Можливості використання розглянутого параметра для дослідження локальних закономірностей просторового положення зсувонебезпечних ділянок проілюстровані на прикладі м. Дніпропетровська. Отримані результати дозволили зробити своєрідне зонування території міста за ступенем і переважним напрямком анізотропії “роздроблення” земних надр. На території правобережної частини міста напруга в земних надрах пов'язана із сукупним впливом декількох систем розломів: при загальному північно-північно-східному напрямку основних балок міста - відроги, “що їх оперяють”, контролюються розломами північно-західного простягання. При розгляді питання зв'язку з останніми місць прояву зсувних процесів, зафіксований чіткий максимум, що відповідає розломам з азимутом простягання 315^о. Отримані результати щодо тектонічного контролю зсувонебезпечних ділянок є вихідними даними для вибору раціонального комплексу й визначення елементів методики подальших детальних геолого-геофізичних досліджень (у т.ч. у міській СЕМ) з метою часового прогнозу критичних ситуацій, пов'язаних з інтенсифікацією зсувних процесів.

Вплив розломів земної кори на радіоактивне забруднення навколишнього середовища нами досліджений в районі м. Кіровограда, що є центром видобутку радіоактивної сировини України. У ході площинних польових досліджень встановлено, що радіоактивні аномалії у рослинності погано корелюються з аномаліями потужності експозиційної дози г-випромінювання (МЕД), але чітко контролюються особливостями тектонічної будови - системами розломів з азимутами простягання: 45^о і 315^о, 62° і 332°, 77° і 347°. З цими системами розломів у районі м. Кіровограда пов'язані аномалії об'ємної активності радону в ґрунтовому повітрі. Найбільші концентрації радіонуклідів у поверхневих і підземних водах також пов'язані із блоками (масивами) порід, що обмежені розломами зазначених вище систем.

Оперативне розв'язання сучасних екологічних проблем вимагає автоматизації трудомісткої рутинної (візуальної) операції виявлення індикаторів розломів. Однак у результаті застосування формалізованої процедури простежування елементів поля, заданого по дискретній мережі, індикатори розломів, представлені прямолінійними аномаліями, можуть трансформуватися в ламані лінії і виникають ділянки втрати кореляції, пов'язані не з геологічною будовою досліджуваних ділянок, а з методичними особливостями одержання й обробки геофізичної інформації. За результатами спеціальних досліджень на модельних прикладах нами оцінена точність виявлення й простежування індикаторів розломів у геофізичних полях, заданих дискретно по площі.

Автором розвивається ідея того, що геолого-тектонічна інформація є основою керування екологічним ризиком наслідків процесу розвідки й видобутку корисних копалин на суші і на шельфі. Відомості про особливості тектонічної будови та сучасні геодинамічні умови пропонується обов'язково враховувати при проектуванні й будівництві різних споруд у районах гірничодобувних підприємств. Геолого-тектонічна інформація є основою моніторингу та прийняття управлінських рішень щодо надійності експлуатації діючих промислових об'єктів і транспортних магістралей, а також дозволяє визначати характер поширення й інтенсивність впливу аварійних ситуацій на навколишнє середовище.

Четвертий розділ “Фізико-техногенно-геологічне моделювання при розв'язанні задач екологічної безпеки” присвячений розробці ієрархічного ряду ФТГМ шляхом доповнення “геологорозвідувальної” інформації - у вигляді ФГМ необхідними відомостями про об'єкти техносфери й виникаючі природно-техногенні процеси відповідного масштабу.

