7.4.2. Эколого-геофизический мониторинг территорий городских агломераций. Мониторинг городских агломераций (урбанизированных территорий) представляет собой систему мониторинга второго уровня (локальный мониторинг) (см. рис. 7.1).

Изменение природной среды на территории городов, преобразование ее в так называемую природно-техническую экосистему с явным преобладанием технического компонента над природным привели к тому, что в крупных городах в худшую сторону изменилась экологическая обстановка. Это, в свою очередь, вызывает необходимость организации на территории промышленно-городских агломераций многоцелевого комплексного мониторинга, в том числе и с широким применением геофизических средств наблюдения.

При организации эколого-геофизического мониторинга промышленно-городских агломераций следует учитывать некоторые особенности урбанизированных территорий. В частности, это многообразие физико-геологических условий и сосредоточение на сравнительно небольших по площади территориях и в ограниченных объемах подземного пространства большого числа различных источников вещественного (химического и биологического) и энергетического (физического) воздействия на среду. Эти источники воздействуют на все компоненты окружающей

218

Рис. 7.9. Схема организации комплексного многоцелевого геофизического мониторинга городских агломераций
Рис. 7.9. Схема организации комплексного многоцелевого геофизического мониторинга городских агломераций

природной среды и на все природные и природно-технические экосистемы. В силу этого могут возникать неблагоприятные с экологических позиций явления, негативным образом отражающиеся на растительном и животном мире в городах и на условиях жизнедеятельности людей.

Другая существенная особенность городских агломераций, которую следует учитывать при организации системы мониторинга, - затруднения в размещении сети наблюдений, связанные с плотной застройкой, и в проведении геофизических измерений, что обусловлено высоким уровнем фона индустриальных помех.

Объектом изучения при проведении геофизического мониторинга городских агломераций является вещественно-энергетическое взаимодействие человека и природной среды, в результате чего происходят изменения геологического пространства, служащего основанием и вмещающей средой городского

219

поселения, вместе со всей заключенной в его объеме инженерной "начинкой". Значительно меняются условия существования городских экосистем и жизнедеятельности городского населения.

Конфигурация системы мониторинга городских агломераций может быть представлена в виде нескольких взаимосвязанных блоков, как это показано на рис. 7.9. Один из двух основных блоков - блок техногенного (антропогенного) воздействия - отображает действие источников физического, химического и биологического загрязнения среды. Второй - городские агломерации - объединяет среду обитания и жизнедеятельности объектов живой природы и человека (биосферу, или экосферу), основание и вмещающую среду инженерных объектов (геологическую среду, или геосферу) и, наконец, сами инженерные объекты и элементы инженерной инфраструктуры города (техносферу). Остальные блоки системы мониторинга представляют собой структуры системы сбора данных, банков данных и банков пользователей и раскрывают схему сбора, обработки, хранения и способы передачи информации, а также определяют круг пользователей (Инженерно-геологический и геофизический мониторинг..., 1993).

Из приведенной схемы видно, что мониторинг городских агломераций представляет собой комплексную систему со сложной и разветвленной наблюдательной сетью, позволяющей анализировать изменение большого количества параметров. Среди этих параметров наличествуют и те, которые контролируются с применением геофизических методов. При этом ряд параметров, например удельное электрическое сопротивление, температура, радиоактивность, определяют биологическое и химическое, ( тогда как другие параметры - напряженность электрической и магнитной составляющих электромагнитного поля, амплитуда и частота механических колебаний, акустические параметры - техногенное физическое загрязнение.

Механизм взаимодействия техносферы, геосферы и биосферы городских территорий представляет собой передачу сигнала-воздействия от источника через среду к объекту воздействия. Взаимодействие источников со средой в целом или с отдельными ее компонентами (эффект избирательности) можно рассматривать как первый этап передачи воздействия. На этом этапе в геологическом пространстве города, в его геосфере, техносфере и экосфере, которые представляют собой объекты воздействия со стороны разнообразных техногенных источников, происходят изменения, впоследствии проявляющиеся в изменении экологической ситуации в пределах городской территории. На втором этапе имеет место воздействие измененной среды на

220

биосферу (растительный и животный мир, население) и техносферу, могущее приводить к негативным последствиям.

Примером эколого-геофизического мониторинга городской агломерации (локальный уровень) могут служить наблюдения, проводившиеся в пределах поселка Косино, примыкающего к микрорайону Новокосино на юго-востоке Москвы. В поселке по инициативе местных органов самоуправления были начаты экологические исследования, в том числе по обоснованию водоохранной зоны уникального объекта природы - Косинских озер.

Для обоснования сети режимных наблюдений во времени и в пространстве перед организацией мониторинга было выполнено эколого-геофизическое и гидрогеологическое районирование территории. В задачу проводимых исследований входило: расчленение геологического разреза на глубину 10 - 20 м; картирование древних долин, зон распространения озерных отложений и плывунов; оценка удельного электрического сопротивления (УЭС) грунтов верхней части разреза в целях их геоэкологической и литологической классификации; оценка загрязнения поверхностных озерных вод (в пределах прибрежной части оз. Белого); оценка взаимосвязи поверхностных и подземных вод в районе оз. Белого. Решение первых трех задач осуществлялось с помощью наземных исследований методами электроразведки (ВЭЗ, ЭП) и малоглубинной сейсморазведки методом преломленных волн (МПВ), последних двух - с помощью комплекса аквальных наблюдений методами "русловой геофизики" и гидрохимического опробования (см. разд. 4.4).

