|RUS | UKR | ENG | ДонНТУ| Портал магистров ДонНТУ| Магистр ДонНТУ Фенюшина Ирина Николаевна

Фенюшина Ирина Николаевна


Факультет: горно-геологический

Специальность: экологическая геология

Тема выпускной работы:

ВЛИЯНИЕ ОБЪЕКТОВ-ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ НА ТЕРРИТОРИИ ПРОМПЛОЩАДКИ СЛАВЯНСКОЙ ТЭС НА ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД И ПОЧВО-ГРУНТОВ

Руководитель: Панов Юрий Борисович

Материалы по теме выпускной работы:

| Библиотека | Ссылки| Отчет о поиске | Индивидуальное задание

Email: Fene4ka_eg-02@mail.ru

Автореферат

Введение

На Славянской ТЭС выявлено 47 источников загрязняющих веществ атмосферу, из них 28 организованых и 19 неорганизованых. Славянская ТЭС оказывает комплексное воздействие на все компоненты природной среды. Основными источниками загрязнения района деятельности станции являются пылегазовые, аэрозольные выбросы, образующиеся при сжигании угля и мазута. При этом в атмосферу выносятся ртуть, никель барий, в меньшей степени марганец, кобальт, титан. Даже при фоновом содержании этих элементов в топливе при сгорании, в атмосферу выбрасываются десятки тонн металлов. Влияние золоотвалов на почво-грунты в процессе развеивания золошлаковой пыли ветром ограничено радиусом 50-100м и не является определяющим в создании ореолов загрязнения. При осаждении пылегазового аэрозоля на земную поверхность образуются ореолы техногенных изменений природного геохимического поля, отрицательно влияющие на состояние компонентов природной среды (почв, гидросферы, атмосферы, биоты). Из-за оказываемого влияния Славянской ТЭС на все компоненты окружающей среды необходимы регулярные наблюдения за состоянием подземных и поверхностных вод, почвы и воздуха. Целью данной работы является установления степени влияния Славянской ТЭС на подземные воды и почво-грунты (анимация 1).


Анимация. Влияние Славянской ТЭС на подземные воды и почво-грунты. (146КБ, 10 кадров, 15 повторений)

Анимация. Влияние Славянской ТЭС на подземные воды и почво-грунты. (146КБ, 10 кадров, 15 повторений)

Общие сведения о Славянской ТЭС

Славянская ТЭС расположена на территории Славянского района Донецкой области, в 15 км от г. Славянска, в 1,5 км севернее г. Николаевка, на правом берегу р. Северский Донец. Проектная мощность ТЭС - 2100 МВт. Электростанция является структурной единицей ОАО "Донбассэнерго". Мощность электростанции по состоянию на 01.10.04 г. - 1700 МВт. Первые агрегаты введены в эксплуатацию в 1954 году, последний блок ст. № 7 - в 1971 г. Строительство ТЭС осуществлялось в две очереди: I очередь (неблочная часть) - 5 турбин по 100 МВт, общей мощностью 500 МВт и 11 котлов типа ТП-230-2, паропроизводительностью по 230 т/ч. II очередь (блочная часть) - 2 блока по 800 МВт, общей электрической мощностью 1600 МВт. В настоящее время установленная мощность составляет 980 МВт, располагаемая 720 МВт, рабочая - 640 МВт (блок № 7). Продукция электростанции - электрическая и тепловая энергия. В 2003 г. выработка электроэнергии составила 2883865 тыс. кВт, тепловой - 138261 Гкал, отпуск потребителю -соответственно 2608777 тыс. кВт и 138261 Гкал. Основным видом топлива, используемого на ТЭС, являются Донецкие угли марки АШ (зольностью 38% при проектной - 18%) с подсветкой мазута и газа. Источником технического водоснабжения ТЭС являются р. Северский Донец и канал Северский Донец-Донбасс. Питьевая вода поступает от НЭП "Славянскоммунэнерго". Вода р. Северский Донец используется на охлаждение конденсаторов турбин, канала СДД - для приготовления умягчённой воды и других технологических нужд. Вода питьевого качества используется только на хозпитьевые нужды. Существующая система водоснабжения прямоточно-оборотная: I очередь - прямоточная, сброс возвратных вод осуществляется в реку Северский Донец ниже водозабора ТЭС; II очередь - оборотная, сброс возвратных вод осуществляется в реку Казённый Торец, выше места водозабора воды на ТЭС из р. Северский Донец. Охлаждение циркуляционного расхода воды осуществляется с использованием двух водохранилищ-охладителей. Существующая химводоочистка, проектной производительностью 250 т/ч по обессоленной и 150 т/ч по умягчённой воде, работает на воде р. Северский Донец.

