5.3.3. Технологическое комплексирование геофизических методов при решении экологических задач. Методы экологической геофизики, как правило, применяются совместно с методами эколого-геологических, гидрогеоэкологических, экогеохимических, биологических и медицинских исследований. Их задачей является расширение геоэкологической информации об окружающей среде, о состоянии экосистем и живых организмов. Такое многоцелевое назначение геофизических исследований, сложность изучаемых объектов и разнообразие решаемых задач приводят к необходимости привлекать методы, использующие различные технологии: дистанционные, наземные, скважинные и подземные. При экологическом изучении крупных регионов, оценке техногенного загрязнения урбанизированных территорий, мониторинге опасных техногенных процессов целевые геофизические комплексы могут содержать технологии, различающиеся по своей точности, разрешающей и атрибутивной способности, масштабу исследования.

В табл. 5.3 приводится сравнительная оценка информационных возможностей технологических эколого-геофизических комплексов. Можно видеть, что введение в целевой комплекс методов с различной технологической основой повышает его эколого-геологическую эффективность. Это происходит за счет увеличения обзорности и степени генерализации изучаемых объектов, повышения плотности наблюдений по площади и одновременно глубинности исследований. Даже в том случае, если при изучении локальных объектов используются методы только двух видов технологий (например, дистанционные и наземные или наземные и аквальные), они дают возможность значительно увеличить экологическую информативность целевого комплекса и в целом повысить его экономическую эффективность.

В настоящее время существует много модификаций технологических геофизических комплексов, успешно используемых в экологических целях. Эти комплексы могут применяться самостоятельно (при отдельных видах экологического картирования,

138

Таблица 5.3

Информационные возможности технологических эколого-геофизических комплексов

Технологические экогеофизические комплексы	Информационные возможности комплекса	Особенности информации; информационные ограничения	Эколого-геологические и геоэкологические результаты
1	2	3	4
Дистанционные	Получение генерализованных и узколокальных данных о пространственном положении и проявленности экологически опасных объектов, процессов, техногенного загрязнения. Получение информации о распределении аномалий естественных и техногенных геофизических, полей в приземной атмосфере, гидросфере и литосфере. Экологический мониторинг территорий, процессов, загрязнений	Экспрессность, высокая пространственная плотность получаемой информации; возможность одновременного изучения геофизических полей в различных геосферах. Низкая глубинность исследований, высокий уровень помех	Получение предварительных данных для построения априорных эколого-геофизических моделей ФГМ, ФГМ-ПДЭН, ФГЭМ, МЭФП. Получение информации для построения прогнозных карт; пространственная корреляция данных наземных эколого-геофизических наблюдений
Наземные	Получение количественных данных о строении, физических свойствах, пространственной изменчивости геологической среды в природных и техногенных условиях; об источниках загрязнения; об интенсивности и экологической опасности природных и техногенных процессов; об экологически значимых аномалиях физических и геофизических полей. Осуществление регионального, локального и объектного мониторинга геологической среды, техногенного загрязнения, природных и техногенных физических полей	Возможность пространственной заверки дистанционных данных; возможность количественной оценки параметров загрязнения и интенсивности экологически опасных процессов. Возможность раздельного изучения экофизических и эколого-геофизический аномалий. Невозможность количественной оценки техногенного воздействия на геологическую среду и экосистемы	Получение данных для построения априорных и рабочих ФГМ, ФГМ-ПДЭН, ФГЭМ, МЭФП. Построение прогнозных карт экологической защищенности геологической среды, карт техногенного загрязнения, карт аномального воздействия природных и техногенных физических полей на экосистемы, биоту, здоровье человека

139

Окончание табл. 5.3

1	2	3	4
Аквальные	Получение данных о взаимодействии поверхностной и подземной гидросферы, характере загрязнения поверхностных и подземных вод, источниках загрязнения, пространственном положении и динамике загрязнения. Осуществление гидрогеофизического и гидрогеоэкологического мониторинга	Возможность заверки данных дистанционных и наземных геофизических методов в пределах водоемов; экспрессность и высокая плотность информации. Ограниченность качественной оценки загрязнения	Получение данных для построения рабочих моделей; построение прогнозных карт техногенного загрязнения поверхностных и подземных вод
Скважинные и подземные	Детальное расчленение верхней части литосферы; получение количественных данных о физических свойствах пород и подземных вод; получение детальных данных о пространственном положении, интенсивности экологической опасности природных и техногенных процессов, мониторинг техногенного загрязнения литосферы	Возможность детальной заверки дистанционных и наземных геофизических данных; использование скважинкой информации для количественных расчетов физических параметров геологической среды и техногенных объектов. Возможность эколого-геофизических наблюдений во внутренних точках геологической среды. Невозможность прямого переноса детальной геофизической информации на большие объемы лигосферного пространства	Получение количественных данных для формирования параметров априорных и рабочих ФГМ, ФГМ-ПДЭН, ФГЭМ, МЭФП. Построение эколого- геофизических и геоэкологических разрезов, прогнозных многоуровневых карт техногенного загрязнения массивов горных пород и подземных вод. Оценка экологической устойчивости литосферного пространства на локальном и объектном уровнях

мониторинга и др.) или в составе более широких целевых геофизических комплексов.

