Методика полевых исследований
Пробы почв, пород, растительности и снежного покрова отбираются по сети, которая зависит от масштаба исследования.
При отборе проб почв, горных пород, биогенной массы выполняют горно-буровые работы, которые включают проходку шурфов и скважин. Глубина шурфов от 0,06 м до 5 м в зависимости от масштаба исследования, от глубины залегания плотной породы или появления воды. Пробы почв отбираются снизу, из середины и с поверхности генетического горизонта. Глубина опробования в шурфах от 0,06 до 1,2 м. В очагах загрязнения дополнительно берется объединенный образец из 12-15 проб. Средний вес проб составляет около 300 г. Пробы отбираются в матерчатый мешочек. В журнале приводится описание почв: механический состав, цвет, структура, влажность, плотность, наличие бытовых и промышленных отходов и т. д.
Отбор подстилающих пород проводится по литологическим горизонтам до глубины залегания уровня подземных вод. Отобранные образцы весом до 0,5 кг упаковываются в мешочки, где указывается номер пробы. Дается описание образцов и генетического горизонта, его глубина залегания и мощность. Разрезы, вскрытые шурфами и скважинами, проверяются на радиоактивность гамма-спектрометром или гамма-каротажем (на каждый горизонт одна точка).
Если необходимо в шурфах и скважинах провести атмогео-химические исследования, то пробы отбираются в стеклянные пробоотборники сразу после вскрытия исследуемого горизонта. Тут же газ десорбируют с помощью дегазатора под насыщенный раствор поваренной соли. Донные отложения целесообразно отбирать по поперечному профилю русла, поэтому в каждой точке опробования получаем объединенную пробу из 3-5 образцов, взятых с глубины 20-40 см. Если дно русла покрыто техногенными илами, пробы берутся по всей мощности илового слоя. Масса пробы 200-300 г. Донные отложения озер отбираются вне литоральной зоны по слоям или в виде объединенной пробы. Для этого используются пробоотборники: дночерпатели, драги, стратиметры, трубки. В болотах пробы берут с верхнего слоя торфяника до глубины 20-30 см. Пробы помещают в отдельные герметически закрытые сосуды и хранят в охлажденном (от 0 до 3°) или замороженном состоянии (до -20°), в дневнике проводят морфологическое описание.
Опробование донных отложений обычно совмещается с гидрохимическим опробованием поверхностных вод. При мелко - и среднемасштабных исследованиях водотоки длинной 5-10 км анализируются в верховье и приустьевой части. Более протяженные – в среднем через 5-10 км, интервалы опробования крупных рек – 10-25 км. При крупномасштабных исследованиях отбор проб производится через 1-3 км, а в зонах влияния конкретных источников сеть сгущается. Опробованию подлежат участки впадения притоков и участки, наиболее подверженные техногенному загрязнению, например, места сброса сточных вод и т. д.
Пробы воды берутся у берега и стрежня с поверхности воды, на определенных глубинах (0,5; 3 м от дна) и со дна. На мелких водотоках пробы отбираются на стрежне реки с глубины 0,2 м. Объем одной пробы около 5 л. Смешанные пробы представляют средние данные о составе воды. Пробы отбираются вручную или автоматически. Для глубинных проб используются батометры. Хранят пробы в чистой полиэтиленовой или стеклянной посуде, закрытыми резиновыми пробками, в холодильнике при температуре 3-5° [19, 20, 21].
Опробование снежного покрова производится на всю его мощность. Во второй половине зимы по профилям (2-3 профиля на один лист съемки), ориентированных по направлению розы ветров, или по сети опробования берутся пробы из снегового шурфа.
Пробы отбираются с учетом элементов рельефа: на водоразделах, склонах, террасах, поймах рек, вблизи лесозащитных полос; на участках газопылевых выбросов сеть опробования сгущается. В точке наблюдения определяется мощность снега, плотность при помощи снегомера, описывается рельеф, растительность и степень загрязнения снега. Для получения 3 - 4 литров оттаявшей воды необходимо 5 - 7 кг снега. Одно десятилитровое ведро снега соответствует приблизительно 3 литрам оттаявшей воды. Оттаивание происходит при комнатной температуре.
Пробы атмосферного воздуха на содержание пыли отбираются воздухоотборниками в основном в местах техногенного загрязнения. Наиболее распространенный метод отбора проб – фильтрование. Продолжительность отбора при определении разовых или среднесуточных концентраций составляет 20-30 минут, при непрерывном отборе – 24 часа. Для определения концентраций пыли у поверхности земли пробы берутся на высоте от 1,5 до 3,5 м. Для каждого техногенного объекта устанавливают предельно-допустимый выброс – ПДВ и временно согласованные выбросы – ВСВ.
