Способ геоэкологического мониторинга с интегрально-комплексной оценкой индекса экологической опасности среды

Способ геоэкологического мониторинга с интегрально-комплексной оценкой индекса экологической опасности среды

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к экологической геофизике, в честности к методам обнаружения техногенного загрязнения почв и донных осадков в зонах промышленного производства и косвенного определения степени загрязнения и выявления его конкретных источников.

Одновременно изобретение относится к области технологии геоэкологического мониторинга шельфа, с интегрально-комплексной оценкой (ИКО) индекса Io экологической опасности, на основе совместного, а в определенных условиях суммарного использования и обработки измерений данных компонент, составляющих обобщенный индекс Io.

Известно изобретение "Способ определения техногенного загрязнения почв и донных осадков металлами", заявка RU 93030153, опубл. 1995.12.27, МПК G01N 33/24, G01R 33/16, включающее измерение, характеризующее степень загрязнения параметра на фоновом и исследуемом участках, по которому судят о загрязнении по соотношению. Однако решает узкую задачу определения наличия тяжелых металлов, и не осуществляет на основе проведения геоэкологического мониторинга с интегрально-комплексной оценкой индекса Io экологической опасности для каждой «составляющей» среды шельфа.

Известно изобретение "Оценка интенсивности загрязнения почв тяжелыми металлами по результатам мониторинга снежного покрова", заявка RU 2005136412, опубл. 2007.06.10, МПК G01N 33/24, включающее допущение в качестве нормирования по новому показателю, с отражением поступления тяжелых металлов на выделенной площади территории и с определением индекса интенсивности, получения количественной информации, связывающей в одном показателе массу поступлений тяжелых металлов на контролируемую территорию и их общей санитарной характеристики (ПДК). Изобретние решает узкую задачу определения количественной информации, связывающей в одном показателе массу поступлений тяжелых металлов на контролируемую территорию и их общие санитарные характеристики (ПДК). Однако не позволяет осуществить геоэкологический мониторинг с интегрально-комплексной оценкой (ИКО) индекса Io, проводимый с целью долговременного и автоматического наблюдения отдельно для каждой составляющей среды в одних и тех же точках шельфа.

Известно изобретение "Способ электромагнитного зондирования поверхности земли", патент RU 2298210, опубл. 2007.04.27, МПК G01V 3/08, включающий возбуждение электромагнитным полем путем введения электрического тока в Землю с последующим измерением сигнала, с последующим измерением сигнала вторичного электромагнитного поля, по которому определяют состояние среды и фиксируют ее полученными временными разрезами. Оно относится к геоэлектроразведке и может быть использовано при изучении геоэлектрического разреза, прямого поиска месторождений полезных ископаемых, мониторинга напряженного состояния среды. Однако не позволяет осуществить геоэкологический мониторинг с интегрально-комплексной оценкой индекса Io, проводимый с целью долговременного и автоматического наблюдения отдельно для каждой составляющей среды (воздух, вода и донные отложения), в одних и тех же точках шельфа, и контроля состава донных отложений и выходящих водно-газовых смесей.

Известно изобретение «Способ определения эффективности природоохранных мероприятий», патент RU 2313129, Опубл. 2007.05.27, МПК G06Q 50/00, G01N 33/00, применяемый в экологических менеджменте и аудите. В соответствии с ним сопоставляют полученный результат с затратами на его достижение. При этом результат выражают в натуральных показателях, а затраты - любым экономическим показателем в денежном выражении. До начала выполнения мероприятий выявляют загрязнители, к которым относят вещества, фактическая концентрация которых в источниках загрязнения превышает ПДК, и определяют объемы их поступления в окружающую среду. По полученным данным рассчитывают токсические опасности i-x веществ во всех источниках загрязнения, подпадающих под действие намечаемого мероприятия, рассчитанные величины суммируют, причем за сумму токсических опасностей принимают безразмерную, т.е. критериальную, величину. Однако решает узкую задачу определения экономической эффективности, и не осуществляет на основе проведения геоэкологического мониторинга с интегрально-комплексной оценкой индекса Io экологической опасности для каждой «составляющей» среды шельфа.

Оценка индекса экологической опасности загрязнения многокомпонентной среды морских акваторий осуществляется на основе определения степени отрицательного воздействия параметров геологической среды на состояние биоты и здоровье человека. Согласно документа «Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия", утвержденным: в 1992 г. министром охраны окружающей среды и природных ресурсов В.И.Данилов-Данильяном, отрицательное воздействие загрязнения геологической среды определяется по 5-ти балльной шкале, как: 1 - очень слабое или фон, 2 - слабое, 3 - средней силы или умеренное, 4 - сильное, 5 - очень сильное. Соответствующая степень экологического неблагополучия критериями оценки также классифицируется на основе 5-ти балльной шкалы, как: 1 - удовлетворительная, 2 - напряженная, 3 - критическая, 4 - кризисная (зона чрезвычайной экологической ситуации) и 5 - катастрофическая (зона экологического бедствия).