У геологорозвідувальному процесі традиційні ФГМ спрямовані на розв'язання задач пошуків і розвідки родовищ корисних копалин і, як правило, відбивають тільки природну складову геологічного й геофізичного середовищ. Однак у світлі проблем екологічної безпеки вже на стадії дрібномасштабних досліджень з'являється необхідність врахування техногенних факторів. Від дрібно- і середньомасштабних до детальних геолого-геофізичних досліджень у ФТГМ, що розробляються нами, частка інформації про техногенні об'єкти та процеси збільшується й стає порівняною з часткою природної (геологічної) інформації, а в деяких ситуаціях остання може бути зведена до мінімуму. ФТГМ створюються нами на базі відомих розробок стосовно вивчення глибинної будови земної кори геофізичними методами (Є.Г. Булах, Г.Я. Голіздра, О.І. Кобрунов, С.С. Красовський, В.І. Старостенко, В.М. Страхов та ін.). Удосконалення зазначених розробок стосовно розв'язання задач раціонального природокористування та екологічної безпеки техногенно навантажених регіонів здійснюється за рахунок доповнення природної “геологорозвідувальної” інформації даними про відповідні за масштабом техногенні об'єкти та процеси. На прикладах дрібно- і середньомасштабного вивчення сейсмічної небезпеки - виділення сейсмогенних зон - південного схилу УЩ (в т.ч. району Південноукраїнської АЕС), а також великомасштабного моделювання у процесі розробки, перевірки й оцінки геофізичних перспектив Приазовського блоку УЩ на рідкометалічну мінералізацію показано, що в ФТГМ цих масштабів частка геологічної інформації перевершує частку інформації про техногенні об'єкти й процеси. Створені моделі можуть бути ефективно використані й у геологорозвідувальному процесі, і при розв'язанні задач екологічної безпеки (тобто за своєю суттю це ФГМ з надлишком техногенної інформації). Зокрема, при розгляді сучасних тенденцій використання великомасштабної геофізичної інформації для планування розвитку мінерально-сировинної бази України показано, що випереджаюче створення екогеофізичної основи у вигляді великомасштабних ФТГМ (вже на етапі планування геологознімальних і пошукових робіт) дозволяє швидко переорієнтувати геологорозвідувальні роботи (при несприятливому “екологічному прогнозі” розробки конкретних корисних копалин) на інші перспективні ділянки досліджуваного регіону.

Побудовані дрібно-, середньо- і великомасштабні ФТГМ служать фоном для наступного виділення та вивчення детальних аномальних ділянок, що дозволяє всі наступні детальні побудови ув'язати за єдиними рівнями полів і фізичних параметрів георечовинного середовища. Основною ілюстрацією пропонованого детального фізико-техногенно-геологічного моделювання є моделювання гравітаційного поля при оцінці геолого-екологічних наслідків гірничодобувної діяльності. Виняткове використання маркшейдерських даних в умовах складної гірничогеологічної обстановки родовища, що розробляється, не дає повної картини про внутрішній стан масиву гірських порід (обмежуючись даними про геометрію та динаміку його окремих блоків). Показано, що за допомогою геофізичних методів на родовищах, що знаходяться в експлуатації, можна вивчати й оцінювати зміни навколишнього середовища, порівнювати його порушений стан із фоновими характеристиками й нормативними показниками, досліджувати найбільш інтенсивні та небезпечні техногенні процеси. Нами докладно розглянуто два з них: динаміку розвитку підземних порожнеч і зниження рівня підземних вод. Проведено дослідження змін гравітаційного поля, які пов'язані з порушеннями масивів гірських порід і змінами гідрогеологічних умов у районі видобутку корисних копалин відкритим способом, з метою створення відповідних ФТГМ об'єктів екогеофізичного вивчення.

На теоретичних і практичних прикладах Криворізьких і Марганецького ГЗК розроблені гравітаційні моделі діючого кар'єру, в т.ч. базова модель, що відбиває загальний характер зміни гравітаційного поля у процесі відпрацьовування кар'єру; часткова модель “спливаючої” порожнечі, що представляє собою “деформований” еліпсоїд обвалення (який відображає “переміщення” розущільненої зони до поверхні з одночасним ущільненням породи, яка при цьому обвалюється) з відповідними динамічними аномаліями; часткова модель гідрогеологічного розрізу, що відбиває гравітаційний ефект при зміні рівня підземних вод у бортах, днищі і відвалах кар'єру (де ускладнене буріння спостережних гідрогеологічних свердловин).

