Геоэкология

Под геоэкологическими процессами следует понимать изменения, происходящие в геологической среде (недрах) под влиянием техногенных (антропогенных) воздействий, приводящие к негативным экологическим последствиям.

Геоэкологический мониторинг в городе Москве осуществляется по основным взаимосвязанным направлениям: мониторинг грунтовых вод и мониторинг экзогенных геологических оползневых и карстово-суффозионных процессов.

Режимные наблюдения за состоянием грунтовых вод проводятся по 154 наблюдательным скважинам государственной территориальной сети, а также естественным выходам на поверхность подземных вод - родникам.

Систематическое изучение оползней проводят с середины 50-х годов. В результате этих работ к настоящему времени достаточно хорошо изучена природа оползней, закономерности их распространения и развития. В Москве в настоящее время ведутся наблюдения за 14 глубокими и 77 мелкими оползнями.

Основные задачи геоэкологического мониторинга в городе Москве:

- мониторинг грунтовых вод (гидрогеологический мониторинг), оценка гидродинамического, температурного, гидрогеохимического режима грунтовых вод по скважинам и родникам на территории города;

- мониторинг экзогенных геологических процессов: оценка, контроль, прогноз развития оползневых, карстово-суффозионных процессов;

- контроль состояния пунктов государственной территориальной наблюдательной сети города и локальный сети на участках Воробьевы горы и МГОМЗ "Коломенское".

- своевременное выявление участков развития опасных геоэкологических процессов.

сайт ГПУ «Мосэкомониторинг» (http://www.mosecom.ru)

Мобильные пункты экологического мониторинга.

Для комплексной оценки экологического воздействия на исследуемой территории существуют стационарные и передвижные станции экологического мониторинга. В России выпускаются станции "САФ", "ГИДРОТЕСТ", Атмосфера-11, "InterANALIT", АНКОС-АМ, СОЭМ, передвижная химико-радиометрическая лаборатория АО "НПО Химавтоматика", станция экологического мониторинга ИПЦ "Геокомплекс" и ряд других на базе автомобилей ГАЗ-66, Газель, УАЗ, Камаз, Урал. Аналогичного назначения станции выпускаются за рубежом, например, "ZEISS" (Германия), "NEOLAB" (Италия). Данные отечественные и зарубежные станции специализируются на оценке определенных экологических параметров либо в промышленной зоне, либо жилой зоне. Это контроль или атмосферы, или воды, или грунта. Рассмотрим комплектацию и работу мобильного пункта экологического мониторинга на примере специализированной автомашины "СЭМ-1" (Станция экологического мониторинга) по ТУ 452160-45213414-01.

Общий вид специализированной автомашины СЭМ-1

Станция представляет собой автомобиль КАМАЗ (разработан вариант и на базе автомашины Урал), в кузове которого установлена многоцелевая универсальная модульная лаборатория, оснащенная приборами и оборудованием для отбора и анализа проб воды, воздуха почвы, метеорологических параметров.

Приборный комплекс СЭМ-1 состоит из отдельных функциональных блоков, которые можно объединить в следующие группы:

1. Комплекс приборов и оборудования для отбора и анализа проб воздуха, воды, почвы.

2. Метеостанция (измерение температуры, влажности воздуха, атмосферного давления, скорости и направления ветра).

3. Блок радиационного контроля.

Приборный комплекс мобильной станции экологического мониторинга

Все используемые приборы сертифицированы, а методики аттестованы. Станция укомплектована в основном приборами и оборудованием, производимым в России. Приборное обеспечение станции позволяет измерять и контролировать следующие параметры:Сероводород, аммиак, диоксид азота, оксид углерода, диоксид серы в воздухе;

Содержание углеводородных газов в пробах воздуха;

Фенол в пробах воды;

Нефтепродукты в пробах воды и почвы;

Фосфаты, хлориды, сульфиды в пробах воды;

Ионный состав и рН воды;

Тяжелые металлы в пробах воды и почвы;

Метеопараметры;

Интенсивность гамма-излучения.

Диапазоны измерения экологических параметров достаточно широки. Так, содержание в воздухе углеводородных газов измеряется в диапазоне 0-500 мг/м³; сероводорода 0,001-0,2 мг/м³; диоксида серы 0,01 - 2 мг/м³; меркаптанов ММ 10^-6до 80 мг/м³; меркаптанов ЭМ 10^-5до 20 мг/м³; сажи 0,05-10 мг/м³; окислов углерода и азота v 0-50 мг/м³и 0-30 мг/м³соответственно.

