Экологическая геология

отдельных территорий, расположенных вблизи крупных городов или территориально-промышленных комплексов.

Исследования, отвечающие данной стадии, должны проводиться и на аномальных участках, выявленных на стадии региональных работ. При этом площадь проектируемых исследований должна обязательно выходить за пределы всех установленных на участке аномалий.

Среднемасштабные эколого-геохимические исследования целесообразно проводить только после окончания региональных работ предшествующей стадии. В виде исключений на этой стадии могут начинаться эколого-геохимические работы по оценке состояния окружающей среды в новых ранее неосвоенных районах, на площадях, расположенных в районе проектируемых крупных промышленных центров.

Основной задачей эколого-геохимических исследований,

относимых к стадии крупномасштабных работ (1:25 000– 1:10 000), является детальная оценка состояния (степени загрязнения) окружающей среды в пределах ранее выявленных аномальных участков и отдельных аномалий.

Крупномасштабные исследования, относимые к третьей стадии, могут проводиться и за пределами аномалий с целью выбора и оценки состояния фоновых площадей. Последнее необходимо для создания своеобразных биосферных эталонов и последующего проведения режимных наблюдений (четвертая стадия). Крупномасштабные исследования в этом случае проводятся для получения комплексной оценки состояния окружающей среды на участках без следов техногенного воздействия на нее, которые выбираются по результатам исследований предыдущих стадий.

Крупномасштабные исследования должны проводиться после окончания эколого-геохимических работ, относимых к среднемасштабным. В виде исключения они могут осуществляться на аномалиях, выявленных при региональных исследованиях, а также использоваться для оценки состояния селитебных и промышленных ландшафтов. По результатам работ крупномасштабных исследований должны быть установлены источники загрязнения, вызвавшие возникновение изучаемых аномалий, разработаны рекомендации для предотвращения

131

дальнейшего загрязнения участка и ликвидации последствий происшедшего загрязнения.

Режимные наблюдения могут проводиться как в пределах ранее выявленных аномалий (аномальных участков), так и на эталонных участках без видимых техногенных изменений и с фоновыми содержаниями элементов (их соединений) в различных составных частях геохимических ландшафтов.

Целью режимных наблюдений на ранее выявленных аномалиях (аномальных участках) является определение закономерностей изменения аномалий (их контрастности) в пространстве в зависимости от времени года (дня), интенсивности работы загрязняющих предприятий, проведения мероприятий по охране окружающей среды, количества выпадающих осадков и их характера и др.

Основной целью режимных наблюдений в пределах фоновых площадей является установление тех изменений (геохимических и ландшафтно-геохимических), которые происходят на выбранном эталонном участке в зависимости от времени года (месяца, дня): интенсивности и характера выпадающих атмосферных осадков, промышленного и гражданского строительства, ввода в действие определенных предприятий или их новых цехов и др.

Крупномасштабные эколого-геохимические исследования позволяют определить четкие границы между отдельными ландшафтами и выделить на исследуемой территории небольшие элементарные ландшафты. Режимные наблюдения за их изменениями должны стать основой наиболее оперативной качественной оценки изменений в окружающей среде изучаемого участка.

Особой разновидностью режимных наблюдений являются выборочные повторные работы, осуществляемые через определенный срок (год, три года, пять лет) на территориях, ранее подвергнутых ландшафтно-геохимическому изучению. Эти наблюдения могут проводиться в масштабах, соответствующих трем первым стадиям, рассматриваться как мониторинговые исследования.

132

Основное условие правильности их выполнения – проведение повторных работ не только на ранее выявленных аномалиях (аномальных участках), но и на фоновых территориях. Выбор участков для повторных исследований и периодичность их проведения определяются конкретными ландшафтно-геохими- ческими и социальными условиями изучаемого района.