Геологическое описание района

Общая геотектоническая позиция района

Северо-западные окраины Донбасса представляют собой весьма обширную площадь, вытянутую с юго-востока на северо-запад от г. Артемовска до сел Волвенково и Петровское на 130 км,а с юго-запада на северо-восток от линии Константиновна—Гавриловна до линии Изюм—Кременная на 80 км, общая площадь составляет около 9000 квадратных километров. Район расположен в пределах Харьковской и Донецкой областей. Основные населенные пункты района — города Изюм, Славянск, Краматорск, Дружковка, Константиновна, Артемовск, Красный Лиман. Рельеф представляет слегка волнистое степное пространство, в пределах которого располагается водораздел между бассейнами Днепра и Северного Донца.

Стратиграфия

В строении района участвует комплекс осадочных образований от девонских до четвертичных включительно. Палеозойские породы, начиная со свиты С52 среднего карбона и выше, выходят на дневную поверхность в сводовых частях некоторых антиклинальных поднятий, более древние — вовсе не обнажаются. Девонские отложения известны только в брекчиях зон нарушений Петровского и Корульского куполов, а также возле с. Адамовки на северо-западной периклинали Славянского купола. Они представлен обломками известняков франского яруса и глыбами диабазов. Предполагается, что они вынесены на головах мощных девонских соляных штоков, прорывающих весь комплекс более молодых осадков. Аналогичные соляные штоки широко известны в смежных районах Днепровско-Донецкой впадины. В коренном залегании породы девона еще вскрыты. Отложения нижнего карбона и башкирского яруса на поверхность нигде в районе не выходят. Лишь на больших глубинах на Красноскольском и Петровском куполах единичными роторными скважина вскрыты отложения башкирского и намюрского ярусов, представленные терригенной толщей с очень редкими прослойками известняков. Фактические данные для дробного расчленения толщи на свиты недостаточны. Выходы отложений верхнего карбона имеются в сводовых частях большей части антиклинальных структур. Суммарная мощность их изменяемся с севера на юг от 1300 м (Красный Оскол) до 2100 м (Константинова). По литологическому составу и облику ряда маркирующих известняков верхнекарбоновые отложения сходны и хорошо увязываются с одновозрастными отложениями всей западной части Донбасса. В составе верхнекаменноугольных отложений в отличие от средне-каменноугольных появляются Пестроцветные аргиллиты и алевролиты, роль которых среди тонкообломочных пород становится доминирующей в верхней половине свиты С33. Характерно также значительное развитие песчаников с окремнелыми стволами араукаритов в свитах С32 и С33. Пермская система представлена отложениями нижнего и верхнего отделов. Наиболее полно разрез перми изучен на восточном крыле Бахмутской котловины, а также на площади Славянского купола. В нижней перми выделяются картамышская, никитовская и артемов-ская свиты (Нестеренко, 1956). Мезозойские отложения развиты довольно широко; они, как пра-вило, залегают несогласно на размытой поверхности палеозоя и представлены осадками триаса, юры и мела. Триас выражен серебрянской и протопивской свитами. Отложения серебрянской свиты характеризуются наличием большого количества прослоев песчаников с линзами пестроокрашениых глин. Песчаники серые, зеленовато-серые, рыхлые, разнозернистые, каолинистые. Среди глин встречаются сростковидные известковые стяжения. Юрская система представлена всеми тремя отделами; мощность отложений достигает 500—700 м в прогибах и 340—100 м на купольных структурах. К отложениям нижнего мела относят небольшую (8—40 м) толщу серых косослоистых каолинизированных песков, которые залегают между пестроцветной толщей верхней юры и сеноманским ярусом. Отложения верхнего мела, очень широко развитые в районе, заполняют основные синклинальные впадины. Разрез верхнего мела довольно полный — от сеноманского до маастрихтского яруса. Общая мощность верхнего мела составляет 550—600 м. Сеноманские отложения представлены зеленоватыми глауконитовыми песками с фосфоритовыми конкрециями и фосфоритизированной древесиной. Фосфориты в ряде пунктов (г. Изюм) являлись объектом разведки и кустарной добычи. Палеогеновые отложения, широко распространенные на водораздельных площадях, трансгрессивно перекрывают все нижележащие породы мезозоя и палеозоя. Они представлены рыхлыми глауконитовыми песчаниками, песками, зелеными глинистыми мергелями, глинами и опоками бучакского, киевского и харьковского ярусов. Пески харьковского яруса в Часов Яре, а также бучакские пески в районе сел Бантышево и Гусаровки интенсивно разрабатываются и используются в качестве формовочных. Общая мощность палеогеновых отложении достигает 45—60 м. Неоген представлен белыми, иногда желтыми кварцевыми песками с пластами огнеупорных глин полтавской свиты (Часовярское месторождение и др.) мощностью 10—15 м. Четвертичные осадки сложены на водоразделах лёссовидными суглинками и красно-бурыми глинами, в речных долинах и балках — аллювиальными и аллювиально-эоловыми песчаными отложениями.

