«ЭКОЛОГИЯ: СИНТЕЗ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОГО, ТЕХНИЧЕСКОГО И ГУМАНИТАРНОГО ЗНАНИЯ Материалы II Всероссийского научно-практического форума Саратов, 6 – 10 октября 2011 года С арат ов Издательство СГТУ 2011 УДК 5 ББК 20 ...»

В развитие данной идеи, опираясь на разработки О.Г. Завьяловой [Завьялова, 2004] и Д.С. Климова [Климов, 2006], с учетом условий местоположения и этнических особенностей территории исследования базовым принято понятие горной этногеосистемы (ЭГС). Горная ЭГС как разновидность территориальных общественных систем, представляет собой часть географической оболочки, сформировавшейся в результате взаимодействия двух подсистем – природной и социально-этнической. В качестве природной подсистемы выступают горные геосистемы (ГС), в качестве социально-этнической – этносистема (ЭС). Зона контакта подсистем определяет особенности системы природопользования (рис. 1).

Рис.1 Концептуальная схема этногеосистемы Базовое понятие геосистемы – особого рода материальной системы, состоящей из взаимообусловленных географических компонентов, взаимосвязанных в своем размещении и развивающихся во времени как части целого [Сочава, 1978; Исаченко, 1980], в приложении к горным территориям получает ведущий аспект исследования, связанный с особенностями географического положения горных котловин.

Этносистема – стабильная совокупность людей, отличающаяся проявлением этнических признаков и связей, выступающая в качестве автономной единицы общества. В основе этносистемы лежит, чаще всего, один «cистемообразующий» этнос, который может находиться в тесной связи с другим этносами (субэтносами), занимающими определенную «этническую» территорию (рис. 2).

Этнос определяет характер природопользования на освоенной территории, т.к. является результатом адаптации человеческой популяции к природной среде. Конкретные виды природопользования, таким образом, определяются как этнические, что дает основание введения понятия «этноприродопользования».

Разнообразие этноориентированных систем природопользования характерно для горных котловин, наиболее освоенных в силу благоприятных агроклиматических и почвенных условий для развития хозяйства.

В пределах Алтая (в границах России) в исследовании в качестве ключевой территории определена Уймонская котловина, выделяющаяся благоприятными агроклиматическими и почвенными условиями для развития хозяйства. Котловина имеет длительную и сложную историю заселения представителями русского и алтайского этносов, а также русского старообрядческого субэтноса, в способах ведения хозяйства которых и сегодня наблюдается сохранение традиций, влияющих на развитие системы природопользования.

Результаты показали, что наиболее стабильна этногеосистема алтайского народа, характеризующаяся средним природно-ресурсным потенциалом для развития земледелия и относительно высоким – для развития пастбищного животноводства. Сохраняя традиции не только в культурно-бытовой сфере, но и во взаимодействии с природой, этнос развивает традиционный для себя вид природопользования – пастбищное животноводство. В результате значительная доля используемых ГКГ мало- и средне изменена. Представители русского старообрядчества заселили котловину первыми, ими были освоены наиболее удобные и плодородные земли ГКГ, освоенные старообрядческим субэтносом, в силу традиций природосберегающего хозяйствования, характеризуются малой и средней измененностью. Для этногеосистемы русского народа, так же как и для полиэтнической, во всех сферах жизнеобеспечения присуща низкая степень сохранения традиционных этнических элементов. Используемые в процессе природопользования русским этносом ГКГ характеризуются высокими потенциалом (природно-ресурсным и экологическим) и устойчивостью к земледелию и пастбищному животноводству, однако, их измененность выше средней, за исключением пойменных участков.

Длительное относительно устойчивое функционирование этногеосистем Уймонской котловины, традиции природосберегающего природопользования на территории с полиэтническим населением создают основу для обоснования модели устойчивого этноориентированного природопользования в программах развития Усть-Коксинского административного района Республики Алтай, значительную часть которого занимает Уймонская котловина. Одной из форм организации этноприродопользования предложено создание этнокультурнохозяйственного парка (ЭКХП). Создание Уймонского ЭКХП основано на природосберегающего природопользования на основе обоснованного потенциала развития горной территории, для сохранения традиций этноприродопользования как устойчивой формы ведения хозяйственной деятельности, для повышения жизненного благосостояния населения в условиях рационального внедрения современных достижений научнотехнического прогресса в сферы жизнедеятельности народов, населяющих горные территории.

1. Завьялова О.Г. Природопользование и развитие: этногеосистемный анализ (на примере Южного Зауралья). – Тюмень: Изд-во ТюмГУ, 2004. – 212 с.

2. Исаченко А.Г. Оптимизация природной среды (географический аспект). – М.: Мысль, 1980б. – 264 с.

3. Климов Д.С. Динамика и устойчивое развитие этногеосистем (на примере этногеосистем калмыцкого народа России и индейского племени Юта США) // Автореф. канд. дисс. – Калуга, 2006. – 22 с.

4. Сочава В.Б. Введение в учение о геосистемах. – Новосибирск: Наука, Сиб.

от-е, 1978. – 319 с.

ТЕХНОЛОГИИ ГЕОИНФОРМАЦИОННОЙ ПОДДЕРЖКИ

УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ЖИЗНИ

В АРКТИЧЕСКИХ РЕГИОНАХ РОССИИ

секции Геополитики и безопасности Российской академии естественных наук [Митько, 2008] предусмотрена разработка более тридцати научноисследовательских работ по различным направлениям безопасности.

Важнейшим условием является учёт мирового опыта в формировании индикаторов Устойчивого развития не в части перенесения его результатов на российскую почву, а для выработки собственных национальнорегиональных индикаторов и критериев.

Обеспечение безопасности социума является базовым понятием устойчивого развития и определяет способность общества управлять процессом обеспечения качества жизни урбанистического сообщества различного масштаба. Нынешний этап развития общества характеризуется широким и глубоким внедрением информационных технологий во все сферы жизни и обеспечивает эффект, в ряде случаев соизмеримый или превышающий эффект от материально-технической модернизации элементов системы.

Современные системы жизнеобеспечения можно отнести к классу структурно-сложных систем (ССС). Единственным практически реальным и доступным путем для проектирования и исследования ССС является моделирование, большинство реальных систем водоснабжения относятся именно к классу ССС, но из-за математических трудностей они пока изучаются в основном описательным путем, а для структурно-простых систем разработаны количественные методы. Под логико-вероятностной теорией безопасности (ЛВТБ) понимают основные знания по расчетам опасности возникновения аварий и катастроф структурно-сложных систем, базирующиеся на логическом представлении развития опасных состояний и математических методах вычисления истинности функций алгебры логики, представляющих функцию опасности системы (ФОС).

Детерминированная логическая модель позволяет выявить наиболее существенные комбинации инициирующих условий, защита от которых предотвращает попадание системы в опасное состояние. Первым этапом технологии информационной поддержки управления качеством нецентрализованного водоснабжения является инфологическое моделирование [Минина, 2008]. На основании выполненных исследований можно привести ряд аргументов в отношении целесообразности применения ОЛВМ для управления системами обеспечения безопасности жизнедеятельности урбанистического сообщества различного масштаба.

Прежде всего, достоинство ОЛВМ состоит в том, что он снимает с пользователя задачу составления и решения этой системы уравнений.

Реальными достоинствами рассматриваемых методов являются также ниже перечисленные.

1.Применение ОЛВМ и программного комплекса, реализующего автоматизированное структурно-логическое моделирование (АСМ), существенно облегчает решение актуальной и сложной научной и практической задачи построения практически значимых математических моделей надежности функционирования структурно-сложных систем.

