WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Складирование грунтов с аномальными геохимическими характеристиками на открытых площадках обусловливает возможность аэрогенного загрязнения почв и грунтов в районе размещения золошлакоотвалов. Распространение зол ТЭС аэрогенным путём возможно с осушенных зольных пляжей на поверхности отвалов, так как в замоченном состоянии зола теряет способность к миграции с воздушными потоками. Учитывая, что характерный диаметр частиц золошлаков, складируемых в отвалах, составляет менее 0,1 мм, содержание которых превышает 87 – 94 % от общего объёма (рис. 2), золошлаковые отходы достаточно легко сдуваются с осушенных поверхностей золоотвалов.

Основным загрязнителем гидросферы является жидкая часть золошлаковой пульпы, образующаяся в процессе транспортировки золошлаков в золоотвалы.

Осветлённые воды золоотвалов характеризуются щелочной или слабощелочной реакцией, высокой минерализацией, достигающей 1,9 г/л, и жёсткостью – до 23,25 мг-экв/л, низкой окисляемостью (1,5 – 3,5 мгО2/л) и превышающими ПДК содержаниями хлоридов и сульфатов. Из микрокомпонентов в концентрациях, превышающих предельно допустимые для вод хозяйственно-питьевого водоснабжения, содержатся ванадий, мышьяк селен, фтор и барий (рис. 3).

Золоотвалы ТЭС эксплуатируются длительное время, а технологически неизбежные утечки обусловливают изменение гидрохимических условий подземных вод непосредственно под телом золоотвала, где гидрохимический облик подземных вод наследует химический состав зольных вод.

Распространение загрязнения подземным стоком контролируется применяемыми на всех без исключения золоотвалах системами горизонтального дренажа, закладываемого по контуру первоочередных дамб золоотвала. Исследованиями, выполненными на различных объектах, рассмотренных в настоящей работе, доказывается, что качественная работа дренажа локализует загрязнение под телом золоотвала, а гидрохимическое воздействие на подземные воды, учитывая несовершенство и «старение» дренажных канав, ограничивается первыми сотнями метров от первоочередных дамб и проявляется в надфоновых концентрациях основных поллютантов, содержащихся в зольных водах.

Изменение гидрохимической обстановки в поверхностных водных объектах напрямую зависит от наличия прямого сброса профильтровавшихся дренажных вод в водотоки, дренирующие местный сток с золоотвалов. При этом характер и интенсивность воздействия определяются соотношением объёма сбросов и расходов водотока, находящегося под воздействием золоотвала.

  1. Природные условия Среднего Урала, технические характеристики золошлакоотвалов тепловых электростанций определяют трансформацию гидродинамического и гидрохимического режимов поверхностных и подземных вод и пылевое загрязнение прилегающих территорий.

Золоотвалы представляют собой сложные гидротехнические сооружения, устраиваемые на естественном основании и ограниченные дамбами. Доставка золы и шлака в них осуществляется гидротранспортом, что обусловливает «мокрый» режим эксплуатации. На всех без исключения объектах применяется типовой комплекс природоохранных мероприятий. По контуру отвала закладывается комбинация горизонтального и вертикального дренажа, перехватывающего поверхностный сток нагорными канавами и загрязнённый подземный сток, формирующийся под телом золоотвала. На участках отсутствия или малой мощности слабопроницаемых отложений укладываются противофильтрационные экраны, выполняемые из местных строительных материалов, как правило суглинистого состава. Для предотвращения пыления золоотвалов применяются, главным образом, дождевальные установки, смачивающие поверхность осушенных пляжей. Аналогичная технология образования и складирования золошлаков в отвалы и однотипная конструкция ЗШО свидетельствуют о том, что все рассмотренные объекты являются техническими аналогами.

В связи с этим наибольшее значение приобретают природные условия площадок размещения золоотвалов.

Климатические условия рассмотренной территории в целом характеризуются слабой изменчивостью. На Среднем Урале и в западных предгорьях годовая сумма осадков составляет в среднем 550–650 мм. Восточные предгорья получают осадков несколько меньше – около 500 мм в год, равнины востока области – около 400 мм. При этом распределение осадков не равномерно по сезонам, максимум – 60-70 % – приходится на тёплый период года. Внутригодовое распределение осадков и их количество определяют преимущественно атмосферное питание подземных вод.

Геологическое строение Среднего Урала отличается особой сложностью. Здесь выделяется несколько разновозрастных тектонических структур. По особенностям геологического строения территория Среднего Урала принадлежит к трем структурным мегазонам: Предуральского краевого прогиба, открытых структур горно-складчатого Урала и чехла мезо-кайнозойских платформенных отложений Зауралья. В пределах открытых структур горно-складчатого Урала коренные породы палеозойского субстрата перекрыты маломощным и не выдержанным по площади и в разрезе чехлом слабопроницаемых отложений преимущественно элювиально-делювиального генезиса. С запада и востока мощность мезозойских и кайнозойских отложений возрастает, покрывая палеозойские породы мощным чехлом.

