RUS | UKR | ENG | ДонНТУ > Портал магистров ДонНТУ
Магистр ДонНТУ Левадняя Яна Юрьевна

Левадняя Яна Юрьевна

Факультет экологии и химической технологии

Кафедра плезных ископаемых и экологической геологии»

Специальность «Экологическая геология»

Оценка степени загрязнения почв и водной среды зон влияния тепловых электростанций

Научный руководитель: доц. Купенко Владимир Иванович



Резюме | Биография | Библиотека | Ссылки | Отчет о поиске | Индивидуальный раздел

Реферат по теме выпускной работы


Общая характеристика работы

Aктуальность исследований
Связь работы с научными программами, планами, темами
Цель и задачи исследований
Идея работы
Объект и предмет исследования
Возможные результаты, которые ожидаются при выполнении работы, их новизна и значение

Содержание работы

РАЗДЕЛ I — Методические основы оценок степени загрязнения почв и водной среды
РАЗДЕЛ II — Факторы и процессы формирования ореолов загрязнения почв и водной среды в связи с деятельностью ТЭС
РАЗДЕЛ III — Характеристика природных и антропогенных условий в границах территорий исследований
РАЗДЕЛ IV — Сравнительная оценка степени загрязнения почв зон влияния Старобешевской ТЭС комплексными показателями
РАЗДЕЛ V — Оценка степени загрязнения водной среды зон влияния ТЭС на основе комплексных показателей
ЛИТЕРАТУРА

Общая характеристика работы

Актуальность исследований

Техногенная нагрузка индустриально развитых территорий требует постоянного контроля состояния компонентов геологической среды, основными из которых являются почвы и водоносные горизонты. Методическая база контроля должна обеспечивать достоверность информации о состоянии данных компонентов. От этого зависит целесообразность и эффективность природоохранных мероприятий, направленных на снижение негативных техногенных воздействий. Однако методики, существующие в настоящее время, не позволяют достоверно оценивать степень загрязнения почв, водной среды зон влияния различных техногенных источников. Суммарные (комплексные) показатели, которые в данных целях используются, зависят от количества вовлекаемых в расчет компонентов. Поэтому совершенствование методик, позволяющих на достоверной основе производить комплексную оценку степени, характера и масштаба загрязнения компонентов геологической среды, идентифицировать аномалии, выделять и картировать ореолы загрязнения является актуальной задачей геолого–экологических исследований.

Связь работы с научными программами, планами, темами

Решаемые задачи по методическому обеспечению контроля состояния почв и водной среды исследуемых теплоэлектростанций (ТЭС) способствуют повышению достоверности результатов мониторинга почв и водной среды зон их влияния. Мониторингу зон влияния ТЭС в настоящее время уделяется большое внимание, поэтому мониторинговые мероприятия входят в состав программ развития данных предприятий. Необходимость совершенствования методической базы мониторинга окружающей среды определяется следующими нормативными документами:

  1. Постановление Кабинета Министров Украины от 30 марта 1998 г., № 391: «Положення про державну систему моніторингу довкілля»;
  2. Постановление Кабинета Министров Украины от 20 июля 1996 г. № 815: «Про затвердження порядку здійснення державного моніторингу вод»;
  3. Постановление Кабинета Министров Украины от 20 августа 1993 г., №661: «Положення про моніторинг земель».

Цель и задачи исследований

Цель — на базе сравнительного анализа эффективности применяемых методик по изучению и картированию ореолов загрязнения оценить достоверность и объективность результатов контроля состояния почв и водной среды на примере зон влияния тепловых электростанций.

Задачи:

  1. Провести анализ существующей методической базы по оценке степени загрязнения почв и водной среды.
  2. Провести расчеты и откартировать ореолы загрязнения в соответствии с существующими методиками.
  3. Провести расчеты и откартировать ореолы загрязнения в соответствии с предлагаемой методикой.
  4. Провести анализ различных оценок степени и характера загрязнения почв и водной среды по результатам применения различных методик.

Идея работы

На основе сравнительного анализа эффективности выделения и картирования ореолов загрязнения почв и водной среды разными показателями обосновать наиболее эффективный и достоверный способ оценок их загрязнения.

Объект и предмет исследований

Предметом исследования являются ореолы загрязнения почв и водной среды зон влияния ТЭС. К объектам исследования относятся зоны влияния дымовых выбросов и золоотвалов Зуевской, Кураховской и Старобешевской ТЭС.

Возможные результаты, которые ожидаются при выполнении работы, их новизна и значение

Впервые выполнен сравнительный анализ эффективности разных показателей для выделения и картирования ореолов загрязнения почв и водной среды. Предложен к использованию новый геохимический показатель для комплексной оценки степени загрязнения почв, поверхностных и подземных вод. Комплексный геохимический показатель позволяет на единой основе проводить оценку степени загрязнения различных сред, для которых установлены фоновые концентрации элементов–индикаторов загрязнения. Комплексная оценка загрязнения почв и водной среды предложенным комплексным геохимическим показателем является статистически обоснованной и не зависит от количества используемых в расчетах элементов.

Содержание работы

РАЗДЕЛ I

В первом разделе приводится анализ состояния изученности проблемы по данной теме, обосновывается выбор объекта исследований. Излагается методика полевых работ, лабораторных и химико–аналитических исследований, а также методические основы по оценке степени загрязнения почв и водной среды.