Блок измерения качества воды обеспечивает измерение содержания различных ингредиентов в следующих диапазонах: сульфаты 50-300 мг/л; хлориды 11-3500 мг/л; нитриты 0,46-4600 мг/л; нитраты 0,31-6200 мг/л; кислород 0-19 мг/л; карбонаты и бикарбонаты 5,0-5000 мг/л;  железо 0,1-1,5 мг/л; нефтепродукты 2-500 мг/л.

В пробах почвы содержание нефтепродуктов измеряется в диапазоне от 2 до 500 мг/кг; сорбированных углеводородных газов 0,1-1,0 мг/кг; сероводорода 0,1-1,0 мг/кг.

Процесс экологического мониторинга окружающей среды осуществляется в несколько этапов.

Сначала производится отбор проб и подготовка их к анализам. Для этого лаборатория укомплектована пробоотборниками, емкостями для хранения проб, оборудованием для подготовки к анализам (устройства очистки и осушки воздуха, фильтры и магнитные мешалки для воды, сита для проб почвы, химическая посуда и реактивы).

Затем осуществляется приборный анализ качества воды, воздуха и почвы. Показания приборов, подключенных к персональному компьютеру, фиксируются и обрабатываются с использованием специально разработанной компьютерной программы экологического мониторинга. Результатом работы программы является общая картина экологического состояния контролируемого участка, района.

Рабочее место оператора СЭМ-1

Мобильность и автономность станции позволяет оценивать состояние экологической обстановки на участках, достаточно удаленных друг от друга, и таким образом оценивать ситуацию в достаточно больших районах. К контролируемым районам могут относиться города, сельские районы, промышленные зоны, предприятия нефтегазодобывающего комплекса, ТЭЦ, окрестные зоны нефтегазопродуктопроводов, пункты сбора и первичной подготовки нефти и т.д.

Станция СЭМ-1 оборудована автономным генератором электроэнергии и системой жизнеобеспечения, включающей обогреватели, кондиционер, вентиляторы, осветительные приборы, мебель, холодильник, СВЧ-печь. Кузов станции, внутри которого расположена лаборатория, выполняется металлическим, утепленным, с входной дверью и двойными окнами.

Наземные топографические системы измерений

Мензульная съемка

Сущность съемки. Мензульная съемка - топографическая съемка, выполняемая непосредственно в поле с использованием мензулы и кипрегеля. Горизонтальные углы не измеряют, а строят графически, поэтому мензульную съемку называют углоначертательной. При съемке ситуации и рельефа расстояния измеряют, как правило, дальномером, а превышения определяют тригонометрическим нивелированием (измерением высоты объекта или рельефа). Построение плана непосредственно в поле дает возможность устранить грубые ошибки при съемке и достигнуть наиболее полного соответствия между топографическим планом и местностью.

Мензульную съемку применяют на небольших участках при отсутствии материалов аэрофотосъемки или при экономической целесообразности. Ее достоинства - наглядность и возможность получения плана на месте производства работ; недостатки - большая затрата времени в полевых условиях, зависимость от погодных условий и громоздкость съемочного оборудования. Мензульная съемка включает в себя подготовку планшета, на котором строится план мензульной съемки; создание на местности планово-высотного геодезического съемочного обоснования; съемку ситуации и рельефа местности; вычерчивание и оформление плана.

Достоинства и недостатки мензульной съемки. Основное достоинство мензульной съемки состоит в том, что в процессе работы можно контролировать ее результаты, сопоставляя их с местностью. Контуры и рельеф изображаются при этой съемке не заочно, как в тахеометрии, а непосредственно на местности, что дает возможность исполнителю наиболее верно и полно отражать на планшете особенности ситуации и рельефа, пополняя показания инструмента личными наблюдениями. Совместная съемка ситуации и рельефа при помощи мензулы особенно целесообразна на небольших площадях и в трудных условиях местности, когда, например, местность изобилует контурами или когда сильно выражен рельеф. Следует, однако, учитывать, что мензульная съемка требует хорошей, не дождливой погоды.

Для выполнения мензульной съемки применяют мензулу, кипрегель и рейку; внешний вид комплекта приборов изображен на рисунке.