Ранее были известны линейная и квадратичная формы аппроксимации, только для компоненты загрязнения среды шельфа морских акваторий (работы В.И.Гуревича и др., Геоэкология Ладожского озера. Коллектив авторов, ВНИИ Океангеология. - СПб, 1995).

Согласно известным работам, в основном использовались относительно простые формы линейной аппроксимации индекса опасности загрязнения среды, основанные обычно в виде суммы безразмерных параметров, представленных отношением непосредственно измеряемых случайных величин к фоновому значению или к значению предельно-допустимых концентраций (ПДК). Пусть значение i-го параметра в j-ой точке (ячейке) в случае загрязнения среды определены случайной величиной Xij и равно Xij=Cij, где Cij - содержание i-го параметра в j-ой точке (ячейке) среды в размерных единицах - ppm, % и др. Тогда сумма безразмерных параметров, равных отношению величин Cij к их фоновому значению или к значению пдк i-го параметра, равна:

Σi(Cij,/Cij - фон), или Σi(Cij/Cij - пдк).

Несмотря на относительную простоту указанных способов линейной аппроксимации коэффициентов загрязнения среды, они применимы лишь для одной компоненты, а именно компоненты загрязнения среды, причем для некоторых составляющих элементов загрязнения, например для радиоактивного загрязнения, они не применимы из-за отсутствия разработанных величин пдк для радионуклидов. Кроме того, из-за большого удельного веса и, как следствие, большой диффузии, со временем на глубине 1 см их концентрация может оказаться даже больше, чем в поверхностном слое. Индекс Io экологической опасности, помимо компоненты Ii,s загрязнения, в значительной степени определяется также такими важными другими компонентами, как - биотестирование Ii,b; тектонические разломы Ii,r; сейсмические землетрясения Ii,с, которые в известных способах оценки совместно не учитываются.

До настоящего времени, для интегрально-комплексной оценки индекса Io экологической опасности чаще всего применяли широко известными и относительно простыми линейные формы аппроксимации. Кроме того, в основном оценивали индексы технического загрязнения Ii,s среды. Эти формы основаны обычно на использовании суммы безразмерных параметров, представленных отношением непосредственно измеряемых случайных величин к фоновому значению или к значению ПДК. Поэтому, в случае геоэкологии требуется при интегрально-комплексной оценке индекса Io геоэкологической опасности, помимо загрязнения среды шельфа, учитывать происходящие эндогенные и экзогенные геологические процессы.

В предлагаемом способе геоэкологического мониторинга, на основании разработанной авторами физико-математической модели с использованием как линейных, так и квадратичных аппроксимаций, удалось совместно оценить для индекса Io, величину значимости составляющих его компонент, которые характеризуются следующим:

- компонента Ii,s, характеризующая отвечающих разломам и местам их пересечений по даннтоксичное загрязнение (s) отдельно для воды и донных отложений шельфа, вызванное как природными, так и негативными техногенными процессами деятельности человека;

- компоненты Ii,b, характеризующей реакцию выбранного i-метода биотестирования (b), в частности метода белковой индикации по содержанию в пробах белков;

- компоненты Ii,r, характеризующей, для учета эндогенных геологических процессов шельфа, частоту, структуру (ширину) и степень фильтрации градиентных полос, отвечающих разломам и местам их пересечений по даннтоксичное загрязнение (s) отдельно для воды и донных отложений шельфа, вызванное как природными, так и негативными техногенными процессами деятельности человека,

- компоненты Ii,с, характеризующего, для учета экзогенных и эндогенных геологических процессов, форму и временные особенности гидрогеодеформационного поля (ГГД-поля или поля сейсмоактивности) литосферных блоков шельфа. Компоненты используют как каждого в отдельности поля, так и объединенного градиентных геофизических i-полей (магнитного, гравиметрического, сейсмического и другие поля).