Развитие методической базы по оценке степени загрязнения природной среды различными техногенными источниками началось в 70–80–х годах прошлого века. Это было обусловлено интенсивным техногенным воздействием на геологическую среду со стороны промышленности, которое сопровождалось формированием геохимических аномалий в почвах, водоносных горизонтах, донных отложениях.

Существуют различные подходы к оценке загрязнения природной среды [1–4]. Один из них изложен в «Методических рекомендациях по геохимической оценке загрязнения территорий городов химическими элементами» (1982). В них показателем уровня аномальности содержания элементов является коэффициент концентрации (Кс). В качестве оценочного критерия экологического состояния почв данный показатель, а также показатель суммарного загрязнения (Zc) рассматривают Н.Г. Федорец и М.В. Медведева [5]. В.А. Королев в главе «Основы методики оценки техногенных воздействий на геологическую среду» своей книги «Мониторинг геологической среды» отмечает такие показатели как коэффициент техногенной геохимической нагрузки (Кi) и упомянутый ранее показатель Zc [6].

В данной работе с целью оценки степени загрязнения природной среды будут применены следующие методические положения.

В качестве оценочного критерия степени опасности загрязнения исследуемой среды принимается показатель загрязнения (ПЗ), определяемые как уровень превышения содержания элемента или соединения (С) по отношению к его предельно-допустимой концентрации (ПДК): ПЗ(ИЗ)=С/ПДК.

Использование в данном случае именно ПДК характеризует оценку состояния среды как санитарно—гигиеническую. Степень достоверности оценки будет полностью зависеть от обоснованности ПДК.

Оценочным параметром суммарного полиэлементного загрязнения является суммарный показатель концентрации компонентов водной среды (СПК), который расчитывается как сумма показателей загрязнения вовлеченных в расчет компонентов.

Согласно рекомендациям нормативных документов суммарный показатель концентрации (СПК) для воды рассчитывался по формуле: СПК=С1/ПДК1+С2/ПДК2+..+Сn/ПДКn, где C(1–n) — концентрация n-го элемента в пробе; ПДК(1–n) — предельно–допустимая концентрация n-го элемента в пробе.

Для комплексной оценки качества почв применяют показатель суммарного загрязнения Zc (расчитывается на основе коэффициента концентраций для елементов, значение Кс которых превышает 1) [7].

Данные аддитивные показатели просты в применении и на практике позволяют выделять комплексные аномальные ореолы, исследовать их внутреннее строение и пространственно–временную динамику.

Однако, существует зависимость комплексных показателейдля оценки загрязнения почвот количества анализируемых элементов. Например, в одном случае, в почве установлены концентрации 50 элементов с Кс равным 1,5, что соответствует флуктуации нормального геохимического поля, Zc при этом будет равен 24 и соответствовать умеренно–опасной степени загрязнения. В другом случае, в пробе установлено превышения одного кадмия, равное 24 геофонам, что при фоне 1 мг/кг будет отвечать 6,0 ПДК. По суммарному показателю загрязнения обе пробы оцениваются с одинаковой степенью опасности, а по отношению к ПДК в первой пробе загрязнение отсутствует, а во второй квалифицируется как опасное, так как кадмий элемент первого класса опасности. Данный пример наглядно показывает слабую сторону суммарных аддитивных показателей.

Предлагаемая методика основана на изучении параметров геохимического поля, изменчивости концентраций его элементов под действием различных факторов, природных или техногенных [8].

Под геохимическим полем при этом понимается пространство в пределах определенной геологической среды, где устанавливается закономерное распределение всех химических элементов. Основными параметрами геохимического поля являются концентрации элементов, формы их нахождения и характер распределения. Существует закономерность: чем выше среднее содержание элемента в изучаемой среде, тем равномерней (устойчивей) характер его распределения в геохимическом поле.

Нормальное (фоновое) геохимическое поле характеризует относительно устойчивое равновесие в пределах изучаемой генетически однородной среды в пространстве, где процессы, приводящие к значительному перераспределению элементов, не проявлены или выражены незначительно. Генетически однородная среда формируется в рамках единого, однонаправленного петрогенетического или физико–химического процесса, протекающего в определенный интервал времени.

Генетически однородные среды характеризуются устойчивым нормальным геохимическим полем, которое представлено определенным спектром элементов. Существует набор индикаторных элементов, характер распределения которых типичен не в общем, а только для того или иного компонента среды. Поэтому фоновые концентрации элементов различных компонентов сред отличаются.

В идеально–нормальном (абстрактном) геохимическом поле однородной по структурно–вещественным параметрам среды коэффициенты концентрации всех элементов во всех его участках близки единице. Любое наложение вторичных природных или техногенных процессов, сопровождающихся перераспределением, привносом или выносом элементов, приводит к изменению параметров первичного геохимического поля. Эти изменения фиксируются как аномалии, которые занимают определенные участки в рамках исследуемого пространства геохимического поля. В этих участках отмечается закономерная нарушенность параметров первичного геохимического поля, степень проявления которой зависит от интенсивности перераспределения, преимущественно привноса элементов. Эти аномалии имеют наложенный вторичный характер и связаны с определенными источниками и процессами.