Приведем ряд примеров технологических комплексов, сформированных из методов, базирующихся на одном физическом принципе или общности условий их применения. Первым примером может служить комплекс ядерно-физических методов для изучения окружающей среды и литомониторинга, предложенный А.Г. Талалаем. В состав комплекса входят методы рентгеноспектрального, флуоресцентного и нейтронно-активационного анализа, а также гамма-спектрометрический, эманационный,

140

радиометрический методы. Все эти методы дополняют друг друга, что позволяет охватывать большой круг контролируемых изотопов (от Na до U) и выполнять радиационные исследования различных сред: воздуха, воды, почв, горных пород, а также технических объектов. Помимо задач радиоэкологического мониторинга окружающей среды, указанный комплекс позволяет решать проблемы экологической оценки деятельности горных и металлургических производств. С его помощью можно оценивать элементный состав отходов, контролировать полноту извлечения тех или иных элементов, следить за их поступлением в отвалы и хвостохранилища.

В качестве второго примера можно привести малоглубинный комплекс геоэлектрических методов (ВЭЗ, ЭП, ЕП, ВП, геолокация), применяемый для картирования нефтяного загрязнения геологической среды (Геологическое обследование..., 1999). Совместное использование методов, входящих в комплекс, позволяет выявить особенности строения геологического разреза, способствующие повышенной миграции углеводородов, локализовать в плане и в разрезе зоны их накопления, установить их пространственную связь с источниками нефтяного загрязнения.

Третьим примером технологического комплекса, в котором методы с разной физической основой объединены общностью условий их применения, является аквальный комплекс "русловой геофизики". В его состав входят методы придонной резистивиметрии водной толщи (РзМ), термометрии придонных грунтов (ТМ) и водный вариант метода ЕП. Этот комплекс дает возможность устанавливать особенности взаимодействия подземных и поверхностных вод, картировать зоны инфильтрации и разгрузки, оценивать уровень общего загрязнения вод, определять связь загрязненных лент тока, выявленных на бортах водоемов, с их выходами в донных отложениях. Применение "русловой геофизики" существенно сокращает объемы эколого-гидрогеологических работ, и в частности гидрогеохимического опробования. Так как водная поверхность занимает гипсометрически наиболее низкое положение по сравнению с прилегающими участками суши, она тем самым дает возможность максимально приблизиться к изучаемым объектам и их границам. В городских и промышленных районах реки, пруды, озера являются единственными площадями, свободными от застройки, где литосферное пространство наименее нарушено подземными коммуникациями. Поэтому профили "русловой геофизики" являются линиями оптимальных наблюдений за развитием эколого-геологических, гидрогеоэкологических процессов, многие из которых

141

на прилегающей территории суши связаны с гидрографической сетью. К тому же меандрирование рек нередко дает возможность делать выводы о характере распределения потока по площади. Следует подчеркнуть, что все водно-геофизические исследования заслуживают самого широкого использования на всех реках и озерах, расположенных на участках эколого-геофизической съемки, так как они имеют высокую производительность и относительно низкую стоимость.

Как указывалось выше, целевые геофизические комплексы, применяемые для изучения крупных объектов и значительных территорий, могут содержать несколько технологических комплексов, различающихся по своей точности, детальности и атрибутивной способности. Особенно наглядно это можно показать на примере регионального эколого-геофизического районирования или картографирования урбанизированных территорий. Для повышения экономической эффективности целевого комплекса в качестве основных применяются входящие в его состав технологические комплексы, обладающие наибольшей производительностью (например, дистанционные или аквальные) и в то же время достаточной атрибутивной способностью, т.е. возможностью качественного выделения объекта. Технологические комплексы меньшей производительности, но большей информативности (например, наземные, скважинные) используются только на специально выбранных, типичных (так называемых ключевых) участках территории или на эталонных объектах. Их применяют для заверки выявленных аномалий и количественной характеристики изучаемых объектов, для обоснованной интерполяции и экстраполяции данных, полученных более производительными методами.

Ключевые участки выбирают на основании предварительного анализа априорной геоэкологической и эколого-геологической информации и геофизических материалов, полученных ранее при решении разнообразных геологических задач. По результатам исследований на ключевых участках производят: 1) выбор наиболее информативных геофизических методов и обоснование технологических комплексов для изучения территорий между ключевыми участками и за их пределами; 2) уточнение параметров рабочих ФГМ, ФГМ-ПДЭН, ФГЭМ и МЭФП; 3) получение данных для обоснованного перенесения параметров рабочих моделей ключевых участков на всю исследуемую площадь или крупный объект.

Следует иметь в виду, что составленные по данным предварительной интерпретации геофизические модели могут быть весьма условны. В то же время смена этих моделей проявляется

142

обычно достаточно закономерно по площади и свидетельствует о соответствующей смене эколого-геологической или эколого-геофизической обстановки. Поэтому в пределах территорий, характеризующихся стационарностью геоэкологических и экофизических условий, можно ограничиться минимальным объемом детальных геофизических работ. Основной же их объем должен быть сосредоточен в намеченных зонах смены физико-геологических моделей.

143