На модельних прикладах оцінені впливи факторів гірничодобувної діяльності, що заважають гравірозвідці. Встановлено, що наявність бокових мас, які лежать вище, з одного боку уступу й відсутність їх унизу з іншого боку істотно спотворюють гравітаційні аномалії від підповерхневих джерел. Ці перекручування порівняні з величинами аномалій від “спливаючих” порожнеч. Для оцінки необхідної точності гравіметричних спостережень при розв'язанні гідрогеологічних задач у районі діючого кар'єру були проведені розрахунки прямого гравітаційного ефекту плоскопаралельного шару малої потужності, що моделюють зміни потужності водоносного горизонту за рахунок коливання його верхньої межі (статичного й динамічного рівня підземних вод). Результати цих розрахунків зіставлені з результатами натурного та теоретичного моделювання горизонтального градієнта поля g в районі розробки корисних копалин (в т.ч. на бортах кар'єру), що дозволило визначити необхідну точність планової прив'язки гравіметричних вимірів.

Іншим важливим напрямком фізико-техногенно-геологічного моделювання є проведення досліджень на акваторіях активно діючих портів, дно кожного з яких рясніє великою кількістю різноманітного техногенного, переважно металевого, брухту (в т.ч. бомби, що не розірвалися, та інші боєприпаси часів Другої світової війни), яке різною мірою перешкоджає руху суден, а також плановим роботам і реконструкції порту. Для підвищення ефективності аквальних геофізичних досліджень нами, на підставі досвіду досліджень у порту м. Гамбург (Німеччина), проведених Інститутом геофізики Гамбурзького університету під керівництвом проф. Я. Макриса, була розроблена ФТГМ об'єктів гідромагнітного вивчення акваторії порту. Основною особливістю цієї моделі є максимальне врахування динаміки природно-технічної системи (великого порту). Для кожного типу ділянок порту, стосовно розв'язання конкретних інженерно-екологічних задач, нами визначені конкретні елементи методики гідромагнітних досліджень: швидкість руху дослідного судна, густота рейсів, кількість і тип магнітометрів, а також методика обробки й інтерпретації даних.

Для здійснення моделювання процесу впливу конкретного виробництва на стан навколишнього середовища нами розроблена узагальнена схема різноманітних зовнішніх і внутрішніх транспортних речовинних і енергетичних потоків, які супроводжують будь-яке промислове виробництво. Сам процес моделювання транспортних матеріальних потоків і їх вплив на всі компоненти навколишнього середовища детально розглянутий нами на прикладі потенційно радіаційнонебезпечного виробництва ВДГМК (захід Дніпропетровської області). У процесі моделювання визначено основні речовинні потоки в системі виробничої діяльності ВДГМК, проведено поділ їх на радіаційнобезпечні й потенційно небезпечні, а також виявлено можливі шляхи якими радіонукліди з відходів ВДГМК потрапляють в основні компоненти навколишнього середовища (геологічне, повітряне та водне середовище, ґрунт, рослинність і сільгосппродукцію). Результати моделювання були покладені в основу розрахунку ступеня радіаційного ризику, пов'язаного з діяльністю цього комбінату, вироблення комплексу заходів щодо забезпечення нормативного стану навколишнього середовища й екологічної безпеки (охоронні заходи - моніторинг, захисно-планувальні заходи, компенсаційні заходи), а також при реконструкції, розширенні та створенні нового виробництва на території комбінату.

Накопичений нами досвід моделювання на регіональному та локальному рівнях є базою успішного вивчення небезпечних в екологічному відношенні геологічних процесів у межах міських агломерацій. Як конкретні приклади, наведені результати досліджень на території Дніпропетровської й Миколаївської областей: вивчення зсувонебезпечних схилів на житловому масиві “Сокіл-2” (м. Дніпропетровськ); визначення причин і джерел підтоплення території депо швидкісного трамвая (м. Кривій Ріг); виявлення й оконтурення похованих смітників м'ясокомбінату на житловому масиві “Лівобережний-3” (м. Дніпропетровськ); дослідження насипних ґрунтів траншей, де були поховані залишки шахтних пускових установок (с. Болеславчик, Першотравневий район Миколаївської області) та інші.