2.Практическое применение ОЛВМ для моделирования и расчета различных характеристик сложных систем облегчается тем, что все основные технологические этапы построения логических, вероятностных моделей и вычисления показателей полностью автоматизированы и реализованы в программных комплексах автоматизированного структурно-логического моделирования (ПК АСМ).

логического моделирования и расчета надежности и безопасности систем «АРБИТР» [Можаев, 4] аттестован Советом по аттестации программных средств Ростехнадзора РФ и в настоящее время используется промышленными организациями РФ.

4.На исследователя возлагается только задача составления СФЦ, то есть задача, свойственная проектировщикам систем. Нет необходимости ни выбора метода, ни аналитической работы по составлению и решению систем алгебраических или дифференциальных уравнений.

5.Таким образом, применением ОЛВМ достигается радикальное разрешение проблемы перехода от качественной графической формы модели структурно-сложной технической системы к формальной вероятностной математической модели с автоматическим обеспечением ее адекватности графической модели и корректности программной реализации.

6.С точки зрения степени адекватности, ОЛВМ обеспечивает моделирование с точным отображением случайности процессов как по их осуществлению во времени, так и по взаимосвязям (структуре), что не доступно квазирегулярным моделям, заменяющим случайные величины оценками их математических ожиданий. Итогом моделирования ОЛВМ являются точно рассчитанные функции вероятностного распределения выходных характеристик любого элемента, входящего в систему.

Методика обоснования масштаба урбанистического сообщества в системе обеспечения жизнедеятельности определяет, что является научно обоснованной информационной поддержкой принятия решений в этой области. Рекомендации по рациональному оборудованию городов и населённых пунктов системами водоподготовки для хозяйственно-питьевых целей и здравоохранения являются важным инструментом, содействующим реализации программ устойчивого развития регионов РФ, где учитываются стоимость или соотношение риск-стоимость средств в зависимости от масштаба социума.

1. Минина М.В. Внедрение инновационных технологий в системах очистки воды коллективного пользования. Труды Конгресса «Цели развития тысячелетия» и инновационные принципы устойчивого развития Арктических регионов, т.2, СПб.: «Инсанта», 2008.-с.106-110.

2. Митько В.Б., Минина М.В. Прогнозирование рисков в системе реагирования на чрезвычайные ситуации. Труды сем. «Проблемы риска в техногенной и социальной сферах», СПб, 2004.-с.57-59.

3. Митько В.Б. Пути реализации социально-политического проекта «Актуальные проблемы безопасности социума». Труды Конгресса «Цели развития тысячелетия» и инновационные принципы устойчивого развития Арктических регионов России», т.2, 2008-3с 4. Можаев А.С. Универсальный графоаналитический метод, алгоритм и программный модуль построения монотонных и немонотонных логических функций работоспособности систем. Труды международной научной школы «Моделирование и анализ безопасности и риска в сложных системах.- СПб.:

Изд СПбГУАП, 2003.- с 28-34.

5. Рябинин И.А. Надёжность и безопасность структурно-сложных систем.СПб.: Изд-во С.-Петерб. Ун-та, 2007.-276 с.

6. Яковлев В.В. Экологическая безопасность, оценка риска.-СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2008.-398 с.

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ

КОНСЕРВАЦИИ НАКОПИТЕЛЕЙ ОТХОДОВ В УСЛОВИЯХ

КРАЙНЕГО СЕВЕРО-ВОСТОКА РОССИИ

Объектами наших исследований стали 4 накопителя отходов расположенные в Тенькинском и Хасынском районе.

Хвостохранилища обогатительной фабрики рудника им. Матросова Хвостохранилище в долине руч. Глухарь является ГТС овражного типа.

Дамба отсыпана аллювиальными грунтами с суглинистым «зубом». Ниже ограждающей дамбы расположена каптажная галерея, которая перехватывает дренирующие из под хвостохранилища загрязненные воды и по системе оборотного водоснабжения перекачивает обратно в накопитель.

При визуальном обследовании ограждающих дамб и водоотводных канав зафиксированы многочисленные просадки грунта и разрушения в инженерных коммуникациях ГТС. Наибольшие просадки наблюдались в средней части ограждающей дамбы «старого» хвостохранилища, где грунт опустился на 2 метра. Ограждающая дамба накопителя отходов на руч.

Глухарь во многих местах подвергается интенсивным эрозионным процессам, в результате которых на поверхности образуются овраги и промоины (Пещеров, 2006).

Хвостохранилище Карамкенского ГМКа Визуальный осмотр головной дамбы, руслоотводных каналов и каптажной галереи, проводимый нами в 2006 г., выявил целый ряд нарушений в конструкции элементов ГТС. На внешнем откосе ограждающей дамбы были обнаружены следы интенсивных эрозионных процессов.

Руслоотводные каналы местами просели. Каптажная галерея разрушена и дренируемые воды скапливаются в образовавшихся водоемах и в период дождей и паводков сообщаются с поверхностными водотоками.

Хвостохранилище Хетинского обогатительного комбината ГТС создано для складирования отходов обогащения оловорудных россыпей. Хвостохранилище занимало левую надпойменную террасу, отгороженную от русла реки насыпной дамбой высотой от 5 до 10 м. К настоящему моменту дамба полностью уничтожена русловыми процессами, а площадь сохранившейся части склада отходов, по нашим подсчетам, составляет не более 40% от первоначальной.

Состояние поверхностных вод в районе расположения изучаемых объектов Многолетний мониторинг за химическим составом поверхностных вод в районе расположения накопителей отходов рудника им. Матросова показал, что основными элементами, поступающими в окружающую среду от техногенных объектов, являются нефтепродукты, медь, мышьяк и ртуть.

Концентрации этих веществ в природных водах колеблются в зависимости от природных условий сложившихся в тот или иной промежуток времени.

Установлено, что максимальные концентрации достигаются в период паводка, когда наблюдается максимальный расход грунтовых вод и максимальный смыв с поверхности накопителей и технологических площадок гидротехнических сооружений.

Процессы фильтрации загрязненных вод из под дамбы накопителя отходов Карамкенского ГМКа начались уже в первый год его эксплуатации.

Для перехвата утечек была сооружена каптажная галерея, которая, в силу своих размеров, не улавливала весь объем загрязненных вод.

В сентябре 2009 года хвостохранилище Карамкенского ГМК не выдержала напора дождевых вод, и произошел прорыв ограждающей дамбы, в результате чего погибли люди, и была разрушена часть пос. Карамкен.

Кроме того, в окружающую среду попало большое количество мелкодисперсных отходов, следы которых, в виде налета на почвенном покрове и осадков в водоёмах, были обнаружены на значительном отдалении от накопителя отходов.

Уровень техногенного влияния Хетинского накопителя отходов на поверхностные водотоки не оценен. При полевом исследовании территории расположения объекта было выделено несколько зон с явными следами негативного воздействия. Так вода, в одной из заводей р. Хета, в месте размыва хвостохранилища, имеет красноватую окраску, а отмершие органические остатки растений и, местами, почвенный покров - зеленоватую.

Таким образом, проведя исследовательские работы, мы можем сделать следующие выводы:

1. В условиях сплошного распространения многолетнемерзлых пород и недостаток глинистых минералов, служащих водоупором, проблема консервации хвостохранилищ в Магаданской области стоит очень остро.

Аллювиальные отложения хорошо пропускают загрязненные технологические воды, а криогенные процессы делают основания накопителей неустойчивыми;

2. Технологические элементы, которые должны выполнять функции природосберегающих (каптажные галереи, руслоотводные каналы), после прекращения активной эксплуатации месторождения, демонтируются или разрушаются. Необходимо поддерживать их в рабочем состоянии весь промежуток времени до полной консервации объекта;

3. Старые накопители отходов, построенные в период активного освоения недр области, являются безнадзорными и мониторинг за такими объектами не проводится. Вклад этих объектов в уровень загрязнения окружающей природной среды должен учитываться, а государство должно предпринимать меры по их консервации или вторичной переработки.