133

6.6. Виды эколого-геохимических работ

Работы следует начинать с установления тенденции развития конкретных процессов и их качественной оценки, а затем перейти к количественной оценке. После количественной оценки общего состояния окружающей среды можно приступить к эколого-геохимическим исследованиям.

Отбор проб производится на всех стадиях экологогеохимических исследований при качественной и количественной оценках состояния окружающей среды. Их количество, опробуемые объекты и сеть отбора предусматриваются проектом.

Пробы необходимо отбирать в центральных частях выделяемых геохимических ландшафтов и в зонах их смены (часто такие зоны представляют собой геохимические барьеры).

Дополнительное опробование между плановыми точками отбора проб должно осуществляться в случаях смены ландшафтно-геохимических обстановок (появление различных геохимических барьеров), выявления ландшафтов, не выделенных на карте, составленной камеральным путем, наличия зон с предполагаемым загрязнением.

Контрольное опробование целесообразно проводить в объеме 3–5 % общего количества проб. В первую очередь исследуются выявленные комплексные геохимические аномалии, геохимические барьеры и участки, на которых одним из методов выявлены аномалии, не подтверждающиеся другими методами. Кроме того, обязательному контрольному опробованию должны быть подвергнуты участки с фоновыми содержаниями определяемых элементов.

По данным первичного (рядового) и контрольного опробований подсчитывают погрешность работ и проверяют качество опробования.

Литохимическое опробование

Отбор литохимических проб проводится при экологогеохимических исследованиях на суше (из почвенных горизонтов) и в пределах аквальных ландшафтов (из илов).

При качественной оценке состояния окружающей среды литохимические пробы отбираются для проведения анализов,

134

позволяющих установить щелочно-кислотные условия и класс водной миграции элементов. Отбираемые пробы должны равномерно характеризовать выделяемые ландшафты и объективно отражать распределение в них типоморфных элементов.

При количественной оценке состояния окружающей среды литохимические пробы отбираются для установления закономерностей распределения элементов (их соединений) в выделяемых ландшафтах. Обычно в литохимических пробах в первую очередь определяют содержание тяжелых металлов, токсичных соединений и ожидаемых приоритетных загрязняющих веществ.

При исследовании почв пробы отбираются из верхнего гумусового горизонта с помощью геологического молотка или легкой двусторонней мотыги. В случае исследования шурфов отдельные пробы отбираются из каждого почвенного горизонта, а также из почвоподстилающих пород.

Если проектом предусмотрен отбор литохимических проб из скважин, то отбору проб должна предшествовать тщательная документация керна. Из каждого почвенного горизонта отбираются керновые (или пунктирные) пробы. При необходимости перебуриваются значительные мощности почвоподстилающих коренных пород и рыхлых образований и отбираются также керновые или пунктирные пробы. Каждая разность коренных пород (рыхлых образований) должна характеризоваться отдельной пробой. При большой мощности слоя разных пород делается несколько проб на глубине до 1 м.

Биогеохимическое опробование

Биогеохимическому опробованию целесообразно подвергать наиболее распространенные в районе растения. На каждой точке опробуются все произрастающие (из числа выбранных) растения. Каждое растение составляет отдельную пробу. Отбор проб на аграрных ландшафтах следует проводить только по достижении опробуемыми культурами товарной зрелости. Проводить биогеохимическое опробование целесообразно в течение времени, соответствующего определенной фенологической фазе развития растений. Если такой возможности нет, то площадь работ делится на участки, опробование которых займет время,

135

соответствующее определенным фенофазам развития растений. Введение поправок на вегетационные колебания содержаний элементов нецелесообразно, так как представляет собой трудоемкую и малоточную работу.

Биогеохимические пробы могут быть простыми (берется одно растение или одна, заранее определенная его часть) и составными. В последнем случае для пробы отбирается также только один вид растения или его определенная часть, но с площади до 60 м2. Отбор составных проб целесообразен при эколого-геохимических исследованиях первых двух стадий.

