Оценка техногенного физического загрязнения геофизическими методами.

Техногенное физическое загрязнение определяет инженерно-геологические и экологические качества окружающей среды, играющей роль вмещающей среды, основания инженерных сооружений или среды обитания. Эффективность использования геофизических методов при оценке изменений окружающей среды при наличии физического загрязнения определяется тем, в какой мере эти изменения отображаются в измеряемых геофизических параметрах. Геофизические методы при изучении техногенного физического загрязнения и оценке его воздействия на живые организмы применяются для решения следующих задач:

· определения параметров источников техногенного физического загрязнения;

· определения характеристик техногенных физических полей и размеров зон влияния источников.

При определении параметров источников техногенного физического загрязнения следует руководствоваться классификацией, в соответствии с которой источники по геометрической форме и размерам подразделяются на точечные, линейные, распределенные по площади (площадные) и объемные.

В зависимости от вида создаваемого источниками поля может варьировать число измеряемых параметров. Так, для акустического, вибрационного и электромагнитного полей измеряются обычно частотные и амплитудные характеристики, тогда как для температурного, электрического и радиационного полей проводится измерение лишь одного параметра - температуры, напряженности поля или мощности дозы ионизирующего излучения. Проведение многократных измерений в течение длительного времени позволяет получать пространственно-временные характеристики источников техногенного физического загрязнения.

Определение характеристик техногенных физических полей и размеров зон влияния источников осуществляется проведением в окрестностях этих источников геофизических наблюдений. Конфигурация сети наблюдений в пределах обследуемых территорий определяется, в первую очередь, геометрической формой и размерами источников (если они известны). В случае точечного источника наблюдения следует проводить по радиальной системе профилей с центром схождения радиусов-профилей в месте расположения источника, если оно известно. Наблюдения рекомендуется начинать с конца профиля, обращенного в сторону источника, и продолжать до тех пор, пока величины измеряемых параметров не станут сопоставимыми с их фоновыми значениями для данной территории. Расстояния между точками наблюдения на отдельных профилях следует выдерживать постоянными, но можно также и увеличивать по мере удаления от источника, поскольку скорость убывания величины измеряемого параметра уменьшается с увеличением расстояния от источника. Примером, иллюстрирующим возможный характер изменения техногенного физического поля по мере удаления от его источника, могут служить графики изменения уровня вибрационного поля, создаваемого различными источниками, в зависимости от расстояния до источников. Подобного рода графики приведены на рис. 6.5.

Рис. 6.5. Изменение поля вибрации, создаваемого различными источниками, при увеличении расстояния до источника: 1 - вентиляционная шахта; 2 - автомобильный транспорт; 3 - железнодорожный транспорт; 4 - трамвай; 5 - механический копер

В случае линейного источника измерения следует проводить вдоль профилей, ориентированных в крест простиранию источника и отстоящих друг от друга на равном расстоянии. Расстояния между точками наблюдения вдоль профилей следует выбирать, руководствуясь теми же соображениями, что и в случае точечного источника. Во всех случаях расстояния между отдельными профилями и точками наблюдений на них не должны быть меньше 1 см в масштабе представляемых графических материалов (графиков, карт, планов и схем).

Это значит, что если работы проводятся в масштабе 1:10000 или 1:5000, то расстояния между профилями и точками наблюдений не должны быть меньше 100 или 50 м соответственно. Исключение могут составлять лишь детализационные измерения, при которых допускаются расстояния между точками наблюдения, меньшие 1 см в масштабе представляемых графических материалов. При оценке уровня техногенного физического загрязнения, вызываемого распределенными по площади или объемными источниками, геофизические измерения следует проводить по равномерной сети наблюдений с одинаковыми расстояниями между профилями и точками наблюдений. Густота сети наблюдений определяется тем же пространственным критерием - рядовые пункты наблюдения следует располагать по отношению друг к другу не ближе 1 см в масштабе представляемых графических материалов.

Изучение характеристик техногенных физических полей проводится сейсмоакустическими, электромагнитными, термическими, радиометрическими геофизическими методами как в наземном, так и в воздушном и скважинном вариантах.

Результаты геофизических наблюдений представляются в виде графиков, показывающих изменение измеряемых параметров техногенных физических полей вдоль профилей, или в виде карт, планов и схем, отображающих пространственное изменение параметров. На картах, планах и схемах должны быть показаны все источники, создающие техногенные физические поля.

