчанистые глины, наклонные линии – тяжёлые суглинки и глины);

- цветом – категории защищённости: категории I и II – оттенками жёлтого цвета, категория III – оранжевым цветом, категории IV и VI – оттенками коричневого цвета (густота оттенков жёлтого и коричневого цветов возрастает с увеличением категории защищённости).

Если результирующая карта оказывается загруженной, то на неё наносятся только участки разных категорий защищённости.

На карту среднего и крупного масштаба выносятся также основные источники загрязнения грунтовых вод (крупные промышленные предприятия, поверхностные хранилища жидких и твёрдых отходов, поля фильтрации, поля орошения сточными водами, крупные животноводческие комплексы и др.) и водозаборы подземных вод. Эти объекты отмечаются внемасштабными знаками. На карте указываются участки развития карста.

Количественная оценка защищённости грунтовых вод. В основе количественной оценки защищённости грунтовых вод лежит определение времени, за которое фильтрующиеся с поверхности земли загрязнённые воды достигнут уровня грунтовых вод.

Оценка времени достижения загрязняющими веществами уровня грунтовых вод даётся для двух схем: фильтрации из поверхностных бассейнов сточных вод с постоянным уровнем – формула (1) и сброса сточных вод на поверхность земли с постоянным расходом – формулы (2) и (3).

t = (µHo/k) [m/ Ho – ln(1+ m/ Ho)], (1) где Ho – высота столба сточных вод в хранилище;

k – коэффициент фильтрации пород зоны аэрации;

m – мощность зоны аэрации;

µ – недостаток насыщения пород зоны аэрации: µ = n – ne;

n – пористость;

ne – начальная влажность пород зоны аэрации.

Поскольку ne обычно не известно, при расчетах вместо µ используется значение n.

t = mn / g2 · k (2) t =………………….. (3) Для расчётов времени фильтрации в качестве унифицированных принимаются значения Н0, равного 5 м, а q – 0,03 м/сут.

По времени достижения уровня грунтовых вод можно выделить следующие категории защищённости грунтовых вод:

- I – t 10 сут.;

- II – 10 сут. t 50 сут.;

- III – 50 сут. t 100 сут.;

- IV – 100 сут. t 200 сут.;

- V – 200 сут. t 400 сут.;

- VI – t 400 сут.

Чем выше категория, тем лучше защищённость. По отношению к отдельным видам загрязняющих веществ с известным временем их распада могут быть даны абсолютные оценки защищённости грунтовых вод. В частности, это относится к бактериальному загрязнению и к загрязнению отдельными видами пестицидов.

На карту наносятся глубина залегания уровня грунтовых вод, мощность (суммарная) слабопроницаемых слоёв, коэффициенты фильтрации пород зоны аэрации и как результирующий показатель – категории защищённости. Дополнительно на карту количественных оценок защищённости грунтовых вод наносятся те же знаки, что и на карту качественных оценок защищённости.

Контрольные вопросы

1. Что относится к водным объектам?

2. Что такое изменение поверхностного стока?

3. Что относится к химическому загрязнению поверхностных вод и что включает в себя картографирование загрязнения поверхностных вод?

4. Какие компоненты входят в обязательную программу наблюдений за поверхностными водами?

5. Как осуществляется нормирование загрязнения гидросферы?

6. Какие предельно допустимые концентрации веществ учитываются в показателях вредности?

7. Как рассчитывается индекс загрязнённости вод?

8. Как рассчитывается комбинаторный индекс загрязнённости вод?

9. Как выполняется картографирование источников загрязнения поверхностных вод?

10. Что включено в картографирование уровней загрязнения поверхностных вод?

11. Как происходит самоочищение поверхностных вод?

12. Как выполняется картографирование самоочищения поверхностных вод?

13. Какие существуют косвенные методы оценки состояния поверхностных вод?

14. Какие типы техногенного воздействия существуют на подземные воды?

15. На какие группы разбиты факторы защищённости подземных вод и какие основные факторы существуют?

16. Какие показатели существуют для оценки защищённости грунтовых вод?

Тема 10. Картографирование состояния геологической среды

Геологическая среда – верхняя часть литосферы, представляющая собой многокомпонентную динамическую систему (горные породы, подземные воды, газы, физические поля – тепловые, гравитационные, электромагнитные и др.), в пределах которой осуществляется инженерно-хозяйственная (в том числе инженерно-строительная) деятельность (определение по СП 11-105-97. «Инженерно-геологические изыскания для строительства. Часть I. Общие правила производства работ»).

Геологическая среда активно взаимодействует с компонентами ландшафта и находится под влиянием техногенных воздействий.

Техногенные воздействия – статические и динамические нагрузки от зданий и сооружений, подтопление и осушение территорий, загрязнение грунтов, истощение и загрязнение подземных вод, а также физические, химические, радиационные, биологические и другие воздействия на геологическую среду (по СП 11-105-97).

Геологическая среда включает почвенный покров32, зону аэрации, зону свободного водообмена подземных вод (в естественных условиях), располоСогласно существующим нормативным документам почвы не относятся к недрам Земли.

При геолого-экологических исследований почва рассматривается как среда, которая концентрирует загрязняющие вещества, через которую осуществляется миграция этих веществ и влаги в породы зоны аэрации и подземные воды, поэтому разработчики методических документов (ВСЕНИНГЕО) обычно учитывают почвы в составе геологической среды. При этом используются почвенные показатели, имеющие геолого-экологическое значение. Показатели, характеризующие плодородие почв (структурность, содержание гумуса, органических веществ), микрофлора и микрофауна не являются объектами геолого-экологического картографирования и показываются на почвенно-экологических картах.

женную ниже часть литосферы (в нарушенных), подвергающуюся воздействию техногенных объектов и сооружений и взаимодействующую с ними.

Геологическая среда представляет собой абиотическую основу ландшафта, которая в значительной степени предопределяет экологическое состояние и эволюцию территорий. Через верхние слои литосферы происходит обмен веществом и энергией между атмосферой и поверхностной гидросферой с подземной гидросферой, частично литосферой. Взаимодействие геологической среды с атмосферой и поверхностной гидросферой имеет важное экологическое значение, так как это взаимодействие приводит к непрерывному изменению земной поверхности, формированию экологически опасных процессов: землетрясений, селей, оползней, эрозии и т. п., ухудшающих среду обитания человека и других живых организмов.