Особливі перспективи розвитку моделювання в екогеофізиці пов'язуються нами із застосуванням фундаментальних законів фізики Землі. Розглянемо це на прикладі використання нової моделі геоізостазії Землі, запропонованої у 1984 р. К.Ф. Тяпкіним. Суть її полягає в наступному: Землю можна вважати такою, що знаходиться у стані рівноваги, якщо кожен її сектор, вирізаний центральним тілесним кутом буде мати рівну вагу. Кількісно ця умова відповідає інтегральному вираженню

, (4)

де (r) - густина речовини Землі в межах досліджуваного сектора на відстані r від центру Землі; g(r) - прискорення вільного падіння в тій самій точці. Вираз (4) можна представити у вигляді трьох інтегралів

I₁ + I2 + I3 = const, (5)

Не беручи до уваги перші два інтеграли, використані К.Ф. Тяпкіним для обґрунтування ротаційної нової гіпотези структуроутворення, що ним розвивається, зосередимо на третьому. Його можна записати у вигляді такого інтегрального виразу

, (6)

де R_e - радіус Землі в точці досліджень.

Чисельно значення I3 відповідає величині атмосферного тиску біля поверхні Землі. Порушення ротаційного режиму Землі призводить до відносного переміщення блоків фундаменту по розломах, наслідком чого буде зміна значень I3, тобто порушення рівноважного стану Землі. Повернення до рівноважного стану (min енергії системи) можливе тільки шляхом перерозподілу мас у межах досліджуваного сектора Землі.

Реально ним можуть бути тільки атмосферне повітря і ґрунтові води. На рис. 2 наведена схема переміщення флюїдів у випадку опускання досліджуваного блоку на величину h. При підйомі блоку, флюїди будуть переміщатися в протилежних напрямках. Використовуючи розглянуті фундаментальні закони фізики Землі, в ІППЕ НАН України в найближчі роки на основі накопиченої геолого-геофізичної інформації на території Промислового Придніпров'я планується кількісно оцінити взаємозв'язок коливань атмосферного тиску, рівня ґрунтових вод і висотних відміток денної поверхні. Виявлені закономірності будуть покладені в основу розробки методики прогнозування підтоплення різних регіонів, а також - методики довгострокового регіонального прогнозування тенденцій змін метеоумов.

П'ятий розділ “Геофізичні критерії й показники в розробці стратегії сталого розвитку техногенно навантажених регіонів України” присвячений кількісній оцінці й визначенню екологічної значимості геофізичного впливу (сумарного впливу природних і техногенних геофізичних полів) в умовах переходу техногенно навантажених регіонів України до сталого розвитку.

У реальних умовах техногенно навантажених регіонів України одним з істотних факторів навколишнього середовища є сумарний вплив (ефект) природних і техногенних геофізичних полів - геофізичний вплив. Значимість цього фактора докладно розглянута на прикладі центральної частини Промислового Придніпров'я, яке характеризується одним із найбільших зосереджень підприємств гірничодобувної й переробної промисловості в Україні. Значна частина території області з екологічної точки зору віднесена нами за величинами, що характеризують зазначений фактор, до критичних зон, що знайшло своє відображення на її екологічній карті (1998 р.) і в екологічному паспорті (2000 р.). В основу формалізації процедури оцінки сумарного геофізичного впливу покладено вибір базових геофізичних показників якості життєдіяльності населення і стану навколишнього середовища. У результаті детального аналізу існуючих видів фізичного впливу такими показниками визначені міри чутливості живих організмів (біологічних рецепторів) і навколишнього середовища: 1) акустична чутливість; 2) механічна чутливість; 3) теплова чутливість; 4) радіаційна чутливість; 5) електромагнітна чутливість. Кожному з цих показників нами поставлено у відповідність його характеристику та значення параметрів геофізичного впливу, які оцінюються. При виборі параметрів і процедури кількісної площинної оцінки сумарного геофізичного впливу в питаннях вивчення природної складової G_p основна увага нами приділяється просторовим варіаціям аномального магнітного поля Т_а.

