WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 ||

Вода четвертичных отложений имеет минерализацию несколько выше 1 г/л и Сl- - HCO3- - Na+ - Ca2+ состав Минерализация подземных вод верхнего карбона увеличивается с глубиной от 1050 мг/л на глубине ~ 13 м до 650 мг/л на отметке – 52 м, где состав воды становится HCO3- - Cl- – Ca2+.

Несомненно, что подземные воды четвертичных отложений значительно более подвержены влиянию антропогенной нагрузки и достаточно загрязнены. Об этом говорят закономерные снижения с глубиной отбора содержания изученных компонентов, в том числе и тяжелых металлов, особенно меди, концентрация которой в подземных водах верхней части разреза на глубине 4 м превышает содержание в более глубоких горизонтах в 2 раза. Более сложное изменение концентрации цинка, для которого характерны максимумы содержания на глубинах 4 и 10 – 12 м, где его также в 2 раза больше, чем в остальных опробованных горизонтах.

Действительные формы нахождения химических элементов в природных водных растворах, в том числе и подземных водах, во многом отличаются от данных химических анализов, выраженных обычно в концентрациях неассоциированных ионов.

Количественная оценка реальных состояний химических элементов в подземных водах стала возможной с развитием методов термодинамического моделирования физико-химических процессов в природных водных растворах, в основе которого лежат законы равновесной термодинамики.

Основой термодинамического моделирования гидрогеохимических процессов является представление о существовании в природных системах частичного или локального равновесия. Первое означает, что в неравновесной в целом гидрогеохимической системе могут существовать химические равновесия для отдельных реакций. Локальное равновесие подразумевает, что в целом неравновесную гидрогеохими­ческую систему можно разделить в пространстве на ряд участков, где в определенное время существуют условия химического равновесия. Между собой они находятся в неравновесном состоянии, обеспечивая также неравновесность крупных гидрогеохимических систем.

Рассматриваются два типа гидрогеохимических систем: гомогенные с взаимодействием между различными компонентами воды и гетерогенные — для систем типа вода—порода и т.п.

Гомогенные системы — это обычные природные растворы, оторванные от вмещающей их гетерогенной системы. Подобной задачей является определение форм нахождения химических элементов в природном растворе известного состава в конкретных РТ-условиях.

Гетерогенные системы — это более приближенные к действительности природные водные растворы, контактирующие с вмещающими породами и газовой фазой. Взаимодействие в подобных системах формирует химический состав природных вод.

Термодинамическое моделирование, исходя из процессов частичного и локального равновесия, состоит в том, что состояние системы описывается через ряд последовательных равновесных состояний.

По своей сути гидрогеохимические задачи подразделяются на две группы, связанные с расчетом равновесного состава и с моделированием необратимой эволюции системы.

Для расчета равновесного химического состава подземных вод существует два подхода: метод решения уравнений термодинамических констант равновесия реакций и метод минимизации свободной энергии Гиббса системы. Существует более 50 компьютерных программ позволяющих решать самые сложные аспекты геохимических процессов.

В диссертации термодинамическое моделирование выполнено с помощью программы SOLMINEQ. Результаты исследований приведены в работе. Моделирование показало, что преобладающей формой состояния цинка в подземных водах является его ион Zn2+, а меди – ионы хлорида меди CuCl+ и Сu2+.

Показано, что за исключением самых верхних частей разреза (на глубине 4 м) подземные воды изученной территории равновесны с карбонатом кальция. Все минералы меди и цинка, за исключением Cu2O в верхних частях разреза первого участка, не равновесны с подземными водами, что говорит о возможности их выноса при интенсивной инфильтрации.

Тяжелые металлы в грунтах четвертичных и каменноугольных отложений. Особенности распределения тяжелых металлов в грунтах четвертичных и каменноугольных отложениях до глубины 18 м рассмотрены на примере двух скважин (№№ 3,4) во взаимосвязи с гидро-геологическими скважинами №№ 1,2. Общий разрез испытательной площадки приведен в работе.

Полученные значения в техногенных грунтах скважины № 3 превышают найденные средние значения по всему региону по меди в 1.5 – 4 раза. В песке современного аллювия на границе с глиной видно значительное увеличение содержания меди. Это объясняется тем, что глинистые породы имеют более низкую проницаемость и значительную сорбционность по отношению к тяжелым металлам.

Содержание кадмия, меди, никеля и цинка в скважине № 4 в техногенных грунтах значительно превышает найденные нами средние значения для этих элементов. Это следствие высокой техногенной нагрузки на грунты. Попытки найти какие-либо закономерности в результатах анализа образцов техногенных отложений ни к чему не приводят вследствие особенности их формирования - при постоянном техногенном влиянии, как с поверхности, так и в самой толще (коммуникации, откачки и т.д.).