Исходя из этого, задача по выявлению аномальных ореолов сводится к определению участков с нарушенным первичным геохимическим полем. Предлагаемая методика позволяет это реализовать при помощи изучения дисперсии распределения элементов, которая в данном случае является мерой рассеивания коэффициентов концентраций элементов вокруг их средней величины в пределах одной пробы. Для этого необходимо произвести следующие расчеты:

  1. рассчитать коэффициенты концентрации элементов (как отношение концентрации элементов к его фону;
  2. определить степень нарушенности первичного геохимического поля, рассчитав статистическую дисперсию распределения коэффициентов концентрации элементов для каждой пробы [8].

В фоновом геохимическом поле, где коэффициенты концентрации всех элементов стремятся к единице, дисперсия их распределения будет близка нулю, что характеризует отсутствие нарушенности поля. Отклонение Кс даже одного элемента от среднего в пределах пробы, особенно в сторону увеличения, приводит к соразмерному росту дисперсии. Чем выше рост Кс одного или нескольких элементов, тем выше дисперсия распределения и соответственно степень нарушенности геохимического поля. Поэтому расчетная статистическая дисперсия в данном случае служит комплексным показателем аномальности (КПА). Применяя КПА, расчеты можно вести по большому спектру элементов; для всех типов сред, для которых рассчитаны фоновые концентрации.

КПА расчитывается для макрокомпонентов и микроэлементов раздельно. Это обусловлено разной их ролью, характером распределения, уровнем концентрирования и формой нахождения в геологических процессах и образованиях. КПА целесообразно применять при экологических исследованиях, например, для оценки степени опасности почв в качестве комплексного показателя загрязнения.

РАЗДЕЛ II

Второй раздел посвящен природным и техногенным факторам и процессам формирования ореолов загрязнения почв и водной среды в связи с деятельностью ТЭС.

Ореолы загрязнения по отношению к источнику имеют закономерное зональное строение и формируются под влиянием природных и техногенных факторов. Рассмотрим факторы и процессы формирования ореолов загрязнения на примере Зуевской ТЭС.

Зуевская ТЭС

Рисунок 1 —Фотоснимки Зуевской ТЭС

Среди главных природных факторов можно выделить климатические и ландшафтно–геохимические. Климат исследуемого района континентальный, с характерным жарким сухим летом и умеренно холодной с осадками зимой. В осенний период для района характерны повышенная влажность и туманы, которые способствуют осаждению загрязняющих веществ выбросов на меньшем удалении от источника и более концентрировано. Ветры преобладают сухие, которые зимой сопровождаются морозами, метелями, а летом очень часто засухой и пыльными бурями. В засушливые периоды с повышенной температурой воздуха и низкой относительной влажностью возникают суховеи, которые являются причиной интенсивного развития ветровой эрозии. Ветер усиливает процесс пыления, когда в чаше золоотвала образуются сухие пляжи золошлаков. Поэтому ветер является фактором миграции взвешенных частиц, различных дымовых и газовых выбросов, влияет на дифференциацию элементов и их соединений. Количество, качество и химический состав атмосферных осадков являются прямыми факторами, непосредственно влияющими на гидрологический, гидродинамический и гидрохимический режимы территорий.Немаловажное значение имеет температурный режим. В холодное время года чаще отмечается повышение уровня загрязнения при понижении температуры, и как следствие увеличение количества выбросов вредных веществ в атмосферу и их оседание на поверхности земли.

Рельеф определяет направление поверхностного стока и подземного потока, позволяет установить границы зон влияния источников загрязнения. В целом рельеф территории характеризуется значительной изрезанностью, крутизной склонов. Уклон поверхности ориентирован на юг и юго–восток — к тальвегу б. Бол. Скелеватая. Дренируемые по ней воды вместе с поверхностным стоком по сети ручьев стекают в р. Крынка, оказывая, таким образом, непосредственное влияние на гидрологический и гидрохимический режимы реки.В районе водораздельных пространств формы рельефа плавные, по мере приближения к долинам рек и балкам уклоны возрастают, проявляются процессы оврагообразования и плоскостного смыва.

В районе расположения золоотвала Зуевской ТЭС выделяются три типа геохимических ландшафтов: биогенные, абиогенные и техногенные. Рельеф, как и ветровая эрозия влияет на характер распределения тяжелых металлов в почвах. В элювиальных ландшафтах может наблюдаться выдувание более легких частиц почв и накопление тяжелых металлов с большей атомной массой в верхнем почвенном горизонте. Эрозионные процессы характерны для ландшафтов водоразделов, которые обусловлены не только природными условиями, но и нерациональной хозяйственной деятельностью. Ландшафты лесопосадок, распространяемые вдоль сельскохозяйственных угодий, являются своеобразной преградой для распространения загрязняющих веществ рассеивающих в атмосферном воздухе. В целом данные ландшафты оказывают влияния на состояние почво–грунтов, условия миграции и локализации загрязнителей.

Основным элементом гидрографической сети района размещения Зуевской ТЭС является река Крынка. В пределах исследуемого участка река имеет общее направление течения с севера на юг. На базе р. Крынка для промышленных и хозяйственно–бытовых нужд созданы Волынцевское, Ханженковское и Зуевское водохранилища. На базе ее правого притока р. Ольховка создано Ольховское водохранилище.