В результате эколого-геофизического районирования территории было установлено, что особенности природной геологической обстановки во многом определяются характером палеорельефа. Так, по результатам ВЭЗ было доказано, что контуры ложбины водно-ледникового стока контролируют структуру взаимодействия подземных и поверхностных вод. Выявленные по данным ЭП загрязненные ленты тока грунтовых вод направлены от техногенных источников загрязнения (промзона, сельскохозяйственный комплекс, Московская кольцевая автодорога) в сторону упомянутой ледниковой ложбины и оз. Белого. Одновременно было установлено наличие движения грунтового потока по ложбине с севера на юг. По данным аквальных геофизических наблюдений в оз. Белом было выявлено несколько аномальных зон, подтверждающих результаты наземного картирования. Результаты районирования использовались для выбора сети наземных и аквальных геофизических наблюдений и точек гидрогеохимического опробования.

На рис. 7.10 представлены результаты одного из циклов эколого-геофизического мониторинга на территории поселка

221

Рис. 7.10. Результаты эколого-геофизического мониторинга территории поселка Косино (летний цикл режимных наблюдений) (Кузнецов и др., 1995):  1 - направления грунтового потока в плане; 2, 3 - вертикальные восходящие и нисходящие движения подземных вод; 4 - контуры ложбины водно-ледникового стока; 5, 6 - положительные и отрицательные аномалии температуры; 7, 8 - положительные и отрицательные аномалии ЕП; 9, 10 - положительные и отрицательные аномалии минерализации; 11 - направление сноса загрязнения
Рис. 7.10. Результаты эколого-геофизического мониторинга территории поселка Косино (летний цикл режимных наблюдений) (Кузнецов и др., 1995):
1 - направления грунтового потока в плане; 2, 3 - вертикальные восходящие и нисходящие движения подземных вод; 4 - контуры ложбины водно-ледникового стока; 5, 6 - положительные и отрицательные аномалии температуры; 7, 8 - положительные и отрицательные аномалии ЕП; 9, 10 - положительные и отрицательные аномалии минерализации; 11 - направление сноса загрязнения

222

Косино. Наибольший интерес представляют данные о развитии зон повышенного техногенного химического, физического и биологического загрязнения прибрежных частей оз. Белого и примыкающих к ним территорий. Так, в пределах юго-восточной части озера электрические сопротивления грунтов в верхней части разреза и придонных слоев воды по отношению к общему фону этих параметров летом резко понижаются. Здесь же имеют место локальные, положительные относительно фона аномалии ЕП, свидетельствующие о наличии разгрузок подземных вод. Очевидно, что эта аномальная зона связана с наличием ленты тока сильно минерализованных (загрязненных) вод, снижающих сопротивление грунтов и уменьшающих сопротивление придонного слоя воды в озере. Тренд температуры в пределах этой зоны летом всегда положителен, что свидетельствует о том, что разгружающиеся воды имеют температуру несколько большую, чем температура придонных слоев воды. Гидрогеологическое опробование подтвердило аномальное содержание нитратов, позволившее утверждать, что выделенная аномальная зона имеет техногенную природу и обусловлена загрязнением грунтовых вод, поступающих с южной и восточной частей территории, где расположены сельскохозяйственные объекты.

Иная геоэкологическая ситуация в северо-западной части оз. Белого, вблизи протоки, соединяющей его с оз. Черным. По данным летних наземных геоэлектрических наблюдений, здесь имеет место значительное повышение удельного электрического сопротивления (до 120 Ом · м) пород в верхней части разреза. На том же участке в акватории выделяется отрицательная "региональная" аномалия температуры придонных грунтов, достигающая летом 4°С, а также несколько локальных аномалий повышенных (до 50 - 52 Ом · м) сопротивлений придонных слоев воды, свидетельствующих о наличии водопритоков с пониженной минерализацией. Устойчивое сочетание пониженной минерализации придонных слоев воды с резким понижением температуры придонных грунтов и увеличением сопротивлений фунтов в верхней части разреза указывает на наличие разгрузки холодных слабоминерализованных подземных вод, приуроченной к хорошо проницаемым донным отложениям. Было установлено, что выявленная зона не меняет своего положения во времени, не связана с техногенезом и определяется только природными факторами.

Длительное изучение источников загрязнения показало, что на качество грунтовых вод поселка негативно влияют автодорога (зимнее засоление), применение удобрений на приусадебных участках и другие источники. Геофизическими методами

223

выявлены разгрузка теплых вод со стороны трикотажной фабрики, довольно широкая полоса разгрузки загрязненных и более теплых вод с востока-северо-востока в оз. Белое (предположительно, со стороны свинокомплекса). Были выявлены процессы эвтрофикации воды (биозагрязнения) озер Белого и Светлого за счет смыва и сноса удобрений с окружающих сельскохозяйственных угодий и частных огородов и садов.

Наиболее полно эколого-геофизический мониторинг городских агломераций России был реализован в последние годы в работах НПО "Аэрогеофизика" в рамках программы "Усталые города", разработанной Э.Я. Островским. Целью программы являлся мониторинг промышленных городов с населением, превышающим 300 - 500 тыс. человек. В пределах таких городов наблюдается расширение зоны дискомфорта человека ("утомление", "напряжение" и т.п.). Индикаторами дискомфорта служат такие показатели, как уровень радиационного фона, физико-химическое загрязнение воздушного бассейна и некоторые другие. Поэтому при реализации программы помимо аэрогаммаспектрометрической съемки используются также аэрозольная, газовая и тепловая аэросъемки, проводимые последовательно в заданные моменты времени по закрепленной сети воздушных профилей. Результаты мониторинга после комплексной обработки и визуализации данных оперативно передаются в муниципальные и природоохранные органы.

224



Купить BlueTooth гарнитуру

Яндекс цитирования Rambler's Top100
Tikva.Ru © 2006. All Rights Reserved