WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |

Во второй главе «Методы исследований» использованы известные понятия и параметры: гидросфера, геологическая среда, техногенез, загрязнение, ноосфера, литогидромониторинг, ПДК и ПДВ (Черкинский, 1977; Израэль, 1987;

Гаев, 2001). Для разработки прогнозов используются методы оценки состояния гидросферы на определенный момент времени (Булатов, 1990; Гаев, Якшина, 1996; Гаев и др., 2005) [1, 6, 8, 13, 15]. Техногенное воздействие на природный комплекс оценивается как экспертным путем, так и количественно с применением модуля предельно-допустимого загрязнения (Мпдв), по А.Я. Гаеву (1989-2005). Разница между модулем химического стока с данной территории (Мпхс) и Мпдк дает модуль предельно допустимого загрязнения (Мпдв):

Мпдв Мпхс - Мпдк (1) При положительном Мпдв, санитарное состояние вод считается удовлетворительным, а при отрицательном неудовлетворительным.

На основе результатов картографирования и типизации территории по уязвимости прогнозируется состояние гидросферы и разрабатываются мероприятия по минимизации техногенного воздействия на природный комплекс (Гаев, Якшина, 1996).

Экологическое обоснование перспективного размещения производительных сил осуществляется на основе схемы типизации территории по уязвимости к загрязнению. Целесообразно размещать новые объекты на неудобьях, слабо уязвимых к загрязнению.

Очистка загрязненных вод традиционными методами относится к дорогостоящим предприятиям. Нами разработаны приемы, связанные с использованием комплексных барьеров. Понятие о геохимических барьерах ввел в науку А.И. Перельман (1961), понимая под ними такие участки земной коры, где на коротком расстоянии происходит резкое уменьшение интенсивности миграции химических элементов, что приводит к их концентрации. Он выделил механические, биогеохимические и физико-химические типы барьеров, а среди последних выделил классы, из которых в исследуемом районе наиболее значимы щелочной и сорбционный барьеры. Выделены также природные и техногенные барьеры, принципиально не отличающиеся друг от друга. Шахтные воды в районе имеют кислую реакцию среды, в связи с окислением сульфидов. Кислые стоки угнетают растительные и животные организмы и на их пути целесообразно создавать искусственные щелочные барьеры. Автором сделана попытка дальнейшего дополнения классификации барьеров (рис.1). Наряду с природными и техногенными выделены природно-техногенный и техногенно-природный типы барьеров. Техногенно-природный тип барьеров подразделяется на геохимический, гидродинамический и комплексный гидродинамический и геохимический.

Техногенно- Техноге нный ПриродноПриродный тех ногенный природный (искусственный) Комплексный Гидро(гидродинамический динамиче ский +геохимический) Геохимический Физикохимический (окислительный, восстановиМеханический Биогеохимический тельный, сульфатн ый, щелочной, кислый, испарительный, адсорбционный, термоди намический ) Рис. 1. Классификация барьеров Система мониторинга это система наблюдения, контроля, анализа, прогноза и управления качеством ОС. Эта система регистрирует техногенные и природные изменения в ОС при помощи физико-химических, санитарнотехнических, технологических и социально-демографических показателей, с учетом которых разрабатываются природоохранные мероприятия.

В третьей главе «Природные условия размещения техногенных систем и технических средств защиты» характеризуются физико-географические и геологические особенности Гайского горнорудного района и его гидрологогидрогеологические условия [1, 8, 10, 15]. Климат и ландшафты района изменяются зонально с севера на юг и юго-восток от южной тайги и лесостепи до степи и сухой степи. Район охватывает среднюю часть бассейна р. Урал и долины его притоков (Сакмара, Таналык, Губерля, Орь, Суундук, Кумак).

Район приурочен к южной части западного крыла Магнитогорского прогиба, выполненного вулканогенно-осадочными образованиями. Преобладают тектонические разломы общеуральского простирания с шириной от 1-2 до 15-км. Интрузивные породы представлены цепочками гипербазитов, дайками габброидов и отдельными массивами гранитоидов на востоке территории.

Ступенчато погружающиеся и поднимающиеся блоки образуют структурноформационные зоны.

Жаркий, резко континентальный климат и значительное испарение ограничивают ресурсы пресных вод, которые сосредоточены в речных долинах и аллювиальных водоносных горизонтах поймы р. Урал и его притоков.

Практическое значение имеют также трещинные воды палеозойских пород.

Дефицит водных ресурсов усугубляется паводковым и ливневым характером водного стока, частыми суховеями и пыльными бурями, не защищенностью водоносных горизонтов от загрязняющих веществ.

В четвёртой главе «Теоретические основы исследований и оценка состояния водохозяйственных объектов» даны теоретические представления о воздействии технических систем на гидросферу и водные ресурсы района, отличающиеся неравномерным распределением стока [1, 2, 7, 10, 14].