Пространственное распределение изучаемых техногенных физических полей, уровня воздействия (загрязнения) можно отображать изолиниями соответствующих параметров (уровня шума, виброскорости или виброускорения, температуры, напряженности электрического поля, коэффициента униполярности, мощности дозы ионизирующего излучения и т.д.) или посредством разделения (зонирования) исследуемой территории на участки, различающиеся по уровню техногенного физического воздействия, по степени физического загрязнения и, соответственно, по сформировавшейся экологической ситуации.

Техногенное физическое воздействие, степень вызываемого им физического загрязнения, а также создавшуюся экологическую обстановку и условия жизнедеятельности людей можно оценивать посредством деления всего диапазона изменения условий на четыре категории - слабое, умеренное, сильное и опасное воздействие; низкая, средняя, высокая и очень высокая степень загрязнения; экологическая норма, экологический риск, экологический кризис и экологическое бедствие; комфортные, дискомфортные, очень дискомфортные и опасные условия для жизнедеятельности людей. Для наглядности такое деление приведено в виде таблицы (табл. 6.2), где также показана градация вызываемых физическим загрязнением изменений состояния человеческого организма от безусловного здоровья до патологии (болезни), коррелирующаяся с соответствующими оценочными геоэкологическими категориями.

В соответствии с приводимой таблицей к первой категории - слабому техногенному физическому воздействию (низкой степени техногенного физического загрязнения, экологической норме, комфортным условиям) - можно отнести такое воздействие, при котором не возникает ситуаций, выходящих за рамки естественных вариаций состояния окружающей среды и условий существования живых организмов, включая человека.

Ко второй категории - умеренному воздействию (средней степени загрязнения, экологическому риску, дискомфортным условиям) - следует относить воздействие такого уровня, при котором могут возникать заметные изменения окружающей среды и условий существования живых организмов, не требующие, однако, специальных мероприятий для устранения последствий этих изменений.

Третья категория - сильное воздействие (высокая степень загрязнения, экологический кризис, очень дискомфортные условия) - предполагает воздействие такого уровня, при котором возникающие в окружающей среде и условиях существования живых организмов изменения требуют специальных мероприятий, направленных на предотвращение негативных последствий воздействия.

Т а б л и ц а 6.2

Четвертая категория - опасное воздействие (очень высокая степень загрязнения, экологическое бедствие, опасные условия жизнедеятельности) - предполагает такой уровень воздействия, при котором возможны разрушительные и катастрофические изменения в окружающей среде, деградация и гибель представителей животного и растительного мира и в том числе патологические изменения в организме человека с самыми серьезными негативными последствиями.

В качестве граничных значений при разделении уровня воздействия или степени загрязнения окружающей среды на указанные четыре категории выбираются количественные показатели, регламентируемые действующими санитарными и техническими нормативными документами или определяемые опытным путем, которые отвечают определенному состоянию среды, совокупности условий существования живых организмов и в первую очередь людей. Примером выбора такого рода показателей может служить разделение по уровню шумового загрязнения, вызываемого воздействием техногенного акустического поля. Так, интервал изменения уровня шума (звука) от 0 до 35 дБ соответствует слабому воздействию (низкой степени шумового загрязнения, экологической норме, комфортным условиям жизнедеятельности), интервал от 35 до 80 дБ - умеренному воздействию (средней степени шумового загрязнения, области экологического риска и дискомфортным условиям жизнедеятельности людей), интервал от 80 до 120 дБ - сильному воздействию, высокой степени шумового загрязнения, области экологического кризиса и очень дискомфортным условиям существования для человека, а интервал за пределами 120 дБ отвечает опасному воздействию, очень высокой степени шумового загрязнения, области экологического бедствия и опасным условиям с точки зрения жизнедеятельности людей. Подобным же образом могут быть выбраны граничные значения и для других видов техногенного физического загрязнения.

Результативные карты, планы и схемы могут содержать сведения, касающиеся одного какого-либо вида загрязнения (так называемые аналитические карты, планы или схемы) или совокупности видов загрязнения (синтетические карты, планы или схемы). В зависимости от цели составления подобного рода карт, планов или схем выбираются и соответствующие критерии для оценки суммарного (интегрального) техногенного физического загрязнения.