Документация геоэкологических наблюдений

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Учебная геоэкологическая полевая практика студентов-бакалавров является составной частью учебного плана геолого-географического факультета ЮФУ. Теоретической основой практики является курс «Введение в геоэкологию и геоэкологические методы исследования», читаемый в четвертом семестре.

Полевая практика – это один из видов учебной деятельности, являющийся необходимой и важнейшей частью образовательно-­профессиональной программы. Она позволяет сочетать теоретические знания с практической подготовкой, и направлена на привитие студентам умений и навыков для принятия самостоятельных решений на конкретном участке в реальных производственных условиях, специфичных для избранной специальности.

Цель – ознакомление студентов с природными и техногенными геосистемами Юга России, системой государственного экологического мониторинга, обучение методике полевых геоэкологических исследований.

Поставленная цель решается посредством выполнения следующих задач:

ü изучение особенностей функционирования природных и техногенных геосистем Юга России;

ü ознакомление с работой государственной системы экологического мониторинга;

ü изучение и картографирование источников загрязнения, а также факторов антропогенного воздействия на природную среду;

ü освоение основных приемов геоэкологического картографирования территории на примере районов различного сельскохозяйственного использования;

ü приобретение навыков геохимического опробования, подготовка проб к анализам и интерпретация полученных результатов;

ü знакомство с методами экологической геофизики (радиометрия, магниторазведка, электроразведка).

Место и время проведения. Практика проводится в течение шести недель после четвертого семестра. Место проведения – Ростовская область: г. Ростов-на-Дону, геолого-географический факультет ЮФУ, однодневные выезды в Красносулинский район, города Шахты, Новочеркасск, Батайск, п. Донской; Краснодарский край, г. Новороссийск, лаборатория экологического мониторинга ЮФУ (рис. 1).

Рисунок 1 – Схема района проведения комплексной

геоэкологической практики

Конкретные сроки проведения практики, объем и места маршрутных исследований ежегодно определяются приказом, утвержденным проректором ЮФУ.

Форма отчетности – подготовленный отчет об учебной практике, выполненный каждой бригадой, а также индивидуальная сдача двух промежуточных зачетов.

Форма контроля – дифференцированный зачет.

Аннотация. Студенты-геоэкологи 2-го курса проходят специальную практику для знакомства с природными и техногенными геосистемами Юга России, системой наблюдения за их состоянием; овладения приемами полевых маршрутных геоэкологических (ландшафтных, эколого-геохимических и эколого-геофизических) исследований и ознакомления с проявлением инженерно-геологических процессов и явлений. Выполняются как общие (базисные) маршруты с преподавателем, так и самостоятельные бригадные. В процессе практики формируются навыки работы с фондовой и опубликованной геоэкологической литературой, геохимического опробования, первичной обработки и интерпретации полученных результатов (составление выборок, проведение статистической обработки, построение карт, схем и графиков).

Методическое и научное руководство геоэкологической практикой осуществляется кафедрой геоэкологии и прикладной геохимии. Начальник практики назначается приказом проректора по представлению заведующего кафедрой и декана геолого-географического факультета. Начальник практики осуществляет общее руководство практикой, принимает непосредственное участие во всей работе по подготовке практики, отвечает за соблюдение техники безопасности, трудовой дисциплины и производственной санитарии.

 Студенты, не прошедшие медосмотр или опоздавшие к началу практики по неуважительным причинам, к практике не допускаются. Если студент не прошел учебную практику по неуважительной причине или был отчислен с практики, к нему принимаются строгие меры вплоть до отчисления из университета.

ПЛАН ПРОВЕДЕНИЯ И СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИКИ

Практика включает подготовительный этап, полевые работы, камеральную обработку материалов, подготовку отчета.

