Учебное пособие по курсу «методы геоэкологических исследований» в вопросах и ответах по программе для студентов-заочников


). Значимость наук о Земле и их методов для получения эколого-геологичесчкой информации



страница3/4
Дата09.08.2019
Размер250 Kb.
#127406
ТипУчебное пособие
1   2   3   4

41). Значимость наук о Земле и их методов для получения эколого-геологичесчкой информации.

Практическая реализация обсуждаемого вопроса на основе вышеизложенного подхода осуществлена в виде таблицы-матрицы, в которой по вертикали приведен перечень наук о Земле и их методы, а по горизонтали экологические функции литосферы. На пересечении этих граф различным типом знаков можно оценить значимость методов рассматриваемых наук в изучении эколого-геологических функции литосферы.

В этой таблице выделено 11 наук разного иерархического уровня, методы которых используются для получения эколого-геологической информации.

Для обеспечения единого подхода при оценке методов этих наук, пришлось отказаться от выделения в их составе научных направлений и разделов.

В первую очередь, это касается инженерной геологии, гидрогеологии, геотектоники. геологии полезных ископаемых, а сами методы, иногда весьма многочисленные (например, в геофизике их более 100), объединить в группы.

Кроме того, ряд наук, не имеющих собственных частных методов изучения литосферы, а опирающихся на обще-геологические (динамическая геология) или не имеющих методов, существенных для получения эколого-геологической информации (кристаллография), вообще не включены в эту таблицу.

Таким образом, вертикальная графа таблицы не претендует на полный перечень всех наук о Земле.

Она ориентирована только на часть из них, дающих наибольшую информацию об экологических функциях литосферы, то есть решает вполне конкретную прагматическую задачу.

Материал этой таблицы позволяет назвать науки, методы которых имеют наибольшее значение для оценки экологических функций литосферы.

42). Какие методы лежат в основе оценки минерально-сырьевых ресурсов?

В основе оценки минерально-сырьевых ресурсов лежат методы геологии полезных ископаемых (поисковые, опробования, подсчета запасов, оценки месторождений полезных ископаемых).

Эти базовые методы дополняются методами геохимии (литохимическими, гидрогеохимическими, биохимическими, атмохимическими) и геофизическими (гравиметрическими, магнитными, электромагнитными, сейсмическими, ядерно-физическими), которые используются при поиске и разведке полезных ископаемых.

Кроме того, при оценке минерально-сырьевых ресурсов широко используются многочисленные методы петрологии, литологии и минералогии, связанные с изучением вещественного состава как полезного ископаемого, так и вмещающих пород.


43). Какие методы лежат в основе оценки ресурсов подземных вод?

Ресурсы подземных вод исследуются базовой наукой — гидрогеологией (методы подсчета запасов подземных вод, методы количественной оценки подземного стока и др.).

Для решения поставленных задач широко используются методы геофизики (электромагнитные, сейсмические, ядерно-физические и термические) и геохимии (гидрогеохимическое, геохимическое районирование и картирование).
44). Какие методы лежат в основе оценки ресурсов геологического пространства и геодинамическая функция литосферы?

Ресурс геологического пространства традиционно оценивается методами инженерной геологии (инженерно-геологическая съемка и картографирование, инженерно-геологическое районирование, методами полевого и лабораторного изучения горных пород и массивов, методами моделирования геологических процессов) и геокриологии (методы мерзлотной съемки и др.).

Методы остальных наук используются как частные и чаще всего входят в комплекс полевых и опытных инженерно-геологических работ.

Геодинамическая функция литосферы изучается методами базовых наук — инженерной геологии (инженерно-геологическая съемка и картографирование, геодинамическое районирование, методами полевых работ, режимных наблюдений, методами полевого и лабораторного изучения горных пород и массивов, методами моделирования геологических процессов, методами оценки устойчивости склонов микросейсмическим районированием), геокриологии (методы мерзлотной съемки, методами режимных наблюдений, методами мерзлотного прогноза, геоморфологии), а для эндогенной ее составляющей — методами тектоники, сейсмотектоники, геофизики и геохимии.

Именно они дают информацию о механизме развития и закономерностях пространственной приуроченности деструктивных процессов и динамике их развития. Эта информация позволяет оценить экологическую значимость геологических процессов как природного, так и антропогенного происхождения.

Методы остальных наук о Земле, хотя и используются для решения отдельных вопросов, имеют подчиненное значение.


45). Какие методы лежат в основе оценки геофизико-геохимическая функция литосферы ?

Геофизико-геохимическая функция литосферы является ведущей при оценках последствий естественных и техногенных "загрязнений" литосферы.

