Эколого-геофизический мониторинг территорий городских агломераций

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧЕРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФИССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ 
<<ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ>>

ГЕОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

 

 

Контрольная работа по экологической  геофизике на тему:

«Эколого-геофизический  мониторинг территорий

городских  агломераций»

 

 

 

Составил:

студент 3курса  Черницов В.В.

Проверил:

Профессор Холодков Ю.И.

 

 

Ростов – на- Дону

2013

Содержание

Введение…………………………………………………………………… 3-6

1. Эколого-геофизический  мониторинга вещественного загрязнения геологической среды………………………………………………6-10
2. Мониторинг радиационного загрязнения…………………11-13
3. Мониторинг электромагнитного загрязнения……………13-15
4. Мониторинг вибрационного загрязнения……………………………15-17

Заключение…………………………………………………………………18

Список литературы…………………………………………………………19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                         

 

Введение:

Эколого-геофизический мониторинг представляет собой многофакторную и  многосвязную структуру геофизических  наблюдений за изменением окружающей среды, влияющими на состояние биоты  и здоровье человека и обусловленными действием внешних по отношению  к Земле и внутренних природных  сил, а также взаимодействием  природных, природно-технических и  технических систем. 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 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. Особое место в системе эколого-геофизического мониторинга принадлежит мониторинг городских агломераций. На рисунке (рис. 1) представлена схема организации комплексного эколого-геофизического мониторинга на урбанизированных территориях. Схема организации комплексного многоцелевого геофизического мониторинга городских агломераций. 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 поселения, вместе со всей заключенной в его объеме инженерной "начинкой". Значительно меняются условия существования городских экосистем и жизнедеятельности городского населения.

                                                                                                                                                          Рис. 1Схема организации комплексного эколого-геофизического мониторинга на урбанизированных территориях

      Мониторинг городских агломераций (урбанизированных территорий)  относится к системе локального мониторинга.

Конфигурация системы  мониторинга городских агломераций может быть представлена в виде нескольких взаимосвязанных блоков, как это показано (см. рис. 1). 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 биосферу (растительный и животный мир, население) и техносферу, могущее приводить к негативным последствиям.

Ниже приводится краткое  описание четырёх видов локального мониторинга: один вид относится  к мониторингу вещественного  загрязнения геологической среды, а три – энергетического (радиационный, электромагнитный и вибрационный).

1. Эколого-геофизический  мониторинга вещественного загрязнения геологической среды

Примером эколого-геофизического мониторинга вещественного загрязнения  геологической среды могут служить наблюдения, проводившиеся в пределах поселка Косино, примыкающего к микрорайону Новокосино на юго-востоке Москвы[1]. 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.      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. [1]

 

 
Рис.2. 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 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.

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 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. [1]

В соответствии со схемой, показанной на рис.1, эколого-геофизический мониторинг отдельных видов физического  загрязнения может относиться к  различным уровням мониторинга  окружающей среды – от детального до регионального. На практике чаще всего  используется 2 уровня – локальный (мониторинг загрязнения отдельных  урбанизированных территорий, городов) и детальный (мониторинг загрязнения  территорий промышленных предприятий, городских районов, рекреационных  зон, производственных и жилых помещений). При организации мониторинга, как  правило, исходят из необходимости решения конкретных задач, таких, как слежение за распространением загрязнения по площади, за изменением уровня загрязнения по площади, за изменением уровня загрязнения во времени; определение влияния загрязнения на состояния биоты и здоровье человека. Примеры детального и локального мониторинга некоторых видов физического загрязнения. [2].

2. Мониторинг радиационного загрязнения

Мониторинг радиационного  загрязнения относится к одному из важнейших составляющих экологического мониторинга окружающей среды. Как известно, дозы излучения, вызванные распадом атомов нестабильных изотопов (радионуклидов), превышающие предельно допустимые, вызывают необратимые повреждения тканей и живых организмов, изменяют протекающие в них физиологические процессы.

Для человека непосредственное поражение клеток кровеносных сосудов, костного мозга, репродуктивных органов  и органов зрения имеет место  при поглощенных дозах излучения (количество энергии излуче­ния, поглощенное  единицей массы облучаемого тела),не превышающих 3—10 Гр (1 Гр — 1 Дж/кг). Малые  дозы радиоактивного излучения приводят к негативным генетическим и соматическим последствиям, к возрастанию числа  онкологических заболеваний, к генетическим нарушениям. Как правило, при организации  локального и детального радиационного  мониторинга на урбанизированных территориях  предусматривается выполнение режимных наблюдений, дающих возможность установить пространственно временную динамику загрязнения и изменение его  уровня в юридически обоснованных нормативах. При этом отдельно рассматриваются  территории общего пользования (жилые  массивы, улицы, рекреационные зоны) и территории с ограниченным доступом (промышленные предприятия, общественные здания и учреждения, больницы и  т.п.). Такое разделение позволяет  более дифференцированно выбрать  расположение и плотность сети наблюдений. Съёмки могут быть как детальными площадными и профильными, так и  наблюдениями в отдельных фиксированных  точках. Кроме того необходимо установить необходимые временные интервалы  радиационных измерений или пробоотбора. Чаще всего для наземных наблюдений используют автомобильную или пешеходную гамма - спектрометрическую съемку; природа радиоактивности изучается специальными концентрометрами (типа РКП­305М) и многоканальными радиометрами типа РГП­301 и спектрометрами.