Техническим результатом заявленного изобретения является то, что предложенный способ позволяет:

- учитывать эндогенно-экзогенные геологические процессы и природно-техногенное токсичное загрязнение;

- использовать линейную и среднеквадратичную форму аппроксимации индекса Io и его компонент;

- выделить экологически опасные 4-5 баллов по 5-ти балльной шкале зоны критические и зоны чрезвычайной ситуации;

- выделить экологически опасные токсично-загрязненные участки шельфа морских акваторий и других водоемов (реки, озера, др.) с решением проблемы по возможности добычи природной морской фауны и флоры (рыба, крабы, водоросли и др.) и определения объектов первоочередного проведения очистных работ, а также выявления зон интенсивных тектонических разломов и сейсмоактивных зон с учетом временной цикличности их активности, являющиеся опасными для строительства технических сооружений (трубопроводы, буровые платформы, портовые пункты на береговой линии и др.);

- осуществить геоэкологический мониторинг с интегрально-комплексной оценкой (ИКО) индекса Io, проводимый с целью долговременного и автоматического наблюдения отдельно для каждой составляющей среды (воздух, вода и донные отложения), в одних и тех же точках (ячейках) шельфа, и контроля состава донных отложений и выходящих водно-газовых смесей (радон, гелий, аргон, водород, метан и др.), интенсивности выхода, цикличности и угловой скорости вихреобразного вращения, а в воздухе над морской поверхностью - наличие тех же газов и высоты волны над морской поверхностью, геоэкологический мониторинг, наряду со съемкой и профилированием.

А также на основе предлагаемого способа возможна оценка степени токсичного загрязнения и место сбросов отравляющих веществ (люизит) по росту в пробах донных отложений концентрации мышьяка и уменьшения содержания белков, а также аварийного сброса радиоактивных отходов - на основе убыли белков и роста содержания радиоизотопа цезий-137. Возможно также выявление сейсмоактивных зон с учетом временной цикличности их активности и степени разломных деформаций блоков пород, которые являются опасными для строительства ряда технических газонефтянных сооружений (буровые платформы, трубопроводы на дне шельфа, причалы, портовые и населенные пункты побережья). Способ позволяет также выявить на площади шельфе расположение и опасность тектонических разломов, места вихревых зон-каналов.

Заявленный технический результат можно получить за счет того, что в способе геоэкологического мониторинга, на основании физико-математической модели с использованием как линейных, так и квадратичных аппроксимаций, удалось совместно оценить для индекса Io величину значимости составляющих его компонент: - токсичное загрязнение Ii,s; биотестирование Ii,b; тектонические разломы Ii,r; сейсмические землетрясения Ii,с), на основе произведения (RiΩi) показателя степени риска Ri - на частоту (размах) Ωi его проявления, определяемого на основе безразмерного среднеквадратического параметра распределений. Количество используемых компонент Ii индекса Io строго не регламентируется, их число может быть больше либо меньше, в зависимости от наличия банков необходимых данных для морских шельфов по геофизитческим полям и данных прошедших сейсмических землетрясений.

Так способ геоэкологического мониторинга включает выделение экологически опасных токсично-загрязненных и сейсмоопасных участков среды, проведение геоэкологического мониторинга с интегрально-комплексной оценкой индекса Io экологической опасности среды с использованием линейной и/или среднеквадратичной форм аппроксимации компонент индекса экологической опасности, используя результаты химического анализа проб донных отложений и воды, отобранных по выбранной сетке исследования площади исследуемой среды и нормальные и градиентные геофизические i-поля на площади среды, делают вывод о результатах мониторинга по интегрально-комплексной оценке (ИКО) индекса Io экологической опасности, на основе: безразмерного среднеквадратического параметра распределений Ii, равного произведению показателей степени риска Ri, и частоты (размах) Ωi его проявления, определенных отдельно для каждой компоненты Ii индекса Io, причем Ii=Σi(RiΩi), где Ωi=ΔXi/σi, и ΔXi=(Xi-Xi,cp) - отклонение от среднего, Xi,cp - среднее значение Xi,σi²=(1/(n-1)Σi(Xi-Xi,cp)² - стандартное отклонение, σi - квадратичное отклонение случайной величины Xi, и оценки значимости каждой компоненты Ii, при этом баллы шкалы m рассчитывают для каждого i-го параметра компоненты Ii, где m(Io)=(1/k)Σm(Ii)Iii, и k - число учитываемых компонент Ii индекса Io.

При этом, в частности, выделение экологически опасных токсично-загрязненых участков среды осуществляют с определением объектов первоочередного проведения очистных работ. Либо, в частности, выделение экологически опасных токсично-загрязненых участков среды осуществляют с выявлением зоны интенсивных тектонических разломов и сейсмоактивных зон с учетом временной цикличности их активности, являющиеся опасными для строительства технических сооружений. Кроме того, выделение экологически опасных токсично-загрязненых участков среды осуществляют с выявлением токсично-загрязненных зон, зон интенсивных тектонических разломов и сейсмоактивных зон с учетом временной цикличности их активности, являющихся опасными для строительства технических сооружений. Также выделение экологически опасных токсично-загрязненых участков среды осуществляют с выявлением объектов проведения очистных работ. Например, проведение геоэкологического мониторинга осуществляют с учетом интегрально-комплексной оценки индекса Io экологической опасности для компонент индекса Io - компоненты Ii,s, компоненты Ii,b; компоненты Ii,r; компоненты Ii,r; компоненты Ii,c, где:

компонента Ii,s - компонента, характеризующая токсичное загрязнение i-элементов донных отложений, компонента Ii,b - компонента, характеризующая реакцию на загрязнение используемого (или донных отложений, компонента Ii,b - компонента, характеризующая реакцию на загрязнение используемых) i-методов биотестирования, компонента Ii,r - компонента, характеризующая вероятность и свойства тектонических разломов. Либо, например, измеряют магнитное и/или гравитационное и/или сейсмическое поля. В частности, используют данные банка данных геофизических i-полей - магнитного, гравитационного, сейсмического полей. Также могут использовать данные ранее фиксируемых землетрясений и других параметров поля сейсмоактивности. Например, баллы шкалы рассчитывают по формуле

m(Io)=(1/k){m(Ii,s)+m(Ii,b)+m(Ii,r)+m(Ii,c)}.

В частности, число учитываемых компонент индекса для условий шельфа Баренцева и Белого морей принимают k=4. Для безразмерного среднеквадратического параметра распределений Iii, принимают, например, компоненты Ii индекса Io в виде: загрязнение Ii,s; биотестирование Ii,b; тектонические разломы Ii,r; сейсмические землетрясения Ii,с. Проведение геоэкологического мониторинга с учетом интегрально-комплексной оценки индекса Io экологической опасности осуществляют для каждой «составляющей» среды отдельно для каждого i-ого параметра компоненты Ii индекса Io, и/или для каждой «составляющей» среды совместно. Для интегрально-комплексной оценки (ико) индекса Io экологической опасности среды применяют оценочную 5-ти балльную шкалу со значениями баллов m=1, 2, 3, 4 и 5 для индекса Io и его составляющих компонент Ii, и осуществляют мониторинг на основе экспоненциальных функций, при этом применяют как линейную форму аппроксимации, так и квадратичную форму аппроксимации. Например, осуществляют мониторинг на основе экспоненциальной функции с изменением параметров m шкалы, при этом используют шкалу со значениями баллов m=1, 2, 3, 4 и 5, а для экспоненциальной функции применяют как линейную форму аппроксимации, так и квадратичную форму аппроксимации.

При этом для линейной формы аппроксимации делают вывод о результатах мониторинга на основе значения величин концентраций или числа элементов:

- для случая их увеличения относительно фона, по содержанию Ci,s элементов токсичного загрязнения и вероятности градиента Ψi,r, и числу градиентных полос-разломов, принимая значения величин концентраций или чисел элементов с учетом их аппроксимации на основе линейной формы в виде экспоненциальной функции ехр(+m-1), принимающей при m=1, 2, 3, 4 и 5 значения 1,0; 2,7; 7,4; 20 и 55;

- а для случая их уменьшения относительно фона - по содержанию белков (биомассы) Ci,b, определенных методом биотестирования и числу землетрясений с ростом его магнитуды Ni,c, принимая значения величин концентраций или чисел элементов с учетом их аппроксимации на основе линейной формы в виде экспоненциальной функции вида ехр(-m+1), при m=1, 2, 3, 4 и 5, имеющей значения 1,0; 0,37; 0,13; 0,05 и 0,018, при этом балл m=1 соответствует нормированному фону, со значением экспоненты ехр(0)=1).

Для квадратичной формы аппроксимации делают вывод о результатах мониторинга на основе компонент Ii для безразмерных среднеквадратических параметров статистических распределений (Ωi), представленных в виде (RiΩi)/15, где 15 - сумма баллов шкалы:

- для случая увеличения параметра Ii компонент Ii,s и Ii,r с увеличением балла m, принимая значения компонент Ii с учетом квадратичной формы их аппроксимации, используя в виде экспоненциальной функции Ωi(ϕ)~{[exp(+m-2)]-1}, имеющей для m=1, 2, 3, 4 и 5 средние значения -0,63 и менее; 0; +1,7; +6,4; +20 и более, при этом найденные данные (RiΩi)/15 осредняют, и по графику зависимости Ωi(ϕ) от значения m, находят среднее m(Ii) значение балла для каждой компоненты индекса. При этом могут учитывать соответствующие «окна» диапазона: (-2÷-1) и менее; (-1÷+1); (+1÷+3); (+3÷+10); (+10÷+30) и более;

- для случая уменьшения параметра Ii компонент Ii,s и Ii,r с увеличением балла m, принимая значения компонент Ii с учетом квадратичной формы их аппроксимации в виде экспоненциальной функции Ωi(ϕ)~{1-[ехр(+m-2)]}, имеющей для m=1, 2, 3, 4 и 5 средние значения +0,63 и более; 0; -1,7; -6,4; -20 и менее, при этом найденные данные (RiΩi)/15 осредняют, и по графику зависимости Ωi(ϕ) от значения m, находят среднее m (Ii) значение балла для каждой компоненты индекса. При этом могут учитывать соответствующие «окна» диапазона: (+2÷+1) и более; (+1÷-1); (-1÷-3); (-3÷-10); (-10÷-30) и менее.