Геологическая среда является частью литосферы, с которой непосредственно связаны все виды наземного и подземного строительства, огромная по масштабам и разнообразию хозяйственная деятельность. Эта деятельность оказывает влияние на состояние, свойства и динамику геологической среды, а, в свою очередь, реакция среды на техногенные возмущения предопределяет функционирование хозяйственных объектов.

Геологическая среда является субстратом, в котором аккумулируются природные и загрязняющие вещества.

Основными объектами геолого-экологических исследований являются почвы, горные породы, подземные и поверхностные воды, геохимические, геодинамические и другие современные геологические процессы, происходящие в естественных и нарушенных условиях, а также техногенные объекты и геологотехнические системы, влияющие на состояние и параметры геологической среды.

Исходную информацию о техногенных нарушениях геологической среды на локальном уровне и данные для прогноза её изменения под влиянием природных и техногенных факторов позволяют получить крупномасштабные специализированные геологические, гидрогеологические, геокриологические, инженерно-геологические или комплексные съёмки.

Проведение геолого-экологических исследований и картографирования при изучении территории регламентируется следующими документами:

- Методическими рекомендациями по составлению экололгогеологических карт масштаба 1:200000 – 1:100000, разработанными ВСЕГИНГЕО в 1998 г.;

- Требованиями к геолого-экологическим исследованиям и картографированию. Масштаб 1:25000 – 1:50000», разработанным ВСЕГИНГЕО в 1990 г.

Первоочередными объектами геолого-экологических исследований и картографирования являются районы экологического бедствия, существенно техногенно нарушенные территории промышленно-территориальных и горно-промышленных комплексов, прилегающие к крупным промышленно-городским агломерациям (радиусом до 30, реже 50 км). К первоочередным относятся также населённые районы с интенсивным проявлением эндогенных и экзогенных геологических процессов в новейших орогенической и альрийской складчатой зонах.

Комплекс геолого-экологических исследований обеспечивает дифференцированное изучение влияние техногенеза на отдельные компоненты геологической среды и предусматривает:

• эколого-геохимические;

• эколого-газогеохимические;

• эколого-радиометрические;

• эколого-геоморфологические;

• эколого-гидрогеологические;

• эколого-инженерно-геологические;

• эколого-геокриологические исследования.

Целью крупномасштабных геолого-экологических исследований и картографирования является оценка состояния и процессов, происходящих в геологической среде, её техногенных изменений с детальностью, достаточной для обоснования планирования и рационального её использования, составления предпроектной документации и разработки локальных схем природоохранных мероприятий.

Основными задачами геолого-экологических исследований являются:

- выявление техногенных факторов и условий, воздействующих на геологическую среду, и установление характера их влияния;

- изучение и оценка техногенных изменений геологической среды на локальном уровне;

- оценка динамики геолого-экологических процессов;

- определение преобразований компонентов экосистем и их направленности под влиянием нарушений геологической среды;

- прогноз техногенных изменений геологической среды с применением количественных методов;

- обоснование размещения стационарной режимной сети для наблюдения за подземными водами и состоянием других компонентов геологической среды в районах развития оползней, карста, просадок, загрязнения подземных и поверхностных вод и т. д.;

- разработка рекомендаций по рациональному использованию геологической среды и локальных схем природоохранных мероприятий.

При проведении геолого-экологических исследований объектами картографирования являются:

- площади влияния на геологическую среду выбросов, сбросов, отходов;

- концентрации тяжёлых металлов, радионуклидов, органических соединений, пестицидов и других веществ, способных отрицательно влиять на экологические системы и среду обитания человека;

- ареалы загрязнения почв, пород зоны аэрации, растительного и снежного покровов, приземного слоя атмосферы с выделением генезиса и механизмов формирования загрязнения;

- участки загрязнения по площади и глубине с выделением типов и основных компонентов загрязнения, по возможности с оценкой интенсивности развития процессов загрязнения (на основе проведения опытов по определению скоростей поступления загрязняющих веществ через зону аэрации, их миграции в подземных водах);

- участки питания и разгрузки подземных вод, сформировавшихся под действием техногенных факторов;

- контуры и параметры депрессионных воронок, обусловленных эксплуатацией водозаборов, шахтным водоотливом, оценка скоростей их развития;

контуры зон подпора подземных вод с оценкой направленности их динамики, участки нарушений режима и баланса подземных вод;

- участки, где произошли изменения минерализации и химического состава подземных вод и гидрогеохимических процессов, повысилась температура подземных вод;

- площади распространения техногенно изменённых, техногенно преобразованных и техногенных грунтов;

- участки техногенных изменений свойств ММП и геокриологических процессов с количественной характеристикой их интенсивности;

- участки проявления и техногенной активизации экзогенных геологических процессов с количественными оценками интенсивности проявления и скоростей развития процессов;

- площади техногенных изменений рельефа с отображением объёмов положительных и отрицательных форм и их генезиса;

- участки, где изменения геологической среды повлияли на другие компоненты окружающей среды (например, участки рек с нарушенным поверхностным стоком под воздействием эксплуатации водозабора, площади с изменённым растительным покровом под влиянием понижения уровня грунтовых вод и т. п.).

По данным геолого-экологических исследований составляется комплект карт масштаба 1:25000-1:50000, включающий:

- геолого-экологическую карту;

- геокриоэкологическую карту (для районов развития криолитозоны);

- гидрогеодинамическую карту;

- карту защищённости подземных вод от загрязнения;

- карту прогнозной динамики геологической среды;

- карту оценки состояния геологической среды и районирования территории по комплексам природоохранных мероприятий.

Составляются также вспомогательные карты, состав и количество которых определяется степенью техногенных изменений в конкретных природных условиях (моноэлементные геохимические, радиогеохимические, интенсивности проявлений экзогенных геологических процессов и т. п.).

Геолого-экологическое картографирование проводится с применением комплекса методов исследований, включающих аэрокосмические и ландшафтно-индикационные методы, буровые, горно-проходческие и опытнофильтрационные работы, геофизический и пенетрационный каротаж, титриметрические, фотометрические, гравиметрические, спектрометрические и другие методы лабораторных исследований.

Геолого-экологическая карта является основным документом крупномасштабных геолого-экологических исследований и представляет собой синтез полученной в процессе работ геологической и экологической информации.