Тектоника района

Основной структурой Северо-западной окраины Донбасса является обширная Бахмутская котловина. Ее северная граница может быть проведена по региональному Северодонецкому надвигу и цепочке брахиантиклиналей, прослеживающихся в южном поднятом крыле надвига по линии Лисичанск—Кременная—Красный Оскол. С юго-запада, примерно по направлению Константиновка — Петровское, Бахмутская котловина ограничена полосой антиклинальных структур, представляющих собой северо-западное продолжение Главной антиклинали. Юго-западнее этих структур находится крупная синклинальная впадина, являющаяся северо-западной частью Кальмиус-Торецкой котловины. Центральная часть Бахмутской котловины осложнена двумя антиклинальными зонами — Дроновско-Спиваковской и Артемовско-Славянской. Таким образом, в районе выделяются четыре антиклинальные зоны северо-западного направления, соответственно разделенные синклиналями: Белогоровско-Каменской, Криволукско-Камышевахской и Часо-вярско-Краматорской. Все антиклинальные зоны имеют сложное строение. Каждая из них представляет цепочку кулисообразно сочлененных брахиантиклиналей. Синклинальные зоны построены значительно проще; их расчленение на брахиструктуры вследствие ундуляции осей не получило столь широкого развития, как в антиклинальных зонах. Во всех крупных структурах северо-западной окраины Донецкого бассейна доминирует северо-западное направление тектонических линий, характерное для Донбасса в целом. В то же время на фоне этого генерального направления можно заметить ряд структурных элементов, расположенных диагонально к нему и имеющих широтное или даже восток-северо-восточное направление. Наложением этих двух планов и объясняется сложность тектонического строения района. Местами оба направления проявляются настолько четко, что они становятся почти равноценными. Например, Дроновская антиклиналь сопряжена кулисообразно с Торско-Шандриголовской в единой зоне северо-западного направления и в то же время Нижне-Торецким диагональным поднятием она связывается со Славянской брахиантиклиналью в структурной зоне восток-северо-восточного направления. Таким образом, в известных спорах о направлении структурных линий на северо-западной окраине Донбасса (А. А. Борисяк, Н. Н. Яковлев) отчасти правы обе стороны.