Последние в настоящее время проявляются практически во всех компонентах верхней части разреза литосферы под влиянием техногенеза.

Основными базовыми методами изучения геохимических полей и (аномалий) и оценки их воздействий на биоту являются методы геохимии и, в первую очередь, такие как атмохимический, литохимический, гидрогеохимический, биогеохимический, геохимический (снеговая съемка), а также геохимическое картирование и районирование.

В последнее время для этих целей стали широко применяться и некоторые геофизические методы: — радиометрия, радиолокационное зондирование и методы физического контроля, а из методов гидрогеологии — опытно-миграционные.

Методы остальных геологических наук имеют подчиненное значение.

Основными базовыми методами изучения являются методы геофизики (гравиметрические, магнитные, электромагнитные, сейсмические, ядерно-физические, термические), за каждым из которых стоит оценка интенсивности аномалии соответствующего физического поля.

По мере необходимости они дополняются методами геотектоники, инженерной геологии и геокриологии.


46). Какова роль инженерной геологи при эколого-геологических исследованиях?

Специфика этой науки и ее методов в том, что они являются базовыми при эколого-геологических исследованиях, и в большей своей части используются как специальные методы этого нового научного направления.

Это касается эколого-геологического картирования (съемка, картографирование), районирования, мониторинга.

В соответствии с этим они будут рассмотрены в следующем параграфе настоящей главы.

К частным методам инженерной геологии, находящим применение при изучении экологических функций литосферы, можно отнести методы целенаправленного изменения природных показателей состава, структуры, состояния и свойств грунтов и массивов.

Все они направлены на придание неустойчивым породам новых свойств, улучшающих экологическую обстановку.

При их доработке вполне возможен переход этих методов в разряд специальных методов экологической геологии.
47). Какова роль геокриологии при эколого-геологических исследованиях?

Её методы, точнее комплекс методов, в качестве мерзлотной, или геокриологической, съемки и картографирования, также широко используется при эколого-геологическом картировании районов развития многолетнемерзлых пород и будет рассмотрен при описании специальных методов экологической геологии.

То же касается и мерзлотного прогноза, опирающегося на моделирование мерзлотно-геологических ситуаций, метод аналогий, метод прогнозирования распространения и динамики проявления мерзлотных процессов, подземных льдов и таликов, метод экспертных оценок.
48). Какова роль гидрогеологии при эколого-геологических исследованиях?

Следует отметить, что решение задач экологической направленности для гидрогеологии не является принципиально новым.

Для оценки запасов, охраны и защиты подземных вод от загрязнения и истощения разработаны целые комплексы методов, которые успешно используются при решении практических задач, а методическим приемам проведения исследований посвящена многочисленная литература.

В настоящее время наиболее перспективными и быстроразвивающимися являются следующие группы методов.

Полевые опытно-миграционные исследования в водоносных комплексах, в процессе которых проводится индикация подземных вод с целью определения миграционных параметров.

Ввод индикатора в водоносный пласт осуществляется в трех основных режимах:

1) мгновенный подъем концентрации индикатора;

2) "пакетный" — поддержание постоянной концентрации только в течение определенного времени запуска;

3) "импульсный" ввод — создание больших концентраций за весьма малый промежуток времени.

Условия ввода индикатора, тип индикатора определяют конкретные методические приемы слежения и обработки информации.

Опытно-миграционные наблюдения являются наиболее эффективным комплексом методов, позволяющих оценить миграционные параметры даже тех показателей, которые не определяются при полевых миграционных исследованиях, в частности показателей поперечной дисперсии.

С другой стороны, наблюдения за миграционными процессами часто позволяют получить независимые оценки скорости фильтрации.

Этот комплекс методов опирается на целенаправленное исследование данных режимных наблюдений за процессами миграции при строительстве и эксплуатации техногенного объекта.

Балансовый метод используется, главным образом, как дополнительный в сочетании с гидродинамическим и гидравлическим.

Этот метод позволяет решить ряд задач, невыполнимых другими методами, а именно: установить роль отдельных источников в формировании эксплуатационных запасов, оценить обеспеченность запасов, оценить развитие депрессионной воронки в пределах небольших ограниченных структур, где понижение уровня в центре площади и на краях отличаются незначительно, и в других случаях.

Сложность гидрогеологических условий и практическая невозможность количественной оценки источников формирования эксплуатационных запасов подземных вод определяет необходимость использования метода гидрогеологических аналогий.

Метод основан на переносе данных о режиме эксплуатации подземных вод на участках действующих водозаборов на оцениваемые участки, находящихся в аналогичных условиях с эксплуатируемыми.