Легенда геолого-экологической карты включает 3 блока:

- естественное состояние геологической среды;

- техногенные системы и объекты;

- изменения геологической среды (результаты взаимодействия геологической среды с техногенными системами).

Понятие «естественное состояние геологической среды» является условным, так как в настоящее время на территории России трудно найти районы, которые в той или иной степени не испытали бы техногенного воздействия. К районам с нарушенной геологической средой относятся территории, где техногенные изменения ландшафтов произошли на площади не менее 10%. Территории, в пределах которых выявлены экологически опасные концентрации загрязняющих веществ техногенного генезиса, также относятся к нарушенным. Другими словами, техногенные нарушения геологической среды выражаются, прежде всего, в её загрязнении и активизации экзогенных геологических процессов.

Сведения о естественном состоянии геологической среды должны отражать:

- морфогенетические типы рельефа;

- литогенную основу ландшафтов (и характеризовать состав, состояние, свойства грунтов и пород);

- геолого-тектонические условия;

- гидрогеологические условия;

- геохимические особенности почв, пород зоны аэрации, донных осадков.

Информация о естественном состоянии геологической среды берётся с геологических, геоморфологических, гидрогеологических и других тематических карт. На геолого-экологической карте эти сведения показываются принятыми в геологии условными знаками.

Из техногенных систем и объектов на карте показываются только те, которые фактически или потенциально могут влиять на экологическое состояние геологической среды.

К техногенным системам и объектам, фактически влияющим на геологическую среду, относятся тепловые электростанции, металлургические заводы, водозаборы подземных вод и другие.

К потенциально опасным объектам относятся гидроэлектростанции, атомные электростанции и другие, оказывающие слабое воздействие на геологическую среду в штатном режиме, но катастрофическое при авариях.

Выбор объектов производится по данным натурных наблюдений и по результатам анализа сведений о технологии производства, потребляемом сырье, выбросах токсичных веществ и т. п. Информация о техногенных объектах показывается на геолого-экологической карте площадными или внемасштабными знаками.

Сведения об изменении геологической среды должны отражать:

- изменение геохимических условий;

- изменение гидрогеологических условий;

- изменение геодинамической ситуации;

- изменение состава, состояние и свойства грунтов и пород, в том числе новообразованных;

- изменение состояния других природных сред (поверхностных вод, растительного покрова в криолитозоне и т. п.).

Сплошной или прерывистой закраской показываются фоновые и аномальные содержания элементов и соединений, загрязняющих геологическую среду и её компоненты. Для подземных вод и почв по мере возможности показывается отклонение концентраций загрязняющих веществ от нормируемых ПДК.

На карте индексами отображается генезис ареалов загрязнения (газодымовые выбросы, миграция подземных вод от источников загрязнения, инфильтрация стоков и т. д.). На разрезах показывается распределение загрязнения по вертикали на типичных 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 подземных вод, по возможности скорости гидрогеологических процессов (инфильтрации, изменения уровня грунтовых вод и т. п.).

Выделяются площади развития техногенных грунтов с информацией об объёмах и генезисе форм образуемого им рельефа (см. ниже).

Различными видами, наклоном и цветом штриховок показываются участки с проявлениями различных типов экзогенных геологических процессов и интенсивность их проявления в заданных градациях.

Выделяются территории, где произошли изменения других компонентов ландшафта (растительности, поверхностных вод) под влиянием нарушения геологической среды. Хотя растительность, атмосферный воздух и поверхностные воды не являются основными объектами эколого-геологического картографирования, но они тесно взаимодействуют с геологической средой, поэтому необходимо их отображение на карте.

В сложных районах с интенсивным и разнообразным воздействием на геологическую среду допускается составление геолого-экологической карты на 2-х листах: одна из которых характеризует геолого-экологические условия верхней части разреза (пород зоны аэрации), а вторая – более глубокие горизонты (например, подземную гидросферу или литосферу).

Картографирование техногенных отложений предполагает выделение следующих подразделений отложений:

- техногенно измененные – отложения, свойства которых (плотность, влажность, трещиноватость и др.) изменились в результате техногенных воздействий. Примером таких отложений являются грунты, находящиеся в зоне влияния транспортных коммуникаций, инженерно-строительных и гидротехнических сооружений, отвалов горно-добывающих предприятий, водозаборов и водопонижающих скважин;

- техногенно переотложенные – грунты, которые подверглись техногенной транспортировке. Например, намывные и насыпные грунты гидротехнических, транспортных и промышленных сооружений, селитебных зон, терриконы и отвалы горно-добывающих предприятий;

- техногенно образованные – отложения, не существующие в естественных условиях или сильно измененные в результате технологической обработки. К примеру, золошлаковые отвалы теплоэнергетических, металлургических и химических предприятий, хвосты обогатительных фабрик, свалки строительных отходов и т. п.

Выделение техногенно переотложенных и техногенно образованных пород обычно не вызывает затруднений как при наземных маршрутных наблюдениях, так и при дешифрировании аэро- и космофотоснимков с достаточным разрешением. Намного сложнее картографирование техногенно изменённых пород, т. к. не все виды изменений имеют чёткие критерии выделения. Например, хорошо выделяются участки водопонижения или загрязнения грунтов, другие влияния не так однозначны. Кроме того, это влияние может быть необратимым (загрязнение металлами) или обратимым (изменения уровней грунтовых вод). Выявление загрязнения грунтов в зонах влияния предприятий и коммуникаций является самостоятельной задачей, которая решается в рамках эколого-геохимического картографирования.

Картографирование антропогенных изменений геологической среды является неполным без адекватного отображения искусственных сооружений, а также покрытий (асфальта и т. п.). То и другое включается в естественные круговороты и оказывает заметные воздействия на перераспределение воздушных потоков в приземном слое, соотношение между подземным и поверхностным стоком, геодинамические процессы.

Для отображения на карте техногенных отложений используются линейные знаки (когда грунты занимают значительные площади и их можно картографировать в масштабе карты) и внемасштабными знаками (когда участки распространения малы, и их невозможно отразить в масштабе карты).

Картографирование техногенных и техногенно изменённых форм рельефа позволяет отразить на карте все изменения рельефа изучаемых территорий.

Изменения рельефа показываются в 2-х направлениях: повышения и понижения отметок поверхности.