Угленосность

В описываемом районе угленосность приурочена к отложениям среднего и верхнего карбона; углепроявления отмечены в юрских и палеогеновых отложениях. Несмотря на довольно значительное суммарное количество запасов, промышленное значение этого района Донбасса для угольной промышленности невелико. Верхнекарбоновые угли не представляют интереса для современной угольной промышленности в связи с малой мощностью и крайней неустойчивостью пластов. Угли среднего карбона на подавляющей части площади залегают на глубинах около 1000 м. Лишь Петровское месторождение заслуживает внимания с точки зрения его промышленного освоения. Следует также разведать угли свит С72 и С62 на глубоких горизонтах Дружковско-Константиновскон антиклинали, учитывая, что они, возможно, окажутся жирными. По прогнозной оценке здесь возможно разведать два шахтных поля для шахт общей годовой мощностью 1,5—2 млн. т в интервале глубин 1000— 1600 м. Северо-западные окраины Донецкого бассейна по своим структурным особенностям, стратиграфическому комплексу, мощности и литологическому составу осадочной толщи, а также степени метаморфизма органической массы должны рассматриваться как обширный перспективный регион для поисков месторождений газа и нефти. Эти соображения подкрепляются также нахождением в ближайшем соседстве крупнейшего Шебелинского газового месторождения, расположенного в Днепровско-Донецкой впадине, имеющей много общих геологических черт с рассматриваемой площадью. В пределах описываемого района уже выявлена промышленная газоносность нижнепермских отложений на Спиваковской структуре.

Геологическое описание объекта исследования

В геоструктурном отношении исследуемая территория приурочена к юго-западному крылу Бахмутской котловины, которая в свою очередь расположена в пределах восточной периферии Днепрово-Донецкой впадины в зоне ее сочленения со структурами складчатого Донбасса. Здесь сохраняется ориентировка основных структурных элементов в северо-западном направлении. В пределах исследуемой территории направление напластования отложений Бахмутской котловины меняются с юго-восточного на субмеридиональное. При этом образуется локальное куполообразное поднятие, центральная часть которого представлена отложениями Серебрянской свиты нижнего триаса. В пределах территории распространены палеозойские (каменноугольные и пермские), мезозойские (триасовые, юрские и меловые) и кайнозойские (палеогеновые, неогеновые и четвертичные) отложения. Техногенные отложения представлены золошлаковым материалом, складируемым в золоотвал. Дамбы золоотвала отсыпаны из местных суглинков и глин, уплотненных в процессе строительства.

Оценка экологической ситуации на Славянской ТЭС

Гидрогеологические условия

Подземные воды заключены во всех стратиграфо-генетических комплексах, имеют сложную гидравлическую связь между собой и поверхностными водами. Для верхней части (плейстоцен, палеоген) характерно распространение поровых грунтовых вод со свободной поверхностью зеркала, реже пластово-трещинных. Питание подземных вод местное, ограничивается площадью распространения соответствующих водовмещающих толщ. В геоморфологическом плане область питания совпадает с местными водоразделами и их склонами. Уровенная поверхность залегает на глубине 0,1-5,0 и более метров и зависит от геоморфологической приуроченности. Разгрузка верхних водоносных горизонтов осуществляется в местную гидрографическую сеть. Все водоносные горизонты являются незащищенными от поверхностного и микробного загрязнения. Воды, в основном, пресные, слабосолоноватые гидрокарбонатные. сульфатно-гидрокарбонатные, пригодные для водопотребления. По данным ГГП "Донбассгеология" заметное влияние на химический состав подземных вод и степень их загрязнения оказывает интенсивная загрязненность поверхностных водотоков, особенно правых притоков реки Сев.Донец. Подземные воды, гидравлически связанные с поверхностными водотоками (через аллювиальный горизонт), подвержены загрязнению со стороны последних.

