21.Методика геолого-экологических исследований
Этапы геоэкологических исследований
Геоэкологические исследования проходят в три этапа: под-
готовительный, полевой и камеральный.
Подготовительный этап работ включает:
сбор, обобщение и анализ имеющейся информации по геологии,
геохимии, геофизики, эрозионным процессам, характеру почв, под-
земного и поверхностного стока, загрязнению атмосферы, гидро-
сферы и литосферы, переносу загрязняющих веществ, в том числе
и радиоактивных, о состоянии здоровья населения и т.д.;
сбор материалов о техногенных объектах (расположение, особен-
ности технологии, отходы и т.д.);
периодическое дешифрирование аэро-и космоснимков различного
масштаба.
В результате обработки собранных материалов составляют-
ся предварительные рабочие карты, выделяются контрольные
участки, обосновываются виды и объемы работ, составляются
проект и смета. Проект должен предусматривать наиболее эко-
номичные способы дальнейших исследований, передовые техно-
логии, прогрессивные методики организации труда [20].
Сбор фактического материала происходит во время полево-
го этапа, который состоит из аэронаблюдений за состоянием
геологической среды, наземных маршрутов (см. раздел 4), геохи-
мических, радиометрических, гидрогеологических и инженерно-
геологических исследований. В процессе работ отбираются про-
бы почв и подземных вод, донных отложений, растительности,
атмосферного воздуха, осадков, снежного покрова.
Во время камерального этапа работ анализируются соб-
ранные пробы, обрабатываются полученные результаты, состав-
ляются карты и дается экологическая оценка окружающей среды.
43
Методика полевых геоэкологических исследований
Пробы почв, пород, растительности и снежного покрова от-
бираются по сети, которая зависит от масштаба исследования,
например, в масштабе 1:200000, она составляет в среднем 2х2 км,
т.е. 1 проба на 4 км2 (табл. 9), или 1 точка наблюдений на 1см2
карты.
Опробование проводят конвертом размером 200*200 м.
Проба каждого вида отбирается равномерно из пяти точек кон-
верта.
Таблица 9
При слабом изменении ландшафтов сеть опробования мож-
но разрядить, например в масштабе 1:200000 одну пробу отбира-
ют с 25 км2.
При отборе проб почв, горных пород, биогенной массы вы-
полняют горно-буровые работы, которые включают проходку
шурфов и скважин. Глубина шурфов от 0,06 м до 5 м в зависимо-
сти от масштаба исследования, от глубины залегания плотной
породы или появления воды.
Пробы почв отбираются снизу, из середины и с поверхности
генетического горизонта. Глубина опробования в шурфах от 0,06
до 1,2 м. В очагах загрязнения дополнительно берется объеди-
ненный образец из 12-15 проб. Средний вес проб составляет око-
ло 300 г. Пробы отбираются в матерчатый мешочек. В журнале
приводится описание почв: механический состав, цвет, структу-
Масштаб
Сеть
2 пробы/км
1:1000000
10
10
1/100
1:500000
5
5
1/25
1:200000
2
2
1/4
1:100000
1
1
1/1
1:50000
0,5
0,5
1/0,25
1:25000
0,25
0,25
1/0,06
1:10000
0,1
0,1
1/0,01
ра, влажность, плотность, наличие бытовых и промышленных от-
ходов и т. д.
Отбор подстилающих пород проводится по литологическим
горизонтам до глубины залегания уровня подземных вод. Ото-
бранные образцы весом до 0,5 кг упаковываются в мешочки, где
указывается номер пробы. Дается описание образцов и генетиче-
ского горизонта, его глубина залегания и мощность [19,21].
Разрезы, вскрытые шурфами и скважинами, проверяются на
радиоактивность гамма-спектрометром или гамма-каротажем (на
каждый горизонт одна точка).
Если необходимо в шурфах и скважинах провести атмогео-
химические исследования, то пробы отбираются в стеклянные
пробоотборники сразу после вскрытия исследуемого горизонта.