Повышения отметок поверхности представлены:

- насыпями различного назначения: дорожными, дамбами, плотинами, защитными валами, обвалованиями;

- стационарными грунтовыми отвалами: карьерными отвалами, терриконами;

- производственными отвалами: хвостохранилищами, золоотвалами и т. п.;

- общегородскими и несанкционированными свалками;

- массивами насыпных и намывных грунтов, образованиями культурного слоя, засыпанными оврагами, болотами и др.

Понижения отметок поверхности представлены: дорожными выемками, действующими карьерами, копаными прудами, каналами, срезками рельефа и др.

Изменение рельефа характеризуется количественными и качественными показателями:

- глубиной выемок, высотой насыпей, отвалов,

- мощностями насыпных грунтовых массивов;

- составом грунтовых отвалов.

Техногенные отложения и формы рельефа обычно изображаются способом ареалов или (при повсеместном распространении и территориальнодифференцированном характере) способом качественного фона. Количественная характеристика изменений пород передаётся способом изолиний.

На геокриоэкологической карте показываются геокриоэкологические районы – участки, характеризующиеся однотипной реакцией на определённые техногенные воздействия.

Тип реакции зависит от состава и состояния горных пород, ландшафтных факторов и взаимодействий в системе геологической среды компонентов ландшафта. Геокриоэкологические районы выделяются с использованием ландшафтного подхода. Характер и интенсивность посттехногенных изменений геологической среды зависит от характера техногенного воздействия и устойчивости среды.

К устойчивым относятся участки, способные после техногенных воздействий восстанавливать исходное состояние, к слабоустойчивым – участки, частично возвращающиеся в исходное состояние, к неустойчивым – участки, не имеющие этой способности.

В соответствии с реакцией геологической среды на техногенное воздействие производится типизация геокриоэкологических районов:

А.

Районы, в пределах которых нарушения поверхностных покровов не приводят к деформации поверхности:

- устойчивые – после нарушений изменения компонентов геокриологических условий не отмечается или происходят обратимые затухающие изменения термического и влажностного режимов грунтов;

- слабоустойчивые – происходят необратимые изменения термовлажностного режима грунтов (деградация или новообразование ММП, заболачивание).

Б. Районы, в пределах которых нарушения поверхностных покровов приводят к деформации поверхности:

- неустойчивые – после нарушений изменения компонентов геокриологических условий отмечаются необратимые изменения геологической среды.

На геокриоэкологической карте отражается:

- характер распространения посттехногенных процессов по отношению к очагу первоначального воздействия:

• внутриочаговый – поражается часть очага нарушения;

• очаговый – поражается весь очаг;

• сверхочаговый – процесс захватывает не только очаг, но и захватывает смежные ненарушенные участки

- прогнозируемые процессы – термокарст, заболачивание, овражная термоэрозия и т. п.

На гидрогеодинамической карте отражаются изменения гидрогеологических условий, которые произошли за период наблюдений: изменения уровенного режима, химического состава, температуры подземных вод.

Изменение уровенного режима характеризуется повышением или понижением уровня различных водоносных горизонтов. Участки изменения уровней, выявленные путём сравнения гидроизогипс или гидроизопьез, оконтуриваются сплошными и прерывистыми линиями с бергштрихами. Для обозначения повышения уровня бергштрихи направляются от контура наружу, при понижении – внутрь контура. Цифрами указываются величины изменения уровня.

На карте отражаются участки с изменённым химическим составом подземных вод, изменение которого характеризуется изменением минерализации, ионного состава, агрессивности, загрязнением органическими веществами и тяжёлыми металлами. Изменение устанавливается путём сравнения наблюдаемого химического состава с фоновым, существующим за пределами техногенного нарушения. Изменения могут также определяться путём ретроспективного сравнения химических анализов за период освоения территории.

На карте показываются геофильтрационные параметры разреза (как правило, до регионального водоупора), направление движения потоков грунтовых и напорных вод, взаимодействие поверхностных и подземных вод и другие параметры и процессы, которые могут быть использованы для составления гидродинамической модели территории как основы для количественных гидрогеологических прогнозов.

Карта защищённости подземных вод от загрязнения, показывающая возможности поступления загрязняющих веществ в подземные воды через зону аэрации, составляется по методике Гольдберга В. М. (см. тему 9).

При этом учитываются литологический состав, мощность зоны аэрации и фильтрационные особенности пород этой зоны. На карте показываются также источники загрязнения подземных вод, участки водоносных горизонтов и комплексов, где подземные воды загрязнены. Показываются возможные пути миграции загрязнения с подземными водами.

На карте прогнозной динамики геологической среды показываются результаты геолого-экологических прогнозов. При этом основной раздел легенды должен отражать направленность экологических изменений в трёх средах: почвах, породах зоны аэрации, грунтовых водах. Динамика изменений оценивается по направленности процесса: ухудшение, улучшение, относительная стабильность.

На карте показываются также конкретные результаты геологоэкологических прогнозов по отдельным параметрам и процессам, изменения загрязнённости почв, пород зоны аэрации и грунтовых вод, уровней и минерализации подземных вод, интенсивности экзогенных геологических процессов 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. Подъём уровня грунтовых вод в результате орошения в аридных районах может привести к повышению минерализации вод, засолению почв и пород зоны аэрации, снижению их сейсмостойкости, активизации просадочно-суффозионных и других процессов. Особо должны быть выделены участки, где по результатам прогнозов отмечаются катастрофические изменения геологической среды.

Карта оценки состояния геологической среды и районирования территории по комплексам природоохранных мероприятий предназначена для пользователей геолого-экологической информации: для хозяйствующих субъектов, для природоохранных органов надзора и контроля, а также для проектировщиков.

Выделяется 3 категории территорий с различной нарушенностью геологической среды:

- слабоизменённые;

- среднеизменённые;

- интенсивно изменённые.

Территории со слабоизменённой (или неизменённой) геологической средой характеризуются состоянием, близким к естественному, и, как правило, экологически безопасны. Исключение составляют районы, где отмечаются естественные (природные) повышенные концентрации нормируемых компонентов в различных средах. На таких участках требуются локальные защитные меры.

На территориях со средней интенсивностью нарушений геологической среды экологическая обстановка изменена на 20-25% площади. При усилении воздействия на геологическую среду её состояние потребует проведения существенных природоохранных мероприятий. В эту категорию могут попасть и районы, где произошли положительные нарушения состояния геологической среды (мелиорация земель, закрепление песков).