В гидрогеологическом отношении на рассматриваемой территории получили распространение три крупные гидрогеологические структуры (рис. 4): Предуральский бассейн, Большеуральский бассейн и Западно-Сибирский сложный бассейн пластовых вод, представленный Западно-Тобольским бассейном.

Большая часть золоотвалов, рассмотренных в работе, расположена в пределах Большеуральского бассейна, наиболее крупными из которых являются Рефтинская, Верхнетагильская и Среднеуральская ГРЭС. В границах Западно-Сибирского бассейна расположена Серовская ГРЭС и в зоне сочленения Большеуральского и Западно-Сибирского бассейнов расположены золоотвалы Красногорской ТЭЦ. На территории Предуральского бассейна золоотвалы отсутствуют.

С геоэкологических позиций при размещении золоотвалов, являющихся источниками химического загрязнения, ведущее значение имеет защищённость подземных вод и перспективность их использования в качестве источника хозяйственно-питьевого водоснабжения. Основным продуктивным водоносным горизонтом в пределах Большеуральского бассейна является палеозойский водоносный горизонт, приуроченный к верхней трещиноватой зоне. Характерно, что подземные воды в этих условиях обладают недостаточной защищённостью. В условиях артезианских бассейнов подземные воды продуктивных горизонтов перекрыты мощным чехлом покровных слабопроницаемых отложений. В верхней части развиты ограниченные по площади и по глубине водоносные горизонты, перспективность использования которых в целях централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения ограничена ввиду ограниченности ресурсов.

По приуроченности золоотвалов к гидрогеологическим структурам выделены следующие типы объектов:

  • в открытых гидрогеологических структурах;
  • в переходных (от открытых к закрытым структурам) зонах;
  • в закрытых гидрогеологических структурах (артезианских бассейнах).

Несмотря на применение комплекса природоохранных мероприятий, эксплуатация золоотвалов всегда сопровождается проявлением нежелательных процессов и явлений, приводящих в различных природных условиях к различным геоэкологическим последствиям.

Нарушение гидродинамической обстановки (развитие подтопления) происходит в результате нарушения естественной дренируемости территории и привлечения дополнительных ресурсов воды на площадку размещения золоотвалов.

Наиболее значимые геоэкологические последствия эксплуатации ЗШО проявляются при их размещении в открытых гидрогеологических структурах. Здесь в естественном состоянии, за счёт хорошей сдренированности территории, уровень подземных вод располагается на глубинах более 3 метров от поверхности земли. Как показывают исследования на крупнейших ТЭС Среднего Урала – Рефтинской и Верхнетагильской ГРЭС, за время эксплуатации ЗШО уровень подземных вод поднялся на величину 1 – 5 и более метров, на отдельных участках произошло затопление территории с выходом подземных вод на земную поверхность. При этом внутригодовая амплитуда колебания уровня подземных вод составляет лишь 0,1 – 0,9 м при норме 1,0 – 3,0 м.

Нежелательные геоэкологические последствия выражаются в нарушении и выведении из перспективного использования значительных площадей, оцениваемых в сотни гектар.

В закрытых структурах опасность развития подтопления не столь высока. На золоотвалах Серовской ГРЭС, расположенной в пойменной части долины р. Сосьвы, уровень подземных вод занимает естественно высокие отметки. В результате эксплуатации золоотвала № 3 амплитуда подъёма уровня грунтовых вод, приуроченных к торфяным отложениям, составила лишь 0,1 – 0,7 м.

Оценка интенсивности подтопления территории в условиях переходных структур Красногорской ТЭЦ осложнена влиянием шламонакопителей Уральского алюминиевого завода, воздействующих подобным образом на режим подземных вод.

Изменение гидрохимического режима природных вод происходит в результате фильтрационных потерь как через ложе золоотвала, так и через ограждающие дамбы. Фильтрационные потери большей частью перехватываются горизонтальным дренажом.

Как показали исследования, значимое загрязнение поверхностных вод происходит в результате прямого сброса зольных вод в естественные водотоки. В районе крупнейшей в регионе Рефтинской ГРЭС величина фильтрационных утечек через дамбы рекультивированного ЗШО № 1 и действующего № 2 определены в количестве 360 л/с.