В пределах района деятельности ТЭС выделяются водоносные горизонты четвертичных отложений и водоносные комплексы трещиноватых зон коренных пород карбона. Водовмещающими породами являются трещиноватые зоны песчаников и аргиллитов. В зонах интенсивной трещиноватости водоносные горизонты сливаются и образуют единый водоносный комплекс, часто со свободной поверхностью. Питание водоносных комплексов происходит за счет инфильтрации атмосферных осадков и перетока воды из вышележащих водоносных горизонтов.

Подземные водоносные горизонты являются незащищенными от воздействия золоотвала. Загрязнение вод связано с инфильтрацией техногенных вод из золоотвала и атмосферных вод, содержащих вымытые из почвенного слоя токсичные и загрязняющие элементы. Пространственная структура формирования ореола загрязнения обусловлена в основном направлением движения грунтовых вод, физико–механическими и физико–химическими свойствами водовмещающих пород, а также тектоническим строением участка. Очаги загрязнения, как правило, приурочены к участкам распространения песчаников. Эти породы, обладая большой трещиноватостью и высокими фильтрационными свойствами, способствуют более свободной миграции загрязняющих элементов из чаши золоотвала в грунтовые воды. Аргиллиты имеют водоупорные свойства. В совокупности с хорошо развитыми у глинистых минералов, входящих в состав аргиллитов, сорбционными свойствами, эти породы обеспечивают осаждение веществ–загрязнителей на свободной поверхности глинистых минералов, а также практически исключают просачивание инфильтратов в подземные воды.

Загрязнение водной среды в зоне влияния Зуевской ТЭС происходит непосредственно путем инфильтрации в подземные источники и сбросов в водоемы [10]. Загрязнение почв при этом происходит за счет пылевой нагрузки и влияния отходов производства ТЭС.

Техногенные факторы, влияющие на формирование ореолов загрязнения почв и водной среды, связаны с выбросами ТЭС дымовых газов; полигонами отходов (золоотвал); промышленной деятельностью подразделений ТЭС (мазутное хозяйство, угольный склад, золошлакопроводы); сбросами нагретых вод в водохранилище. Согласно классификации источников загрязнения атмосферы ТЭС является непрерывно действующим источником с переменным во времени нагретым выбросом высотного характера.

Непосредственное влияние на окружающую природную среду в районе ТЭС оказывают отходы 4 класса опасности: золошлаки, шлам водоподготовки. Сточные воды и ливневые стоки с территорий ТЭС, загрязненные отходами технологических циклов энергоустановок, и содержащие ванадий, никель, фтор, фенолы и нефтепродукты при сбросе в водоемы оказывают влияние на качество воды. В водах золоотвала зачастую превышает норму минерализация, барий, ванадий, железо, кобальт, никель, медь, цинк, свинец, кадмий. Влияние золоотвала на состав подземных вод выражается в повышенной концентрации тяжелых металлов, Mn, Al, Co, Ni, Bi, Be. В направлении от золоотвала к реке Крынка фиксируется закономерное изменение химического состава вод. Химический состав вод меняется в связи с инфильтрацией в грунт производственных стоков, содержащих загрязняющие компоненты.

Основные элементы–загрязнители почв — кобальт, медь, молибден, свинец, кадмий, селен, стронций. На загрязнение почв территории вокруг Зуевской ТЭС оказывает влияние ряд источников воздействия: сельскохозяйственная и производственная деятельность, населенные пункты, автомобильные и железнодорожные магистрали. Таким образом, взаимодействие данных факторов определяет условия миграции и локализации вредных веществ в почвах и водной среде, то есть условия формирования аномальных ореолов загрязнения.

РАЗДЕЛ III

Для полноценной и объективной оценки воздействия исследуемых объектов необходимым моментом является характеристика условий в границах территорий, описываемая в третьем разделе магистерской работы. В числе природных условий территорий исследований выделяются: рельеф, геоморфологические и климатические условия; геологическое строение и гидрогеологические условия. Немаловажной является характеристика техногенных условий, хозяйственной деятельности и технологических процессов; наличие дополнительных источников загрязнения, влияющих на состояние природной среды, а также характер, масштаб и интенсивность воздействия человеческой деятельности в пределах территории исследуемого объекта.

РАЗДЕЛ IV

В четвертом разделе представлена сравнительная оценка степени загрязнения почв зон влияния ТЭС комплексными показателями. Расчет геохимических показателей проводился согласно описанной ранее методики, по данным результатов химического анализа почв. Рассмотрим полученные показатели на примере одного из объектов исследований —золоотвала Зуевской ТЭС.