Подготовительный этап

Подготовительный этап проводится на геолого-географическом факультете ЮФУ и занимает 1-2 первых дня практики. Студенты слушают лекции преподавателей-руководителей, в которых рассказывается о задачах и организации практики, основных геоэкологических условиях районов ее проведения. Студенты знакомятся с требованиями к оформлению и ведению полевых дневников, а также правилами техники безопасности и дисциплины во время практики. Для прохождения практики студенты распределяются по бригадам, состоящим из 5-6 человек; 2 бригады объединяются в отряд.

Основными задачами подготовительного периода являются:

ü ознакомление с районами практики (местоположение, физико-географические характеристики, почвы, растительность, ландшафты, виды антропогенной нагрузки и т.д.) путем работы с фондовыми и опубликованными материалами;

ü построение карт функционального зонирования территории и источников антропогенного воздействия на природную среду на основе имеющихся фондовых и опубликованных материалов;

ü проверка и подготовка полевого снаряжения и оборудования;

Полевой этап

Полевой этап занимает большую часть времени – 23-25 рабочих дня. В процессе полевых работ решаются следующие задачи:

1) Знакомство студентов с природными и техногенными геосистемами Юга России, изучение особенностей их функционирования.

Студентами изучаются природные, природно-техногенные и техногенные геосистемы. Среди природных геосистем выделяются следующие: равнинные степи Ростовской области, лесные горные системы Западного Кавказа, луговые системы поймы и дельты Нижнего Дона, речные и озерные  системы (р. Дон и ее притоки, озера Абрау и Лиманчик), морские системы (Таганрогский залив, Черное море). К природно-техногенным геосистемам относятся сенокосы и пастбища орошаемые и богарные пашни, рисовые чеки, рыболовные пруды, получившие широкое распространение в пределах Ростовской области и Краснодарского края, а также водохранилища, пруды и каналы Ростовской области. К техногенным геосистемам, изучаемым на примере городов Ростов-на-Дону, Шахты, Красный Сулин, Новочеркасск, Новороссийск, можно отнести промышленные, селитебные, парковые зоны, промышленные и угледобывающие предприятия, предприятия стройиндустрии (цементные заводы), металлургический завод, тепловые электростанции, свалки твердых бытовых отходов, отвалы промышленных отходов. Кроме того, изучаются транспортные техногенные геосистемы, такие как автодороги, железные дороги, трубопроводы, а также водные геосистемы – р. Темерник, отстойники промышленных сточных вод.

2) Изучение и картографирование источников загрязнения окружающей среды и факторов антропогенного воздействия на окружающую среду.

В процессе полевых исследований изучаются особенности природных и техногенных геосистем, выявляются основные факторы антропогенного воздействия на все компоненты окружающей среды (атмосферный воздух, почву, растительность, животный мир, поверхностные и подземные воды), определяется степень их воздействия на экосистему с выявлением возможных негативных изменений в окружающей среде. По результатам работ студентами составляется схема основных источников загрязнения и факторов воздействия на окружающую среду.

3) Ознакомление с работой государственной системы экологического мониторинга.

Студенты посещают Северо-Кавказское межрегиональное территориальное управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды; Ростовский центр геомониторинга, лабораторию Управления природных ресурсов и охраны окружающей среды Ростовской области, Гидрохимический институт, где знакомятся с системами наблюдения за окружающей средой, в том числе и за геологической, с оборудованием для выполнения различных анализов, а также способами представления геоэкологической информации.

4) Проведение педогеохимического и биогеохимического опробования участков работ (города Ростов-на-Дону и Новороссийск и прилегающие к ним территории) по сети профилей, полевая обработка проб.

5) Отбор проб воды, фильтрация, консервирование и подготовка проб к анализам.

6)  Проведение экогеофизических исследований.

Полевой период практики проводится в три этапа: первый проходит на территории Краснодарского края, второй – на территории Ростовской области, третий – в пределах города Ростова-на-Дону.