1. Пещеров М.Н. Геоэкологическое состояние Наталкинского золоторудного месторождения. / Геология, география и биологическое разнообразие Северо-Востока России. Материалы Дальневосточной региональной конференции, посвящённой памяти А.П. Васьковского и в честь его 95-летия (Магадан, 28-30 ноября 2006 г.) // Магадан: СВНЦ ДВО РАН, С. 270-273.

2. Пещеров М.Н. Мониторинг поверхностных водотоков в районе расположения накопителя отходов Наталкинского золоторудного месторождения / Сборник статей Всероссийской научно-практической конференции «Мониторинг природных экосистем». Пенза. 2008. С 141-144.

ПРОГНОЗ ПРЕДОТВРАЩЕННОГО ЭКОЛОГИЧЕСКОГО УЩЕРБА

НА ОБЪЕКТЕ УНИЧТОЖЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО ОРУЖИЯ

Для обеспечения техногенной и экологической безопасности работ по утилизации АНГ необходимо учитывать специфические риски для персонала предприятия, населения, а также провести финансовую оценку предотвращенного экологического ущерба (ПЭУ).) Показатели удельного ущерба по средам (вода, земля, атмосфера) определяются по данным приложений к «Методике определения предотвращенного экологического ущерба» Госкомэкологии (1999 г.). К настоящему расчету применены индексные поправки на 2008 год.

Как показывают расчеты, величина предотвращаемого экологического ущерба от попадания 1 тонны АНГ в окружающую среду может колебаться от 230 рублей до 192 миллионов рублей. В расчете не учтены затраты на охрану и обслуживание арсенита в процессе его хранения (второй вариант расчета). Вполне возможно, что величина этих затрат превысят предотвращаемый ущерб.

Величина предотвращаемого экологического ущерба от попадания тыс. тонн АНГ в окружающую среду может колебаться от 3,2 миллионов рублей до 2,7 миллиардов. Возможность второго варианта, на наш взгляд, не следует отвергать. Тем более что данный вариант позволяет оправдать экономически затраты на переработку. Окупаемость затрат на реализацию проекта переработки АНГ возможна с учетом интегрального эффекта от предотвращения экологического ущерба и доходов от производства готовой продукции – оксида мышьяка. Ниже представлен расчет интегрального эффекта. Анализ данных, полученных из разных источников, показал, что цена очищенного мышьяка колеблется от 60 до 500 долларов за килограмм. В расчете принята цена 1 кг, равная 100 долларам.

Полная экономическая выгода от переработки АНГ складывается из дохода от реализации продукции переработки и предотвращенного экологического ущерба. При учете варианта поступления полной массы АНГ Временная методика определения предотвращенного экологического ущерба. – М., 1999.

в окружающую среду эта выгода составит 8065,2 миллионов рублей. При варианте поступления массы, не гарантированной при длительном хранении, эта величина составит 5376 миллионов рублей.

По данным ТЭО объекта переработки АНГ в Горном, общая цена реализации проекта переработки составляет около 7 миллиардов рублей.

Сопоставив полученные величины затрат и дохода можно определить, что интегральный эффект от переработки АНГ составляет около миллиарда рублей.

1. Временная методика определения предотвращенного экологического ущерба. – М., 1999.

2. Практика уничтожения химического оружия в Российской Федерации :

[тема журн.: новые рос. объекты по его уничтожению (г. Камбарка, Марадыковский), технолог. аспекты, обеспечение экол. безопасности, мед.

обеспечение хим. разоружения (мониторинг здоровья персонала), аналит.

обеспечение] // Российский химический журнал (ЖРХО им. Д.И. Менделеева).

2007. № 2.

3. ЩербаковВ.А., Маликов А.Н., Ревзин С.Р., Айдинов С.Х. Финансовоэкономическая оценка экологических рисков при уничтожении химического оружия [монография] – Саратов: Изд-во Саратовского института РГТЭУ, 2010.

КОНЦЕНТРАЦИЯ СВИНЦА И КАДМИЯ НА ТЕРРИТОРИИ

ДЕТСКИХ ДОШКОЛЬНЫХ УЧРЕЖДЕНИЙ ГОРОДА ЭНГЕЛЬСА

Эти отклонения в развитии могут носить длительный характер и быть необратимыми. Низкий вес при рождении, отставание в росте и потеря слуха также могут являться результатом свинцового отравления.

Отчётливый параллелизм отрицательных влияний загрязнения объектов окружающей среды на различные биологические системы организма ребёнка, на физическое развитие просматривается в работах Воробьёва А.И. и Волкотруб Л.П., Даутова Ф.Ф., Шандалы М.Г., Звиняцковского Я.И. и других [1,2]. Как известно, на изменение качества окружающей среды реагирует всё живое, и нередко человек, особенно ребёнок, может оказаться объектом, который отреагирует на экологическое неблагополучие первым.

В данной работе приводятся результаты эколого-геохимических исследований почвенного покрова на территории ряда дошкольных учреждений города Энгельса на предмет их соответствия санитарногигиеническим требованиям по содержанию в них тяжёлых металлов первого класса опасности – свинца и кадмия.

Пробы почвенного покрова были отобраны на территории шести детских садов, расположенных в городе Энгельсе: «Детский сад № комбинированного вида» (Ленина 1); «Детский сад № 35 комбинированного вида» (Смеловская, 21); «Детский сад компенсирующего вида № 53»

(Ломоносова 33б); «Детский сад компенсирующего вида № 66» (Полтавская, 7); «Детский сад комбинированного вида № 63» (Космонавтов, 10а);

«Детский сад комбинированного вида № 55» (Ломоносова, 10); «Детский сад № 57» (улица Ломоносова, 4а); «Детский сад комбинированного вида № 70»

(улица Ломоносова, 23).

Также были собраны сведения по заболеваемости детей дошкольного возраста из различных источников: из отчетов детской городской поликлиники № 1 взяты данные по структуре заболеваемости детей по педиатрическому отделению, посещающих детские дошкольные учреждения г. Энгельса за I полугодие 2010 года.

В результате проведенных исследований на территории шести дошкольных учреждений отобрано 12 проб, в которых определена валовая концентрация свинца и кадмия, для всех проб рассчитаны коэффициент концентрации и коэффициент опасности [2-9].

Концентрация свинца на территории детских садов изменяется в широких пределах от 0,9 до 300 мг/кг, при средних значениях 41,2 мг/кг. При функциональном разделении точек опробования на отобранные в палисадниках и песочницах диапазон концентрации свинца значительно снижается. В клумбах концентрация изменяется от 27,8 (ДОУ 63) до (ДОУ 57) мг/кг, со средним значением 73 мг/кг. В песочницах концентрация свинца значительно снижается и колеблется в пределах от 0,9 (ДОУ 57) до 9,5 (ДОУ 35), со средним значением 3,6 мг/кг.

Концентрация кадмия в пределах исследуемых дошкольных учреждений изменяется от 0,1 до 3,8 мг/кг, со средним значением 0,85 мг/кг.

В палисадниках концентрация варьирует в пределах 0,3 (ДОУ 63) до 3, (ДОУ 57) мг/кг со средним значением 1,5 мг/кг. В песочницах от 0,1 (ДОУ 1, 53, 55, 60 и 70) до 0,6 (ДОУ 35) мг/кг со средним значением 0,18 мг/кг.