Кожному техногенному об'єкту-джерелу геофізичного впливу поставлена у відповідність його “зона впливу”, на зовнішньому контурі якої величина конкретного геофізичного поля не перевищує свого критичного значення для людини й навколишнього середовища. На регіональному рівні під техногенною складовою G_t нами пропонується розуміти сумарний нерівноважний вплив об'єктів транспорту та добувної й обробної промисловості. Величини конкретних вагових коефіцієнтів K при обчисленні сумарного техногенного фізичного впливу нами визначаються для кожного об'єкта-джерела кількістю створюваних ним полів, їх інтенсивністю і зонами впливу (локалізації)

(7)

де Li - довжина магістралей i-го виду транспорту; Sj - площа, зайнята “зоною впливу” j-го об'єкта; K - зазначені вище вагові коефіцієнти (в т.ч. визначених локальних техногенних об'єктів F).

Сумарний геофізичний вплив G обчислюється за формулою

(8)

де k_p і k_t - вагові коефіцієнти внеску відповідно до природної та техногенної складових у сумарний геофізичний вплив; G_pmax і G_tmax - абсолютні максимуми відповідно до природної та техногенної складових геофізичного впливу на досліджуваній території.

На прикладах території України в цілому, Дніпропетровської області та її окремих районів показано, що при укрупненні масштабу досліджень загальна картина геофізичного впливу на досліджуваній території залишається попередньою, але більш контрастно починають виділятися регіональні промислово-міські агломерації й великі промислові вузли. Зіставляючи дані, отримані шляхом простого просторового підсумовування параметрів побудованих нами карт геофізичних і екотектонічних параметрів, встановлена певна їх кореляція. Стосовно умов Дніпропетровської області, в першу чергу, це відноситься до промислових районів: Криворізького, Дніпропетровського, Нікопольського та деяких інших. Є підстава очікувати покращення відзначеної кореляції карт шляхом дослідження розломів окремо за системами - сукупностей їхніх геолого-геофізичних ознак і співвідношення інтенсивності їхнього прояву.

У контексті розв'язання задач розробки стратегії сталого розвитку техногенно навантажених регіонів України автором розвивається ідея про те, що зі зміною техногенного навантаження (в т.ч. геофізичного впливу) на конкретних територіях прямо пов'язані перспективи розвитку рекреаційних ресурсів: чим вище зазначене навантаження, тим більше повинно бути доступних рекреаційних ресурсів. Однак дотепер для умов України немає формалізованої процедури просторової оцінки цих ресурсів. Тому пропонується технологія такої процедури, що дозволяє планувати розвиток рекреаційних ресурсів (в т.ч. на базі розвитку мережі об'єктів природно-заповідного фонду) з урахуванням геофізичного впливу. Зазначений підхід, проілюстрований на частині пізнавальних рекреаційних ресурсів - пам'ятках природи загальнодержавного значення, можна застосовувати для оцінки забезпеченості території України за всіма видами рекреаційних ресурсів.

Прогнозування просторово-часових змін геофізичного впливу ілюструється на прикладі розвитку радіологічної обстановки у Дніпропетровській області. Тут понад 50 років активно розвивалися об'єкти ЯПЦ, в т.ч. видобуток, переробка уранової сировини й складування радіоактивних відходів. При нормальному г-фоні (до 15 мкР/год) на території області зафіксовані локальні аномальні ділянки МЕД - до 3000 мкР/год і більше, пов'язані винятково з підприємствами ЯПЦ.

В основу розробленої нами технології прогнозу розвитку радіологічної обстановки техногенно навантажених регіонів південного сходу України (Р) покладене уявлення про зміну сучасного стану (М) розподілу радіонуклідів в усіх геосферах (що обумовлено поєднанням природних і антропогенних факторів) під дією сукупності техногенних (переважно аварійних) процесів (F). Причому М і F є функціями, аргументом яких є збільшення часу t.