Влияние на почво–грунты и растительность ограничено ближайшей периферией золоотвала (до 300 м). Загрязнение происходит в процессе пыления сухих пляжей золошлаков в чаше золоотвала. Для оценки степени опасности загрязнения почво—грунтов был рассчитан суммарный показатель загрязнения (Zс) и статистическая дисперсия распределения коэффициентов концентрации элементов для каждой пробы (табл. 1)

Таблица 1—Расчет суммарного показателя загрязнения и статистической дисперсии распределения коэффициентов концентрации элементов

№ пр.  Кс Zc DISP
Pb Cd Se Hg Mo Zn Cu Ni Co Fe Mn Cr V Bi Ti Ba
Сф 20 0,5 0,5 0,028 1,230 95 30 44,3 18 27900 700 96,1 65 1,8 4880 366
1 2,40 0,80 0,80 96,43 16,02 1,00 2,21 2,82 2,85 0,00010 0,33 0,24 0,12 1,61 0,02 1,33 126,3 569,92
2 1,20 4,00 1,20 32,14 2,28 0,88 1,77 2,66 2,87 0,00006 0,48 0,37 0,00 4,06 0,07 1,07 42,1 60,34
3 2,07 3,40 1,00 35,71 0,00 1,35 1,58 1,25 2,69 0,00011 0,40 0,01 0,22 0,00 0,01 0,38 54,42 76,61
4 1,71 0,00 0,00 71,43 0,00 1,20 0,08 2,08 2,38 0,00007 0,57 0,10 0,00 0,00 0,04 0,00 75,03 314,73
5 4,32 4,60 1,20 0,00 4,63 1,98 1,98 0,48 3,23 0,00008 0,27 0,12 0,00 17,67 0,04 1,06 30,57 19,10
6 0,40 0,00 0,00 0,00 32,44 0,40 1,54 2,18 2,39 0,00009 0,49 0,23 0,44 0,00 0,05 0,85 64,34 63,97
7 1,15 0,00 0,00 114,29 1,30 0,31 1,51 0,00 3,22 0,00006 0,46 0,39 0,45 32,33 0,00 0,96 178,42 839,72
8 0,00 0,00 0,20 110,71 0,00 0,87 0,00 0,74 1,16 0,00006 0,56 0,06 0,08 4,56 0,00 0,18 118,99 759,64
9 0,00 4,00 0,80 103,57 7,80 0,98 2,40 1,51 0,00 0,00006 0,49 0,20 0,20 12,78 0,04 0,00 137,99 656,12
10 0,62 6,00 0,80 121,43 0,00 0,64 2,18 0,00 2,93 0,00007 0,27 0,00 0,00 0,00 0,01 1,16 126,69 909,37
11 0,75 0,00 0,60 67,86 1,95 0,97 0,11 0,90 2,62 0,00006 0,25 0,09 0,03 0,00 0,03 0,93 71,67 283,17
12 1,01 0,00 0,60 10,71 6,99 1,46 2,50 0,99 2,16 0,00009 0,26 0,20 0,43 0,00 0,00 0,27 64,28 8,79
13 0,35 3,80 0,00 0,00 0,00 0,96 0,90 1,91 0,49 0,00004 0,00 0,02 0,00 0,00 0,01 1,18 3,14 1,05
14 1,75 3,60 0,00 67,86 1,38 0,91 0,00 1,28 0,00 0,00003 0,20 0,05 0,19 0,00 0,04 0,93 82,28 282,92
15 3,29 0,00 0,40 0,00 6,42 0,28 0,00 0,00 2,21 0,00003 0,28 0,11 0,10 0,00 0,01 0,67 15,9 3,06
16 2,20 0,00 0,00 0,00 0,00 0,62 2,30 2,39 2,90 0,00011 0,00 0,16 0,10 11,78 0,03 0,42 23,02 8,72
17 1,57 3,20 0,60 64,29 14,63 0,90 2,08 0,58 2,25 0,00009 0,30 0,19 0,09 12,94 0,07 1,22 98,5 256,78

На большей части территории отмечается опасная степень загрязнения (32—128 Zc), которая контролируется чашей золоотвала, его контурами,распространяясь на юг, юго-запад. Участок чрезвычайно опасного уровня загрязнения (Zc>128) выделяется в 200 м от золоотвала и контролируется п. №7 и п. №9. Ореол суммарного загрязнения почво–грунтов оконтуривается с севера от золоотвала п. №16 и с запада от золоотвала п. №5 с умеренно-опасным уровнем загрязнения, с востока п. №15 и с юга п. №13 допустимым уровнем загрязнения.

Максимальные значения дисперсии распределения коэффициента концентрации элементов также характерны для основной части исследуемой территории и колеблются в пределах 256,78–909,37. Ореолы, картируемые по данному показателю, в целом сходны с ореолами, выделенными по Zc, но более точно отображают их пространственную приуроченность.

РАЗДЕЛ V

В пятом разделе представлена оценка степени загрязнения водной среды зон влияния ТЭС на основе комплексных показателей. Основное воздействие золоотвал Зуевской ТЭС оказывает именно на поверхностные и подземные воды. Это обусловлено тем, что дебалансовая, осветленная вода с повышенной минерализацией, жесткостью, с высокими содержаниями сульфатов, хлоридов, натрия и некоторых других компонентов сбрасывается по ручью б. Скелеватой в р. Крынка. Подземные воды испытывают более локальное воздействие в процессе инфильтрации зольных вод в водоносные горизонты.