Проводить контрольное опробование необходимо в ту же фенологическую фазу развития растения, в которую проводилось основное опробование. Если это невозможно (ко времени выделения аномалий стадия развития растения изменилась), контрольному опробованию подвергаются растения на аномальном и фоновом участках. Расчеты фоновых и аномальных значений в этом случае проводятся на фоновом участке. Опробование при изменившейся стадии развития растения должно составлять незначительную часть контрольного опробования.

Гидрохимическое опробование

Отбор водных проб при изучении аквальных ландшафтов проводится из рек, каналов, водохранилищ и других естественных и искусственных водоемов. Пробы отбираются с поверхности, а также из придонного и центрального слоев воды специальными пробоотборниками.

Густота сети опробования меняется в зависимости от целевого задания, гидрогеологических и геоморфологических условий района работ и обязательно оговаривается в проекте для каждого конкретного района. Объем пробы зависит от определяемых компонентов и метода установления их концентрации. В отдельных случаях возможен отбор для отправления в лабораторию только концентратов или концентратов и проб воды на общий анализ.

При отборе гидрохимических проб из источников проводятся следующие операции:

• устанавливается положение источника по отношению к орографическим и гидрографическим элементам;

136

•изучается характер водовмещающих пород;

•определяется тип источника и описывается характер выхода воды;

•измеряется дебит источника;

•определяются физические свойства воды;

•отбираются для спектрального анализа и описываются образцы отложений источника;

•при наличии каптажа осуществляется его описание и определяется возможность загрязнения им вод.

При опробовании поверхностных вод проводят:

•описание водоема (потока) и гидрогеологических условий участка;

•измерение расхода воды;

•определение физических свойств воды.

Контрольное гидрохимическое опробование (особенно поверхностных вод) должно проводиться в то же время, что и рядовой (первый) отбор проб.

6.7. Химическое воздействие, геохимическая мера качества окружающей среды нефтегазовых территорий. Обеспечение экологической безопасности

Организация геологоразведочных работ в таежных ландшафтах территории Ковыктинского газоконденсатного месторождения, включая прокладку геофизических профилей и других линейных сооружений, обустройство вахтовых поселков, буровых и вертолетных площадок сопряжена с вырубкой лесной растительности, механическим нарушением напочвенного покрова и верхнего органо-минерального слоя почв. Нa участках, лишенных растительного покрова, зимой усиливается криогенез, термоэрозия почв, а летом их прогревание. При этом дополнительное количество мерзлотно-талой влаги способствует гидроморфизации почв. Скрытый под мохово-подстилочным слоем и растянутый во времени внутрипочвенный сток на безлесных поверхностях переходит в поверхностный сток, провоцирующий развитие надмерзлотных водоносных таликов, сезонных наледных процессов. Водная эрозия вдоль линейных

137

сооружений за короткое время разрушает их грунтовую основу, глубокие промоины затрудняют прохождение техники.

В переносимом и переотлагаемом водно-эрозионными потоками твердом веществе (наилках) содержание преобладающего числа химических элементов вследствие их вымывания существенно ниже, чем в почвах (табл. 6.7.1). Исключение представляет марганец, количество которого в наилках (около 2 г/кг) в два раза выше такового в почвах. Вероятно, поверхностные воды обогащаются марганцем за счет разлагающихся растительных остатков – лесной подстилки. Аналогично положение и с другим биогенным элементом – фосфором. Таким образом, водно-эрозионные процессы, кроме нарушения физического состояния почв, ухудшает также их минеральный режим, снижают и к тому низкий ресурс плодородия (Экологические …, 2001).

Таблица 6.7.1

Показатели динамики веществ в верхнем слое почв бассейна рек Тюкахты и Сулакини на территории Ковыктинского газоконденсатного месторождения

Примечание. *Количество проб (n). Содержание железа и бария дано в г/кг, хрома и свинца – мг/кг; **в скобках – среднее значение.

