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

Левадня Яна Юріївна

Факультет екології та хімічної технології

Кафедра корисних копалин та екологічної геології

Спеціальність «Екологічна геологія»

Оцінка ступеню забруднення ґрунтів та водного середовища зон впливу теплових електростанцій

Науковий Керівник: Купенко Володимир Іванович



Резюме | Біографія

Реферат з теми випускної роботи


Загальна характеристика роботи

Aктуальність дослідувань
Звязок роботи з науковими програмами, планами, темами
Ціль і задачі дослідувань
Ідея роботи
Об’єкт та предмет дослідження
Можливі результати, які очікуються під час виконання роботи, їх новизна та значення

Зміст роботи

РОЗДІЛ I — Методичні основи оцінок ступеню забруднення грунтів і водного середовища
РОЗДІЛ II — Фактори та процеси формування ореолів забруднення грунтів і водного середовища у звязку з діяльністю ТЕС
РОЗДІЛ III — Характеристика природних та техногених умов у кордонах територій дослідувань
РОЗДІЛ IV — Порівняльна оцінка ступеню забруднення грунтів зон впливу ТЕС комплексними показниками
РОЗДІЛ V — Оцінка степеню забруднення водного середовища зон впливу ТЕС на основі комплексних показників
ЛІТЕРАТУРА



Загальна характеристика роботи

Актуальність роботи

Техногенне навантаження індустріально розвинених територій вимагає постійного контролю стану компонентів геологічного середовища, основними з яких є грунти і водоносні горизонти. Методична база контролю повинна забезпечувати достовірність інформації про стан даних компонентів. Від цього залежить доцільність і ефективність природоохороних заходів, спрямованих на зниження негативних техногених впливів. Однак методики, що існують в даний час, не дозволяють достовірно оцінювати ступінь забруднення грунтів і водного середовища зон впливу різних техногених джерел. Сумарні (комплексні) показники, які в даних цілях використовуються, залежать від кількості компонентів, що беруться до розрахунку. Тому вдосконалення методик, що дозволяють на достовірній основі виробляти комплексну оцінку ступеня, характеру і масштабу забруднення компонентів геологічного середовища, ідентифікувати аномалії, виділяти і картувати ореоли забруднення є актуальним завданням геолого–екологічних досліджень.

Звязок роботи з науковими програмами, планами, темами

Завдання, які вирішуються з методичного забезпечення контролю стану грунтів і водного середовища досліджуваних теплоелектростанцій (ТЕС) сприяють підвищенню достовірності результатів моніторингу грунтів і водного середовища зон їх впливу. Моніторингу зон впливу ТЕС в даний час приділяється велика увага, тому моніторингові заходи входять до складу програм розвитку даних підприємств. Необхідність вдосконалення методичної бази моніторингу навколишнього середовища визначається такими нормативними документами:

  1. Постанова Кабінету Міністрів України від 30 березня 1998 р., № 391: «Положення про державну систему моніторінгу довкілля»;
  2. Постанова Кабінету Міністрів України від 20 липня 1996 р. № 815: «Про затвердження порядку здійснення державного моніторінгу вод»;
  3. Постанова Кабінету Міністрів України від 20 серпня 1993 р., № 661: «Положення про моніторинг земель».

Ціль і задачі дослідження

Ціль — провести порівняльний аналіз ефективності виявлення та картування ореолів забруднення за допомогою комплексних показників для обґрунтування достовірної оцінки ступеню забруднення ґрунтів та водного середовища зі сторони ТЕС.

Задачі:

  1. Провести аналіз існуючої методичної бази з оцінки ступеня забруднення грунтів і водного середовища.
  2. Провести розрахунки і картувати ореоли забруднення відповідно з існуючими методиками.
  3. Провести розрахунки і картувати ореоли забруднення відповідно до запропонованої методики.
  4. Провести аналіз різних оцінок ступеня і характеру забруднення грунтів і водного середовища за результатами застосування різних методик.

Ідея роботи

На підставі порівнювального аналізу ефективності виділення та картування ореолів забруднення водного середовища різними показниками обґрунтувати найбільш ефективний та достовірний спосіб оцінок ступеню їх забруднення.

Об’єкт та предмет дослідження

Предметом дослідження є ореоли забруднення ґрунтів та водного середовища зон впливу ТЕС. До об'єктів дослідження відносяться зони впливу димових викидів та золовідвалів Зуєвської, Кураховської, Старобешевської ТЕС.

Результати, які очікуються при виконанні роботи, їх новизна та значення

Вперше виконан порівнювальний аналіз ефективності різних показників для виділення та картування ореолів забруднення ґрунтів та водного середовища. Запропован к використанню новий геохімічний показник для комплексної оцінки ступеню забруднення ґрунтів, поверхневих та підземних вод. Комплексний геохімічний показник дозволяє на єдиній підставі проводити оцінку ступеню забруднення будь–яких середовищ, для яких встановлені фонові концентрації елементів–індикаторів забруднення. Комплексна оцінка забруднення ґрунтів та водного середовища запропонованим геохімічним показником є статистично обґрунтованою та не залежить від кількості використаних у розрахунку елементів.