В течение первого периода предусматривается проведение ряда маршрутов. Первый, обзорный, маршрут, выполняется в окрестностях г. Новороссийска и спортлагеря ЮФУ «Лиманчик» с целью выявления основных типов природопользования и особенностей ландшафтного строения территории. Второй маршрут по существу является геологическим и проходит вдоль берега Черного моря. Студенты измеряют элементы залегания пластов горных пород (азимут падения, азимут простирания, угол падения пласта), выявляют разрывные нарушения. Кроме того, производится описание типа берега (абразионный, аккумулятивный) и пляжа (его ширина, размерность обломков, степень загрязнения). По ходу маршрута студенты наблюдают и описывают выходы подземных вод на поверхность. Третий маршрут посвящен изучению особенностей почвенного покрова территории. Студентами описывается тип почв, представленный на территории, а также закладывается вертикальный почвенный разрез, в котором изучаются особенности почвенного профиля. В следующем, четвертом, маршруте, студентами изучаются морские геосистемы. Пятый маршрут посвящен изучению экологических проблем, обусловленных деятельностью цементных заводов и транспортировкой нефти. Последний геоэкологический маршрут выполняется студентами самостоятельно. В нем студенты отбирают пробы почвы и растительности, описывают виды и степень антропогенного воздействия (наличие несанкционированных свалок, тропинок, кострищ и пожарищ и др.).

Помимо вышеизложенного, каждая бригада осуществляет отбор проб воды из Черного моря, озер Лиманчик и Абрау. В полевых условиях студенты учатся определять в пробах растворенный кислород, используя общепринятые методики.

В пределах Ростовской области выполняется серия однодневных маршрутов с ежедневным выездом из города Ростова-на-Дону. Во время маршрутов в города Шахты и Новочеркасск изучаются основные виды урболандшафтов и экологические проблемы, связанные с угледобычей; маршрут в п. Донской посвящен геоэкологическим аспектам тепловой энергетики (на примере НчГРЭС); в пределах Красносулинского района изучаются агроландшафты, каскадные ландшафтно-геохимические системы, урболандшафты. Кроме того, отдельные маршруты посвящены изучению геосистем дельты Нижнего Дона (Кумженская роща), техногенных геосистем (р. Темерник), а также посещению особо охраняемых природных территорий (пос. Недвиговка).

Во время Ростовского периода практики проводится эколого-геофизический комплекс исследований, включающих в себя: радиометрию магниторазведку и электроразведку.

Радиометрия проводится в маршрутном варианте методом пешеходной гамма-съемки. В случае обнаружения аномалий проводится их детализация и определяется природа радиоактивности с определением процентного содержания урана, тория и калия-40. Пешеходная радиометрическая съемка и детальное обследование выполняются в районах крупных промышленных предприятий, жилых массивов и рекриационных зон. Рядовое экспрессное обследование проводится с помощью радиометра СРП-68-01, а природа радиоактивных аномалий устанавливаеся с помощью радиометра-концентратомера РКП-305М.

Магниторазведка выполняется в районе геолого-географического факультета ЮФУ. Для наблюдений приращений вертикальной составляющей магнитного поля используется магнитометр М-27М. Цель магнитометрических наблюдений: обнаружение и прослеживание в плане металлических труб (водопроводных, канализационных, газовых и др.), зарытых в землю и могущих быть источником загрязнения окружающей среды (почв и подземных вод).

Электроразведка методом постоянного тока выполняется с целью оценки коррозионной активности грунтов, выявления ослабленных зон верхней части геологического разреза как возможных участков суффозии и карста, подтопления и образования суффозионных воронок. В качестве измерительного прибора используется автокомпенсатор электроразведочный АЭ-72, набор электродов и блок питания постоянного тока.

Документация геоэкологических наблюдений

Визуальные наблюдения

Результаты всех полевых наблюдений обязательно фиксируются в специальном полевом дневнике, оформленном по стандартному образцу. Образец титульного листа полевого дневника приводится в Приложении А.

В начале каждого дня полевых работ в дневнике отмечается дата, указывается номер маршрута, его цель. Затем следует описание погоды: направление и сила ветра, температура воздуха, был ли накануне дождь, если да, то каковы его продолжительность и сила. Описание непосредственно первой точки начинается с ее привязки к населенным пунктам, гидросети, высотам, дорогам и т. д. В дальнейшем все последующие точки пробоотбора привязываются к предыдущей.