Максимальные концентрации загрязняющих элементов закономерно фиксируются в р. Шамейке и руч. Долгом – приёмниках зольных вод. Минимальные концентрации фиксируются в районе водозабора ГРЭС на р. Рефте, до впадения р. Шамейки. После прохождения водами области воздействия ЗШО возрастает величина сухого остатка, концентрация сульфат-иона и фтора. Концентрация ванадия, мышьяка и селена в воде, напротив, снижается. Даже значительно более высокая концентрация ванадия в водах р. Шамейки не приводит к загрязнению р. Рефта, что обусловлено низкой миграционной способностью ванадия в сложившейся геохимической обстановке и значительными объёмами стока р. Рефта, многократно разбавляющего поступающий загрязненный сток р. Шамейки.

Аналогичная картина наблюдается на всех без исключения объектах, рассмотренных в настоящей работе.

Загрязнение подземных вод – результат фильтрационных потерь через ложе золоотвала. В этих условиях основным фактором, сдерживающим загрязнение, является естественная защищённость водоносных горизонтов, залегающих в основании золоотвала.

В результате эксплуатации золоотвалов в открытых гидрогеологических структурах непосредственно под накопителем во всех случаях происходит трансформация химического состава подземных вод как на макрокомпонентном уровне, так и в микрокомпонентном составе. Изучение химического состава подземных вод непосредственно под чашей ЗШО № 2 Верхнетагильской ГРЭС показало, что минерализация подземных вод достигает значений 1,5 – 2,0 г/л при фоновых значениях 0,2 г/л, жесткость – 20,0 при фоновых значениях около 2 мг-экв/л. Гидрохимический тип воды сменился с гидрокарбонатного кальциевого на хлоридно-сульфатный кальциевый. Распространение ореола загрязнения контролируется, главным образом, качественной работой горизонтального дренажа. В совокупности с разбавляющим действием естественного стока загрязнение подземных вод локализуется на расстоянии первых сотен метров от ограждающих дамб.

В условиях артезианских бассейнов и переходных зон загрязнение грунтового горизонта не несёт значимых геоэкологических последствий ввиду бесперспективности его использования для целей централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Продуктивные горизонты в закрытых структурах надёжно защищены от поверхностного химического загрязнения региональными водоупорами, мощность которых достигает десятков метров. Так, влияние накопителей Серовской ГРЭС на подземные воды распространяется только на верхние гидрогеологические стратоны – водоносный горизонт, приуроченный к торфам и аллювиальный водоносный горизонт. Подземные воды нижнеэоценового водоносного горизонта, перекрываемые толщей ирбитских глин, не испытывают загрязняющего воздействия.

В переходных зонах существует опасность загрязнения продуктивных водоносных горизонтов ввиду невыдержанности разделяющих слоёв, а в некоторых случаях их отсутствия. В основании золоотвалов Красногорской ТЭЦ расположены два гидрогеологических объекта: водоносный горизонт в меловых отложениях и водоносная зона осадочных пород палеозоя. В верхней части развит маломощный и невыдержанный чехол делювиальных четвертичных отложений, а разделяющая толща представлена невыдержанной корой выветривания палеозойских пород. В этих условиях максимальное воздействие испытывает меловой водоносный горизонт. За время эксплуатации золоотвала № 2 величина сухого остатка подземных вод выросла в 2,4 раза, произошло увеличение содержания сульфатов в 11,2 раза, хлоридов и натрия – в 10,5 раз. Палеозойский горизонт также претерпел качественные изменения, но в значительно меньшей степени. Минерализация подземных вод возросла в 1,2 раза, содержание хлоридов увеличилось в 2,2 раза, сульфатов – в 1,6 раза.

Как показали исследования последствий аэрогенного разноса зол в районе размещения ЗШО Рефтинской ГРЭС и Красногорской ТЭЦ, максимальное удаление границ ореола аэрогенного загрязнения почв и грунтов наблюдается на расстоянии от 3 до 9 км от ЗШО по преобладающему направлению ветров. В результате (рис. 5) формируется ореол поликомпонентного аэрогенного загрязнения почв и грунтов на прилегающей к золоотвалу территории по направлению преобладающего направления ветров. По значению суммарного показателя (Zc) загрязнение почв района размещения ЗШО Рефтинской ГРЭС соответствует среднему умеренно опасному уровню, а значение показателя не превышает 32 баллов.

Наибольшие кларковые концентрации получены по вольфраму, меди и марганцу, а формула техногенной ассоциации накапливающегося в верхних почвенных горизонтах загрязнения имеет следующий вид:

W5 – Cu4 – Mn4 – Pb3 – Co2 - Sc2 – Ni2.

При этом предельно допустимые концентрации в почвах превышены по содержанию мышьяка в 7 раз, хрома в 4 раза и кадмия в 3 раза. Незначительно, до 1,5 ПДК, превышены предельно допустимые концентрации никеля, свинца, цинка, марганца.

Все рассмотренные в работе элементы, за исключением фтора, находятся в малорастворимых и нерастворимых соединениях и не могут являться источником загрязнения подземных и поверхностных вод.

Pages:     | 1 || 3 |






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