49). Какова роль геохимии при эколого-геологических исследованиях?

К методам геохимии, широко используемым при изучении экологических функций литосферы, относится, как уже отмечалось, широкий спектр частных методов.

Атмохимические (газовые) съемки проводятся систематически для опробования атмосферного воздуха на содержание в нем газов, паров металлов и различных химических веществ и их соединений.

Практическая реализация этого метода может быть выполнена на стационарных и передвижных постах, а также в виде аэрогеохимических съемок на базе лазерного метода зондирования.

Гидро- и литохимические съемки на потоках рассеивания проводятся по методикам, применяемым в поисковой и разведочной геохимии [198].

Снегогеохимические опробования проводятся с целью оценки состава и объема вредных выбросов в атмосферу за время, определяемое сезонной сохранностью снежного покрова.

Они дают представление о составе и объемах токсикантов, главным образом тяжелых металлов, соединений углерода, серы и азота, выпадающих на единицу площади и определяющих величину модуля техногенной нагрузки.
50). Какова роль геофизики при эколого-геологических исследованиях?

Среди методов геофизики при изучении экологических функций литосферы широко используются методы радиометрии (экорадиометрии).

Они могут выполняться как аэро-, автогаммаспектрометрическая и пешеходная гамма-съемка, детальная радиометрическая разведка очагов загрязнения и постдезактивационный контроль, радиационное обследование промышленных предприятий и жилых массивов с целью изучения распределения и поведения естественных и искусственных радионуклидов.

Радиолокационное зондирование базируется на применении современных георадаров, с помощью которых возможно проводить зондирование даже в скважинах диаметром до 56 мм и глубиной 1000 м.

При этом весьма эффективно решаются проблемы обнаружения сбросов, карстовых пустот, мест активной фильтрации поллютантов и каверн в теле плотин, хвостохранилищ и ряд других эколого-геологических задач.

Среди физических методов контроля различных загрязнителей используются ядерно-физические, люминесцентные, лазерной спектроскопии, лазерно–флюоресцентные, ЯМР–спектроскопии.

Особый интерес в настоящее время представляют лазерные методы исследования с помощью лазерных анализаторов — "лидеров", обеспечивающих возможность проводить дистанционный контроль качественного и количественного состава загрязняющих веществ в пределах функционирования крупных промышленных объектов.
51). Какова роль геологи полезных ископаемых при эколого-геологических исследованиях?

Ее методы являются пока практически единственными, позволяющими изучать и оценивать ресурсные (точнее — минерально-сырьевые ресурсы) функции литосферы.

При этом следует учитывать, что методы геологии полезных ископаемых дают возможность поиска полезных ископаемых и подсчета их запасов, но не отвечают на главный вопрос — достаточности или недостаточности обеспечения ими нормального существования и развития человеческого сообщества как социальной структуры.

Этот вопрос остается пока открытым и требует доработки с привлечением методов географических и экономических наук.

Именно по этой причине методы геологии полезных ископаемых рассматриваются нами в методах геологических наук, а не в составе специальных методов экологической геологии.
52). Эколого-геологическое картирование — как специальный метод экологической геологии.

Данный метод в настоящее время находится ещё на стадии разработки.

Отдельные исследования, предложения по этому вопросу выявили неоднозначный подход к проблеме среди специалистов, реализующих экологический подход в геологии.

В настоящее время одним из немногих нормативных документов, регламентирующих проведение эколого-геологических (геоэкологических) исследований, являются "Требования к геолого-экологическим исследованиям и картографированию", разработанные ВСЕГИНГЕО.

Геолого-экологические исследования и картографирование являются, по мнению авторов, самостоятельным видом геологических работ для получения информации о локальном, региональном, глобальном фоновом состоянии литосферы, характере нарушений внешнего облика ландшафта.

Основными объектами исследований являются горные породы, почвы, подземные воды, геохимические, геодинамические и другие современные процессы, происходящие в естественных и нарушенньгх условиях, а также техногенные объекты и геолого-технические системы, влияющие на состояние и параметры верхних горизонтов литосферы.

Биосфера, атмосфера и поверхностная гидросфера как объекты, изучаемые целенаправленно организациями Госкомгидромета, Минздрава и другими ведомствами, вовлекаются по мере необходимости и в объемах, позволяющих решать конкретные геолого-экологические задачи, например в связи с оценкой распространения и прогнозом миграции загрязняющих веществ.

Предложенный подход, выразившийся в проведении специализированной эколого-геологической съемки в качестве обязательного метода исследования, охватывающего всю территорию России, в настоящее время вряд ли можно считать выполнимым как с технических, так и с экономических позиций.