Столь резкое падение концентрации свинца и кадмия в песочницах, по сравнению с палисадниками, связано именно с преобладанием песчаной фракции, которая обладает хорошей водопроницаемостью, низкой поглотительной способностью и малой концентрацией органического вещества. Таким образом, тяжелые металлы мигрируют в более глубокие слои и не накапливаются в приповерхностных горизонтах песочниц.

Анализируя результаты определения коэффициента опасности, можно сделать выводы о степени загрязнения почвенного покрова на территории каждого дошкольного учреждения. Согласно шкале оценки загрязнения природных сред, загрязнение почвенного покрова элементами первого класса опасности по значению коэффициента опасности классифицируется следующим образом: до 1 – допустимое, от 1 до 1,5 – умеренно опасное, от 1,5 до 3 – опасное, свыше 3 – чрезвычайно опасное [11]. Таким образом, по результатам проведенных исследований, можем сделать следующие выводы о загрязнение почв на территории дошкольных учреждений.

Детские сады №№ 1, 35, 63 и 66: в почвах палисадников и песочниц на территории учреждений коэффициент опасности по свинцу и кадмию не превышает 1, таким образом, загрязнение почвенного покрова на этих участках классифицируется как допустимое.

Детский сад № 53: отмечается превышение концентрации свинца в почвах клумбы, коэффициент опасности составляет 1,3, следовательно, в данной точке загрязнение оценивается нами как умеренно опасно. В песочнице (по свинцу и кадмию), а также клумбе (по кадмию) состояние находится на допустимом уровне.

Детский сад № 55: в почвах клумбы отмечается превышение ПДК как по свинцу, так и по кадмию, коэффициент опасности относительно концентрации свинца составил 3,2, а по кадмию – 1,5, загрязнение почвенного покрова в данных точках фиксируется нами как чрезвычайно опасное и умеренно опасное соответственно. В песочнице загрязнение находится на допустимом уровне.

Детский сад № 57: в почве палисадника задокументировано превышение ПДК по свинцу и кадмию. Относительно свинца коэффициент опасности равен 9,3, кадмия – 1,9. Загрязнение почв палисадника данного учреждения относится нами к чрезвычайно опасному и опасному соответственно. В песочнице на территории детского сада концентрация опасных элементов находится на допустимом уровне.

Детский сад № 70: отмечено превышение ПДК свинца в почвах палисадника, которое составило 1,2 раза, соответственно загрязнение по данному показателю классифицируется нами как умеренно опасное. В песочнице (по свинцу и кадмию), а также клумбе (по кадмию) загрязнение находится на допустимом уровне.

Подводя итог, можно утверждать, что наиболее тяжёлая экологогеохимическая ситуация сложилась в пределах детских дошкольных учреждений «Детский сад №55» и «Детский сад № 57». На этих участках, на наш взгляд, необходимо провести замену почвенного покрова.

Повышенные концентрации тяжелых металлов на территории детских садов представляют потенциальную опасность для здоровья детей, поэтому дополнительно проведен анализ заболеваемости детей разных возрастных групп различными типами заболеваний. Корреляционный анализ между заболеваемостью детей по различным видам заболеваний в разных возрастных группах и коэффициентом опасности показал значимые корреляционные связи в системах «свинец в почве – анемия» и «кадмий в почве – анемия» у детей всех возрастных групп; «свинец в почве – ангина» и «кадмий в почве – ангина» у детей 2 – 3 года; «свинец в почве – пневмония»

у всех возрастных групп; «кадмий в почве – пневмония» у детей в возрасте – 7 лет; «свинец в почве – ОРЗ» и «кадмий в почве – ОРЗ» у детей всех возрастных групп (таблица 3). Несомненно, что корреляционный анализ лишь отражает взаимосвязь двух случайных величин, в данном случае уровень заболеваемости и коэффициент опасности, а не утверждает тот факт, что именно повышенные концентрации тяжелых металлов являются причиной заболеваний. В тоже время столь высокие значимые значения коэффициента корреляции указывают на тесную взаимосвязь между двумя этими параметрами.

Подводя итог проведенным исследованиям, можно сделать несколько основных выводов:

1. Концентрация свинца и кадмия на территории обследованных детских дошкольных учреждений изменяется в достаточно широких пределах, в большей части проб находясь в пределах ПДК. При этом повышенные концентрации тяжелых металлов приурочены к почвам палисадников, а пониженные – к грунтам песочниц.

2. Наиболее сложная эколого-геохимическая ситуация сложилась в пределах детских садов № 55 и 57. Здесь уровень загрязнения в отдельных точках классифицируется как чрезвычайно опасный и опасный.

Территориальная близость этих детских садов может указывать на единый источник поступления тяжёлых металлов на территорию дошкольных учреждений.

3. Высокий уровень заболеваемости детей различных возрастных групп разнообразными видами заболеваний характерен для трёх детских садов № 35, 55 и 57. Отчетливый параллелизм между загрязнением почвенного покрова и повышенным уровнем заболеваемости можно проследить для дошкольных учреждений № 55 и 57, на это частично указывают высокие корреляционные связи между повышенными концентрацией тяжёлых металлов и отдельными видами заболеваний.

4. На территории детских садов № 55 и 57 необходимо провести мероприятия по рекультивации загрязненных грунтов, включающие их замену незагрязнёнными культурозёмами.

Автор выражает благодарность за помощь в проведении исследований инженеру лаборатории инженерной геоэкологии А.С. Шешнёву.

1. Астафьев О.М., Филиппов В.Л. Медицина труда, 1997, №6, с. 39.

2. Даутов Ф.Ф., Яруллин И.А. Изучение связи между загрязнением окружающей среды и уровнем заболеваемости детского населения города.

Гигиена и санитария, 1993, № 8. с. 4-6.

3. Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест. Методические указания МУ 2.1.7.730–99. М.: Минздрав России, 1999.

4. ГОСТ 17.4.01.-81. Охрана природы. Почвы. Номенклатура показателей санитарного состояния. М.: Госстандарт, 1981.

5. ГОСТ 17.4.1.02-83. Охрана природы. Почвы. Классификация химических веществ для контроля загрязнения. М.: Госстандарт, 1983.

6. ГОСТ 17.4.3.01-83. Почвы. Общие требования к отбору почв. М.:

Госкомитет по стандартам, 1983.

7. ГОСТ 17.4.4.02-84. Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа.

М.: изд-во стандартов, 1984.

8. Методические указания по оценке степени опасности загрязнения почвы химическими веществами (№ 4266-87 от 13.03.87). М., 1987.

9. Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) тяжелых металлов и мышьяка в почвах (Дополнение № 1 к перечню ПДК и ОДК N 6229–91).

Гигиенические нормативы ГН 2.1.7.020–94. М., 1995.

10. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве. Гигиенические нормативы ГН 2.1.7.2041-06. М.: Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека,

РАЗРАБОТКА ГЕОИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

МОНИТОРИНГА МОРФОЛОГИЧЕСКИХ И ОКЕАНОЛОГИЧЕСКИХ

ХАРАКТЕРИСТИК АКВАТОРИИ ПРИБРЕЖНОЙ ЗОНЫ

БАЛТИЙСКОГО МОРЯ

оперативное наблюдение за течениями, волнами, изменениями в морфологической структуре прибрежной зоны, качеством воды и переносом загрязнений, а также возможностью выявления антропогенных катастроф и подводного терроризма.