Описание полевых наблюдений существенно различается в зависимости от того, на территории каких ландшафтов – природных или техногенных – проводятся исследования.

В пределах природных ландшафтов основное внимание уделяется характеристике рельефа, поверхностных и подземных вод, геологического строения, растительности и почвенного покрова.

При описании рельефа указывается гипсометрическая отметка точки пробоотбора, а также характеристика склона, включающая степень обнаженности (в %); указание части склона – верхняя, средняя, нижняя; форма склона – выпуклая, вогнутая, прямая, выпукло-вогнутая, ступенчатая; угол наклона склона, его экспозиция. Кроме того, описываются положительные и отрицательные формы рельефа на склоне (промоины, балки, ямы, бугры, воронки, борозды, водораздельные ребра), а также их размеры, морфология, относительные превышения или понижения; описание встреченных конусов выноса, оползней, явлений смыва почв.

При расположении точки в долине реки указывается продольный профиль последней (крутой, пологий, ступенчатый) и поперечный (V – образный, корытообразный, асимметричный, щелевидный); отмечается наличие террас, фрагментов поймы, форма (в плане) и размеры русла, форма и состав аллювия.

Описываются встреченные в маршруте источники (тип водопроявления, условия выхода воды на поверхность, дебит, температура, вкус, цвет, запах и прозрачность воды, отложения солей, наличие и примерный состав газов). При наличии каптажа производится его описание.

При пересечении ручьев и рек должна характеризоваться чистота воды, скорость течения, ширина русла, порожистость дна, степень подъема воды после дождя.

При наличии выходов коренных пород проводится их описание (название, цвет, текстура, структура, мощность, элементы залегания).

Схема описания геоботанических особенностей территории зависит от конкретного ландшафта. В первую очередь указывается тип растительности:

ü леса (лиственные, смешанные, хвойные);

ü степи (разнотравно-злаковые, дерновинно-злаковые и др.);

ü лесостепи;

ü луга (заболоченные, настоящие, остепненные).

Описание каждого типа ведется по разным схемам, причем оценка параметров приводится в баллах.

Для лесов указывается видовой состав и ярусность: отдельно характеризуются деревья I и II яруса, кустарники, травяной ярус, наличие мохового и лишайникового покрова, подстилка. Отмечается сомкнутость крон (СК). При этом оперируют следующими градациями: СК 20-30 % ─ редкий лес, солнечные лучи проникают; 40-50 % ─ светлый лес до травяного яруса; 80-90 % ─ темный, влажный лес, травяной покров почти не развит. В описание лугов и степей входит состав разнотравья (в %), высота травостоя, ПП. Характеристика лесостепи сочетает признаки вышеперечисленных ландшафтов и дополняется процентным соотношением деревьев и степной растительности. Наконец, вне зависимости от типа растительности, отмечается ее санитарное состояние (СС) и антропогенное воздействие на растительный покров (АВ).

Почвенный покров характеризуется по следующей схеме: тип почвы, ее цвет, гранулометрический состав, структура, наличие корней и щебня. Вертикальный почвенный разрез закладывается в наиболее характерном, типичном месте обследуемой территории. Почвенные разрезы не должны закладываться вблизи дорог, рядом с канавами, свалками, отстойниками, на нетипичных для данной территории элементах микрорельефа (понижения, кочки). На выбранном для почвенного разреза месте копают шурф размером 0,8×1,5×2,0 м так, чтобы три стенки ее были отвесны, т. е. вертикальны, а четвертая ─ со ступеньками. Передняя «лицевая» стенка, которая предназначается для изучения почвенного разреза, должна быть обращена к солнцу. Затем определяется мощность каждого горизонта и подгоризонта почв с последующим подробным изучением их морфолого-генетических признаков: гранулометрического состава, физических свойств и других особенностей (окраска, структура, влажность, корневая система, характер перехода одного горизонта в другой, наличие включений).