Интенсивные негативные изменения геологической среды связаны с мощным техногенным воздействием и сопровождающимся сплошным развитием геолого-технических систем (ГТС), занимающих 50% и более территории.

Для устранения подобных нарушений геологической среды необходимо проведение длительных и дорогостоящих природоохранных мероприятий.

Для отображения экологического состояния геологической среды рекомендуется закраска контуров по принципу светофора:

- зелёный цвет – благоприятное состояние;

- жёлтый – относительно благоприятное;

- красный – неблагоприятное состояние.

Даётся районирование территорий с учётом характера и интенсивности развития, природных и техногенных геологических процессов, оценкой степени их опасности, что определяет проведение необходимых мероприятий по рациональному использованию и охране геологической среды.

Карта должна сопровождаться подробной экспликацией, в которой содержаться дополняющие её материалы о динамике и состоянии геологической среды, основных характеристиках геолого-техногенных систем.

Районирование сопровождается экспликацией, в которой даётся:

- характеристика выделенных районов по проявлениям и интенсивности негативных процессов (загрязнение компонентов геологической среды различной интенсивности);

- проявления экзогенных геологических процессов и их техногенная активизация и т. п.;

- возможное направление использования земель, рекомендуемое при различных типах освоения территории;

- предлагаемые природоохранные мероприятия и ориентировочная оценка их стоимости (на 1 км2 площади).

Вспомогательные карты, составляемые в зависимости от конкретных природных условий и их изменений в процессе техногенеза, дифференцируются на аналитические и синтетические.

К аналитическим картам относятся:

- ландшафтно-индикационная карта;

- моноэлементные карты, отражающие концентрации отдельных элементов в почвообразующих породах, почвах, донных отложениях, пылевых выпадениях, поверхностных и подземных водах, на которых изолиниями выделяются поля (зоны) равных содержаний того или иного компонента в абсолютных или нормированных по отношению к установленным ПДК или фоновым значениям;

- карты 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;

- гамма-поля (в отдельных случаях – карта концентраций радона Rn);

- проницаемости пород зоны аэрации;

- проявления отдельных экзогенных геологических процессов (карста, эрозии и т. д.);

- распространения техногенных пород;

- фактического материала.

При необходимости могут составляться и другие карты.

К синтетическим относятся карты техногенной нагрузки на территорию, загрязнения промышленных (горно-промышленных) районов токсичными металлами, радиогеохимическая, карта современного состояния горных пород, просадочности лессовых пород, инженерно-геологическая карта интенсивности проявления экзогенных геологических процессов, сорбционно-защитной способности геологической среды, типизации геологической среды, техногенных изменений геологической среды, а также специализированные карты шельфа.

Карта техногенной нагрузки на территорию отражает расположение различных техногенных объектов и систем с оценкой возможной направленности техногенного воздействия.

Помимо техногенных объектов, оказывающих на геологическую среду региональное влияние, на карте должны быть отражены и локальные техногенные объекты, влияние которых не выражается в масштабе карты. Виды техногенных объектов и систем показываются буквенными обозначениями в пределах распространения типологических единиц геологической среды.

На карте загрязнения промышленных (горно-промышленных) районов токсичными тяжёлыми металлами показываются границы ландшафтов по степени их самоочищающей способности, оценивается соотношение объёмов металлов различного класса опасности в конкретных источниках загрязнения, отображаются связи загрязнения металлами с природными и антропогенными источниками загрязнения, определяется степень загрязнения пород зоны аэрации каждого выделенного района.

Радиогеохимическая карта, составляемая на основе карты структурноформационных комплексов, отображает фоновую радиоактивность, радиоактивные аномалии и их генезис, возможные пути миграции радиоактивного загрязнения, зоны повышенной радиоактивности по радону.

Карта современного состояния горных пород составляется на глубину воздействия техногенеза. На карту выносятся характеристики состава и состояния пород. Другие характеристики приводятся в виде обобщённых значений для выделенных типов пород, детальная информация о свойствах пород даётся в форме прилагаемой к карте экспликации. Отдельные показатели свойств можно представлять в виде аналитической карты, составленной по принципу районирования (выделение районов с определёнными значениями показателей) или модели поля показателя в изолиниях его значений.

На карте просадочности лессовых пород отображается распространение, возраст, генезис и литологический состав лессовой толщи, её мощность, суммарная просадка по всем точкам, просадочные формы рельефа, деформации сооружений, вызванные просадками.

Деформации сооружений показываются условными знаками, выделяя по степени деформированности:

- слабо деформированные с развитием отдельных мелких трещин, не нарушающих эксплуатации сооружений;

- сильно деформированные, когда эксплуатация сооружений возможна только после капитального ремонта и ликвидации просадочности в породах основания.

На крупномасштабных картах рекомендуется проводить районирование территории по величине суммарной просадки в градациях:

- не просадочные (просадка до 5 см);

- слабо просадочные (5-15 см);

- средне просадочные (15-50 см);

- сильно просадочные (более 50 см).

Инженерно-геологическая карта интенсивности проявлений экзогенных геологических процессов (ЭГП) отображает участки с проявлениями различных ЭГП и может служить обоснованием для размещения опорной наблюдательной сети, а также для обоснования региональных схем защиты территории от опасных геологических процессов.

Опасные геологические и инженерно-геологические процессы33 – эндогенные и экзогенные геологические процессы (сейсмические сотрясения, извержения вулканов, оползни, обвалы, осыпи, карст, сели, переработка берегов, подтопление и др.), возникающие под влиянием природных и техногенных факторов и оказывающие отрицательное воздействие на строительные объекты и жизнедеятельность людей (определение по СП 11-105-97. Инженерно-геологические изыскания для строительства. Часть II. Правила производства работ в районах развития опасных геологических и инженерно-геологических процессов).

К неблагоприятным геологическим процессам относятся: оползневые, суффозионные, карстовые, селевые, эрозионные, просадочные, абразионные, дефляционные процессы, заболачивание, засоление, подтопление, пучение, наледеобразование, криогенное растрескивание, термокарст, термоабразия, курумообразование, солифлюкция, такырообразование и др.

Карта интенсивности проявлений экзогенных геологических процессов составляется на основе инженерно-геологической карты такого же масштаба, на которой отображаются геологические формации коренной основы и стратиграфо-генетические комплексы четвертичных пород, основные тектонические нарушения, сейсмоопасные зоны, глубина залегания грунтовых вод, геокриологические условия, все генетические типы и виды ЭГП.