Балтийское море в целом и Финский залив как его часть подвергаются значительной антропогенной нагрузке. Экологическое состояние восточной части Финского залива является неудовлетворительным. Замечено аномальное развитие патогенных бактерий, среди загрязняющих веществ присутствуют ионы ртути и меди, хлорорганические пестициды, фенолы, нефтепродукты, полиароматические углеводороды. Высока степень загрязнения биогенами и как следствие наблюдается значительная эвтрофикация [1,2,3]. Гидротехнические и строительные работы, проводящиеся особенно активно последние годы, наносят значительный ущерб экосистеме региона. Развитие портового хозяйства в районе УстьЛуги, Приморска и Высоцка уже явилось причиной сокращения популяций отдельных видов рыб. Проекты по изменению береговой линии вследствие намыва новых территорий будут иметь далекоидущие последствия для всего региона в целом. Динамичное развитие данного региона и особенности его экосистемы являются поводом для детальных и разносторонних исследований факторов, влияющих на уровень и характер загрязнения водной среды.

Целью обсуждаемой работы является разработка системы «гидродинамическая геоинформационная модель», для точного мониторинга и выявления гидроакустических аномалий, исследования океанологических и морфологических характеристик, а также контроля качества воды. Основное назначение измерительных методов в этой работе – пополнение, проверка и калибровка моделей.

Численная модель позволяет исследовать термохалинную структуру, особенности циркуляции, изменчивость температуры, солености и уровня поверхности моря, учесть влияние речного стока и других факторов на гидродинамические процессы. Большинство современных моделей включают потоки тепла через поверхность, напряжение ветра, мезомасштабные вихри, реальные береговые линии и особенности рельефа дна и более 20 горизонтов по вертикали. Реализованный модуль «Качество воды», решающий задачу диффузии-адвекции или реакции-диффузии-адвекции и позволяющий рассчитать перенос веществ (загрязнений).

Прогноз возможных изменений гидрологического режима прибрежной зоны, береговой линии, качества вод невозможен без комплексного подхода, включающего численное моделирование. Общеизвестным фактом является то, что многие конструкции, сооружаемые в прибрежной зоне, нарушают естественный баланс и являются непосредственной причиной изменения режима течений и, как следствие, изменения механизма переноса и накопления осадков. Одним из определяющих факторов помимо приливноотливных явлений и волн, влияющих на гидродинамические и морфологические характеристики береговой зоны, является скорость переноса пресного стока и осадков имеющимися реками. В частности, речные осадки непосредственно влияют на эволюцию песчаного берега. С другой стороны естественный динамический баланс береговой зоны и рельеф дна у берега формируются в результате взаимодействия не только ветровых и приливных течений, но и процессов, обусловленных гидрологическим режимом впадающих рек. Ввиду столь сложной схемы взаимосвязей изменение одного из влияющих параметров в результате естественных или антропогенных причин приводит к изменению функционирования системы в целом и нарушению баланса береговой зоны.

В данной работе предполагается исследование морфологии береговой зоны с использованием численной модели переноса осадков, основанной на ранее разработанной трехмерной гидродинамической модели исследуемого района, некоторых данных дистанционного спутникового зондирования и добавление полученных результатов в разрабатываемую ГИС [4].

Морфологическая модель позволяет смоделировать перенос донных отложений и взвешенных частиц на криволинейном гриде как локальной функции свойств волны и течений и характеристик дна [5].

С помощью статистических методов могут быть рассчитаны фоновые поля характеристик, особенности фоновой пространственной изменчивости характеристик на разных масштабных уровнях, различные коэффициенты корреляций, карты аномалий и др [6]. С помощью карт корреляций можно выявлять пространственные особенности в типе взаимосвязей между различными факторами, влияющими на характер и степень загрязнения водоема, и гидрофизическими полями, оценивать вклад различных факторов в процессы загрязнения вод Балтийского моря. Таким образом, с помощью геоинформационной модели можно структурировать, систематизировать и проанализировать разнородные данные, объединив их на единой картографической основе. Эта база данных фактически является гидрофизическим паспортом региона, адекватно отображающим его океанологический паспорт, а база знаний в ГИС позволяет прогнозировать и выбирать варианты действий в регионе при решении ресурсных, навигационных, исследовательских и других задач.

1. Хокансон Л. Физическая география Балтики. Балтийское море и его окружающая среда. - СПб.: Гидрометиздат, 1996. – 35с.

2. Форсберг К. Эвтрофикация Балтийского моря. – СПб.: Гидрометиздат, 3. Бэклунд П., Холмбом Б., Леппякоски Э. Промышленные загрязнители и токсиканты. – СПб.: Гидрометиздат, 4. Bocco, G., Mendoza, M., Velazquez, A. Remote sensing and GIS-base regional geomorphological mapping – a tool for land use planning in developing countries, Geomorphology, 2001, 39. 211-219.

5. P. L. Shrestha, A.F. Blumberg, D.M. Di Toro, F. Hellweger, 2000. A threedimentional model for cohesive transport in shallow bay. ASCE Jiont Conference on Water Resources Engineering and Water Resources Planning and Management, July 30- August 2, 2000.

Minneapolis, MN.

6. Bonham-Carter, G.F. Geographic information systems for geoscientists – Modelling with GIS. Elsevier Science Ltd, Kidlington, U.K. 1994.

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ

РАЗВИТИЯ ТЕРМОКАРСТОВЫХ ПРОЦЕССОВ

(НА ПРИМЕРЕ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ)

В процессе хозяйственного освоения территорий, сложенных ММП, происходит разнонаправленное изменение температур и глубин их сезонного промерзания-протаивания. Прогрессивное увеличение их значений может привести к активному развитию термокарстового процесса и протаиванию мерзлых толщ. Во многих районах он протекает интенсивно и в естественных условиях. Однако в процессе хозяйственного освоения территории его интенсивность и масштабы резко увеличиваются, причем протаивание ММП под тепловыделяющими сооружениями возможно даже в крайне северных районах Тюменской области. Оценка отводимых территорий для строительства сооружений, прокладки трасс трубопроводов в районах распространения ММП должна исходить из существующей мерзлотной обстановки и прогноза ее изменения во времени под влиянием естественной динамики природных факторов и техногенных воздействий. Очевидно, что такая оценка необходима на всех стадиях проектирования и в тоже время она имеет свои особенности в зависимости от той или иной стадии и от вида хозяйственного освоения.

По результатам оценки мерзлотных условий как для ранних стадий проектирования линейно-протяженных тепловыделяющих сооружений, так и в процессе их эксплуатации, предлагается классификация ММП по термодинамическим параметрам. Выделены зоны, отражающие потенциальную возможность развития термокарста при удалении растительного покрова в различных природных микрорайонах, характеризующихся определенным характером снегонакопления (рис.).

Участки исследований находились в трех зонах 1 – II – III, согласно предлагаемой классификации В.Т. Трофимова [Трофимов и др, 1980]. Анализ материалов геофизических исследований позволил установить определенную региональную закономерность изменения геофизических и инженерногеологических параметров разреза. Результаты анализа материалов свидетельствуют о большой пространственной изменчивости величины потенциальной осадки при оттаивании ММП, обусловленной особенностями генезиса и состава пород, их льдонасыщенностью. Наиболее высокие значения величины потенциальной тепловой осадки при оттаивании верхней 10-метровой части разреза ММП типичны для сингенетических мерзлых толщ северных районов Ямала, характеризующихся высокой сегрегационной и льдоцементной льдонасыщенностью и содержащих мощные мономинеральные залежи льда (повторно-жильного, инъекционного и инъекционно-сегрегационного). На основе изменения величины сезонных коэффициентов Кс, предлагается использовать параметр Кс [Смилевец, 2003] как основу метода прогнозирования изменения инженерно-геологических параметров верхней части разреза для зон развития ММП. Метод «сезонных коэффициентов» позволяет сократить многозначность результатов интерпретации кривых ВЭЗ путем обработки статистических данных об изменении формы кривых. Анализ таблиц с данными Кс с большой степенью уверенности позволяет сделать вывод о том, что значения коэффициентов, особенно для малых полуразносов, имеют тенденцию к уменьшению значений с понижением географической широты исследуемых участков. Это объясняется рядом причин: климатическими условиями исследуемого объекта (толщина снежного покрова в зимнее время, величина отрицательных температур воздуха и пород в зимнее время); географическим положением; сменой криогенных структур и литологических комплексов ВЧР газовых месторождений в районе Полярного Круга.