Изучение воздействия золоотвала Зуевской ТЭС на водную среду проводилось на основе результатов химического анализа проб поверхностных и подземных вод, были рассчитаны суммарные показатели концентрации (CПК) по органолептическому и санитарно–токсикологическому признакам (табл. 2)

Таблица 2—Расчет суммарного показателя концентраций (СПК)

№ п. Br V Cr(3) Co Ni Hq Pb Bi Se Cd NO3- NH4+ Аl СПК SO4 Cl Mn Fe Cu Zn СПК
0,2 0,1 0,5 0,1 0,1 0,0005 0,03 0,1 0,01 0,001 50 2 0,5 500 350 0,1 0,3 1 1
П-39 0,80 0,00 0,12 0,20 0,60 0,00 1,20 0,00 0,40 0,40 0,35 0,41 0,24 4,72 1,89 1,47 1,00 1,47 0,32 0,26 6,41
П-40 0,80 0,20 0,14 0,20 0,50 0,00 9,33 0,00 0,00 0,00 0,35 0,49 0,42 12,43 2,37 0,99 1,00 1,17 0,37 0,28 6,18
П-42 0,70 0,00 0,14 0,40 0,60 0,00 12,00 0,00 0,00 0,00 0,46 0,42 0,68 15,40 2,45 1,61 1,33 1,20 0,31 0,32 7,22
П-42а 0,45 0,00 0,24 0,00 0,20 0,00 0,67 0,00 0,40 0,00 0,23 0,42 0,48 3,08 2,27 1,44 0,93 2,27 0,36 0,36 7,63
П-44 0,60 0,50 0,20 0,00 0,60 0,00 0,40 0,00 0,00 0,00 0,25 0,73 0,24 3,52 2,33 1,13 0,93 0,60 0,18 0,34 5,52
П-45 1,25 0,80 0,36 0,60 0,80 0,00 0,50 0,30 0,00 0,00 0,52 0,49 0,16 5,77 2,89 1,12 1,60 1,27 0,24 0,44 7,56
П-49а 0,90 0,80 0,30 0,50 0,80 0,00 0,67 0,60 0,40 0,40 0,52 0,82 0,68 7,38 2,80 1,12 1,33 1,20 0,32 0,32 7,10
П-47 0,55 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,30 0,00 0,00 0,00 0,30 0,76 0,36 2,26 2,10 1,14 0,53 1,00 0,00 0,30 5,07
П-53 0,00 0,00 0,00 0,00 0,20 0,00 0,30 0,00 0,00 0,00 0,07 0,00 0,40 0,97 0,39 2,68 0,33 1,00 0,43 0,30 5,13
П-55 0,00 0,00 0,04 0,00 0,20 0,00 0,33 0,00 0,00 0,80 0,30 0,43 0,40 2,51 2,42 0,87 0,53 0,93 0,12 0,32 5,20
П-56 0,00 0,00 0,00 0,00 0,20 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,03 0,00 0,00 0,23 1,44 0,96 0,27 1,73 0,09 0,38 4,87
107а 0,40 0,00 0,06 0,00 0,50 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,12 0,45 0,00 1,53 1,85 0,94 0,27 0,57 0,12 0,42 4,17
Р. 0,00 0,00 0,04 0,00 0,60 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,14 0,78 0,61 0,44 0,27 0,57 0,08 0,12 2,08
П-15 0,40 0,40 0,08 0,00 0,80 0,00 0,40 0,30 0,40 0,00 0,46 0,47 0,40 4,11 2,13 1,37 0,00 0,67 0,24 0,38 4,78
П-10 0,60 0,00 0,08 0,00 0,60 0,00 0,33 0,00 0,50 1,60 0,00 0,45 0,24 4,40 2,01 1,30 0,33 0,80 0,20 0,36 5,01
П-15а 0,90 0,80 0,24 0,60 0,50 1,20 1,40 0,80 0,40 0,00 0,25 0,81 0,72 8,62 2,89 1,23 1,07 1,23 0,28 0,42 7,12
П-20 1,20 0,80 0,36 0,60 0,80 1,40 1,53 0,80 0,60 1,60 0,47 1,09 0,48 11,73 2,58 1,35 1,33 1,07 0,42 0,42 7,17
П-20а 0,00 0,00 0,00 0,00 0,40 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,40 0,23 0,18 0,00 0,47 0,08 0,17 1,12
П-27 0,90 0,50 0,12 0,20 0,40 0,00 0,83 0,00 0,00 0,00 0,21 0,45 0,40 4,01 2,29 1,06 1,13 1,20 0,34 0,39 6,41
П-21 1,00 0,80 0,24 0,60 0,80 1,00 1,53 0,70 0,00 2,00 0,51 1,07 0,76 11,01 3,72 1,59 1,33 2,13 0,36 0,42 9,55
Пр1 0,90 0,60 0,22 0,20 0,80 1,60 1,07 0,00 0,00 0,00 0,45 0,32 0,62 6,77 2,27 1,16 1,33 1,73 0,21 0,42 7,13
Пр2 0,80 0,40 0,16 0,40 0,60 1,20 0,93 0,20 0,00 0,00 0,31 0,56 0,48 6,04 2,21 1,06 1,60 1,40 0,23 0,47 6,97
Пр3 0,70 0,00 0,16 0,40 0,80 1,20 1,07 0,00 0,60 0,00 0,17 0,53 0,16 5,79 2,58 0,98 1,20 1,83 0,37 0,44 7,41