При показе интенсивности проявления ЭГП количественная оценка поражённости тем или иным процессом приводится в виде коэффициента поражённости.

Коэффициент поражённости территории опасными геологическими или инженерно-геологическими процессами – отношение площади (длины линейного элемента – береговой линии, бровки склона и т. п.), затронутой опасным геологическим или инженерно-геологическим процессом, к площади всей исследуемой территории (длине линейного элемента) – определение по СП 11-105-97.

Допускается также оценка поражённости территории ЭГП в виде коэффициента, который отражает количество форм проявления процесса на единицу площади.

Проводится районирование территории по степени её поражённости ЭГП.

На карте выделяются:

- регионы (разных порядков) по геоструктурному и морфоструктурному признакам;

- области по особенностям геоморфологических условий;

Инженерно-геологический процесс – изменение состояния компонентов геологической среды во времени и в пространстве под воздействием техногенных факторов.

- районы и подрайоны – по петрографическим и литологическим особенностям коренных пород и четвертичных отложений;

- участки – по совокупности и интенсивности проявления разных генетических типов ЭГП.

Для участков даётся количественная оценка интенсивности проявления отдельных генетических типов и видов ЭГП с использованием данных режимных наблюдений.

Интенсивность развития экзогенных геологических процессов зависит от формы рельефа. Количественные (геометрические) свойства рельефа земной поверхности изучает морфометрия – одно из научных направлений геоморфологии.

Морфометрическая информация изображается в виде гипсометрической карты, карты углов наклона склонов и их экспозиции, карты густоты и глубины расчленения и др.

Карты углов наклона склонов составляются по крупномасштабным топографическим картам. Они показывают реальное распределение крутизны земной поверхности.

Для построения карты сначала выбирается шкала градации углов наклона. Она может совпадать с той, которая даётся на масштабе заложения34, имеющимся на каждой крупномасштабной карте (табл. 21).

–  –  –

Затем с помощью масштаба заложения на карте выделяют участки соответствующей крутизны, которые затем закрашиваются или заштриховываются.

Можно ранжировать углы наклона поверхностей по степени устойчивости склонов:

менее 1° – устойчивые склоны;

– относительно устойчивые;

1-3°

– не устойчивые;

3-5° более 5° – повышенно не устойчивые.

Масштаб заложения – график, на котором показаны длины (в мм) горизонтального проложения расстояний между горизонталями на склоне определённой крутизны.

По экспозиции склоны делят на:

- северной;

- восточной;

- южной;

- западной экспозиции.

В северных районах наименее устойчивыми считаются склоны южной экспозиции.

Цифровые модели рельефа. В последнее время в связи с повсеместным внедрением в картографию компьютерных технологий вошло в практику понятие цифровой модели рельефа (ЦМР).

Цифровые модели рельефа – особый вид трёхмерных математических моделей, представляющих отображение рельефа как реальных, так и абстрактных геополей.

Так как ЦМР могут отражать не только рельеф земной поверхности, но и другие «поверхности», то применение подобных моделей возможно для изучения и характеристики не только рельефа, но и других компонентов и всей экосистемы в целом.

Установленная форма представления исходных данных и способы их структурного описания позволяют вычислять (восстанавливать) значения поля в заданной области путём интерполирования. Это свойство моделей является основным достоинством ЦМР любого поля.

В основу построения карты типизации геологической среды и её техногенных нарушений должен быть положен принцип выделения территории со сходными ландшафтными, геолого-литологическими, гидрогеологическими, инженерногеологическими, неотектоническими условиями, определяющими особенности реакции геологической среды на определённые типы техногенных воздействий.

Типологические единицы различаются геологическим разрезом, морфогенетическими и неотектоническими особенностями, фильтрационными параметрами, глубиной залегания и минерализацией грунтовых вод и характером их влияния на почвы и растительность, предрасположенностью к проявлению различных типов ЭГП.

Перечисленные факторы определяют устойчивость к техногенным воздействиям.

Карта синтезирует информацию о нарушениях гидрогеологических, инженерно-геологических и геокриологических условиях. Она отражает техногенные изменения рельефа, состояния и свойств почвогрунтов, уровня, минерализации и химического состава подземных (напорных и грунтовых) вод, изменения сейсмичности территории, проявления негативных процессов.

Контрольные вопросы

1. Что такое геологическая среда?

2. Что определяет и предусматривает комплекс геолого-экономических исследований?

3. Какие существуют основные задачи геолого-экономических исследований?

4. Что является объектами картографирования при проведении геологоэкономических исследований?

5. Какие карты составляют по данным геолого-экономических исследований?

6. Что включает в себя легенда геолого-экономической карты?

7. Что отражают сведения о естественном состоянии геологической среды?

8. Какие отложения существуют при картографировании техногенных отложений?

9. Какие направления существуют при картографировании техногенных и техногенно изменённых форм рельефа?

10. Что показывают на геокриологической карте и какая существует типизация?

11. Что отражается на геокриологической карте?

12. Что отражается на гидрогеодинамической карте?

13. Что показывают на карте защищённости подземных вод от загрязнения?

14. Что показывают на карте прогнозной динамики геологической среды?

15. Какие категории различают на карте состояния геологической среды и районирования территории по комплексам природоохранных мероприятий?

16. Что отражается на карте техногенной нагрузки на территорию?

17. Что показывают на картах загрязнения промышленных (горнопромышленных) районов?

18. На каких данных составляется радиогеохимическая карта?

19. Что выносят на карту современного состояния горных пород?

20. Что отображают на карте просадочности лессовых пород?

21. Что отображается на инженерно-геологической карте интенсивности проявления экзогенных геологических процессов?

22. Что входит в основу построения карты типизации геологической среды?

Тема 11. Картографирование состояния почв

Почва – самостоятельное естественно-историческое органоминеральное природное тело, возникшее на поверхности земли в результате длительного воздействия биотических, абиотических и антропогенных факторов, состоящее из твёрдых минеральных и органических частиц, воды и воздуха и имеющее специфические генетико-морфологические признаки, свойства, создающие для роста и развития растений соответствующие условия (определение по ГОСТ 27593-88. Почвы. Термины и определения).