На основании опыта работ в зонах развития ММП, проведения исследований на контрольных участках предложена методика прогнозирования изменений параметров верхней части разреза, позволяющей более рационально выбирать площадки участки для строительства технических сооружений в зонах развития термокарста и других геокриологических процессов. Также предложена технология определения глубины заложения фундаментов технических сооружений. Тщательное изучение такого глобального явления, как вечная мерзлота, необходимо для решения вопросов рационального природопользования, прогноза глобальных природных процессов и обеспечения устойчивого развития северных территорий.

Рис.1. Районирование севера Западной Сибири по потенциальной возможности развития термокарста при удалении растительного покрова Зоны потенциального развития термокарста: I – удаление растительного покрова не вызовет многолетнего протаивания ни в одном типе микрорайонов; II – удаление растительного покрова может привести к развитию многолетнего протаивания и тепловых просадок лишь на участках с избыточным снегонакоплением (ложбины стока, межбугровые понижения, опушки лесов и т.д.); III – развитие многолетнего протаивания и тепловых осадок при удалении напочвенной растительности потенциально возможно на участках с нормальным снегонакоплением; удаление растительного покрова не вызовет многолетнего протаивания пород; IV – удаление растительного покрова приведет к развитию многолетнего протаивания и тепловых осадок на всех участках, где распространены ММП (торфяники и бугры пучения).

Месторождения: 1 – Харасавейское, 2 – Бованенковское, 3 – Ямбургское, 4 – Межвежье, 5 – Северо-Уренгойское, 6 – Песцовое, 7 – Юбилейное, 8 – Уренгойское, 9 – Заполярное, 10 – Западно-Заполярное, 11 – Яро-Яхинское, 12 – Южно-Русское 1. Смилевец О.Д. Комплексные геофизические исследования верхней части геологического разреза при проектировании технических сооружений в нефтегазоносных районах криолитозоны. – Саратов: Изд-во «Научная книга», 2003. – 167 с.

2. Трофимов В.Т., Барда Ю.П., Дубиков Г.И. Криогенное строение и льдистость многолетнемерзлых пород Западно-Сибирской плиты. – М.: издво МГУ, 1980. – 246 с.

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЕКОВОГО ХОДА СРЕДНЕЙ ТЕМПЕРАТУРЫ

ВОЗДУХА В Г. РОСТОВЕ-НА ДОНУ

1. Исследование структуры рядов с помощью метода SSA В рамках метода SSA на основе исследуемого ряда строится траекторная матрица, затем происходит ее разложение матрицы по главным компонентам. В нашей работе с помощью метода SSA исследованы структуры 72 рядов, включающих в себя среднесуточные температуры воздуха для каждого месяца за разные промежутки времени. В качестве характеристики структуры ряда были выбраны следующие показатели:

количество ГК, описывающее не менее 96% дисперсии значений; и доля дисперсии, описываемой первой ГК. Результаты исследований приведены в таблице 1.

месяц количество ГК, описывающее не менее доля дисперсии, описываемой первой Данные таблицы 1 свидетельствуют о различиях структур рассматриваемых временных рядов. Можно выделить три их типа:

«простые», «переходные» и «сложные». Под «простыми» (май – сентябрь) будем понимать структуры, в которых не менее 96% дисперсии характеризуется одной ГК (трендовой составляющей). «Сложные» структуры характеризуются сложным составом тренда, включающего не менее различных ГК. К ним относятся январь, февраль, март, ноябрь и декабрь.

«Простые» ряды отделяются от «сложных» «переходными» (апрель, октябрь), в которых тренд характеризуется преимущественно 4- различными ГК.

2. Установление выраженности температурных изменений С помощью корреляционно-регрессионного анализа исследовались все 144 временных ряда. Коэффициент регрессии (°С/год), соответствующий углу наклона температурного тренда, отражал направленность и интенсивность температурных изменений в соответствующем ряду.

Полученные результаты приведены в таблице 2. Статистически значимые коэффициенты регрессии (р0,05) выделены полужирным шрифтом.

Углы наклона температурных трендов (коэффициенты регрессии) среднемесячная температура среднесуточная температура 1912 1931 1952 1971 1990 1912 1912 1931 1952 1971 результаты В целом за 98 лет произошло увеличение температур воздуха во все месяцы. В большей степени оно характерно для января, февраля, марта, апреля и декабря, то есть, в основном, для месяцев со «сложной» и «переходной» структурами временного ряда. В меньшей степени изменения проявляются в месяцы с мая до ноября, т. е. в промежутки времени, характеризующиеся, преимущественно, «простой» структурой трендов.

Характер трендов в отдельные периоды столетия нестабилен. Так, если в начале века отмечается значительное понижение температур весной и зимой, то на протяжении всей второй половины столетия этот процесс становится характерен для летних месяцев, особенно июля. В последние 20 лет отмечено статистически значимое повышение температуры воздуха практически во все месяцы, кроме июля.

Проведен комплексный анализ большого объема фактической информации о температуре воздуха в Ростове-на Дону за 98 лет.

Установлены особенности структур временных рядов как для всего периода 1912-2008 гг, так и для отдельных его этапов, проявляющиеся в различной степени сложности тренда. Обнаружена связь структуры ряда с выраженностью температурных изменений. В большей степени межгодовое увеличение температур характерно для января, февраля, марта, апреля и декабря, то есть, в основном, для месяцев со «сложной» и «переходной»

структурами временного ряда.

1. www.meteo.ru/tech/aisori 2. Д.Л.Данилов, А.А.Жиглявский. Главные компоненты временных рядов:

метод "Гусеница". - Санкт- Петербургский университет, 1997. – 120 с.

РАСТИТЕЛЬНЫЕ СООБЩЕСТВА ОПОЛЗНЕВЫХ СКЛОНОВ

КАК ФАКТОРЫ И ИНДИКАТОРЫ ЭКОЛОГО–ГЕОЛОГИЧЕСКИХ

ОПАСНОСТЕЙ ТЕРРИТОРИЙ

Изменение растительности можно отнести к медленно изменяющимся процессам. Растительность – один из важнейших элементов мониторинга геоэкологических процессов и индикаторов геоэкологических опасностей.

Одним из факторов развития оползней является геоботанический, т.е.

распространение растительности по территории. При геоботанических исследованиях проводится описание и картирование растительности, анализ глубины проникновения корней, установление закономерности размещения растительных ассоциаций на оползневых склонах, выявление противооползневой аккумулятивной и задерживающей роли растительности.

Автором получено что, в развитии ландшафтов оползневых склонов условно можно выделить три основных состояния: предоползневое, оползневое и послеоползневое. Предоползневое состояние склоновых ландшафтов характеризуется нарушением динамического равновесия склонов. Функционирование склонов в оползневом состоянии осуществляется через посредство иных процессов, таких как горизонтальное и вертикальное перемещение почвогрунтовых масс под действием силы тяжести, их смещение на более низкий гипсометрический уровень, формирование оползневых почв, сукцессию растительного покрова. В послеоползневом состоянии активность функционирования склонов заметно снижается. Наблюдается упрощение морфологической структуры оползневых склонов, активизация на них делювиальных процессов.

Эффективность распространенного противооползневого метода как высадка древесной растительности на оползневых склонах, спорна.