Пробы растительности отбирают одновременно с пробами почв. Отбирают простые (один вид растения в одной точке) или составные пробы. Исследуются лишайники, мхи, молодые ветви кустарников и деревьев, желательно засохших. При опробовании культурных растений отбираются те части, которые употребляются в пищу. Вес пробы в сыром виде около 1 кг.
Для исследования подземных вод пробы берутся из скважин родников, реже из колодцев. Количество скважин зависит от масштаба и сложности работ. Например, в масштабе 1:200000 количество скважин колеблется от 5 до 11 на 1000 км2. Из скважин пробы берутся после откачки. При отборе проб, помимо специальных опробователей (типа ОГП, ОПК и др.), используются пробоотборники различных конструкций от простейшего (бутылка с пробкой и грузом на шнуре) до современных, которые обеспечивают отбор проб воды и газа из скважин больших глубин. В процессе отбора пробы фильтруются и тут же проводятся химико-аналитические исследования.
Опробование техногенных пород осуществляется в основном скоростными методами по профилям, проходящим через эти отложения от источника к границам зоны их влияния.
Радиометрические определения (пешеходные) производятся во время маршрутов на высоте 1 м от поверхности земли. Наблюдения ведутся на площадке 5х5 м по углам и в центре, берется средний результат.
При радиогеохимических наблюдениях исследуются поверхность и разрез по каждому литологическому горизонту.
Проба грунта отбирается при помощи металлического цилиндра диаметром 14 см и высотой 5 см. Образцы запаковываются в полиэтиленовые пакеты. Пробы из шурфов (глубиной 0,7 - 1,0 м) отбираются послойно снизу вверх бороздовым методом. Глубина борозды 5-7 см. Мощность опробованных слоев 2-5 см, ближе к поверхности она уменьшается. Пробы воды берутся с помощью концентратора объемом 100-120 л. Перед отбором все оборудование промывают подкисленной водой (рН < 3).
В концентратор с водой добавляют растворы солей и растворы, вызывающие выпадение осадка (феррицианиды, сода, щелочи, соли меди, никеля). Через некоторое время выпадает окрашенный осадок. Он сливается в канистры, доставляется на полевую базу. Через 1-2 суток, когда объем раствора, сократится до 1 литра, можно проводить гамма-спектрометрические исследования .
При поиске, разведке и разработке месторождений документируются нарушения рельефа, растительности, почв, экзогенные геологические процессы; оцениваются нарушения технологии производства: утечки загрязненных вод, места их сбросов, наличие свалок и т. д.; определяется площадь загрязнения, возможные пути миграции поллютантов; изучаются техногенные породы.
В районах, прилегающих к техногенным объектам, в том числе к месторождениям, кроме сетевого опробования применяют метод створов или радиально-лучевой метод.
От объекта по преобладающему направлению розы ветров закладывается створ на расстоянии до 100 км с шагом опробования 0,5; 1,2 до 10 км, далее через 2-5 км в зависимости от масштаба до 30 км, далее с шагом 10 км. В противоположную сторону пробы отбираются через 0,5; 1, 2, 4, 10 км. Перпендикулярно к основному закладывается поперечный створ с шагом опробования 0,5; 1, 2, 4, 10 км.
Пробы почв и почвообразующих пород отбирают из шурфов с интервалом для первых 0-2, 2-5, 5-10 см и далее через 10 см, для вторых – через 20 см (но не менее трех образцов). Пробы подстилающих пород берутся из шурфов и скважин из каждого литологического горизонта, но не реже чем 0,5 м, а глубже 10 м – через 1 метр и с контактов пород.
При радиально-лучевом методе (отбор проб по трансектам) профили закладываются под разными углами к направлениям господствующих ветров, учитывая формы рельефа. Их протяженность колеблется от 1 до 100 км. Пробы отбираются через определённые интервалы, которые увеличиваются по мере удаления от объекта.
К специальным методам собственно экологической геологии отнесены эколого-геологическое картирование, функциональный анализ эколого-геологической обстановки, эколого-геологическое моделирование и эколого-геологический мониторинг.
Экологическая специфика этого метода заключается в получении площадной информации и отображении в картографических моделях всех факторов, влияющих на эколого-геологическую обстановку (от конкретного воздействия на экологический компонент до экологических последствий этого воздействия). Итогом исследования является эколого-геологическая карта оценочного или оценочно-прогнозного типа, выступающая основой для обоснования управляющих решений соответствующими органами.