После этого, дается полевое определение почвы. В названии почв следует отразить тип, подтип, вид, разновидность и материнскую породу, например: чернозем обыкновенный среднемощный тяжелосуглинистый на лессах. Намечаются примерные границы ее распространения на изучаемой территории и, наконец, отбираются почвенные образцы для анализов, а при необходимости и монолит. Почвенный разрез после изучения, описания и отбора образцов обязательно закапывается.

Описание техногенных и природно-техногенных систем в целом производится по схеме, аналогичной природным ландшафтам, однако, некоторые элементы опускаются (геологическое строение, гидрогеологическая и гидрологическая характеристика и др.)

При изучении агроландшафтов описывается, главным образом, почвенный покров и растительность. Отмечается наличие мелиорации (орошение, осушение), применение удобрений и пестицидов; указывается вид сельскохозяйственной культуры, фенофаза развития, санитарное состояние.

Особо специфично описание населенных промышленных пунктов. Описание точки наблюдения в населенном пункте зависит от ее расположения относительно функциональных зон (жилых, рекреационных, промышленных, транспортных территорий). В селитебных (жилых) зонах необходимо отмечать этажность зданий. Целесообразно выделять участки с индивидуальной, преимущественно 1-2 этажной застройкой, 2-5, 5-9 и более чем 9-ти этажной застройкой. Рекреационные ландшафты (бульвары, парки, сады) описываются аналогично биогенным ландшафтам. Для транспортных магистралей следует указывать ориентировку, плотность потока автомобилей, наличие растительности. Наконец, при описании промзон, а также промышленных ландшафтов, отмечается характер производства, особенности технологии, состав и объемы выбросов.

Следует учитывать, что в полевой дневник заносятся наблюдения, сделанные не только на точке пробоотбора, но и по ходу маршрута. При этом исполнитель вместе с записями ведет в журнале абрис, основой которого служит линия профиля, дополненная наблюдениями в пределах видимости. В абрис заносятся дороги, водотоки, особенности геологического строения, почвенного покрова, растительности, наблюдаемые или возможные геохимические барьеры, линии контактов различных ландшафтов, наблюдаемые по маршруту.

Опробование

Если геоэкологические исследования сопровождаются эколого-геохимическим опробованием, то в полевом дневнике, помимо описания точки наблюдения, отмечается номер пробы и ее характеристика.

Отбор почвенных (педогеохимических) проб производится из почвенных горизонтов при ландшафтно-геохимических исследованиях. Пробы отбираются из верхнего почвенного горизонта с глубины 0-20 см, а при проходке шурфов ─ из каждого почвенного горизонта и из почвоподстилающих пород. Верхний почвенный горизонт опробуется методом «конверта»: с площадки размером 10 × 10 м берут 5 проб ─ 4 по углам и 1 в центре и формируют, таким образом, одну пробу массой 100–200 г. В случаях опробования техногенных ландшафтов выбор мест опробования определяется задачами исследования. Все пробы почв отбираются в специальные мешочки из прочной ткани с пришитым в верхней части завязками. На нижней половине мешочка (или на бумажке-этикетке с номером, вложенной в мешочек) должен быть написан порядковый номер, который вносится в полевой дневник.

Биогеохимическому опробованию подвергаются наиболее распространенные виды естественной растительности или сельскохозяйственных культур. Как правило, биогеохимическое опробование производится одновременно с педохимическим. Отбор проб культур производится только по достижении товарной зрелости. В пробу отбираются те части растений, которые непосредственно используются в пищу человеком или животными. Сырая масса пробы – не более 1 кг.

Список видов опробуемых растений (русское название и принятое в ботанике латинское наименование) и их цифровые шифры приводятся на первой странице каждого полевого журнала. При регистрации проб используются эти сокращения. Отбор проб осуществляется в специальные бумажные пакеты.