Зміст роботи

РОЗДІЛ I

У першому розділі наводиться аналіз стану вивченості проблеми з даної теми, обгрунтовується вибір об'єкта досліджень. Викладається методика польових робіт, лабораторних та хіміко –аналітичних досліджень, а також методичні основи по оцінці ступеня забруднення грунтів і водного середовища.

Існують різні підходи до оцінки забруднення природного середовища [1–4]. Один з них викладено в «Методичних рекомендаціях з геохімічної оцінки забруднення територій міст хімічними елементами» (1982). У них показником рівня аномальності змісту елементів є коефіцієнт концентрації (Кс). В якості оціночного критерію екологічного стану грунтів даний показник, а також показник сумарного забруднення (Zc) розглядають Н.Г. Федорець і М.В. Медведєва [5]. В.А. Корольов в розділі «Основи методики оцінки техногених впливів на геологічне середовище» своєї книги «Моніторинг геологічного середовища» відзначає такі показники як коефіцієнт техногеного геохімічного навантаження (Кi) і згаданий раніше показник Zc [6].

У даній роботі з метою оцінки ступеня забруднення природного середовища будуть застосовані наступні методичні положення.

В якості оціночного критерію ступеня небезпеки забруднення досліджуваного середовища приймається показник забруднення (ПЗ), що визначається як рівень перевищення вмісту елемента або сполуки (С) по відношенню до його гранично–допустимої концентрації (ГДК):

ПЗ (ІЗ) = С / ГДК.

Використання в даному випадку саме ГДК характеризує оцінку стану середовища як санітарно–гігієнічну. Ступінь достовірності оцінки буде повністю залежати від обгрунтованості ГДК.

Оцінним параметром сумарного поліелементного забруднення є сумарний показник концентрації компонентів водного середовища (СПК), який розраховується як сума показників забруднення залучених в розрахунок компонентів.

Згідно з рекомендаціями нормативних документів сумарний показник концентрації (СПК) для водного середовища розраховується за формулою:

СПК = С1/ГДК1 + С2/ГДК2 + .. + Сn/ГДКn. Де C (1 –n) — концентрація n –го елемента в пробі; ПДК (1 –n) – гранично допустима концентрація n –го елемента в пробі.

Для комплексної оцінки якості грунтів застосовують показник сумарного забруднення (Zc). До розрахунку приймаються елементи, коефіцієнт концентрації яких перевищує 1 [7].

Дані адитивні показники прості в застосуванні і на практиці дозволяють виділяти комплексні аномальні ореоли, досліджувати їх внутрішню будову і просторово–часову динаміку.

Однак, існує залежність комплексних показників для оцінки забруднення грунтів кількості аналізованих елементів. Наприклад, в одному випадку, в грунті встановлені концентрації 50 елементів з Кс рівним 1,5, що відповідає флуктуації нормального геохімічного поля, Zc при цьому буде дорівнює 24 і відповідає помірно&ndsash;небезпечному ступеню забруднення. В іншому випадку, в пробі встановлено перевищення одного кадмію, дорівнює 24 геофон, що при тлі 1 мг/кг відповідатиме 6,0 ГДК. За сумарним показником забруднення обидві проби оцінюються з однаковим ступенем небезпеки, а по відношенню до ГДК у першій пробі забруднення відсутнє, а в другій кваліфікується як небезпечне, так як кадмій елемент першого класу небезпеки. Даний приклад наочно показує слабку сторону сумарних адитивних показників.

Запропонована методика заснована на вивченні параметрів геохімічного поля, мінливості концентрацій його елементів під дією різних факторів, природних чи техногених [8].

Під геохімічним полем при цьому розуміється простір в межах певного геологічного середовища, де встановлюється закономірний розподіл хімічних елементів. Основними параметрами геохімічного поля є концентрації елементів, форми їх знаходження і характер розподілу. Існує закономірність: чим вище середній зміст елемента в досліджуваному середовищі, тим стійкіше характер його розподілу в геохімічному полі.

Нормальне (фонове) геохімічне поле характеризує відносно стійку рівновагу в межах досліджуваного генетично однорідного середовища в просторі, де процеси, що призводять до значного перерозподілу елементів, не виявлені або виражені незначно. Генетично однорідне середовище формується в рамках єдиного, односпрямованого петрогенетіческого або фізико –хімічного процесу, що протікає в певний інтервал часу.

Генетично однорідні середовища характеризуються стійким нормальним геохімічним полем, яке представлене певним спектром елементів. Існує набір індикаторних елементів, характер розподілу яких типовий не в загальному, а тільки для того чи іншого компонента середовища. Тому фонові концентрації елементів різних компонентів середовищ відрізняються.

