Методы и виды исследований

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

- дешифрирование космо- и аэроснимков;

- аэрогамма-спектрометрической съемки;

- геохимических исследований;

- гидрогеологических;

- инженерно-геологических;

- гидрогеохимических;

- гидролитогеохимических;

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

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

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

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

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

- атмогеохимические;

- ландшафтные;

- почвенные;

- геоботанические;

- биологические;

- медико-геохимические;

- минералогические;

- радиографические;

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

Ландшафтные и почвенные исследования позволят детально изучить ландшафты, почвенные разрезы, химический и минеральный состав почв и подстилающих материнских пород с определением первичных компонентов, различных новообразований, подвижных и валовых форм большого числа макро- и микрокомпонентов, радионуклидов и их изотопов, а также фосфора, калия, азота, гумуса и других показателей (Региональные …, 1998; Глазовская, 2002; Мотузова, 2001; Геохимия ландшафтов…, 2002).

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

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

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

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

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

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

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

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

Исследования при мониторинге начинаются с рекогносцировочного обследования района работ отдельными маршрутами для идентификации установленных в ходе подготовительного периода специфических особенностей природной среды и воздействующих на нее техногенных нагрузок. В маршрутах непрерывно ведутся геоморфологические, почвенные, геоботанические, гидрогеологические и другие необходимые наблюдения для уточнения мест точек отбора объектов природной среды, а также мест заложения шурфов и скважин.

3.1.1. Атмогеохимические исследования

Атмогеохимический метод исследований предназначается для изучения пылевой нагрузки и особенностей вещественного состава пыле-аэрозольных выпадений данного района. Пылеаэрозольные выпадения анализируются, главным образом, путем отбора проб снега. Работы по отбору проб снега производятся обычно в конце зимы на профилях, ориентированных по направлению розы ветров, а также вкрест ее простирания. Пробы отбираются с учетом элементов рельефа и их экспозиции по отношению к направлению ветропылевого переноса (на водоразделах, склонах, террасах, поймах), а также на участках техногенных газопылевых выбросов, где сеть опробования сгущается.

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

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

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

3.1.2. Гидрогеологические и гидрогеохимические исследования

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

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