Основными источниками загрязнения подземных вод являются объекты сельскохозяйственного производства и селитебной зоны. Там степень загрязнения горизонтов средняя и высокая. Суммарное повышение ПДК составляет до 2-5 раз. Изменение природной гидродинамической обстановки проявляется в процессах подпора и подъема уровней грунтовых вод в районе прудов-охладителей Славянской ТЭС. В зоне групповых водозаборов образовались депрессионные воронки площадью до 10 км2 со средним понижением уровня поземных вод на 1,5-3 м. Качество подземных вод водозаборов в долине реки Сев. Донец, существенно зависит от степени загрязненности вод в реке.

Методика проведения работ

Отбор воды из скважин выполнялся в соответствии с требованиями нормативной документации[1-5]. Вода отбиралась после предварительной прокачки для удаления застоявшейся воды. Объем откачиваемой воды составляет не менее 1,5 объема столба воды в скважине. Отбор воды из всех скважин был выполнен в течение двух дней. Химико-аналитические исследования проводились в соответствии с действующими методиками на базе эко-геотехнической лаборатории ООО ПЭС "Донбасс-Азовье, XXI век". Микроэлементы, включая тяжелые металлы, определялись рентгенофлуоресцентным методом с помощью рентгеновского спектрометра "СПАРК-1М" с использованием программных комплексов "CORSA" и "QUALIT-СПАРК". При этом количственно определялись содержания следующих элементов: Ba, Br, Ti, As, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, W, Zn, Mo, Hg, Pb, Bi, Se, Cd, Sr. В результате химического анализа и расчетов определялись жесткость, щелочность, рН, концентрация карбонатов, гидрокарбонатов, сульфатов, хлоридов, кальция, магния, натрия и калия, общее содержание солей (минерализация) в воде - т.е. макрокомпоненты, формирующие ее основной химический состав и определяющие ее свойства. Исходя из того, что любой замер или определния содержания каккого-либо компонента есть величины случайные и носят вероятносный характер. Для изучния влияния на уровенную поверхность грунтовых золоотвала и прудов-охладителей по данным замеров были построены карты гидроизогипс. Уровень загрязнения определялся расчетом коэффициента загрязнения для каждой пробы отдельно. Компоненты-загрязниетли были сгруппированы в отдеьных выборках проб по органолептическому и санитарно-токсикологическому признакам. Были расчитаны суммарные показатели концентрации (СПК) на основе сформированных выборок по органолептическому и санитарно-токсикологическому признакам. На основе СПК откартированы ореолы комплексного загрязнения водоносных горзонтов. Далее определяются степень и характер загрязнения.

Оценка состояния подземных вод

Критерием состояния и степенизагрязненности подземных вод является соответствие качества вод показателям, определяемым нормативными документами , и наличие превышений отдельными элементами и соединениями предельно допустимых концентраций (ПДК). По данным суммарного показателя качества (СПК) воды аллювиального водоносного горизонта в основном характеризуются допустимой или умеренной степенью загрязнения.

Общие сведения о почвах на исследуемой территории

Большая часть изучаемой территории покрыта гуммунисированным почвенным слоем. Современные представлены обыкновенными и луговыми черноземами на лессовых суглинках. Черноземы развиты, в основном, на суглинках приводораздельных участков, мощность 0,25-1,3м, содержание гумуса 2-9%. Луговые почвы развиты в поймах рек мощностью до 0,6м, содержание гумуса 5-6%. Дерновые почвы развиты на склонах балок, речных долин и песчаных террасах, маломощные - до 0,2-0,4м, супесчаные, слабогумунисированные - 0,2-1,8%. Основными источниками загрязнения почво-грунтов района деятельности станции являются пылегазовые, аэрозольные выбросы, образующиеся при сжигании угля и мазута. При этом в атмосферу выносятся ртуть, никель, барий, в меньшей степени марганец, кобальт, титан. Даже при фоновом содержании этих элементов в топливе при сгорании, в атмосферу выбрасываются десятки тонн металлов. Влияние золоотвалов на почво-грунты в процессе развеивания золошлаковой пыли ветром ограничено радиусом 50-100м и не являются определяющим в создании ореолов загрязнения. Целью проведения мониторинга является определние зоны влияния Славянской ТЭС на почво-грунты района с выделением аномальных участков, с оценкой степени их опасности.

