Авторы: Выборов С. Г., Басанцева М. Е.
Источник: Cборник докладов IV международной конференции аспирантов и студентов «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов». — Донецк: ДонНТУ, 2005.
Задача правильного определения источников загрязнения окружающей среды, а также интенсивности и масштаба воздействия каждого из них является ключевой при решении любых экологических проблем. Именно ее грамотное решение позволяет природоохранным органам предъявлять обоснованные претензии к предприятиям-загрязнителям. А последних побуждает предпринимать конкретные действия для снижения или предотвращения влияния на окружающую среду.
Однако, несмотря на очевидность вышесказанного, у нас в стране до сих пор не имеется утвержденной методики выявления источников загрязнения. Такая методика была разработана и многократно проверена на практике сотрудниками организации ПЭС «Донбасс–Азовье, XXI век». Она применима для всех природных сфер, однако наиболее представительные данные получены при изучении влияния на подземные воды. Опыт многолетних регулярных наблюдений за состоянием поверхностных и подземных вод позволяет авторам ввести понятие техногенного замещения водной среды, которое более полно отражает суть процесса в отличие от понятия техногенное загрязнение. Процесс техногенного замещения водной среды имеет закономерный характер развития. Длительное воздействие со стороны того или иного источника способствует формированию ореола замещения, который проявляется как в горизонтах подземных вод, так и в поверхностных водотоках и водоемах. Ореол замещения при этом имеет закономерное зональное строение. Известно, что состав подземных вод определяется структурно-вещественными параметрами водовмещающих пород. Структура пород влияет на скорость и механизм фильтрации, а вещество на химический состав воды. В формировавшейся длительное время природной системе вода–порода существует определенное равновесие. При поступлении в водоносные горизонты химически агрессивных техногенных вод это равновесие нарушается. Между загрязненными водами и породой начинает протекать сложный обмен компонентами. Формируются новые измененные породы, содержащие в своем составе техногенные минералы, равновесные с поступающей водой. Эти процессы протекают в зоне гипергенеза с различной скоростью и интенсивностью. Сформированный ореол техногенного замещения определяет состав грунтовых вод и влияет на качество поверхностных водоисточников, расположенных ниже по фильтрационному потоку. Эти ореолы имеют зональное строение, обусловленное закономерной дифференциацией как макро–, так и микрокомпонентов. Вокруг эпицентров загрязнения устанавливается два типа зональности — концентрационная и ассоциативная. Под концентрационной зональностью понимается закономерное изменение концентрации компонентов от эпицентра аномалии к периферии. Ассоциативная зональность возникает в процессе закономерной дифференциации макро– и микрокомпонентов относительно техногенного процесса, когда одни компоненты концентрируются в эпицентрах аномальных зон, другие на их периферии или испытывают вынос. Исходя из этого, спектр элементов закономерно изменяется от эпицентра ореола к его периферии. Статистическая устойчивость спектров элементов определяется закономерным соотношением их концентраций. Так как разнородные источники загрязнения образуют отличающиеся друг от друга по геохимическим спектрам ореолы, зоны их влияния можно разграничивать и идентифицировать путем сопоставления характеристических спектров элементов.
На практике часто приходится сталкиваться с наличием нескольких разнородных источников загрязнения. Происходящее при этом совмещение процессов загрязнения, различных по гидрогеохимическим параметрам, которые в данном случае усредняются, делает задачу разделения зон влияния отдельных источников весьма затруднительной. Такой случай имел место при проведении мониторинговых исследований влияния Углегорской ТЭС на гидросферу. На протяжении длительного периода наблюдений с 1997 по 2004 гг. в районе золоотвала и промплощадки Углегорской ТЭС фиксировались ореолы загрязнения, расположенные выше по подземному потоку и поверхностному стоку влияния объектов ТЭС с набором широкого круга элементов–загрязнителей при более значительной их концентрации.
Для подтверждения вывода о существовании двух разнородных источников загрязнения (Углегорской ТЭС и «постороннего» источника) было проведено сопоставление гидрохимических параметров поверхностных и подземных вод участка на базе корреляционного анализа. Были рассчитаны коэффициенты корреляции между концентрациями микроэлементов во всех пробах воды. При этом пробы с высоким уровнем загрязнения разделились на две части, каждая из которых связана с определенным источником.
Для установления зон влияния предполагаемых источников загрязнения были сформированы две однородные выборки проб, характеризующие разные по гидрохимическим параметрам очаги загрязнения. В однородную выборку объединялись пробы, в которых установлен высокий уровень суммарного загрязнения, а также высокая корреляционная связь, близкая к 100%, между гидрогеохимическими параметрами воды в этих пробах. Таким образом, каждая выборка составлялась из проб, параметры воды в которых являются генетически однородными между собой. Вычисленное среднее арифметическое содержание каждого элемента в выборке характеризует очаг загрязнения в целом.
На основании рассчитанных коэффициентов корреляции между усредненными по каждой выборке содержаниями элементов и этими же параметрами для всех отобранных проб были откартированы ореолы распространения близких по гидрохимическим параметрам вод, связанных с очагами загрязнения.
Это позволило определить гидрогеохимическую зональность вод в направлении от эпицентров загрязнения к периферии, выраженную в закономерном уменьшении силы корреляционных связей. Отчетливо устанавливается распространение загрязнения с севера и северо-запада от водораздела по направлению движения подземного потока. Влияние же промышленных объектов Углегорской ТЭС является незначительным по сравнению с влиянием источника, не связанного с деятельностью ТЭС.
Дальнейшие исследования показали, что этот источник носит региональный характер и связан с деятельностью промышленных предприятий гг. Горловка и Енакиево.
Теоретическое обоснование м последовательная система расчетов составляют новый методический подход к решению разнообразных экологических задач, в том числе при определении зон влияния и идентификации источников загрязнения всех компонентов природной среды.
Существенным достоинством метода является то, что он достаточно прост при современном уровне развития программного обеспечения.