Тут же газ десорбируют с помощью дегазатора под насыщенный
раствор поваренной соли.
Донные отложения целесообразно отбирать по поперечному
профилю русла, поэтому в каждой точке опробования получаем
объединенную пробу из 3-5 образцов, взятых с глубины 20-40 см.
Если дно русла покрыто техногенными илами, пробы берутся по
всей мощности илового слоя. Масса пробы 200-300 г.
Донные отложения озер отбираются вне литоральной зоны
по слоям или в виде объединенной пробы. Для этого используют-
ся пробоотборники: дночерпатели, драги, стратиметры, трубки. В
болотах пробы берут с верхнего слоя торфяника до глубины 20-
30 см.
Пробы помещают в отдельные герметически закрытые со-
суды и хранят в охлажденном (от 0 до 3°) или замороженном со-
стоянии (до -20°), в дневнике проводят морфологическое описа-
ние [9].
Опробование донных отложений обычно совмещается с
гидрохимическим опробованием поверхностных вод. При мелко -
и среднемасштабных исследованиях водотоки длинной 5-10 км
анализируются в верховье и приустьевой части. Более протяжен-
45
ные – в среднем через 5-10 км, интервалы опробования крупных
рек – 10-25 км.
При крупномасштабных исследованиях отбор проб произ-
водится через 1-3 км, а в зонах влияния конкретных источников
сеть сгущается [19].
Опробованию подлежат участки впадения притоков и уча-
стки, наиболее подверженные техногенному загрязнению, на-
пример, места сброса сточных вод и т. д.
Пробы воды берутся у берега и стрежня с поверхности во-
ды, на определенных глубинах (0,5; 3 м от дна) и со дна.
На мелких водотоках пробы отбираются на стрежне реки с
глубины 0,2 м. Объем одной пробы около 5 л. Смешанные пробы
представляют средние данные о составе воды.
Пробы отбираются вручную или автоматически. Для глу-
бинных проб используются батометры. Хранят пробы в чистой
полиэтиленовой или стеклянной посуде, закрытыми резиновыми
пробками, в холодильнике при температуре 3-5° [19,20,21].
Опробование снежного покрова производится на всю его
мощность. Во второй половине зимы по профилям (2-3 профиля
на один лист съемки), ориентированных по направлению розы
ветров, или по сети опробования берутся пробы из снегового
шурфа.
Пробы отбираются с учетом элементов рельефа: на водораз-
делах, склонах, террасах, поймах рек, вблизи лесозащитных по-
лос; на участках газопылевых выбросов сеть опробования сгуща-
ется. В точке наблюдения определяется мощность снега, плот-
ность при помощи снегомера, описывается рельеф, раститель-
ность и степень загрязнения снега. Для получения 3 - 4 литров
оттаявшей воды необходимо 5 - 7 кг снега. Одно десятилитровое
ведро снега соответствует приблизительно 3 литрам оттаявшей
воды. Оттаивание происходит при комнатной температуре.
Пробы атмосферного воздуха на содержание пыли отбира-
ются воздухоотборниками в основном в местах техногенного за-
46
грязнения. Наиболее распространенный метод отбора проб –
фильтрование. Продолжительность отбора при определении ра-
зовых или среднесуточных концентраций составляет 20-30 ми-
нут, при непрерывном отборе – 24 часа. Для определения концен-
траций пыли у поверхности земли пробы берутся на высоте от 1,5
до 3,5 м. Для каждого техногенного объекта устанавливают пре-
дельно-допустимый выброс – ПДВ и временно согласованные
выбросы – ВСВ [9].
Пробы растительности отбирают одновременно с пробами
почв. Отбирают простые (один вид растения в одной точке) или
составные пробы. Исследуются лишайники, мхи, молодые ветви
кустарников и деревьев, желательно засохших. При опробовании
культурных растений отбираются те части, которые употребля-
ются в пищу. Вес пробы в сыром виде около 1 кг.