 та (9)

(10)

Параметри Ci і Aj характеризують просторове поширення радіоактивного забруднення в різних геосферах. Для умов Дніпропетровської області нами обраний такий набір радіологічних параметрів: C1 - МЕД; C2 - щільність поверхневого забруднення території Cs¹³⁷; C3 - територія, на якій як будівельну сировину використовували щебінь Токівського кар'єру (будматеріали II класу); C4 - об'ємна активність поверхневих водотоків; А1 - зона “впливу” Запорізької АЕС; А2 - зони “впливу” радіаційно небезпечних підприємств; А3 - поверхневі водотоки-шляхи руху при спорожнюванні сховищ рідких низькоактивних відходів переробки радіоактивної сировини. Параметр Tj є коригувальним коефіцієнтом, що враховує вплив особливостей тектонічної будови території на лінійне й площинне поширення техногенного радіоактивного забруднення. Коефіцієнти ki і kj' коректують просторові оцінки Ci і Aj згідно з умовами життєдіяльності людини на основі існуючої нормативно-регламентуючої бази (в першу чергу - НРБУ-97). А нормовані до одиниці коефіцієнти K1i і K2j є функціями збільшення часу. Причому перша є спадною, а друга - зростаючою, що є своєрідним відображенням значної потенційної переваги сукупностей можливих наслідків аварійних ситуацій над рівнем сучасного радіологічного навантаження. Максимальні значення цих коефіцієнтів відповідають максимумам функцій M і F, що, у свою чергу, є граничними оцінками короткострокового (оперативного) Pshort і довгострокового Plong прогнозів розвитку радіологічної ситуації у регіоні.

, при t0 и , при t? (11)

, при t0, т.к. M(t)Mmax та F(t)0 (12)

, при t?, т.к. M(t)0 та F(t)Fmax (13)

Паритетне сполучення результатів короткострокового та довгострокового прогнозів є прогнозом максимально несприятливої ситуації Рmax - одночасної сукупності в найближчому майбутньому аварійних ситуацій на всіх підприємствах ядерного паливного циклу.

(14)

Авторські розробки з питань вивчення і прогнозування розвитку геофізичного (в т.ч. радіаційного) впливу були використані у 2003-04 рр. при розробці проекту Державної програми сталого розвитку регіону видобутку і первинної переробки уранової сировини. В основу цієї програми покладені концептуальні положення регіональних стратегій сталого розвитку (розроблені з особистою участю автора), використання яких дозволяє на єдиних методичних засадах виробляти рекомендації щодо екологічної, економічної та соціальної складових сталого розвитку техногенно навантажених регіонів з урахуванням їх природно-ландшафтних (в т.ч. геолого-геофізичних) особливостей. Програма поширюється на райони Дніпропетровської та Кіровоградської областей, що зазнали в минулому, зазнають зараз або зазнають у майбутньому економічного або екологічного впливу об'єктів видобутку й первинної переробки уранової руди. Головною метою цієї програми є забезпечення повноцінного життєвого середовища для сучасного та прийдешніх поколінь мешканців регіону. При цьому основним напрямком розвитку промислового виробництва в зазначеному регіоні є відродження підприємств ЯПЦ і створення на цій основі умов для здійснення соціально-економічних і екологічних програм. Першочерговими задачами на найближчі 3-5 років визначена організація постійно діючого комплексного моніторингу впливу на навколишнє середовище хвостосховищ та інших споруд ЯПЦ у містах Дніпродзержинськ і Жовті Води та виконання заходів щодо “стабілізації” радіаційно небезпечних об'єктів, що не плануються до подальшого використання.

Розроблені концептуальні положення Державної програми сталого розвитку регіону видобутку та первинної переробки уранової сировини лягли в основу нашої подальшої розробки регіональної екологічної програми захисту населення від факторів радіаційного забруднення навколишнього природного середовища, виконаної ІППЕ НАН України у 2003 році на замовлення Головного управління з питань надзвичайних ситуацій та у справах захисту населення від наслідків Чорнобильської катастрофи Дніпропетровської облдержадміністрації.

