Лекция 5. Эколого-геологический мониторинг

Эколого-геологический мониторинг - это система постоянных наблюдений, оценки и прогноза состояния эколого-геологической обстановки. При этом под эколого-геологической обстановкой понимается та часть экосистемы, которая отвечает за геологическое обеспечение человека и биоты за счет выполнения определённых функций: ресурсной, геодинамической, геофизической и геохимической. Таким образом, эколого-геологическая обстановка включает в себя связи «литосфера - биота» и «литосфера - биота - инженерные сооружения». Назначение эколого-геологического мониторинга заключается в установлении тенденций изменения и развития верхних горизонтов литосферы, и в учете этих тенденций с точки зрения их последствий для человека и биоты. Поэтому в программу данного вида мониторинга входят наблюдения и за техногенными, и за природными изменениями состояния литосферы, а также генетический анализ протекающих в литосфере процессов с целью выделения природной и техногенной составляющей. Информация, собранная в ходе эколого-геологического мониторинга, используется для решения следующих задач:

1) Вынесение рекомендаций по борьбе с неблагоприятными геологическими процессами (просадка грунтов и пр.) и рекомендаций по защите геологической среды от техногенных загрязнений.

2) расчёт допустимой техногенной нагрузки на верхние горизонты литосферы; оценка эффективности и целесообразности строительства на данной территории конкретных инженерных сооружений; геологический контроль при эксплуатации уже построенных сооружений.

3) Построение прогнозных моделей геологической среды, отражающих разные варианты её дальнейшего развития.

Эколого-геологический мониторинг - один из наиболее старейших объектных видов мониторинга; поэтому его методическая и нормативная база достаточно хорошо проработана, и к настоящему времени сформировался целый ряд классификаций видов эколого-геологического мониторинга.

По широте охвата объекта наблюдения выделяют следующие виды эколого-геологического мониторинга:

1) Комплексный эколого-геологический мониторинг подразумевает ведение наблюдений за всеми элементами верхних горизонтов литосферы.

2)Частные виды эколого-геологического мониторинга подразумевают ведение наблюдений за отдельными элементами литосферы. К частным видам эколого-геологического мониторинга относятся:

- мониторинг горных пород;

- гидродинамический мониторинг;

- мониторинг криолитозоны (зоны вечной мерзлоты);

- геоморфологический мониторинг; - мониторинг экзогенных геологических процессов (выветривание, водная эрозия и т.д.);

- мониторинг эндогенных геологических процессов (тектонические движения, сейсмическая активность).

В зависимости от инженерно-хозяйственного освоения территории, на которой ведётся эколого-геологический мониторинг, выделяются следующие его виды:

1)Эколого-геологический мониторинг городских территорий и городских агломераций.

2) Эколого-геологический мониторинг промышленных территорий.

3)Эколого-геологический мониторинг горнодобывающих предприятий.

4)Эколого-геологический мониторинг гидротехнических сооружений.

5)Эколого-геологический мониторинг районов сельскохозяйственного освоения.

6) Эколого-геологический мониторинг атомных электростанций.

7)Эколого-геологический мониторинг транспортных линейных сооружений.

В зависимости от организатора работ выделяются два вида эколого-геологического мониторинга:

1)Государственный (федеральный) эколого-геологический мониторинг. Такой мониторинг планируется, заказывается и организуется централизованно, государственными (или федеральными) органами управления (министерствами, государственными комитетами и т. п.).

2) Отраслевой (ведомственный) эколого-геологический мониторинг организуется и проводится по инициативе отдельных ведомств и отраслей промышленности (транспортных, нефтедобывающих и т. п.).

С точки зрения территориального охвата эколого-геологический мониторинг может вестись на 5 уровнях.

1 уровень: детальный эколого-геологический мониторинг. Он проводится в пределах отдельных предприятий, инженерных сооружений, хозяйственных комплексов, месторождений и карьеров добычи полезных ископаемых и т. д.

2 уровень: локальный эколого-геологический мониторинг ведётся в пределах города или городского района.

Мониторинг 1 и 2 уровня предназначен для экологической оценки изменений геологической среды под воздействием действующего или планируемого технического объекта или комплекса объектов.