Несомненно, противооползневой метод искусственной посадки деревьев или насаждений имеет свою эффективность. Основное внимание на таких склонах следует, как указывают некоторые исследователи, уделять не корневой системе насаждений, которая вряд ли сможет «прошить» столь внушительные массы оползневых тел, а способности растений к транспирации. Использование растений для снижения уровня грунтовых вод называют биологическим дренажем, используют чаще всего лесонасаждения и многолетние травы (люцерну) с глубокой корневой системой (3-4 м). Лесные насаждения перехватывают корнями фильтрационные и грунтовые воды и расходуют их на транспирацию. В результате уровень грунтовых вод сильно снижается.

Таким образом, противооползневой эффект может быть достигнут за счет снижения влагонасыщенности склонов вследствие испарения влаги растительным покровом. Для лесных полос подбирают местные породы, выдерживающие сильную жару, сухость воздуха, ветры и другие неблагоприятные условия. Те насаждения которые лучшим образом предотвращают противооползневой эффект, этим требованиям удовлетворяют: вяз мелколистный, лох, клен, ясень а, лучше всего ива и тополь.

Анализ видового состава на различных стадиях зарастания нарушенных территорий позволил выявить следующую закономерность: на первой стадии зарастания видовое разнообразие нарушенных территорий очень низкое и, как правило, это сорные виды. На более поздних стадиях количество видов возрастает и снижается процент сорности.

В условиях городской и пригородной территории днища и склоны оврагов часто зарастает кленом ясенелистным. Скорость зарастания зависит от экспозиции. Быстрее зарастают склоны северных экспозиций, на южных процесс проходит медленнее.

Если в предоползневом состоянии склоны функционировали преимущественно через посредство абиогенных процессов, то в оползневом состоянии в их функционировании резко возрастает роль биотических процессов. При прекращении движения оползня он сразу зарастает растительностью, и начинает восстанавливаться равновесие склона.

Здесь формируются следующие структурные части:

а) зона постепенной трансформации склоновых ландшафтов под влиянием медленного течения грунта выше бровки оползня; б) зона преобразования коренных ландшафтов склона, вследствие регрессивного развития оползней; в) зона формирования оползневых ландшафтов в условиях транзита оползневых масс; г) зона адаптации оползневых ландшафтов в условиях надвига и аккумуляции оползневых масс.

В после оползневом состоянии активность функционирования склонов заметно снижается. Биотическая часть системы вступает в сложные взаимосвязи с ее абиотической частью. Биоценоз при этом выступает как стабилизирующий фактор. Наблюдается упрощение морфологической структуры оползневых склонов, активизация на них делювиальных процессов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

2. Демек Я.К. Теория систем и изучение ландшафта. - М.: Прогресс, 1977. с.

3. Емельянова Е.П. Основные закономерности оползневых процессов. М.:

Недра, 1972. - 310 с.

4. Саратов: комплексный геоэкологический анализ / Под ред. А.В. Иванова. – Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2003. – 248 с.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОСНОВНЫХ

КОМПОНЕНТОВ СРЕДЫ ТЕРРИТОРИЙ РАЗМЕЩЕНИЯ

ПОЛИГОНОВ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ (ТБО)

1-информационного обеспечения. Она включает такие сведения:

об инженерно-экологических условиях размещения полигонов твердых бытовых отходов, их составе, мощности, времени заложения; о наличии (или отсутствии) в основаниях полигона ТБО надежного водонепроницаемого перекрытия (экрана) горизонтов подземных вод, используемых для водоснабжения населенных пунктов;

о составе и величинах вредных веществ биохимического разложения ТБО, содержащихся в фильтратах, в поверхностных и подземных водах, в почвах и грунтах, в воздухе. Их распределение в зонах: рабочей (по ГОСТ 12.1.005-76), острого действия, хронического действия и в прилегающей (к полигону) территории;

о площади водосбора и объемах поверхностных вод, поступающих на участок полигона ТБО. Выявляются площади участков инфильтрации поверхностных вод через породы зоны аэрации и их объемы. Для дисперсных пород важно знать вещественный состав глинистых, пылеватых, песчаных, гравийных включений, их плотность и минеральный состав, состав примесей, скорости фильтрации (коэффициенты фильтрации), лучше градиенты потока вод, состав обменных катионов, а также структурнотекстурные особенности пород (выраженные через скорости продольных и поперечных волн);

о возможности перетока грунтовых вод и (или) техногенных вод ("верховодка") в нижние горизонты подземных вод, используемых или намечаемых для водоснабжения населенных пунктов;

о близко расположенных речных долинах, балках, водохранилищах, озерах, прудах;

о зонах отдыха и маршрутах туризма;

территориях, имеющих историческое значение, в том числе, памятниках архитектуры, природы (уникальные геологические разрезы, геоморфологические элементы рельефа, родники и минеральные источники, геоэкологические процессы и явления. Для данных объектов определяют величины поступления от полигона загрязненных поверхностных вод, состав и поэлементную концентрацию загрязняющих компонентов, преобладающие розы ветров, состав и концентрации вредных веществ в воздухе (позонно);

об окисляемости, цветности, запахе, мутности загрязненных вод, сухом остатке;

о среднемноголетних модулях питания подземных вод и их изменений в пространстве и во времени (в привязке к зонам);

величинах водозаборов поверхностных и подземных вод (с прогнозной оценкой изменений их фильтрационных характеристик);

величинах сбросов загрязняющих веществ в поверхностные и подземные воды с оценкой изменений указанных параметров под воздействием загрязняющих веществ;

о составе и содержании выделяемого биогаза (метана, кислорода, углекислого газа) с выделением участков с разной его концентрацией, степенью пожаро,- и взрывоопасности;

о предельно-допустимых концентрациях (ПДК или концентрациях) токсичных веществ (по СП 11-102-97 "Инженерно-экологические изыскания для строительства") питьевых поверхностных и подземных вод раздельно для веществ:

первого класса опасности (чрезвычайно опасные вещества) – бериллий, ртуть, бенз(а)пирен, линдан, 3,4,-7,8-диоксин, дихлорэтилен, диэтилртуть, галлий, тетраэтил-свинец, тетраэтил-олово, трихлор-бифенил;

второго класса опасности – алюминий, барий, бор, кадмий, молибден, мышьяк, нитриты, свинец, селен, стронций, цианиды;

третьего и четвертого классов опасности – аммоний, никель, нитраты, хром, медь, марганец, цинк, фенолы, нефтепродукты, фосфаты.

2-математических математического, физического, гидрохимического и иного моделирования (раздельно, совместных попарно или в ином соотношении) и используемых для прогнозных оценок современного состояния названных компонентов среды, пространственно-временных прогнозов их изменения.

Помимо необходимого набора алгоритмов стандартных программ, в подсистему следует включать оригинальные программы, составленные по алгоритмам теории распознавания образов, дискриминантных функций, информационных весов и т. п. Все программы должны быть отработаны в компьютерном варианте.

3-выбора и научного обоснования необходимости мероприятий инженерной защиты территории, населения от ущербных проявлений опасных воздействий названных загрязняющих веществ. Подсистема включает результаты анализа экологических условий в зависимости от инженерно-геологических, инженерно-гидрогеологических, инженерногидрологических особенностей территорий размещения полигонов ТБО, выбора критериев, признаков, параметров опасностей для проектных проработок защитных мероприятий. Эти материалы поставляет подсистема информационного обеспечения. Подсистема должна содержать также сведения о:

типовых схемах инженерной защиты от ущербных воздействиях загрязняющих веществ;

неотложные предупредительные и защитные мероприятия по поддержанию динамической устойчивости территории и ее экологического состояния.

Подсистема снабжается пакетами программ для:

обеспечения функционирования спасательных и восстановительных работ;

оперативного прогнозирования инженерно-геологической и экологической обстановки и принятия соответствующих управленческих решений в аварийных экологически опасных ситуациях и некоторые другие программы, специфические для каждой территории.

