6.3.3. Комплексное эколого-геофизическое картирование техногенного загрязнения. Как известно, совокупность геофизических методов, направленная на решение конкретной геологической или экологической задачи, носит название целевого комплекса. Формирование целевых комплексов для эколого-геофизического картирования определяется возможностью одновременного использования физических полей и параметров различной природы, использования взаимосвязи между эколого-геологическими и геофизическими параметрами, режимных наблюдений без разрушения окружающей среды, непосредственного изучения физических источников загрязнения, а также мобильностью, экспрессностью, невысокой стоимостью исследований. При формировании целевых комплексов для эколого-геофизического картирования территорий ставится задача получения максимальной информации об источниках загрязнения, их физической природе, пространственной конфигурации и влиянии на биоту и человека. Состав целевого комплекса при изучении техногенного загрязнения более сложен по своей структуре, чем в случае изучения природной геологической среды. Он может включать различные по своей физической основе методы в космических, воздушных, наземных, скважинных и шахтных вариантах. Предпосылкой для проектирования комплекса исследований могут служить априорные представления о характере геофизических аномалий, создаваемых различными источниками техногенного воздействия (промышленные предприятия, транспорт, строительство, разработка полезных ископаемых, сельскохозяйственная деятельность и др.).

Важная роль в целевых комплексах эколого-геофизического картирования принадлежит дистанционным методам. В зависимости от стоящих задач они позволяют осуществлять или обобщенное интегральное обследование местности и анализ проявленности регионального техногенного загрязнения, или детализацию отдельных участков в целях выделения точечных источников

171

и областей распространения отдельных компонентов загрязнения. Например, выполняемые с воздушных носителей радиолокационная, инфракрасная и радиотепловая съемки позволяют непосредственно характеризовать пространственное распространение, структуру и уровень как самого теплового загрязнения, так и тех техногенных изменений литосферного пространства, с которыми это загрязнение связано, С помощью дистанционных наблюдений создают первую приближенную модель пространственного загрязнения. Конкретизация и уточнение этой модели может вестись наземными, аквальными и скважинными методами.

Наибольший опыт успешного применения комплексных геофизических исследований при крупномасштабном эколого-геофизическом картировании техногенного загрязнения верхней части литосферного пространства накоплен на урбанизированных территориях (Огильви, 1990). К настоящему времени сложился целевой комплекс малоглубинных геофизических методов, основой которого являются наземные (электроразведка методами ВЭЗ, ЭП, ЕП, георадарные исследования, радиометрия, сейсморазведка МПВ с ударным возбуждением упругих колебаний) и аквальные геофизические наблюдения (см. разд. 4.4). Результаты геофизических исследований, как правило, дополняются данными гидрогеохимического и гидробиохимического опробования, а на отдельных участках - данными бурения и фильтрационных испытаний в специально оборудованных скважинах. Большинство методов, входящих в описываемый целевой комплекс, широко используется в инженерной геофизике для изучения верхней части разреза (Огильви, 1990). Следует несколько подробнее остановиться на аквальных геофизических методах. При исследованиях в малых реках и водоемах используется пешеходный аквальный комплекс методов, получивший название "русловой геофизики" (см. п. 4.3.2). Этот комплекс включает водный вариант метода естественного электрического поля (ЕП), измерения удельного сопротивления (резистивиметрию) придонных слоев воды и термометрию придонных грунтов (Кузнецов и др., 1995). Предпосылки его применения определяются особенностями распределения физических полей в акватории при наличии техногенного загрязнения либо при взаимодействии аномальных по своим динамическим или химическим характеристикам подземных и поверхностных вод. Так, по данным метода естественного поля (ЕП) разгрузки подземных вод в акватории отмечаются локальными положительными, а зоны утечек поверхностных вод - отрицательными аномалиями потенциала. Интенсивность аномалий пропорциональна интенсивности утечек и разгрузок. По данным резистивиметрии придонных

172

173

слоев воды можно оценить общую минерализацию вод и, следовательно, получить сведения как об особенностях разгрузки подземных вод, так и о характере загрязнения поверхностных вод. В случае разгрузки более минерализованных вод в пресные акватории или при поступлении в них техногенно загрязненных стоков наблюдаются аномалии пониженных сопротивлений воды. Для независимой регистрации природных и техногенных разгрузок подземных вод применяются термометрические исследования. При наличии разгрузок подземных вод более низкой температуры, чем поверхностные воды, в толще придонных грунтов фиксируются отрицательные локальные аномалии Т, достигающие 2 - 5°С. При наличии разгрузок теплых вод (характерных для техногенного загрязнения) регистрируются положительные температурные аномалии.

Следует подчеркнуть, что комплекс "русловой геофизики" не может решать задачи, связанные с количественной оценкой загрязнения. В настоящее время для этой цели используются ядерно-геофизические технологии, которые позволяют установить химический состав загрязнителей и их количественное содержание в пробах природных вод.

При проведении эколого-геофизического картирования крупных водоемов (рек, озер, морей) применяется несколько иной аквальный геофизический комплекс. Исследования выполняются с движущегося судна и включают непрерывное сейсмическое профилирование (НСП), непрерывные электрические зондирования (НЭЗ), измерения трех компонентов градиента естественного электрического поля (ЕП), а также резистивиметрию и термометрию водной толщи (см. п. 4.4.4). Применение указанного аквального комплекса особенно эффективно при изучении придонных отложений, установлении очагов и характера загрязнения поверхностных вод, изучении состояния подводных транспортных коммуникаций, представляющих опасность для окружающей среды, при оценке развития неблагоприятных техногенных процессов и решении других задач эколого-геофизического картирования.

На рис. 6.5 приводится геоэлектрический разрез по руслу р. Москвы, построенный в результате комплексной интерпретации данных аквального геофизического комплекса (НСП, НЭЗ, ЕП). Наблюдения осуществлялись с движущегося судна в пределах городской территории на участке реки от Краснопресненского до Алексеевского моста. На разрезе четко регистрируются особенности строения придонных отложений, участки развития древних погребенных долин, глубина залегания и сохранность известнякового субстрата. Распределение значений удельных электрических сопротивлений отображает особенности

174

литологического строения, сохранности и проницаемости пород верхней части разреза, обусловливающие характер его техногенного загрязнения.

175