8

Комплект приборов для выполнения мензульной съемки

1 - винт, 2 - линейка основная, 3 - линейка масштабная, 4 - линейка дополнительная, 5 - уровень, 6 - уровень зрительной трубы, 7 - зеркало уровня вертикального круга, 8 - маховичок трубки, 9 - штифт наколочный, 10 - буссоль, 11 - мензульная доска, 12 - диск, 13 - винт наводящий, 14 - винт, 15 - винт закрепительный.

Геометрические измерения при мензульной съемке

При мензульной съемке горизонтальные углы не измеряют, а строят на планшете графически; для этого планшет должен быть ориентирован на местности. Над точкой А местности центрируют точку а планшета. Планшет устанавливают в горизонтальное положение и ориентируют по линии AB. Наводят трубу кипрегеля на точку C местности и проводят карандашом по линейке кипрегеля направление на точку C.

Угол bac на планшете - это горизонтальный угол B'A'C', т.е. искомый горизонтальный угол. Можно сказать, что плоскость планшета выполняет роль лимба с центром в точке a, а отсчет по лимбу заменяется прочерчиванием наблюдаемого направления. Мензульную съемку иногда называют углоначертательной.

Для определения планового положения точки C остается только измерить горизонтальное проложение линии AC и отложить его от точки a на прочерченном направлении в масштабе съемки. Затем измеряют превышение точки C относительно точки A, вычисляют отметку точки C и подписывают ее на плане; съемка точки C закончена.

Мензульная съемка выполняется полярным способом, при этом направление полярной оси задается направлением, по которому ориентирован планшет.

Использование Кипрегель-автомата.Кипрегель-автомат в отличие от простого кипрегеля позволяет определять по дальномерному отсчеты lS горизонтальное проложение линии, а по отсчету lh - превышение пикета относительно горизонта инструмента. Теория кипрегеля-автомата такая же, как и теория тахеометра-автомата.

У кипрегеля-автомата КН труба дает прямое изображение, номограммные кривые проходят по всему полю зрения трубы и основная кривая находится внизу поля зрения. На трубе кипрегеля-автомата крепится цилиндрический уровень, который дает возможность использовать кипрегель в качестве нивелира. Если местность вокруг точки установки мензулы не имеет больших перепадов высот, то превышения высотных пикетов можно определять через горизонт прибора. Для этого устанавливают пузырек уровня на трубе в нуль пункт и берут отсчеты по рейке.

Фототеодолитная съёмка

Фототеодолитная съёмка, съёмка местности, карьеров, инженерных сооружений и др. объектов с применением фототеоделита состоящего из спаренных камер малого формата, установленных на штанге с постоянным или переменным базисом, например стереокамеры и приборов для фотограмметрической обработки снимков. Фототеодолитом с концов базисаS₁и получают снимкиP₁иP₂объекта, по которым с помощьюСтереокомпаратора (прибора предназначенного для измерения координат X,Yточек на снимках) илиСтереоавтографа, (универсального прибора механического проектирования служащего для получения топографических карт, планов и профилей) определяют координаты отдельных точек и составляют цифровую модель или план объекта.

Фототеодолит

Фототеодолитная съёмкаприменяется в геодезии, топографии и астрономии для построения и сгущения опорной геодезической основы, а также для составления планов местности. По снимкам звёздного неба, полученным с помощью спутниковых фотокамер, создаётся геодезическая основа на всю территорию земного шара.

Фототеодолитная съёмкашироко используется и в различных областях науки и техники, например: в географии для изучения ледников и процесса снегонакопления на лавиноопасных склонах; в лесоустройстве и сельском хозяйстве для определения лесотаксационных характеристик (разделение всей территории хозяйства по категориям земель и описание их) , изучения эрозии почв; в инженерно-строительном деле при изыскании, проектировании, строительстве и эксплуатации различных сооружений; в архитектуре для изучения особенностей сооружений, наблюдения за состоянием архитектурных ансамблей, отдельных зданий и памятников старины; в промышленности для контроля установки каркаса турбин и прокатных станов и определения состояния дымовых труб; в исследованиях рек, морей и океанов для картографирования их поверхности и дна, а также для изучения подводного мира; в космических исследованиях для изучения поверхности Земли, Луны и др. небесных тел с ИСЗ и космических кораблей.