Динамика содержание тяжелых металлов в исследуемых скважинах по глубине в основном полностью согласуется с геолого-литологическим разрезом и его влиянием на их концентрацию. Так, на границе «песчанистые – глинистые» породы всегда можно видеть накопление и вследствие этого увеличение концентрации тяжелых металлов. Значение рН образцов с увеличением их выемки из известняка разрушенного до щебня, дресвы и муки каменноугольных отложений увеличивается в сторону более щелочной среды. А в глине это значение начинает снижаться.

Как известно, медь связывается в процессе миграции в форме малорастворимых карбонатов, что хорошо видно в разрезе при прохождении ее через карбонатные породы, концентрация меди выравнивается и отклонения по ее среднему содержанию в разрезе не значительно, о чем свидетельствуют и данные анализа образцов как грунта, так и грунтовой воды.

Кадмий относится к элементам слабого захвата, что хорошо иллюстрируют приведенные в работе колонки. Хорошо просматривается его связь с кислотностью среды. При увеличении рН грунта содержание кадмия снижается за счет его закрепления в комплексы.

Поведение никеля в разрезе очень неоднозначно, что можно объяснить постоянным пополнением его содержания вследствие разрушения почвенных и грунтовых минералов, например силиката никеля.

Цинк относится к элементам сильного накопления. При увеличении содержания его в грунтах заметно его значительное уменьшение содержания в грунтовых водах. В известковистых грунтах его содержание значительно снижается.

Полученные результаты анализа показали, что содержание цинка в глинистых породах скважины № 4 почти на порядок превышает содержание в песчаных породах скважины № 3. В глинистых породах для обеих скважин содержание меди с никелем выше раз в 5, а кадмия - на два порядка выше.

Это убедительно показывает, что основными аккумулирующими породами тяжелых металлов являются глинистые породы. Очевидна сорбция.

Основные выводы работы:

Четвертичные отложения на территории г. Москвы являются основным накопителем тяжелых металлов, поступающих в окружающую среду в результате антропогенной нагрузки. Содержание меди, цинка, кадмия и никеля в них (голоцен и неоплейстоцен) несколько ниже, чем в почвенных горизонтах, но существенно выше, чем в сопредельных районах Центральной России. Полученные данные обязательно надо учитывать при проведении различных строительных работ, при которых на поверхность извлекается значительная масса горных пород и содержащиеся в них тяжелые металлы вовлекаются в водную и воздушную миграцию и оказывают негативное влияние на экологическую обстановку города.

В большинстве случаев концентрация изученных тяжелых металлов в глинистых и суглинистых разностях выше, чем в песчаных и супесчаных, что объясняется более высокой сорбционной способностью первых, что также подтверждается и на отдельно изученном объекте на левом берегу р. Москвы в районе Краснопресненской набережной.

В кислых средах металлы боле подвижные и естественно, что они в больших количествах аккумулируются в щелочных условиях.

Изучение подземных вод четвертичных отложений на типовом участке современного строительства в районе Краснопресненской набережной позволило заключить, что они значительно подвержены влиянию техногенной нагрузки на что указывает более высокое содержание Zn и Cu в подземных водах верхних частей разреза.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

  1. Заволокина С.В. Оценка загрязнения грунтов г. Москвы тяжелыми металлами (медь, цинк, кадмий, никель) при проведении инженерно-экологических изысканий.// Четвертая научно-практическая конференция. Раздел «Охрана окружающей среды» - новые подходы и требования к разработке. Материалы докладов. – М.: Эко-Real, 2004, 62 - 68 с.
  2. Заволокина С.В. Тяжелые металлы (медь, цинк, кадмий, никель) в четвертичных отложениях территории г. Москвы.// VII Международная конференция «Новые идеи в науках о земле»: Материалы докладов..т. 4. – М.: КДУ, 2005, 19 с.
  3. Заволокина С.В., Зверев В.П. О масштабах загрязнения четвертичных отложений территории г. Москвы тяжелыми металлами.// Сергеевские чтения. Инженерно-геологические проблемы утилизации и захоронения отходов. Выпуск 7/ Материалы годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии (23 марта 2005 г.) – М.: ГЕОС, 2005, с. 111-115.
  4. Заволокина С.В., Зверев В.П. О распределении тяжелых металлов (меди, цинка, кадмия, никеля) в четвертичных отложениях территории Москвы // Геоэкология, инженерная геология, гидрогеология, геокриология – М.: НПО «Издательство «Наука»», 2007, № 1, с. 67-74.
Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»