Стосовно розв'язання проблем створення та реалізації екологічного моніторингу авторські розробки у найбільш повному обсязі використані на етапах проектування і практичної реалізації СЕМ “Придніпров'я” (в т.ч. при створенні інформаційного геолого-геофізичного блоку, робочому проектуванні, плануванні мережі спостереження й “винесенні на місцевість” тест-станцій та пунктів контролю-вимірів, здійсненні комплексних геолого-геофізичних польових досліджень). На регіональному рівні СЕМ “Придніпров'я” це стосується мережі спеціальних полігонів (Дніпропетровсько-Дніпродзержинська агломерація, Західнодонбаський полігон, Нікополь-Марганець-Орджонікідзевський полігон і контрольний полігон, що включає Перещепино, Магдалинівку, Царичанку), на локальному рівні - СЕМ м. Жовті Води, а на об'єктовому рівні - СЕМ ВДГМК (м. Вільногірськ), хвостосховища “С” і бази “С” Придніпровського хімічного заводу (м. Дніпродзержинськ).

ВИСНОВКИ

1. На основі результатів проведеного аналізу (за даними вітчизняних і зарубіжних публікацій) сучасного стану й перспектив розвитку геологічних і геофізичних досліджень в екології показано, що ефективне розв'язання сучасних геолого-геофізичних проблем раціонального природокористування й екологічної безпеки при переході техногенно навантажених регіонів до сталого еколого-економічного розвитку можливе на базі розвитку нової геофізичної дисципліни - екологічної геофізики. Втілений у ній оригінальний метод ґрунтується на використанні “подвійної” ролі геофізичних полів (з одного боку, як бази застосування відповідних методів при розв'язанні проблем раціонального природокористування й екологічної безпеки, а з іншого боку, як одного з основних факторів навколишнього середовища техногенно навантажених регіонів), що свідчить про його самодостатність при розв'язанні багатьох екологічних задач, особливо в системі екологічного моніторингу.

2. Головним базисом екологічної геофізики є введене автором поняття природно-техногенного геофізичного середовища. Встановлені його взаємозв'язки з іншими геосферами за допомогою наділення конкретних об'ємів верхніх геосфер набором власних фізичних параметрів, що характеризують внутрішній стан і структуру живої й неживої матерії в цих об'ємах, і розв'язання прямих задач традиційних геофізичних методів (гравірозвідки, магніторозвідки, електророзвідки й ін.)

3. За тектонічну основу екогеофізики прийняті системи розломів земної кори. Ці структури, власне кажучи, визначають екологічну обстановку будь-якого регіону - до річок, мережа яких цілком визначається розломами, тяжіють населені пункти і великі промислові виробництва; родовища корисних копалин також пов'язані з розломами, що необхідно враховувати не тільки при розвідці, але і при подальшому виборі умов раціонального природокористування. І, нарешті, орієнтація систем розломів тісно пов'язана з часом їх виникнення й подальшою активізацією, що відкриває значні можливості для прогнозної оцінки екологічного ризику конкретних ділянок. Для розв'язання такого роду задач у роботі запропоновані критерії визначення фрагментів “довгоживучих” розломів, а на прикладах Криворізьких і Марганецького ГЗК показана їхня ефективність.

4. Користуючись ієрархічною співпідпорядкованістю розломів у кожній системі для вивчення еколого-тектонічної обстановки техногенно навантажених регіонів запропонована й випробувана оригінальна методика, що полягає в послідовній зміні масштабів вивчення територій: від дрібного до великого. Ефективність цієї методики ілюструється на прикладах побудованих нами екологічних карт Дніпропетровської області та міст Дніпропетровська, Кіровограда, Марганця. Зокрема показано, що з укрупненням масштабу досліджень акцент зміщується від виявлення й картування аномальних екотектонічних ділянок (щодо проявів небезпечних сучасних процесів у земних надрах) до вивчення й прогнозування напрямків поширення усіх видів природно-техногенного впливу в навколишньому середовищі. Розроблено формалізовану оцінку переважаючих напрямків поширення конкретних техногенних впливів на основі інформації про сукупність виявлених локальних фрагментів розломів.