На Гайском ГОКе важнейшими источниками загрязнения служат шахта и карьеры, отвалы пород, пруды-накопители и отстойники, обогатительная фабрика, заводы, ТЭЦ, птицефабрика, фермы, животноводческие комплексы.

Под отвалами высотой до 65 м сформировался техногенный горизонт кислых минерализованных вод, стекающих в Колпачку и Елшанку. Стоки после нейтрализации поступают в пруды-накопители. Илы сорбируют загрязняющие вещества. Рудничные стоки и стоки обогатительной фабрики имеют рН 2.14.2 и минерализацию до 270 г/л при резком преобладании сульфатов (7198%-экв) над хлоридами. При нейтрализации сточных вод путем известкования растет их рН, тяжелые металлы выпадают из раствора. Сточные воды после очистки идут в оборотные системы водоснабжения, а часть их попадает в Сух. Губерлю.

Территория испытывает текущую и исторически накопленную нарастающую во времени техногенную нагрузку.

Взаимодействие ареалов загрязнения с ГС на разных площадях протекает неодинаково. На рис. 2 выделено 4 типа гидрогеоэкологических разрезов и районов их развития. В первом и третьем типах разрезов на поверхность выходят палеозойские породы, отмытые от реликтов солей морского солевого комплекса.

Второй тип представлен с поверхности третичными и мезозойскими отложениями, содержащими такие реликты и включения гипса. Третий тип отличается от первого высокой физико-химической активностью вмещающих пород, что отражается на своеобразии процессов техногенеза. Четвертый тип районов сложен аллювиальными отложениями с ценными водными ресурсами.

Определяющую роль в гидрогеоэкологии территории играют: первый тип разреза, характерный для бассейнов рек Колпачки и Елшанки, и третий тип, имеющий место в бассейне Сух. Губерли, Губерли и в районе пос. Энергетик.

С учетом изложенного выполнена типизация территории горнорудных районов Восточного Оренбуржья по уязвимости к загрязнению в понимании Марга, Врба, Запорожца, К.Е. Питьевой (1999), И.С. Зекцера (2001) (рис.3). На схеме отображено текущее значение модуля предельно-допустимого загрязнения (Мпдв), по А.Я. Гаеву (1989), отражающее запас экологической устойчивости территории. Для прогноза ситуации использован принцип оценочного картографирования на базе интегральных показателей, полученных при количественной и балльной экспертной оценке широкого спектра природных и техногенных факторов [14].

Типы гидрогеоэкологических 2500м 0 2500 5000 7500м разрезов Ириклинское водохранилище Условнык обозначения типов эколого-геологических разркзов I тип Гай II тип III тип Колпакское IV тип Банное р.Бо л.к Новотро ицк IV тип Орск р.Орь Условные обозначения:

Рис. 2. Схема Гайского горнорудного района с различными типами гидрогеоэкологического разреза а к н а ш л Е.

р л а р У.

р л а р У.

р Рис. 3. Схема типизации территории горнорудных районов Восточного Оренбуржья по уязвимости к загрязнению с учетом экспертно-балльной оценки:

Типы районов: 1 - слабо уязвимые (до 1 балла; МПДВ 50-70 т/км2 в год), рекомендуемые к неограниченному использованию с минимальными мероприятиями по охране окружающей среды (ОС); 2 - уязвимые (1-2 балла; МПДВ 20-50 т/км2 в год), рекомендуемые к ограниченному использованию с приемлемыми затратами на охрану ОС; 3 - значительно уязвимые (2-3 балла;

МПДВ 5-20 т/км2 в год), рекомендуемые к весьма ограниченному использованию с высокими затратами на охрану ОС; 4 - весьма уязвимые (более 3-х баллов; МПДВ менее 5 т/км2 в год ), рекомендуемые к исключительно ограниченному использованию; 5 - Гайский горнорудный район Данная схема может быть использована проектными организациями на стадии проектирования новых производственных объектов путем экологически обоснованного размещения их на слабо уязвимых к загрязнению площадях.

Водохозяйственные объекты приурочены к четвертому весьма уязвимому типу районов.

Крупнейшим водохозяйственным объектом Урала является Ириклинское водохранилище, созданное для обеспечения водой Восточного Оренбуржья. Его объем при НПУ равен 3.26 км3, площадь зеркала 260 км2 при средней глубине 12.5 м. Вода на 80% идет на охлаждение агрегатов Ириклинской ГРЭС мощностью 2400 МВт, что вызывает подогревом воды в нем на 8-110 [10]. Это стимулирует развитие озерной флоры и сине-зеленых водорослей. В паводок (апрель-май) количество взвешенных веществ возрастает до 7.89.1 мг/л, превышая ПДК в 5.26.5 раз. Цветность воды увеличивается до 350540 (1.752.ПДК). Такое качество воды длится 47 месяцев. В последние 5 лет цветность и мутность в 1.12.3 раза превысили санитарные нормы и требуют больших затрат на очистку. Индекс загрязнения воды (ИЗВ) в водоеме в районе пос. Энергетик в отдельные годы (2001) достигает 2.22, что свидетельствует о масштабном загрязнении водоема. На отдельных участках при этом отмечено превышение рыбохозяйственных нормативов по железу, марганцу, цинку, титану и нефтепродуктам. При подготовке воды ее хлорируют, ухудшая вкус и качество.