Наибольшее загрязнение подземных вод выявлено по группе показателей, включенных в органолептический признак. Суммарное загрязнение подземных вод по этому признаку практически во всех местах отбора проб превышает допустимый уровень. Основными загрязнителями являются сульфаты, максимальная степень концентрации которых наблюдается в П–21 (3,72 ПДК). На степень загрязнения также влияют хлориды, марганец и железо, показатели которых в большинстве проб превышают предельно–допустимые. Ореол суммарного загрязнения имеет локальный характер появления, пространственно и генетически связан с золоотвалом. Большая часть территории характеризуется высокой степенью загрязнения (от 4 до 8 СПК). Эпицентр высокой степени загрязнения контролируется чашей золоотвала, распространяется согласно направлению движения подземных вод на запад и юго-запад. При этом на форму ореола загрязнения оказывают влияние геолого–структурные особенности участка (зона разлома способствует расширению ореола на юго–запад от золоотвала). Точечная аномалия чрезвычайно высокой степени загрязнения в п. 21 обусловлена преобладанием здесь песчаников.

Основными загрязнителями по санитарно–токсикологическому признаку являются ртуть (Hg), свинец (Pb), кадмий (Cd) и бром (Br), которые в процессе фильтрации загрязненных вод осаждаются на геохимических барьерах, связываясь веществом вмещающих пород. Уровень загрязнения меняется от допустимого (менее 1 СПК) до чрезвычайно высокого (более 10 СПК). Ореолы загрязнения компонентами санитарно-токсикологического признака также контролируется золоотвалом.

Согласно предлагаемой методики были рассчитаны коэффициенты концентрации по отношению к фону (Кс) и определена статистическая дисперсия распределения коэффициентов концентрации элементов в каждой пробе отдельно для микроэлементов и макрокомпонентов (табл. 3, 4)

Таблица 3—Расчет статистической дисперсии распределения макрокомпонентов

№ п.  Кс DISP
CO3 (2-) HCO3(-) SO4 Cl Ca Mg Na+K
Сф 3,522 160,91 144,53 117,85 68,08 51,16 65,75
П-39 0,43 0,93 6,54 4,37 1,00 0,66 8,73 11,21
П-40 7,52 0,33 8,20 2,95 0,88 0,12 9,83 17,14
П-42 3,35 0,41 8,46 4,78 1,01 0,47 11,22 17,82
П-42а   0,30 7,84 4,28 1,18 0,81 8,57 13,50
П-44 3,35 0,59 8,07 3,37 1,03 0,07 9,79 14,39
П-45 10,85 0,41 9,99 3,34 1,64   9,90 22,40
П-49а 7,52 0,45 9,70 3,34 1,45 0,02 10,11 19,10
П-47   1,45 7,26 3,39 0,82 1,07 8,86 11,92
П-53   2,45 1,33 7,97 1,16 0,19 8,97 14,38
П-55   1,11 8,36 2,60 1,08 1,26 7,57 11,50
П-56   0,78 4,98 2,86 0,71 1,00 5,61 4,85
107а 3,35 0,30 6,41 2,80 0,75 0,17 7,90 9,35
Р.   1,30 2,12 1,30 0,84 0,57 1,22 0,28
П-15   0,74 7,36 4,07 0,95 0,40 9,65 15,17
П-10   0,74 6,97 3,87 1,01 0,31 8,90 13,03
П-15а 0,43 1,00 9,99 3,66 1,85 1,35 7,59 13,61
П-20   2,01 8,92 4,01 1,61 0,10 10,57 18,13
П-20а   0,67 0,78 0,53 0,36 0,40 0,21 0,04
П-27   1,15 7,91 3,16 1,27 0,59 8,07 11,83
П-21   1,86 12,86 4,72 2,30 0,97 11,75 27,49
Пр1 20,87 1,78 7,84 3,45 0,80 1,26 10,57 52,69
Пр2 18,37 1,97 7,65 3,16 0,96 0,88 10,07 41,35
Пр3   0,97 8,92 2,92 1,28 0,81 8,36 14,21