Также дополнительно в пробах для компоненты Ii,s могут учитывать относительную долю содержания пеллитовой фракции Cip, учитывая величины токсичности qi отдельных пi-элементов загрязнения среды, по формуле Ii,s=(1/пi)Σi(qiΩi/Ci,p).

Для компоненты загрязнения Ii,s-пдк могут применять известные предельно-допустимые Ci,s-пдк и для безразмерного параметра Ci,s/Ci,s-пдк применять линейную форму аппроксимации в виде функции ехр(+m-1), а в качестве степени риска используют величину Ri-пдк, рассчитанную по формуле Ri-пдк=(Ci,s/Ci,s-пдк), после чего осуществляют определение компоненты загрязнения Ii,s-пдк по формуле Ii,s-пдк=(1/пi)Σi(Ri-пдкΩi/ΣiCi,р).

Вывод о результатах мониторинга могут делать на основе дополнительной оценки токсичного загрязнения на сброс отравляющего вещества, которую осуществляют после определения содержания белков методом белковой индикации и содержания мышьяка, при этом оценку аварийного сброса радиоактивного загрязнения осуществляют после определения содержания белков и содержания радиоизотопа цезий-137.

Например, компоненты биотестирования Ii,b индекса Io, характеризующие реакцию на суммарное токсичное загрязнение, определяют для метода белковой индикации по содержанию белков Сb в пробах донных отложений. При этом учет долевого содержания пеллитовой фракции Ci,p могут осуществлять по формуле Ii,b~Ωi,b/Ci,p.

Например, компоненты Ii,r индекса Io, связанной с вероятностью и свойствами тектонических разломов и мест их пересечений, определяют с использованием безразмерных градиентных величин магнитного геофизического поля и/или объединенного магнито-гравиметрического поля, при этом величины градиента Ψi для каждого i-геофизического поля равно Ωi,r=(Ψi-Ψ,cp)/σi, а величины градиента Ψi для каждого i-объединенного магнито-гравиметрического поля равны Ii,r=ΣiΩi,r=Σi{Ψi-Ψi,cp)/σi}, где σi - стандартное отклонение, рассчитанное по формуле σi²=(1/(n-1))Σ₁ ⁿ(Ψi-Ψi,cp)²; причем вывод о результатах мониторинга осуществляют с учетом числа и ширины контактирующих полос-разломов и того, что компоненты Ii,r индекса Io за счет фильтрации близнулевых значений градиента принимают вид двойной градиентной полосы с максимальным и минимальным значениями, а для мест пересечения разломов компоненты Ii,r индекса Io принимают вид круговых градиентных полос-разломов.

Например, осуществляют дополнительно местонахождение зон седиментационных ловушек шельфа для участков площади, имеющих круговые или овальные градиентные полосы геофизических полей, соответствующие пересечению разломов, и вывод о наличии зон осуществляют по результатам мониторинга в совокупности с учетом сильного токсичного загрязнения донных отложений, мощности голоценовых отложений и данных биотестирования - степени реакции на загрязнение.

Например, применяя данные биотестирования - степени реакции на загрязнение принимают в виде убыли содержания белков в пробах донных отложений. Например, осуществляют дополнительно поиск на шельфе компоненты Ii,r в виде вертикальных "вихревых зон-каналов", характеризующих связь водной и воздушной среды, глубинные пустоты и воздушно-газовые прослои газонефтяных залежей, и вывод о результатах мониторинга осуществляют на основе безразмерных градиентных величин (Ψi) магнитного и/или объединенного магнито-гравиметрического геофизических i-полей с выделением вихревых газовых зон-каналов.

Например, вывод о результатах мониторинга осуществляют на основе вихревых газовых зон-каналов, имеющих для градиентного магнитного поля (Ψi,м) вид «вихревого винта».

Например, геоэкологический мониторинг осуществляют одновременно со съемкой и профилированием долговременно с автоматическим наблюдением каждой составляющей среды в одних и тех же точках (ячейках) шельфа, причем интенсивность их выхода, цикличность и угловую скорость вихреобразного вращения, а для составляющих воздуха над морской поверхностью контролируют наличие тех же газов и высоты волны над морской поверхностью.