Почвы вместе с организмами (растениями, животными, микроорганизмами) образуют сложные экологические системы (биогеоценозы), которые выполняют в биосфере земли важнейшие функции, обеспечивающие само существование жизни.

Эти функции заключаются, во-первых, в непрерывно текущем процессе биогенного накопления, трансформации и перераспределения солнечной энергии, во-вторых, в поддержании общемирового круговорота химических элементов, особенно таких, как кислород и водород, углерод и азот, фосфор и сера, кальций, цинк, кобальт, йод и др.

Через почвы происходит взаимодействие литосферы с атмосферой. Поднятая в атмосферу почвенная пыль способствует образованию осадков, уменьшает прозрачность воздуха и снижает количество солнечной энергии, достигающей поверхности земли. Попадающие из атмосферы в почву химические вещества взаимодействуют с нею и иногда образуют новые соединения с различным действием на почвы, растительные и животные организмы. Перемещаясь под влиянием воды и ветра, почвы меняют микрорельеф поверхности.

Почва служит средой обитания и субстратом для большого количества видов животных и растений. Благодаря взаимосвязям с другими компонентами природной среды изменения в почве неизменно вызывают изменения и в других составных частях природных комплексов.

Почва является важнейшим и незаменимым источником пищевых ресурсов для человечества и основным средством сельскохозяйственного производства и лесоводства.

Почвы и почвообразующие породы служат грунтовыми основаниями для зданий и сооружений и испытывают различные виды нагрузок.

Выделяется 4 вида техногенного воздействия на почвы и грунты:

- механическое воздействие, проявляющееся в нарушении (вплоть до полного разрушения) почвенного покрова, деформировании, переотложении и перемешивании техногенных субстратов, почв и материнских пород;

- физическое воздействие, приводящее к изменению гранулометрического и микроагрегатного состава почв, снижению гигроскопичности, влагомкости, водопроницаемости, способствующие образованию бесструктурных кор и переуплотнённых горизонтов;

- физико-химическое, способствующее дегумификации, снижению ёмкости катионного обмена, изменению состава обменных катионов, подкислению или подщелачиванию и приводящее к почвоутомлению и истощению почв;

- химическое, выражающееся в загрязнении и химическом отравлении почв.

Картографирование состояния почв и грунтов включает две составные части:

- картографирование нарушения почвенного покрова (в результате механического воздействия);

- картографирование загрязнения почвенного покрова (в результате химического воздействия).

Механическое нарушение почвенного покрова. Одним из самых распространённых видов техногенного воздействия на почвенный покров является механическое воздействие, в результате которого изменяются воднофизические и агрохимические свойства почвы.

Нарушения почвенного покрова связаны с подготовкой и планировкой площадок под различные виды строительства, открытой разработкой месторождений полезных ископаемых, обустройством осваиваемых территорий и др.

Степень трансформации почв, связанная с механическим воздействием устанавливается по шкале Карпачевского Л. О. и Качинского Н. А. (табл. 22).

Шкала применима для лесных почв с легкосуглинистым и среднесуглинистым механическим составом.

Деградация почв и земель. Деградация почв представляет собой совокупность процессов, приводящих к изменению функций почвы как элемента природной среды, количественному и качественному ухудшению её состава и свойств, снижению природно-хозяйственной значимости земель.

Выявление нарушенных и деградированных земель35 производится путём проведения натурного обследования. Обследование проводится в соответствии с «Методическими рекомендациями по выявлению деградированных и загрязнённых земель», утвержденными 27.03.1995 г. Роскомзёмом, Минприроды России, Минсельхозпродом России и согласованными с РАСХН.

–  –  –

Крупномасштабные почвенные обследования для выявления деградированных земель выполняются каждые 20-25 лет, а работы по корректировке почвенных карт производятся один раз в 10-15 лет.

Выделяются следующие основные типы деградации почв и земель:

- технологическая (эксплуатационная) деградация, в т. ч.:

• нарушение земель;

• физическая (земледельческая) деградация;

• агроистощение;

- эрозия, в т. ч.:

• водная;

• ветровая;

- засоление, в т. ч.:

• собственно засоление;

• осолонцевание;

- заболачивание.

Под технологической (эксплуатационной) деградацией понимается ухудшение свойств почв в результате избыточных технологических нагрузок, разрушающих почвенный покров, ухудшающих его физическое состояние и агрономические характеристики почв, приводящих к потере природнохозяйственной значимости земель.

Нарушение земель представляет собой механическое разрушение почвенного покрова, обусловленное строительными и геолого-разведочными работами, разработкой полезных ископаемых и т. п. К нарушенным землям относятся все земли со снятым или перекрытым гумусовым горизонтом и непригодные для использования без предварительного восстановления плодородия.

Физическая (земледельческая) деградация почв характеризуется нарушением сложения почв и ухудшением их физических свойств, приводящих к изменению водно-воздушного режима и условий существования почвенной биоты.

Физическая деградация обусловлена низкой культурой земледелия; нарушениями или просчётами в эксплуатации мелиоративных систем. Последствия физической деградации проявляются в виде снижения почвенного плодородия, обеднения почвенной биоты, дегумификации, неблагоприятного перераспределения влаги: локального вымокания или физической засухи. Этот тип деградации в большинстве случаев является первопричиной развития эрозионных процессов.

Агроистощение земель представляет собой потерю почвенного плодородия в результате обеднения почв элементами минерального питания, неблагоприятных изменений почвенного поглощающего комплекса и реакции среды, изменения минералогического и гранулометрического состава, уменьшения содержания и ухудшения качества органического вещества, развития неблагоприятного комплекса почвенной биоты. Как правило, агроистощение обусловлено нарушением системы земледелия при возделывании сельскохозяйственных культур и сопровождается физической деградацией почв (вплоть до полного разрушения почвенного покрова).

Эрозия представляет собой разрушение почвенного покрова под действием поверхностного стока и ветра с последующим перемещением и переотложением почвенного материала. Различают водную и ветровую эрозии.

Водная эрозия представляет собой разрушение почвенного покрова под действием поверхностных водных потоков и проявляется в плоскостной и линейной форме. Плоскостная водная эрозия выражается в виде смыва поверхностных горизонтов (слоёв) почв, а линейная (или овражная) эрозия – в виде промоин и оврагов, размывающих почвы и подстилающие породы.