Ее, как самостоятельный вид работ, целесообразно проводить лишь на особых территориях: в районах экологического бедствия, на интенсивно- техногенно-нарушенных территориях промышленно-территориальных и горнопромышленных комплексов, крупных промышленно-городских агломераций, на массивах интенсивного орошения и др.

Проведение подобных специализированных исследований следует осуществлять лишь в регионах с особо сложной экологической обстановкой или на полигонах с типичными, характерными особенностями эколого-геологической обстановки, в рамках которых возможно решение принципиальных методологических, методических вопросов, позволяющих распространить полученные достижения на регионы с аналогичными эколого-геологическими условиями.

Важно при выполнении эколого-геологических исследований выявить и проследить всю цепочку причинно-следственных связей, характерных для эколого-геологической обстановки–системы от конкретного воздействия на геологический компонент природной среды до экологических последствий этого воздействия.

Осуществление подобных исследований возможно при четко сформулированной целевой задаче, которая в конечном итоге и определяет необходимый набор методов оценки и прогноза эколого-геологического состояния той или иной территории.

Применяемый в этом случае комплекс необходимых методов и составит основу эколого-геологического картирования как специального метода экологической геологии.
53). Обобщение и систематизация информации, полученной в результате эколого-геологической съемки.

Форма обобщения информации при этом может быть различной, но приоритет в настоящее время принадлежит картографическим моделям.

Эколого-геологическое картографирование представляет ряд последовательных операций по формализации многоплановой информации о природной, социально-экономической, технической ситуации той или иной территории.

Первый этап включает составление частных и вспомогательных — базовых карт, проектирующих состояние объектов биосферы, геологического компонента природной среды, объектов социо- и техносферы.

Анализ информации, отраженной на этих картах позволяет составить карту конфликтных ситуаций, отражающую перекрытие интересов отдельных природопользователей и пути возможных компромиссов.

Итогом картографических преобразований являются синтетические карты:

1) эколого-геологические, которые могут быть реализованы в виде эколого-геологических карт состояния литосферы и карт прогноза развития эколого-геологической обстановки;

2) рационального использования геологического компонента природной среды, которые могут быть составлены в форме карт приоритетов использования территории, карт регламентации хозяйственной деятельности, карт защиты объектов био- и социосферы и т.п.


54). Эколого-геологические карты — прогнозные модели и карты ожидаемой ситуации.

Эколого-геологические карты должны отражать ретроспективный взгляд на экологическую ситуацию района, а также содержать прогнозные модели, которые могут быть представлены в виде карт ожидаемой ситуации.

Эколого-геологические карты требуют постоянной корректировки на базе информационной системы, перманентно пополняемой данными мониторинга.

По темпам старения информации выделяются квазистабильные и изменяющиеся эколого-геологические обстановки.

В идеале хорошо было бы иметь разновременные картографические модели, позволяющие проследить эволюцию эколого-геологического состояния, оценить реальность и рассчитать будущее состояние системы с учетом планов социально-экономического развития региона.

Назначение и содержание эколого-геологических карт, в первую очередь, определяется объектом исследования.

Именно этим определяются как состав базовой информации, так и окончательные итоговые документы.

Чем большее число факторов затребуется в процессе картографирования, тем труднее оценить их влияние на объекты био- и социосферы.

Сократить количество анализируемых факторов можно лишь опираясь на функциональный анализ, позволяющий выявить факторы, оказывающие определяющее влияние на выполнение литосферой своих экологических функций.
55). Эколого-геологические карты состояния и карты рационального использования геологических ресурсов.

Между этими типами карт существует динамическая связь и взаимозависимость.

Первые служат основой для принятия возможных управляющих решений административными органами.

Вторые, намечая принципиальные пути рационального использования, обуславливают постоянную корректировку управляющих решений согласно фактическим изменениям эколого-геологического состояния, отраженных на картах первого типа.

Основные требования, которые необходимо выполнять для нормального функционирования картографической системы — ее постоянное и достаточно информационное обеспечение, объективный анализ текущей информации.

Постоянная вариация функционирующей картографической системы позволяет избежать весьма дорогостоящих ошибок, которые могут возникнуть в процессе использования геологического компонента природной среды.

Картографическая эколого-геологическая модель не может ограничиваться статическим отражением, характерным для карт ручной рисовки.

Карты, созданные трудом квалифицированных специалистов, становятся документами разового пользования, быстро устаревают, а их уточнение требует почти тех же затрат труда, что и изготовление новых карт.