Например, осуществляют долговременный геоэкологический мониторинг с автоматическим наблюдением для воздуха, воды и донных отложений, для состава донных отложений и выходящих в них водно-газовых смесей с автоматическим наблюдением для радона, гелия, аргона, водорода, метана или осуществляют долговременный геоэкологический мониторинг с автоматическим наблюдением для радона, гелия, аргона, водорода, метана.

Например, геоэкологический мониторинг осуществляют с использованием «опорных автономных надводно-подводных станций» наблюдения, расположенных в местах «вихревых каналов - кратеров» с учетом данных наблюдения за интенсивностью и цикличностью аномальных эффектов, вывод о результатах мониторинга осуществляют с учетом того, что они являются предвестниками землетрясений и других возможных внезапных катастрофических явлений. Например, компоненту Ii,с поля сейсмоактивности определяют на основе числа и интенсивности произошедших землетрясений с учетом геофизических предвестников очаговых землетрясений. Например, вывод о результатах мониторинга осуществляют с учетом того, что они связаны с глобальным потеплением климата,

В частности, компоненту Ii,с поля сейсмоактивности индекса Io определяют на основе числа и интенсивности произошедших землетрясений с учетом данных мониторинга геофизических предвестников очаговых землетрясений. Например, используют данные мониторинга, полученные по результатам измерений магнитометрами и/или газоанализаторами, и/или сейсмографами, и/или локаторами бокового обзора. В качестве данных мониторинга структур, учитывающих циклы замедления и ускорения вращения Земли вокруг Солнца, принимают, например, данные мониторинга структур сжатия и растяжения на основе вероятности и свойств тектонических разломов, которые характеризуются аномалией аэромагнитного поля для мониторинга, и данные мониторинга состояния горячих кратеров-очагов, которые характеризуются степенью колебаний интенсивности деформационного поля рельефа дна, подъема или опускания отдельных краев кратера, фильтрации вихревых газов, разделения (за счет вспучивания) геоморфологических и геофизических аномалий и градиентных магнитных полос-разломов, происходящих на «фоне» годичного периода изменения графика уравнения времени.

Например, для компоненты Ii,c сейсмоактивности и напряженно-деформационного состояния разломной системы литосферных плит в качестве данных мониторинга учитывают поправки Kt для месячных периодов годичной и полугодичной цикличности во времени, рассчитываемые на основе уравнения времени, отображающего разность между средним и истинным солнечным временем и изменяющегося в пределах от -14 мин 27 с до +16 мин 24 с, при этом поправка Kt в безразмерном виде равна Kt=[(m, мин)/(m₀=+16 мин)], которая и учитывается в основном уравнении мониторинга в виде: ((RiΩi)Kt≈(RiΩi)(1±Rt), где Kt≈(1±Rt), где Rt≈(Rt1+Rt2) - поправка на временную цикличность, равная сумме поправок Rt1 и Rt2, где поправка Rt1 связана с годичным временным периодом вращения Земли вокруг Солнца и Rt2 связана с полугодичным временным периодом вследствие наклона эклиптики к экватору, являющемуся максимальным в феврале и августе каждого года, и в течение года в сумме приближающаяся к нулевому значению. Или, например, в качестве данных мониторинга по структурам, учитывающим месячные временные циклы замедления и ускорения вращения Земли вокруг Солнца, принимают данные мониторинга структур сжатия и растяжения тектонических разломов, которые характеризуются: - разделением геоморфологических и геофизических аномалий, и данные мониторинга градиентных магнитных полос-разломов, которые характеризуются состоянием горячих кратеров-очагов и фильтрацией вихревых потоков газов, а также данные мониторинга по изменению рельефа дна, происходящего за счет подъема или опускания краев кратера на «фоне» годичного периода по месяцам изменения синусоид уравнения времени.

Техническое решение иллюстрируется следующими чертежами и графиками.

На Фиг.1 показан безразмерный квадратический комплекс RiΩi в зависимости от балла m линейной 5-ти балльной шкалы и способ нахождения среднего балла m шкалы для значений комплекса RiΩi/15 отдельных компонент Ii: 1 - загрязнение по шельфу Ii,s=+0,45; m=2,28; 2 - разломы-градиентные полосы, по шельфу Ii,r=+1,2; m=2,8; 4 - "мертвая" зона сбросов ОВ, Южно-земельный регион Io=(1/2)(Ii,s+Ii,b)=3,9; m=4,0; 5 - землетрясения, среднее по шельфу Ii,с=-0,3 m=2,6; 6 - землетрясения магнитудой, равной Mi=6; Ii,c=-0,6; m=2,7.