3 уровень: региональный эколого-геологический мониторинг ведётся в пределах края, области, нескольких соседних административных единиц, территориально-производственного комплекса. Он предназначен для оценки экологических изменений в верхних горизонтах литосферы крупных территорий с высокой техногенной нагрузкой.

4 уровень: национальный эколого-геологический мониторинг ведётся в пределах всего государства. Его назначение - систематический контроль над состоянием всех компонентов эколого-геологической обстановки и контроль за соблюдением законодательства в области охраны недр. В России сеть национального эколого-геологического мониторинга только формируется; подобные сети уже созданы в США, Германии, Франции, Швеции, Японии.

5 уровень: глобальный эколого-геологический мониторинг - включает в себя наблюдения и контроль эколого-геологической обстановки по всему земному шару. В настоящее время этот уровень эколого-геологического мониторинга только формируется под эгидой ООН на основе объединения национальных систем эколого-геологического мониторинга.

В основе системы сбора эколого-геологической информации лежит наблюдательная сеть. В соответствии с вышеприведенной классификацией видов эколого-геологического мониторинга по территориальному охвату, выделяются детальные, локальные, региональные и национальные наблюдательные сети. Однако в любом случае наблюдательная сеть включает в себя следующие структурные элементы:

1) Точка наблюдения - это низшая структурная единица наблюдательной сети. В качестве точки наблюдения может выступать точка отбора пробы грунта, наблюдательная скважина или колодец и т. п.

2) Наблюдательный пост - это группа поэтажно оборудованных наблюдательных скважин. Обычно один отдельно взятый наблюдательный пост обеспечивает наблюдения только за одним из компонентов литосферы (вечной мерзлотой, геофизической или гидрогеологической ситуацией и т. п.).

3) Наблюдательный полигон - это система наблюдательных скважин, наблюдательных профилей (например, геофизических) и экспериментальных площадок, предназначенных для изучения конкретных инженерно-геологических явлений и процессов, влияющих на экологию.

В зависимости от целей мониторинга, в наблюдательную сеть могут включаться полигоны разного ранга:

а) Детальный наблюдательный полигон - это полигон низшего уровня, предназначенный для сбора первичной эколого-геологической информации и для решения различных узкоспециальных задач.

б) Опорный наблюдательный полигон - соответствует локальному уровню эколого-геологического мониторинга. На опорных полигонах исследуются основные закономерности и механизмы развития различных геологических процессов, оказывающих существенное влияние на экологию данной местности.

в) Региональный наблюдательный полигон представляет собой совокупность нескольких опорных полигонов. На региональном полигоне изучают общие для данного региона эколого-геологические закономерности изменения верхних горизонтов литосферы. Помимо этих трех рангов наблюдательных полигонов, наблюдательная сеть может при необходимости дополняться и другими разновидностями полигонов, не привязанными к территориальному масштабу исследований:

- Фоновый наблюдательный полигон представляет собой разновидность опорного полигона. Он организовывается на территории, не затронутой техногенным воздействием.

- Специальный наблюдательный полигон создается для наблюдения за отрицательными эколого-геологическими явлениями на конкретных инженерных сооружениях, потенциально опасных или уникальных (АЭС, плотины и т. д.).

- Опытно-методический полигон - в его пределах тестируются и отрабатываются новые методы контроля и сбора первичной эколого-геологической информации о верхних горизонтах литосферы. Также здесь проводятся натурные эксперименты и испытывается новое оборудование для эколого-геологических исследований.

Программа эколого-геологического мониторинга разрабатывается для каждой конкретной наблюдательной сети, с учётом особенностей данной местности. В целом программа данного вида мониторинга представляет собой методическое руководство по эколого-геологическим наблюдениям на конкретной территории. В ней описываются следующие положения:

1) Перечень показателей, которые будут мониторироваться: состав, изменения и свойства горных пород; природные геологические процессы; антропогенные геологические процессы; взаимодействие инженерного сооружения и местной геологической среды и т. п.

2) Размещение точек наблюдения и наблюдательных полигонов (это размещение во многом аналогично мониторингу подземных вод).

3) Описание технических средств наблюдения. Наблюдения могут быть непосредственными (наземными) и дистанционными. В первом случае используется оборудование, аналогичное оборудованию, применяемому в мониторинге подземных вод; во втором случае применяются дистанционные методы зондирования (инфракрасная, спектрозональная, георадарная съемка и пр.).