РАЗДЕЛ 2
МЕТОДОЛОГИЯ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Методология исследования
Геохимия элементов в таких биокосных системах, как вода, почва, кора выветривания, изучает особенности их концентрации, устанавливает закономерности миграции и позволяет оценить экологическое состояние биоценозов. В.И. Вернадский в своих фундаментальных трудах отмечал, что человек в пределах ноосферы - нового геологического явления планеты Земля - является крупной геологической силой, способной перестраивать и преобразовывать природу. Охрану геологической среды человеком следует рассматривать как активное мероприятие, при котором человек активно вмешивается в геологическую среду, разумно преобразовывает её в направлениях, при которых не теряется её жизненно важные природные аспекты.
Впервые понятие об охране подземных вод от антропогенного влияния было сформулировано Европейской хозяйственной комиссией совместно с Всемирной организацией здоровья в 1956 году. Вопросами охраны природной среды в целом занимаются самые разные отрасли науки. Особое место этим вопросам отводится в геологических науках. Среди них необходимо отметить геохимию окружающей среды, которая представлена работами В.И. Вернадского [32], А.Е. Ферсмана [267 ], А.И. Перельмана [195], М.А. Глазовской [53], Э.В. Соботовича [238], Ю.Е. Саета [223], Б.Б. Полынова [204], гидрогеохимию, представленную работами С.Р. Крайнова [125], В.М. Швеца [126 ], К.Е. Питьевой [200]. В настоящее время выделилось отдельное понятие "геоэкология". Этот термин впервые был предложен в 1939 году К. Гримом применительно к изучению природных ландшафтов [305].
В.И. Осиповым [187] геоэкология трактуется как междисциплинарная наука, изучающая неживое (абиотическое) вещество геосферных оболочек Земли как компоненту окружающей среды и минеральную основу биосферы. В центре внимания геоэкологии находится верхняя часть литосферы и процессы, происходящие в ней под влиянием природных и техногенных факторов. Одним из приоритетов этой науки является разработка теории и принципов геоэкологической оценки устойчивости геосфер Земли к действию природных и техногенных факторов. Охрана геологической сферы невозможна без изучения влияния физико-химических процессов в условиях антропогенной нагрузки. Для решения гидроэкологических задач охраны геоэкологической сферы используются эмпирические и теоретические методы познания, экспериментальные исследования и прогнозная оценка изменений среды, то есть используется комплексный подход, отвечающий научным методам познания. Главным требованием научной методологии познания является целостность исследования предметов и явлений, соотношение целого и частей, взаимодействие системы со средой, общие закономерности развития системы. По определению А.И. Перельмана [195]: "К системам относятся и Земля в целом, и земная кора, гидросфера, атмосфера, артезианский бассейн, почва, кора выветривания и т.д. Характерная особенность систем заключается в наличии противоположных процессов, связывающих отдельные части в целое". Поведение и свойства природных систем определяются не только собственной структурой, но в значительной мере структурой её внешних связей, природной ситуацией, в которой оказывается система. Все реальные системы являются открытыми, т.е. связаны с внешней средой. Это делает возможным их познание посредством учета воздействия и ответных реакций. Основная задача системного подхода в исследованиях по охране геологической среды заключается в выделении систем и их обосновании. Такая задача может быть решена с использованием теории миграции. В гидрогеохимии под миграцией понимается [200] любое перемещение компонентов в подземной воде и в системах, образуемых подземными водами с породами и другими сферами, протекающее под влиянием свойств элементов и свойств сред и приводящее к качественно-количественному перераспределению компонентов в водах и других сферах. Как правило, всю систему полностью изучить сложно и она распадается на несколько более мелких миграционных систем. В случае исследования изменения качества природных объектов под влиянием промышленных отходов предложено использовать схему (рис 2.1).
Необходимость целостного подхода к исследованию проблем геохимии окружающей среды обосновал Дж. Фортескью. Методологические основы этого подхода необходимо рассматривать с позиции четырех иерархий - пространства, времени, химической организации вещества и методов научных исследований.
Методологическая основа исследований, связанных с охраной окружающей среды в условиях антропогенной нагрузки, состояла в данной работе из двух аспектов. С одной стороны - в типизации загрязнений по составу и источникам, путям поступления, времени эксплуатации или экспозиции на земной поверхности, условиям миграции, связанных с ландшафтом, условиями массообмена и массопереноса компонентов-загрязнителей, в систематизации миграционных систем, формирующихся в различных условиях под влиянием различных антропогенных факторов.
С другой стороны - в систематизации пород по литолого-минералогическому составу, определяющему характерные особенности физико-химических процессов между антропогенными компонентами и породами, по степени дисперсности, обуславливающей интенсивность сорбции компонентов-загрязнителей и обеспечивающей различную степень защищенности подземных вод, почв и растений от загрязнения, по фильтрационным свойствам, определяющим проникновение загрязнений и их распространение.
Рис. 2.1 Блок-схема поступления загрязнений из отходов в объекты окружающей среды
Задача охраны геологической среды может быть решена при внедрении общей теории систем с использованием методов статистического анализа и математического моделирования [237].
Миграция химических элементов в природных системах может быть охарактеризована целым рядом показателей. Самый распространенный из них - абсолютное содержание химического элемента в воде, почве, горной породе, минерале. Однако, в