На Фиг.2 показаны результаты интегрально-комплексной оценки (ИКО) компоненты Ii,s загрязнения для всех суммированных (указанных в тексте) 20-ти составляющих элементов шельфа Баренцева и Белого морей.

На Фиг.3 показаны карты интегрально-комплексной оценки (ИКО)) компоненты Ii,р и значения фiΩi,p для шельфа Баренцева и Белого морей: а, б) -нормальные и размерные - магнитометрическое и гравиметрическое i-поля; в) - вертикальная и горизонтальная составляющие градиента гравиметрического поля от точечного источника; г) - безразмерное обобщенное градиентное поле ΣΩi,p и градиентные полосы при фильтре фi=(-0,75÷+0,75); д) - разломы, выделенные на основе градиентных полей; ж) - гистограммы вероятности безразмерного параметра Ωi,p для магнитного, гравитационного и обобщенного градиентных i-полей.

На Фиг.4 показана структура и свойства градиентного магнитного и объединенного магнито-гравитационного полей южной части шельфа Баренцева моря; а, б) - локальные объединенные градиентные зоны (лог-зоны) без фильтрации (а) и с фильтрацией (б) градиента (1-6 - лог-зоны Штокмановского ГКМ - расшифровка в тексте); в, г) - кольцевая структура пересечений разломов для условий нормального магнитного поля (номера 12 и 13), так и на градиентного магнитного (номера 10 и 11) и градиентного объединенного магнито-гравитационного (номера 7, 8 и 9) полей.

На Фиг.5 показана компонента Ii,с сейсмоактивности индекса Io экологической опасности обрамления шельфа Баренцева моря, а) - структурно-тектоническая схема и эпицентры землетрясений обрамления шельфа Баренцева моря с магнитудой: (1) М>6; (2) 5<М>5,9; (3) 4<М>4,9; (4) 3<М>3,9; (5) 3<М (данные ВНИИОкеангеология). На врезке фигуры - трубка-кратер («гидротермальное отверстие») для контроля предвестников землетрясений; б) - синусоиды уравнения времени в размерных (m, минуты) и в безразмерном [(m, мин) / (m₀=+8 мин)] виде: 1 - синусоида учета неравномерного движения Земли по орбите вокруг Солнца; 2 - синусоида учета наклона эклиптики к экватору; 3 - сумма синусоид для общего учета движения Земли..

Способ реализуется следующим образом.

Используемая физико-математическая модель предлагаемого способа геоэкологического мониторинга, по итогам которого производится интегрально-комплексная оценка индекса Io экологической опасности, рассматривается на основе совокупного (совместного) действия отдельных его составляющих компонент: - загрязнения Ii,s, биотестирования Ii,b, тектонических разломов Ii,r и сейсмоактивности Ii,c, - с учетом показателя степени риска Ri, - каждой компоненты Ii (токсичности qi загрязнения, число полос градиентов ΔΨi полей, связанных с разломами, число и магнитуда мi землетрясений), при квадратичной форме аппроксимации (Ωi) и определения балла индекса Io, предусматривает последовательность следующих операций.

1. Создание банка первичных данных по измерению (и/или ранее измеренным) случайных величин Xij.

2. Разбивка площади на систему ячеек, выбранного масштаба для определения значения i-го параметра в j-ой точке (ячейке) случайной величины Xij.

3. Нахождение статистических распределений измеренных случайных величин Xij в размерном виде для некоторой сети j-ячеек: среднее распределения Xicp=(1/n)ΣiXij, отклонение от среднего ΔXij=(Xij-Xij,cp) и стандартное отклонение σ_i ²=(1/(n-l))Σ_j=1 ⁿ(Xij-Xij,ср)² случайной величины Xij и ее квадратичного отклонения σi.

4. Нахождение безразмерного среднеквадратического параметра статистических распределений, как комплекса размерных параметров статистических распределений, как Ωj=ΔXij/σi и сортировка найденных значений Ωi по соответствующим «окнам» его диапазона: для компонент Ii,s и Ii,r как: (+2÷+1) и более; (+1÷-1); (-1÷-3); (-3÷-10); (-10÷-30) и менее; и для компонент Ii,b и Ii,с как: (+2÷+1) и более; (+1÷-1); (-1÷-3); (-3÷-10); (-10÷-30) и менее;

5. Учет содержания пелитовой фракции Cip, как безразмерной доли весового содержания пробы, для компоненты загрязнения Iis и компоненты биотестирования Iib, осуществляемый как: Ii=Ωi/Cip.

6. Учет показателя_степени риска Ri компоненты Ii, имеющей среднеквадратический параметр Ωi, на основе произведения величин (RiΩi), где свойство Ri определяется как: - в случае токсичности (qi) элементов загрязнения, числа полос-разломов и диапазона (Δ) фильтрациии градиентов (-ΔΨi) геофизических i-полей, и магнитуды (Mi) числа прошедших в сейсмической зоне землетрясений.