При ветровой эрозии происходит захват и перенос частиц поверхностных слоёв почвы ветровыми потоками, приводящими к разрушению почвенного покрова.



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |
Похожие работы:

«Труды Никитского ботанического сада. 2008. Том 130 83 ИНТРОДУКЦИЯ И СЕЛЕКЦИЯ НЕТРАДИЦИОННЫХ ПЛОДОВЫХ РАСТЕНИЙ В УКРАИНЕ С.В. КЛИМЕНКО, доктор биологических наук Национальный ботанический сад им. Н.Н. Гришко НАН Ук...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Кемеровский государственный университет Биологический факультет Рабочая программа дисциплины Иммунология Направление подготовки 06.03.01 Биология Направленность (профиль) подготовки Физиология Уровень бакалавриата Форма обучения Очная Кемерово 2016 Сод...»

«Медицинская наука Армении НАН РА 11 т. LIII 2013 УДК 613.6 Биологический возраст, темп старения и качество жизни работников некоторых компьютерных фирм г.Еревана М.С. Бархударян, Г.Т.Саркисян, В.Ю.Коган НИИ гигиены и профзаболеваний им. Н.Б. Акопяна 0040, Ереван, ул. Ачаряна, 2 Ключевые слова: темп старения, биологический возраст, ус...»

«Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный университет" Институт естественных наук Кафедра биологии Майоров Сергей Але...»

«Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный аграрный унив...»

«УДК 504:330(075.8) К.П. Колотырин ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ИНСТРУМЕНТЫ СТИМУЛИРОВАНИЯ ПРИРОДООХРАННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ Рассматриваются проблемы эффективного финансирования природоохранных программ, обосновывается эффективность применения соврем...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации ПРОГРАММА-МИНИМУМ кандидатского экзамена по специальности 25.00.36 "Геоэкология" (в горнорудной промышленности) по техническим и химичес...»

«1. Цели освоения дисциплины Цели освоения дисциплины "Экология": – получение теоретических знаний о базовых концепциях в изучении биоразнообразия и практических навыков в области проблем его сохранения;– формирование мировоззренческих представлений и, прежде всего, системного подхода к изучению биоразнообразия как широкого с...»

«Федеральное агентство по образованию Владивостокский государственный университет экономики и сервиса _ ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ КАРТОГРАФИРОВАНИЕ Учебная программа дисциплины по направлению подготовки 020800.62 "Эколо...»

«2012 Географический вестник 3 (22) Экология и природопользование ЭКОЛОГИЯ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ УДК 574:556 М.А. Абдуев, Р.А. Исмаилов © РОЛЬ РЕКИ КУРЫ В ЗАГРЯЗНЕНИИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ Статья посвящена анализу загрязняющих веществ, поступающих в р.Куры и воздействию на...»

«Том 8, №3 (май июнь 2016) Интернет-журнал "НАУКОВЕДЕНИЕ" publishing@naukovedenie.ru http://naukovedenie.ru Интернет-журнал "Науковедение" ISSN 2223-5167 http://naukovedenie.ru/ Том 8, №3 (2016) http://naukovedenie.ru/index.php?...»

«ЗЕЛЕНИНА АННА СТАНИСЛАВОВНА МОЛОЧНАЯ ПРОДУКТИВНОСТЬ И АЗОТИСТЫЙ ОБМЕН КОРОВ ПРИ РАЗНОМ АМИНОКИСЛОТНОМ СОСТАВЕ ОБМЕННОГО ПРОТЕИНА В РАЦИОНЕ 06.02.08 – кормопроизводство, кормление сельскохозяйственных животных и технологи...»

«АННОТАЦИЯ ПРОГРАММЫ ДИСЦИПЛИНЫ Шифр, наименование Б2.Б.4 Экология дисциплины (модуля) Направление 27.03.04 Управление в технических системах подготовки профиль Интеллектуальные системы и автоматика в строительстве Квалификация академический бакалавр (степень) выпускника Формы обучения очная Трудоемкость 4з.е. дисциплины (модуля) Цель освоения...»

«Илья Ильич Мечников Природа человека (сборник) Серия "Человек – ген Вселенной" Текст предоставлен правообладателем http://www.litres.ru/pages/biblio_book/?art=8375059 Мечников, Илья Ильич Природа человека: АСТ; Москва; 2014 ISBN 978-5-...»

«ПРЕДИСЛОВИЕ Предлагаемый сборник задач по физике предназначен для студентов естественно-научных специальностей университетов, для которых физика не является профилирующей дисциплиной. Рекомендованная Министерством образования и науки РФ примерная прогр...»

«ПЛОТНИКОВ Вадим Алексеевич МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ И БИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЛЕВЫХ ИЗОЛЯТОВ ВИРУСА ЛЕЙКОЗА ПТИЦ, ЦИРКУЛИРУЮЩИХ НА ТЕРРИТОРИИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 03.02.02 – вирусология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени...»

«Муниципальное дошкольное бюджетное образовательное учреждение детский сад №3 "Ручеёк" Проект "ГТО в детский сад. Возрождение традиций"Авторы проекта: Шантор А.Ю.заведующий, Мешкова О.Ю.с...»

«Всесибирская олимпиада по БИОЛОГИИ 2012-13 год. 1 этап. 9-11 кл. Стр. 1 из 4 12. Какие из перечисленных ниже плоских червей НЕ Всесибирская олимпиада по биологии являются эндопаразитами? А. эхинококк В. ланцетовидный сосальщик 2012-13. 1 этап Б. свиной цепень Г. молоч...»

«ГОРБУНОВА Анна Николаевна ГИДРОЛИЗ РАЦЕМИЧЕСКИХ АМИДОВ ФЕРМЕНТАМИ ПОЧВЕННЫХ АКТИНОБАКТЕРИЙ 03.02.03 Микробиология Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук Научный руководитель: кандидат биологических наук, доцент Максимов А. Ю. Пермь – 2014 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ ГЛАВА 1. ОБЗОР...»

«Инвентаризация выбросов от стационарных и передвижных источников в АР Рамиз Рафиев Научно Прикладной Центр Министерсва Экологии и Природных Ресурсов Азербайджанской Республики Баку, 11-13 ноября 2014 г. Содержание 1.Инвентаризация выбросов от стационарных источников.1.1.Методика инвентаризации и результаты инвентариз...»








 
2017 www.lib.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные матриалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.