В результате токсичный остаточный хлор превышает нормы.

Восточной ГРЭ пробурен ряд скважин в районе пос. Энергетик. С участием Е.Н. Сквалецкого проанализированы результаты опробования 23 скважин на площади 30 км2. 2/3 выработок вскрыли слабо обводненные и безводные породы. В большей части скважин воды оказались соленые и очень жесткие (35.954.2 моль/л). Для питьевых целей гидрогеологи рекомендовали использовать скв. 7 и 8, отметив их недостаточную водообильнос ть. Учитывая генезис солевого комплекса пород каменноугольной системы и тенденцию к его промыванию, очевидна возможность восполнения ресурсов подземных вод водами водохранилища. Моделирование химического состава смесей подземных и поверхностных вод показало, что в процессе восполнения запасов происходит их самоочищение, и высокое качество вод не вызывает сомнения (рис. 4).

Mg Ca Na Cl SO4 HCO1 а) -25,5- 41,6 - 73,3 23,7 89,6 222, б) - 24,2 -42,9 -78,2 33,1 92,8 209, в) -23,0-44,2 -83,0 42,5 96,0 197,- 200,0 -100,0 0,0 100,0 200,0 300,0 400,мг/л - 261,6-455,8 -856,0 989,4 1831,1 151,2 а) -207-965,0 -686,9 784,2 1447,3 155,, б) - 154,-274,3-517,9 579,0 1063,5 158, в) -2000,0 -1000,0 0,0 1000,0 2000,0 3000,0 4000,мг/л Na Ca Mg Cl SO4 HCOРис. 4. Модели химического состава вод каменноугольного водоносного комплекса при восполнении их запасов за счет водохранилища, в среднем за год:

1) в скв.8; 2) в скв.4; а) на 10%; б) на 30%; в) на 50% В пятой главе «Рекомендации по созданию технических средств защиты водохозяйственных объектов» исходной позицией служит факт проникновения ареалов от крупных ис точников загрязнения в долины рек [1, 3, 4, 5, 11, 12, 13].

Расстояние от ис точников загрязнения до аллювиальных водоносных горизонтов в районе обычно меньше 1000 м, а водоемы нейтрализации кислых рудничных вод расположены непосредственно на аллювии рек Елшанки и Колпачки. По расчетам время распространения загрязненных вод от промышленного источника до р. Урал не превышает 7075 лет, а от водоемов нейтрализации 510 лет (Кузнецова, 2004; Минигазимов, 2002). Крупные предприятия в Орске появились в середине 30-х годов, в Новотроицке в 40-х, а в Гае в 50-х годах. Геоэкологическая ус тойчивость района в результате техногенной трансформации ГС исчерпана. Требуется инженерное усиление способности ОС к самоочищению. Рекомендуется создавать гибкие непроницаемые гидродинамические барьеры по В.Д. Бабушкину в комплексе с геохимическими барьерами по А.И. Перельману.

Рассмотрены существующие и разработаны новые способы, отражающие особенности миграции загрязняющих веществ к водохозяйственным сооружениям от источников загрязнения:

1) расположенных на водоразделах и водосборных пространствах, откуда загрязняющие вещества движутся к водохозяйственным объектам в долинах рек;

2) расположенных непосредственно у водоема, питающего инфильтрационные и открытые водозаборы;

3) расположенных в частично осолоненных пластах каменноугольного водоносного комплекса; при работе водозабора комплексный барьер отделяет пресные воды от соленых.

От источников загрязнения, расположенных на водосборных площадях, потоки загрязняющих веществ движутся не только по поверхностным водотокам, но и по плохо отсортированному овражному аллювию на глубинах от 46 до 812 м. Эффективных технических средств предотвращения загрязнения водохозяйственных объектов от подземных потоков не существует, а источников загрязнения в горнорудных районах на водосборах достаточно много. Нами разработана установка совмещенного горизонтального и вертикального дренажа, предназначенная для локализации загрязненных флюидов [3] (рис. 5).

Рис. 5. Установка совмещенного вертикального и горизонтального дренажа с целью перехвата загрязняющих веществ (патент РФ № зарегистрирован 10.09.05): а) в плане, б) в разрезе:

Pages:     | 1 || 3 | 4 |






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