Для сбора информации о состоянии отдельных компонентов среды и наблюдаемых процессов загрязнения отдельных ее компонентов создается сеть постов стационарных режимных наблюдений. Они оборудуются необходимыми приборами, работающими в автоматическом режиме и передающими собираемую информацию в подсистему информационного обеспечения мониторинга.

Перечисленные выше три подсистемы, составляющие систему мониторинга, должны быть самообучающимися, что отвечает современным требованиям экологического устойчивого существования компонентов природной геологической среды. Реализация этих методологических базовых основ возможна при организации служб эксплуатации систем мониторинга.

Управление службой осуществляется по вертикали. Руководитель службы систем мониторинга (директор) подчиняется руководителям МЧС или Департамента природопользования и охраны окружающей среды, которые имеются в каждом субъекте Федерации и в местных органах власти.

В состав службы на каждом уровне (от федерального до местного) должны входить высококвалифицированные специалисты, в том числе по экологии, инженерной геологии, гидрогеологии, гидрологии и гидрохимии, проектированию инженерной защиты, программированию и экономикофинансовой деятельности.

ТОЧЕЧНОЕ ФОРМИРОВАНИЕ АНТРОПОГЕННЫХ

ОТЛОЖЕНИЙ (НА ПРИМЕРЕ СИСТЕМЫ СВАЛОЧНЫХ ТЕЛ В

ПРЕДЕЛАХ ТЕРРИТОРИИ САРАТОВА)

На территории Саратова известны несколько десятков свалок отходов, различающихся по составу отложений и занимаемой площади.

Санкционированные места складирования отходов расположены вне основных жилых массивов, несанкционированные – повсюду. Особенно интенсивно загрязнены овражно-балочные и речные долины. Отмечаются несанкционированные свалки в долинах многих оврагов, около аэродрома авиационного завода, в подуступной части Лысогорского плато и других территориях.

Полигон настоящего исследования расположен на месте карьера Силикатного завода, на крупном местном субширотном водоразделе внутри Приволжской котловины в районе Октябрьского поселка (ранее – Агафоновка). Полигон окружен жилым фондом, представленным преимущественно малоэтажной частной застройкой, с востока к участку примыкает промзона ОАО «Завод силикатного кирпича». На изучаемом участке песчаный карьер для местных нужд разрабатывался с конца XIX века. С 1938 года месторождение эксплуатировалось заводом силикатного кирпича. К 1980-м годам разработка песчаных толщ прекратилась и в карьере стали стихийно возникать свалочные тела.

По нашим наблюдениям, выполненным в июне 2011 года, за сутки свалка принимает около 50 автомашин «КамАЗ». Отходы отсыпаются в направлении остатков карьерных форм (восточный склон насыпного тела).

Данный объект можно рассматривать в качестве локальной «точки роста» и распространения техногенных образований на площади города. Размеры территорий, занятых антропогенными отложениями и формами рельефа, неуклонно увеличиваются практически повсеместно [Котлов, 1978;

Несмеянов, 2009]. За период 2005-2011 гг. длина свалки в поселке Октябрьском увеличилась в 1,6 раза, ширина – в 1,4 раза, объем грунта оценивается величиной около 700 тыс. м3. На участке имеем дело с наложением вторичной антропогенной формы (насыпи) на первичную (карьер). Первоначально, во время разработки карьера по добыче песка, создавался антропогенный гипорельеф. Затем, при образовании и росте насыпного геологического тела, создавался гиперрельеф. Современные абсолютные отметки превышают значения, отмечавшиеся в естественноприродных условиях до трансформации при карьерной разработке.

Аккумулятивный рельеф имеет высоту около 23-25 м относительно днища карьера, поэтому его можно классифицировать как высокую форму. Склоны имеют крутизну до 50° и подвержены комплексу инженерно-геологических процессов. При осыпании северного борта часть отходов достигает гаражного массива, что обусловило необходимость сооружения в 2007 г.

подпорной стенки.

В настоящее время ликвидация многометровых толщ отходов практически невозможна, следует рассматривать вариант фиксации загрязнителей на месте. Необходим детальный анализ санитарного и экологического влияния свалки на прилегающие территории (изучение геохимических особенностей отложений, наличия веществ первого и второго классов опасности), создание геоинформационной базы данных. Главные контролируемые параметры – почвенный покров, подземные воды и атмосферный воздух. Комплексный мониторинг может потребовать достаточно длительное время. По завершении комплекса санитарноэкологических мероприятий необходимо рассмотреть варианты возможного дальнейшего функционального использования площади. В зависимости от перспектив развития территории следует планировать инженернотехнический этап рекультивации, на котором, в первую очередь, осуществляется вертикальная планировка и обеспечивается устойчивость откосов относительно развития инженерно-геологических процессов.

Абсолютное преобладание в составе отложений грунтовых толщ и инертных материалов (бетонные блоки, обломки кирпича и бетона и пр.) позволяет рассматривать достаточно широкий спектр вариантов функционального использования территории.

Таким образом, на изученной территории антропогенная трансформация геолого-геоморфологического субстрата имела несколько стадий. На первой стадии (вторая половина XIX века – рубеж 70-80-х годов ХХ века) происходило заселение территории и использование ресурсной функции литосферы при разработке песчаного карьера. Была создана значительная по площади отрицательная форма рельефа на месте выпуклого склона. Здесь находилось одно из крупнейших местонахождений скелетов кремневых губок из нижнесантонского «губкового» горизонта и остатков позвоночных.

В силу геоморфологических (наличие крупной отрицательной формы рельефа) и экономических (наличие транспортных путей, удаленность от центра города) причин создались благоприятные условия для точечного накопления антропогенных (техногенных) грунтов. С 1980-х годов по настоящее время протекает вторая стадия, при которой на месте карьера возникает крупная антропогенная насыпная форма рельефа, уже превысившая абсолютные высоты, характерные для природного, ненарушенного склона. В ближайшее время, по мере исчерпания возможности складирования отходов, территория вступит в третью стадию антропогенного развития. Рельеф будет рекультивирован и выровнен.

В процессе увеличения объемов антропогенного геологического тела неизбежно возникнет проблема ограничения его площади. Возможны, как минимум, два сценария. При первом границами выступят зоны застройки – жилая, промышленная, гаражная. В этом случае возникнут геоэкологические проблемы, связанные с геодинамической неустойчивостью высоких бортов насыпи, переносом ветром, поверхностными и подземными водами антропогенных отложений и разнообразных соединений. Будет создан рельеф с высоким вертикальным расчленением, что затруднит развитие инфраструктуры района. При втором сценарии насыпные отложения заполнят карьерную форму полностью. Встанет вопрос о переносе многих десятков гаражей. На первый план выступят проблемы устойчивости грунтовых толщ к суффозионно-просадочным явлениям, геохимических и гидрогеохимических процессов во внутригрунтовой толще и верхнем чехле коренных отложений. Несомненным плюсом полной засыпки карьерной формы является возможность широкого спектра использования территории.

Работы выполнены в рамках реализации аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы на 2009годы» по заданию Минобрнауки России по тематическому плану НИР СГТУ, тема НИР «Исследование инженерно-геоэкологических и экологогеологических закономерностей эволюции сложных природно-техногенных систем (на примере антропогенно-нагруженных территорий Среднего и Нижнего Поволжья)».

1. Котлов Ф.В. Изменение геологической среды под влиянием деятельности человека. – М.: Недра, 1978. – 263 с.

2. Несмеянов С.А., Воейкова О.А., Каздым А.А. и др. Техногенные образования как геологическая формация // Геоэкология. – 2009. – №5. – С. 387-398.