Для исследования подземных вод пробы берутся из скважин
родников, реже из колодцев. Количество скважин зависит от
масштаба и сложности работ. Например, в масштабе 1:200000 ко-
личество скважин колеблется от 5 до 11 на 1000 км2. Из скважин
пробы берутся после откачки.
При отборе проб, помимо специальных опробователей (типа
ОГП, ОПК и др.), используются пробоотборники различных кон-
струкций от простейшего (бутылка с пробкой и грузом на шнуре)
до современных, которые обеспечивают отбор проб воды и газа
из скважин больших глубин. В процессе отбора пробы фильтру-
ются и тут же проводятся химико-аналитические исследования.
Опробование техногенных пород осуществляется в основ-
ном скоростными методами по профилям, проходящим через эти
отложения от источника к границам зоны их влияния.
Радиометрические определения (пешеходные) производятся
во время маршрутов на высоте 1 м от поверхности земли. Наблю-
дения ведутся на площадке 5х5 м по углам и в центре, берется
средний результат.
При радиогеохимических наблюдениях исследуются по-
верхность и разрез по каждому литологическому горизонту.
47
Проба грунта отбирается при помощи металлического ци-
линдра диаметром 14 см и высотой 5 см. Образцы запаковывают-
ся в полиэтиленовые пакеты. Пробы из шурфов (глубиной 0,7 -
1,0 м) отбираются послойно снизу вверх бороздовым методом.
Глубина борозды 5-7 см. Мощность опробованных слоев 2-5 см,
ближе к поверхности она уменьшается.
Пробы воды берутся с помощью концентратора объемом
100-120 л. Перед отбором все оборудование промывают подкис-
ленной водой (рН < 3).
В концентратор с водой добавляют растворы солей и рас-
творы, вызывающие выпадение осадка (феррицианиды, сода, ще-
лочи, соли меди, никеля). Через некоторое время выпадает окра-
шенный осадок. Он сливается в канистры, доставляется на поле-
вую базу. Через 1-2 суток, когда объем раствора, сократится до 1
литра, можно проводить гамма-спектрометрические исследова-
ния [12].
При поиске, разведке и разработке месторождений доку-
ментируются нарушения рельефа, растительности, почв, экзоген-
ные геологические процессы; оцениваются нарушения техноло-
гии производства: утечки загрязненных вод, места их сбросов,
наличие свалок и т. д.; определяется площадь загрязнения, воз-
можные пути миграции поллютантов; изучаются техногенные
породы.
В районах, прилегающих к техногенным объектам, в том
числе к месторождениям, кроме сетевого опробования применя-
ют метод створов или радиально-лучевой метод.
От объекта по преобладающему направлению розы ветров
закладывается створ на расстоянии до 100 км с шагом опробова-
ния 0,5; 1,2 до 10 км, далее через 2-5 км в зависимости от мас-
штаба до 30 км, далее с шагом 10 км. В противоположную сторо-
ну пробы отбираются через 0,5; 1, 2, 4, 10 км. Перпендикулярно к
основному закладывается поперечный створ с шагом опробова-
ния 0,5; 1, 2, 4, 10 км.
48
Пробы почв и почвообразующих пород отбирают из шурфов
с интервалом для первых 0-2, 2-5, 5-10 см и далее через 10 см, для
вторых – через 20 см (но не менее трех образцов). Пробы подсти-
лающих пород берутся из шурфов и скважин из каждого литоло-
гического горизонта, но не реже чем 0,5 м, а глубже 10 м
– через 1 метр и с контактов пород [12].
При радиально-лучевом методе (отбор проб по трансектам)
профили закладываются под разными углами к направлениям
господствующих ветров, учитывая формы рельефа. Их протя-
женность колеблется от 1 до 100 км. Пробы отбираются через оп-
ределённые интервалы, которые увеличиваются по мере удаления
от объекта.