Исследование экологической безопасности подземных вод с позиции принципов динамической уязвимости: На примере Центральной части Московского артезианского бассейна

Современные представления о геологической среде и ее взаимодействии с биосферой сформировались в результате многочисленных исследований специалистов различных школ и научных дисциплин.

При этом отмечается, что вследствие множественности компонентов, слагающих геологическую среду (ГС), как целостный объект функционирования литосферы, синтетические формы взаимосвязи в системе «ГС — биологические объекты» характеризуются весьма сложными цепочками причинно-следственных связей.

Это обстоятельство создает весьма значительные трудности при освоении месторождений таких полезных ископаемых, как нефть, газ, разнообразные руды и др., а также при многообразных формах освоения подземного пространства.

Целью диссертации являлось: изучение общих условий, определяющих уязвимость подземных вод и применительно, прежде всего, к верхним частям геологического разрезавыявление главных факторов, предопределяющих уязвимость подземных вод и оценка вклада каждого из них в степень устойчивости подземной водоносной системыоценка динамического фактора в формировании условий уязвимости подземных водразработка технологии изучения степени уязвимости подземных вод и их адэкватного картографирования.

Сущностью данной работы является разработка специфической системы исследований и технологии презентации заключительных материалов, которые будут обеспечивать наиболее полную информацию о состоянии водоносных горизонтов как результат их реакции на различные формы техногенного воздействия.

При проведении экологических оценок во внимание принимаются два основных допущения: 1) все подземные воды уязвимы и 2) всем оценкам уязвимости присуща неопределенность.

Однако, техногенное воздействие на состояние окружающей среды постоянно сопровождает практически все виды человеческой деятельности. Причем многие виды производства, необходимые для поддержания общепринятого уровня жизни непосредственно или опосредованно приводят к ухудшению состояния окружающей среды. Очевидно, что решить проблему складывающегося противоречия путем запрета определенных видов деятельности нельзя. Поэтому возникает проблема создания комплекса подходов и средств, которые могли бы снизить отрицательные воздействия нашей деятельности на окружающую среду.

Среди решений, обеспечивающих рациональное природопользование в геологической среде, следует рассматривать особые методы картографирования. К таким результирующим документам относятся, в частности, карты уязвимости.

Карты уязвимости при их правильном использовании могут стать ценным инструментом управления окружающей средой. Следует подчеркнуть, однако, что большую часть карт уязвимости, которые в настоящее время применяются в практике, имеют ограниченное назначениеих нельзя использовать за пределами рамок, устанавливаемых для каждого конкретного случая. Новая генерация карт уязвимости должна учитывать возможности комплексного подхода к проблеме и обеспечивать основы для мониторинга и принятия управленческих решений.

В данной работе представляется способ оценки уязвимости подземных вод, учитывающий динамический характер гидрогеологических процессов и сценарии для конкретных случаев. По мнению автора, концепция динамической уязвимости — это шаг в сторону более адекватной характеристики различных водоносных систем, представляющих широкое разнообразие гидрогеологических и экологических условий.

Работа является результатом многолетних исследований автора, выполнявшихся в Дании, а также за рубежом в области оценки уязвимости подземных вод.

Весьма важным этапом этих работ оказались совместные российско-датские исследования, реализованные в пределах Московского артезианского бассейна, на территории Ногинского района и на Украине.

Автор приносит свои искренние благодарности специалистам Геологической службы Дании и Гренландии (ГЕУС) профессору Е. К. Рефсгаарду и доктору [Л.Е.Андерсену|, Р. Янбицкису из Рижского технического университета, коллективу сотрудников ВСЕГИНГЕО — к.г.-м.н. Л. Г. Лукьянчиковой, к.г.-м.н. С. А. Медведеву, к.х.н. М. А. Антипову, вед. инженеру Г. А. Каргиной за творческую помощь, постоянную поддержку и внимание при проведении работ.

Особую признательность автор выражает научному руководителю, профессору Г. С. Вартаняну.

Основные выводы.

Исходя из международного опыта в области экологии и гидрогеологии, были разработаны новые принципы оценки состояния подземных вод. Эти принципы учитывают концепцию «динамической уязвимости». Под динамической уязвимостью понимается способность системы изменять (ухудшать) свои характеристики под воздействием внешних (преимущественно техногенных) нагрузок. Динамическая уязвимость — в отличие от «первичной» уязвимости — определяется для конкретного сценария, при котором на систему задается определенный тип техногенной нагрузки и рассчиты-вется поле потока в пределах этой системы. Конценпция динамической уязвимости может объединять в себе различные площадные параметры водоносных систем для экологических оценок.

Чтобы оценить экологическое состояние месторождений подземных вод и определить их уязвимость к истощению и загрязнению, была разработана методика картирования.

Было доказано, что трехмерные геологические и гидрогеологические модели намного облегчают построение карт динамической уязвимости и увеличивают достоверность результатов.

Карты динамической уязвимости вместе с многослойной гидрогеологической моделью и картой «горячих точек», построенных для изученной территории, дают мощный инструмент для планирования экологических задач, таких как: проектирование сети мониторинга подземных водпредварительное определение мест для размещения загрязняющих производствоценка риска загрязнения различных частей первого от поверхности водоносного горизонтапрогноз распределения стока и скорости миграции загрязняющих веществ, случайно попадающих в водоносный горизонт.

Карты динамической уязвимости были составлены для Ногинского района, и в настоящее время похожие карты готовятся для террритории Донбасса (Украина).

Составленные для Ногинского района карты динамической уязвимости иллюстрируют, что Тимоховская свалка, завод «Акрихин» и г. Ногинск расположены в самых уязвимых местах.