5. На базі відомих і добре зарекомендованих у геологорозвідувальному процесі розробок фізико-геологічних моделей створено ієрархічний ряд фізико-техногенно-геологічних моделей шляхом доповнення даними про відповідні за масштабом техногенні об'єкти та процеси. На прикладах дрібно- і середньомасштабного вивчення сейсмічної небезпеки південного схилу УЩ, а також великомасштабного моделювання у процесі вироблення, перевірки й оцінки геофізичних перспектив Приазовського блоку УЩ на рідкометалічну мінералізацію показано ефективність використання цих моделей при розв'язанні задач раціонального природокористування й екологічної безпеки. На теоретичних і практичних прикладах моделювання великих діючих кар'єрів, портів і переробних промислових підприємств проілюстровано можливості геофізичних методів при розв'язанні різноманітних екологічних задач, пов'язаних з вивченням небезпечних природно-техногенних процесів, а також при розробці комплексу заходів щодо забезпечення унормованого стану навколишнього середовища й екологічної безпеки.

6. Автором розвивається ідея реалізації фундаментальних законів фізики Землі для розв'язання екологічних проблем, зокрема мова йде про нову модель геоізостазії. Показано, що використання цієї моделі відкриває можливості вивчення проблеми підтоплення територій, що є істотним екологічним лихом для багатьох районів нашої країни. У планах НДР із пошукової тематики Інституту проблем природокористування та екології НАН України на найближчі 5 років передбачено розв'язання проблеми регіонального прогнозування підтоплення Промислового Придніпров'я, що буде здійснюватися під керівництвом і за особистою участю автора.

7. Розроблено технологію кількісної оцінки геофізичного впливу, що спирається на попередньо обґрунтований перелік базових геофізичних показників якості життєдіяльності населення і стану навколишнього середовища, в основу яких покладені міри чутливості живих організмів і навколишнього середовища до впливів конкретних фізичних полів. Отримані дані про цей вплив увійшли в загальну оцінку стану природного середовища при виділенні критичних і кризових територій у процесі складання Екологічних карт Дніпропетровської області масштабу 1:330000 (1998 р.) і м. Дніпропетровська масштабу 1:25000 (2001 р.), а також при обґрунтуванні надзвичайної екологічної ситуації у Широківському районі Дніпропетровської області у 2001 р. і зони техногенно-екологічної небезпеки в Західному Донбасі у 2002 р. Запропонована формалізована процедура просторової оцінки доступних рекреаційних ресурсів України, що дозволяє планувати їхній розвиток з урахуванням геофізичного впливу.

8. На прикладі Кіровоградсько-Дніпропетровського регіону видобутку та первинної переробки уранової сировини показано, що для умов техногенно навантажених регіонів південного сходу України необхідне виділення інтегральної оцінки радіаційного впливу із загального геофізичного. Розроблено та проілюстровано на прикладі Дніпропетровської області технології прогнозів розвитку радіологічної обстановки під обопільною дією природних і антропогенних факторів. Результати цих досліджень використані при плануванні польових регіональних і локальних досліджень СЕМ “Придніпров'я” і проектуванні СЕМ м. Жовті Води, а також при розробці проекту Державної програми сталого розвитку регіону видобутку та первинної переробки уранової сировини. На основі концептуальних положень цієї програми розроблена регіональна екологічна програма захисту населення від факторів радіаційного забруднення навколишнього природного середовища Дніпропетровської області.

9. Надалі авторські розробки щодо геолого-геофізичного вивчення еколого-тектонічної обстановки техногенно навантажених територій та створення ієрархічного ряду фізико-техногенно-геологічних моделей планується залучити до наукового супроводження реалізації заходів зазначеної Державної програми сталого розвитку регіону видобування та первинної переробки уранової сировини, а розроблені критерії і кількісна оцінка природно-техногенного геофізичного впливу на життєдіяльність людини будуть використані при визначенні геолого-геофізичних складових показників сталого розвитку інших територій техногенно навантаженого Промислового Придніпров'я і Донбасу.

СПИСОК ОСНОВНИХ РОБІТ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Застосування геофізичних методів в екології (екологічна геофізика): У підручнику “Основи геофізики” - Київ: Карбон Лтд, 2000. - 248 с.