7. Введение нормировочной функции. Нормировочная функция равна: (Xij,cp/Xij0,cp), где Xij,cp - среднее значение случайной величины распределения; и Xij0,cp - тот же параметр для некоторого «опорного» или эталонировочного распределения.

8. Общее выражение для интегрально-комплексной оценки компонент Ii индекса Io с учетом степени риска Ri компоненты Ii, при квадратичной форме аппроксимации (Ωi), тлеет вид:

Расшифровка и особенности каждой из компоненты IiΣ будет дана при детальном описании сущности предлагаемого способа на примере условий шельфа Баренцева и Белого морей.

9. Создание экспоненциальной 5-ти балльной шкалы оценки индекса Io экологической опасности и его составляющих компонент Ii среды шельфа Оценочная 5-ти балльная шкала для индекса Io и его составляющих компонент Ii, предусматривает использование шкалы со значениями баллов m=1, 2, 3, 4 и 5, и ее осуществляют на основе экспоненциальной функции изменения параметров шкалы в виде как линейной, так и квадратичной формы аппроксимации. Так, в случае увеличения, относительно фона, содержания Ci,s элементов токсичного загрязнения и вероятности градиента Ψi,r, т.е. числа градиентных полос-разломов, значения этих величин аппроксимируются на основе линейной формы в виде экспоненциальной функции ехр(+m-1), принимающей при m=1, 2, 3, 4 и 5 значения 1,0; 2,7; 7,4; 20 и 55; а в случае уменьшения, относительно фона, содержания белков (биомассы) в методах биотестирования, и числа землетрясений с ростом его магнитуды, т.е. содержания Ci,b и числа Ni,c, значения аппроксимируются на основе линейной формы в виде экспоненциальной функции ехр(-m+1), принимающей значения 1,0; 0,37; 0,13; 0,05 и 0,018ю. При данной линейной форме аппроксимации, балл m=1 соответствует нормированному фону, со значением экспоненты ехр(0)=1. При оценке токсичного загрязнения, когда применяют предельно-допустимые Ci,пдк значения загрязнения, функция ехр(+m-1) для безразмерного параметра Ci/Ci,пдк шкалы для m=1, 2, 3,4 и 5 принимает также значения: 1; 2,7; 7,4; 20; 55. Квадратичную форму аппроксимации, для используемого безразмерного среднеквадратического параметра статистических распределений (Ωi) осуществляют: в случае роста свойств компонент Ii(Ii,s и Ii,r) - на основе аппроксимирующей экспоненциальной функции вида Ωi~{[ехр(+m-2)]-1}, имеющей для баллов шкалы m=1, 2, 3, 4 и 5 значения: -0,63; 0; +1,7; +6,4; +20; а в случае убыли свойств компонент Ii (компоненты Ii,b и Ii,с) - на основе аппроксимирующей экспоненциальной функции вида Ωi~{1-[exp(+m-2)}}, имеющей для укаазанных баллов шкалы m=1, 2, 3, 4 и 5 значения +0,63; 0; -1,7; -6,4; -20.

10. Построение однокомпонентных карт и карт интегрально-комплексных оценок данных мониторинга и ИКО индекса Io авторами осуществлена на основе пакета программ ER Mapper.

Оценка индекса Io экологической опасности загрязнения многокомпонентной среды морских акваторий осуществляется на основе определения степени отрицательного воздействия параметров геологической среды на состояние биоты и здоровье человека. Индекс экологической опасности определяет соответствующую степень экологического неблагополучия; отрицательное воздействие загрязнения геологической среды до последнего времени обычно определялось «качественными» показателями: 1 - очень слабое или фон, 2 - слабое, 3 - средней силы или умеренное, 4 - сильное, 5 - очень сильное. Соответствующая степень экологического неблагополучия, как видно из табл.1, также классифицируется 5-ти балльной шкалой: 1 - фоновая или благоприятная, 2 - удовлетворительная, 3 - напряженная, 4 - критическая, 5 - кризисная или зона чрезвычайной экологической ситуации.

Установленные для компонент индекса Io положительное и отрицательное значения безразмерного среднеквадратического комплекса RiΩi, представленные в табл.1, переводят в величину балла m (1, 2, 3, 4 и 5) линейной 5-ти шкалы с помощью фиг.1, где показаны зависимости величины балла m (ось абцисс) от значений (ось ординат) параметра (+RiΩi/15)~{[ехр(+m-2)]-1} для компонент Ii,s и Ii,r (кривая: +RiΩi/15) и параметра (-R