Таблица 4—Расчет статистической дисперсии распределения микроэлементов

Кc DISP
№ п. Br Ti V Cr(3) Mn Fe Co Ni Cu Zn Mo Hq Pb Bi Se Cd Sr
Сф 0,0087 0,038 0,0058 0,029 0,036 0,202 0,011 0,07 0,23 0,193 0,011 0,000057 0,0045 0,0021 0,0043 0,0004 0,151
П-39 18,39 1,05 0,00 2,07 4,17 2,18 1,82 0,86 1,39 1,35 4,55   8,00   0,93 1,00 2,45 0,01
П-40 18,39 1,05 3,45 2,41 4,17 1,73 1,82 0,71 1,61 1,45 4,55   62,22       2,78 21,29
П-42 16,09 1,58   2,41 5,56 1,78 3,64 0,86 1,35 1,66     80,00       2,78 284,66
П-42а 10,34 0,53   4,14 3,89 3,37   0,29 1,57 1,87     4,44   0,93   2,52 546,81
П-44 13,79   8,62 3,45 3,89 0,89   0,86 0,78 1,76     2,67       0,60 7,95
П-45 28,74 2,11 13,79 6,21 6,67 1,88 5,45 1,14 1,04 2,28 7,27   3,33 14,29     0,00 18,35
П-49а 20,69 1,58 13,79 5,17 5,56 1,78 4,55 1,14 1,39 1,66     4,44 28,57 0,93 1,00 2,52 59,89
П-47 12,64 1,05     2,22 1,49       1,55     2,00         68,12
П-53         1,39 1,49   0,29 1,87 1,55     2,00         20,26
П-55       0,69 2,22 1,39   0,29 0,52 1,66     2,22     2,00 2,45 0,37
П-56         1,11 2,57   0,29 0,39 1,97     0,00       1,85 0,67
107а 9,20 0,53   1,03 1,11 0,84   0,71 0,52 2,18     0,00         0,97
Р.       0,69 1,11 0,84   0,86 0,35 0,62     0,00       1,85 8,06
П-15 9,20 1,05 6,90 1,38   0,99   1,14 1,04 1,97     2,67 14,29 0,93     0,30
П-10 13,79 1,05 0,00 1,38 1,39 1,19   0,86 0,87 1,87     2,22   1,16 4,00 4,04 19,75
П-15а 20,69 2,11 13,79 4,14 4,44 1,83 5,45 0,71 1,22 2,18 7,27 10,53 9,33 38,10 0,93   4,24 12,68
П-20 27,59 1,32 13,79 6,21 5,56 1,58 5,45 1,14 1,83 2,18   12,28 10,22 38,10 1,40 4,00 4,24 94,19
П-20а           0,69   0,57 0,35 0,88               109,04
П-27 20,69 2,11 8,62 2,07 4,72 1,78 1,82 0,57 1,48 2,02 9,09   5,56       3,44 0,05
П-21 22,99 2,63 13,79 4,14 5,56 3,17 5,45 1,14 1,57 2,18 10,91 8,77 10,22 33,33     5,70 29,76
Пр1 20,69 2,11 10,34 3,79 5,56 2,57 1,82 1,14 0,91 2,18 7,27 14,04 7,11 0,00     5,56 79,45
Пр2 18,39 1,05 6,90 2,76 6,67 2,08 3,64 0,86 1,00 2,44 5,45 10,53 6,22 9,52     3,77 32,16
Пр3 16,09     2,76 5,00 2,72 3,64 1,14 1,61 2,28 3,64 10,53 7,11   1,40   3,58 22,00

Дисперсия распределения макрокомпонентов в большей части характеризуется значениями, не превышающими 41,35, в пр. №1 она достигает максимального значения — 52,69. Высокие значения коэффициента концентрации сульфатов наблюдаются в П–21, хлоридов — в П–53. Минимальные значения дисперсии для микроэлементов (не более 0,50) наблюдаются в П–39, П–15, П–55, П–27. Высокими коэффициентами концентраций основных элементов-загрянителей (Hg, Pb, Br, Cd) характеризуются П–21, П–42, П–45, П–20, П–10. В целом, ореолы загрязнения, выделенные по дисперсии совпадают с ореолами, откартированными по СПК, но более точно идентифицируют аномалии в направлении от золоотвала.

Заключение

Таким образом, в результате применения различных методик, на основе всех определенных геохимических показателей картируются ореолы загрязнения почв и водной среды. Определяются очаги загрязнения, их пространственная приуроченность, концентрационная зональность техногенных ореолов. Комплексные ореолы, выделяемые по КПА, Zc и СПК, имеют близкие очертания, пространственную приуроченность и аналогичную концентрационную зональность.

Эпицентры ореолов загрязнения, откартированные в соответствии с существующей и предлагаемой методикой совпадают. Однако предложенная методика позволяет более точно и достоверно оценить степень загрязнения исследуемых сред.

В настоящее время исследования не завершены. Аналогичные расчеты проведены еще для двух объектов: Кураховской и Старобешевской ТЭС. Окончательные магистерская работа будет оформлена в январе 2012 года.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Методические указания по оценке степени опасности загрязнения почвы химическими веществами. № 4266–87. М., Министерство здравоохранения СССР. 1987. 29 с.
  2. Комплексные оценки качества поверхностных вод / Под ред. Никанорова А.М. – Л.: Гидрометеоиздат, 1984. 139 с.
  3. Методические рекомендации по геохимической оценке загрязненных територий городов химическими элементами. М., ИМГРЭ, 1982. Рухин Л.Б. Основы литологии. Л., Недра, 1969. 703
  4. Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест. Методические указания МУ 2.1.7.730–99 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.stroyplan.ru/
  5. Федорец Н.Г., Медведева М.В. Методика исследования почв урбанизированных территорий Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2009. 84c.
  6. Королев В.А. Мониторинг геологической среды: Учебник / Под редакцией В.Т. Трофимова.— М.:Изд–во МГУ, 1995.–272.
  7. Эколого–геохимическая оценка загрязнения почв, донных отложений, грунтовых вод. Методические рекомендации. РК 41–00032626–00–34–98.
  8. Выборов С.Г., Быстров И.И. Опыт использования комплексного показателя нарушенности геохимического поля при прогнозировании оруденения // Изв. вузов. Геология и разведка. 1991, №4.
  9. СанПиН N4630–88. Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнения. Утв. МЗ СССР от 04.07.88. – М.,1988.
  10. Гидрогеологический мониторинг по оценке влияния золоотвала Зуевской ТЭС–2. ПЭС «Донбасс – Азовье, XXI век». Донецк, 1999.

Резюме | Биография | Библиотека | Ссылки | Отчет о поиске | Индивидуальный раздел