Методика проведения работ

C целью определения степени опасности загрязнения почво-грунтов района влияния Славянской ТЭС тяжелыми металлами и другими загрязнителями были отобраны пробы почв в количестве 25 шт. Каждая проба почво-грунтов, отбирающаяся с площадки 5Х5м методом "конверта", составлялась из пяти частных проб. С целью оконтуривания ореолов и определения масштаба загрязненияпробы отбирались по двум ортогонально и двум диагонально ориентированным профилям меридианаьного и северо-западного, широтного и северо-восточного простирания, пересекающимся в центральной части промплощадки, с удалением крайних точек опробования на расстояние 6-8км от основного источника загрязнения дымовых труб. При этом наиболее удалены площадки пробоотбора, расположенные к северу от промплощадки. Химико-аналитические исследования проб почво-грунтов проведены в геотехнической лаборатории ООО ПЭС "Добасс-Азовье, ХХI век" в соответствии с действующими методиками основанными на соблюдении соответствующих ГОCТов, согласно утвержденному плану-графику. Количественно определялись содержания следующих элементов: Pb, Zn, Cd, Hg, Ni, Cu, Mn, V, As, Co, Cr. Наряду с валовыми содержаниями элементов в пробах определялись концентрации серы, цинка, меди, никеля, хрома в подвижной форме, аммоний обменный, нитраты и уровень рН. На основании данных лабораторных исследований проб почв прослеживалась пространственная изменчивость концентраций различных элементов в пределах всего периода пробоотбора и наличие техногенных ореолов загрязнения в районе Славянской ТЭС. В основу методов обработки и обобщения полученных данных заложены общепринятые рекомендации и нормативные акты [6-11]. Для оценки степени опасности загрязнения почво-грунтов изучаемой территории были рассчитаны коэффициенты концентрации по отношению к фоновым показателям почв данной местностих[10].

Данная магистерская работа находится в стадии разработки. Она будет завершена в декабре 2007 г.

Литература

  1. Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнения. СанПиН 4630-88, М., 1988 г.


  2. Временные методические рекомендации по геолого-экологическим работам в пределах горно-промышленных территорий Украины, "Донбассгеоэкоцентр". Донецк 1992 г.


  3. Гольдберг В.М., Гадза С. Гидрогеологические основы охраны подземных вод от загрязнения. М., "Недра", 1984 г.


  4. Временное методическое руководство по проведению комплексных эколого-геологических исследований (на территории Украины), Киев, 1994 г.


  5. Мониторинг подземных вод в районе Славянской ТЭС. Информационный отчет. ПЭС "Донбасс-Азовье, ХХІ век", исполнители С.Г. Выборов , П.Н. Репин , О.А. Рязанова Донецк, 2004 г.


  6. Временные методические Рекомендации по проведению геолого-экологических исследований при геологоразведочных работах.


  7. РК 41-00032626-00-314-98. Эколого-геохимическая оценуа загрязнения почв, донных отложений, грунтовых вод. Методические рекомендации.


  8. Земельный кодекс Украины


  9. Закон об охране окружающей среды


  10. Мониторинг состояния почв в районе влияния Славянской ТЭС. ПЭС "Донбасс-Азовье, ХХІ век". Донцк 2000 г.


  11. Организация мониторинга почв в зоне влияния Славянской ТЭС. Информационный отчет. ПЭС "Донбасс-Азовье, ХХІ век". Исполнтели С.Г. Выборов, В.В. Гущина О.А. Рязанова


    ДонНТУ| Портал магистров ДонНТУ | Библиотека | Ссылки| Отчет о поиске | Индивидуальное задание