Высокая степень потенциально-эрозионной опасности почв района Ковыктинского ГКМ обусловлена их маломощностью, каменистостью, склоновым рельефом. Эрозия почв усиливается в результате ветровалов. Нарушение почвенно-растительного покрова активизирует смыв мелкозема и почвы оказываются в очень неустойчивом состоянии. Такое явление наблюдается в нижней части склона от буровой площадки № 15 (куст 102) к долине руч. Сулакини.

Здесь на одной из пластовых ступеней (высота около 800 м) с выгоревшим древостоем, обилием ветровального валежа и сухостоя под задернованным осоково-кипреевым покровом в 6–8 см залегают обломки серовато-ржавого песчаника с серовато- желтовато-бурым среднесуглинистым заполнителем. Он имеет кислую реакцию среды (рН вод. 5,1, рН сол. 3,3), содержание гумуса всего 1,4 %, обменных оснований 11 мг-экв/100 г. Глубже 20 см каменистость усиливается, сочится вода, установившаяся в разрезе на уровне 35 см.

Буровые площадки обычно закладываются на водораздельных поверхностях с минимальным уклоном. Вырубка на них древостоя, с которым связана одна из расходных частей водного баланса, незамедлительно ведет к заболачиванию плоских поверхностей. Наличие водоупора, кислая среда и низкая трофность почвы способствуют ее заболачиванию по верховому типу. Учитывая необратимость агрессивного олиготрофноболотного процесса, очевидна тенденция заболачивания плакорных водораздельных поверхностей с нарушенной лесной растительностью.

Оценивая последствия механических воздействий на почвы, следует отметить их критическое водно-физическое состояние и высокую степень изменчивости окислительно-восстановитель- ного режима при снижении стабилизирующей функции растительного покрова. Его ландшафтно-геохимическая роль весьма значительна в биологическом круговороте вещества – главном функциональном механизме геосистем. С уничтожением

139

их растительного компонента резко изменяется динамика вещества и его баланс в ландшафте.

Нарушение верхней органогенной части почв, где сосредоточена микробиологическая деятельность и биохимическая трансформация вещества, ведет к резкому снижению потенциала самоочищения ландшафта.

Продукты жизнедеятельности растительности оказывают на почвы подкисляющее действие. Это особенно важно в данном районе, где почвообразующие породы имеют преимущественно щелочную среду, а почвам в целом свойственны контрастные кислотно-щелочные условия. При эволюционно сложившемся взаимодействии биотического и литогенного факторов почвообразования в каждом местоположении создается своя кислотно-щелочная обстановка и соответственно свои условия миграции и аккумуляции химических элементов в почвах, то есть те или иные их самоочищающие возможности.

Реакция среды верхнего слоя ненарушенных почв в бассейне рек Тюкахты и Сулакини варьирует от сильнокислой до близкой к нейтральной, имея среднюю величину рН вод около 5, рН сол. около 4. Это оптимальная реакция среды среднетаежных экосистем. Поверхностный слой нарушенных почв, главным образом буровых площадок, имеет pН на 1–2 единицы выше.

Анализ нарушенных почв, главным образом грунта буровых площадок, показал повышенное содержание в них не только кальция, но и железа, кобальта, никеля, ванадия. Заметно накопление свинца, концентрация которого в корке техногенного грунта (18 мг/кг) превышает таковую во всей его толще (8–12 мг/кг). Дело в том, что свинец мигрирует в бикарбонатной форме в слабокислой среде, а в нейтральной и щелочной окислительной среде, тем более с испарительной концентрацией, что характерно для рассматриваемого случая, он теряет свою подвижность и активно накапливается (Глазовская, I988; Перельман, I989).

Внарушенных почвах несколько снижается количество активных биогенных мигрантов – марганца и меди.

Входе разведки и освоения подземных недр весьма очевидно поступление в биологически активную ландшафтную сферу ряда элементов в повышенных для нее концентрациях. В их локализации, или наоборот миграции, влияющей на

140