Поэтому эколого-геологические карты, карты моделей управления состоянием могут полноценно функционировать лишь в том случае, если они составлены на принципах компьютерного картографирования, способного использовать текущую информацию о состоянии объектов для корректировки содержания основных документов.
56). Компьютерного эколого-геологические картографирование.

Такие эколого-геологические картографические модели могут функционировать на базе имитационных моделей, позволяющих отразить изменение экологического состояния в процессе поступления информации о состоянии природных и техногенных объектов.

Создание подобных моделей в геологии сдерживается недостатком объективной информации о состоянии не только природной и техногенной среды, но и о состоянии биоценозов, объектов социосферы.

Предложенный алгоритм познания в эколого-геологическом картографировании пока еще не получил широкого распространения.

На стадии разработки находятся карты, характеризующие ситуации взаимного влияния организма и среды.

Опыт, каждодневная практика, усилия многих специалистов в развитии этого направления в картографировании, возможно в самом ближайшем будущем позволят решить эту сложную методическую задачу.


57). Функциональный анализ — как специальный метод в оценке эколого-геологического состояния обстановки–системы.

Функциональный анализ проводится с целью общей оценки эколого-геологического состояния обстановки.

Методология его базируется на принципах, которые широко используются и в экологии (системный подход, принцип историзма, принцип целостности объекта).

Функциональный анализ позволяет реализовать системный подход при эколого-геологических исследованиях и объединить, рассмотреть с единых методологических позиций теоретические разработки и их практическую реализацию.

Этот метод занимает среди специальных методов экологической геологии центральное место, так как позволяет решить основную стратегическую задачу — определить пути и способы достижения стабильно развивающихся эколого-геологических обстановок–систем.

Применение метода предусматривается на всех этапах эколого-геологических исследований.

На начальных этапах он позволяет определить необходимый объем данных для построения информационной модели эколого-геологической обстановки–системы, осуществить заказ на получение специальной информации частными методами сопредельных с геологией и геологических наук, специальными методами экологической геологии.

Полученная информация требует специализированной классификации, свертывания, переосмысления, в результате которых могут быть поставлены новые конкретные задачи исследования и оперативного применения корректирующих действий административными органами.

Необходимость повторения цикла эколого-геологических исследовании и соответственно применение функционального анализа эколого-геологической обстановки обусловлено тем, что одноразовые окончательные решения в экологии, как правило, невозможны, необходимо постоянное, периодическое переосмысление пути развития эколого-геологических обстановок–систем, новых формирующихся причинно-следственных связей между подсистемными компонентами, анализ динамики протекающих процессов.

Провести функциональный анализ эколого-геологической обстановки означает:



  1. выделить и охарактеризовать эколого-геологические обстановки-системы той или иной изучаемой территории. Раскрыть конкретные причинно-следственные связи между подсистемными элементами, контролирующими эколого-геологическую обстановку и дать пространственно-временной прогноз их развития;

  2. провести оценку значимости экологических функций литосферы для социально-экономических и биологических объектов;

3) определить принципы развития, а в случае необходимости и пути поддержания существования эколого-геологических обстановок-систем.

Подчеркнем еще раз, что под эколого-геологической обстановкой–системой предложено понимать систему, в которой подсистемные элементы — источники воздействия (природные и техногенные), геологический компонент природной среды, экологическая мишень (объекты био-, социо- и даже техносферы) тесно связаны причинно-следственными прямыми и обратными связями.

Отличием этой системы является то, что ее границы определяются в первую очередь экологическими последствиями, а функционирование ее предполагает трансформацию воздействия (природного или техногенного) через геологический компонент природной среды.

Развитие такой системы, с наиболее общих позиций, подчиняется принципу эколого-системной эволюции. Экологические последствия воздействия оказывают непосредственное влияние не только на геологический компонент природной среды, но и на подсистему источников воздействия, тем самым коренным образом изменяя состояние остальных подсистемных элементов.

Ядром эколого-геологической обстановки-системы является геологический компонент природной среды. Поэтому вся совокупность причинно-следственных прямых и обратных связей между ним и остальными элементами системы формирует поле, область действия данной системы, лежащей в сфере профессиональных интересов базовой науки — геологии, обладающей достаточным теоретическим и методологическим аппаратом для решения экологических проблем.

Скелетный каркас рассматриваемой системы формируется из множества элементарных причинно-следственных цепочек прямых и обратных связей между подсистемами источников воздействия (В), геологического компонента природной среды (А) и экологической мишени (М).

Воспринимая влияние от источников воздействия (подсистема В), геологический компонент природной среды (подсистема А) оказывает непосредственное воздействие через антропогенные геологические процессы и явления на социо-экономические и биологические объекты.




Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4




База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2022
обратиться к администрации

    Главная страница