В ідеально–нормальному (абстрактному) геохімічному полі однорідного за структурно–речовими параметрами середовища коефіцієнти концентрації всіх елементів у всіх його ділянках близькі одиниці. Будь–яке накладення вторинних природних або техногенних процесів, що супроводжуються перерозподілом, привносом чи виносом елементів, призводить до зміни параметрів первинного геохімічного поля. Ці зміни фіксуються як аномалії, які займають певні ділянки в рамках досліджуваного простору геохімічного поля. У цих ділянках відзначається закономірна нарушенність параметрів первинного геохімічного поля, ступінь прояву якого залежить від інтенсивності перерозподілу, переважно привносу елементів. Ці аномалії мають накладений вторинний характер і пов'язані з певними джерелами та процесами.

Виходячи з цього, завдання з виявлення аномальних ореолів зводиться до визначення ділянок з порушеним первинним геохімічним полем. Запропонована методика дозволяє це реалізувати за допомогою вивчення дисперсії розподілу елементів, яка в даному випадку є мірою розсіювання коефіцієнтів концентрацій елементів навколо їх середньої величини в межах однієї проби. Для цього необхідно здійснити такі розрахунки:

  1. розрахувати коефіцієнти концентрації елементів (як відношення концентрації елементів до його фону;
  2. визначити ступінь порушеності первинного геохімічного поля, розрахувавши статистичну дисперсію розподілу коефіцієнтів концентрації елементів для кожної проби [8].

У фоновому геохімічному полі, де коефіцієнти концентрації всіх елементів прагнуть до одиниці, дисперсія їх розподілу буде близькою до нуля, що характеризує відсутність порушеності поля. Відхилення Кс навіть одного елемента від середнього в межах проби, особливо в бік збільшення, призводить до розмірного зростання дисперсії. Чим вище зростання Кс одного або кількох елементів, тим вище дисперсія розподілу і відповідно ступінь порушеності геохімічного поля. Тому розрахункова статистична дисперсія в даному випадку служить комплексним показником аномальності (КПА). Застосовуючи КПА, розрахунки можна вести за великим спектром елементів; для всіх типів середовищ, для яких розраховані фонові концентрації.

КПА розраховується для макрокомпонентів і мікроелементів роздільно. Це обумовлено різною їх роллю, характером розподілу, рівнем концентрування і формою перебування у геологічних процесах і утвореннях. КПА доцільно застосовувати при екологічних дослідженнях, наприклад, для оцінки ступеня небезпеки грунтів як комплексного показника забруднення.

РОЗДІЛ II

Другий розділ присвячений природним і техногенним факторам і процесам формування ореолів забруднення грунтів і водного середовища у зв'язку з діяльністю ТЕС.

Ореоли забруднення по відношенню до джерела мають закономірну зональну будову і формуються під впливом природних і техногенних факторів. Розглянемо фактори та процеси формування ореолів забруднення на прикладі Зуєвської теплоелектростанції (рис. 1).

Зуєвска ТЕС

Рисунок 1 —Фотознімки Зуєвської ТЕС

Серед головних природних факторів можна виділити кліматичні та ландшафтно –геохімічні. Клімат досліджуваного району континентальний, з характерним жарким сухим літом і помірно холодною з опадами зимою. В осінній період для району характерні підвищена вологість і тумани, які сприяють осадженню забруднюючих речовин викидів на меншому видаленні від джерела і більш концентровано. Вітри переважають сухі, які взимку супроводжуються морозами, хуртовинами, а влітку дуже часто посухою і пиловими бурями. У посушливі періоди з підвищеною температурою повітря і низькою відносною вологістю виникають суховії, які є причиною інтенсивного розвитку вітрової ерозії. Вітер підсилює процес цвітіння, коли в чаші золовідвалу утворюються сухі пляжі золошлаків. Тому вітер є фактором міграції зважених часток, різних димових і газових викидів, впливає на диференціацію елементів та їхніх сполук. Кількість, якість і хімічний склад атмосферних опадів є прямими чинниками, що безпосередньо впливають на гідрологічний, гідродинамічний і гідрохімічний режими терріторій. Немаловажное значення має температурний режим. У холодну пору року частіше відзначається підвищення рівня забруднення при зниженні температури, і як наслідок збільшення кількості викидів шкідливих речовин в атмосферу та їх осідання на поверхні землі.

Рельєф визначає напрям поверхневого стоку і підземного потоку, дозволяє встановити межі зон впливу джерел забруднення. В цілому рельєф території характеризується значною крутизною схилів. Ухил поверхні орієнтований на південь і південний схід — до тальвегу б. Вел. Скелювата. Води, що по ній дренуються, разом з поверхневим стоком по мережі струмків стікають у р. Кринка, надаючи, таким чином, безпосередній вплив на гідрологічний і гідрохімічний режими річок. В районі вододільних просторів форми рельєфу плавні, у міру наближення до долин річок та балок ухили зростають, проявляються процеси яроформування і площинного змиву.

У районі розташування золовідвалу Зуєвської ТЕС виділяються три типи геохімічних ландшафтів: біогенні, абіогенні і техногенні. Рельєф, як і вітрова ерозія впливає на характер розподілу важких металів у грунтах. У елювіальних ландшафтах може спостерігатися видування більш легких частинок грунтів і накопичення важких металів з більшою атомною масою у верхньому грунтовому горизонті. Ерозійні процеси характерні для ландшафтів вододілів, які обумовлені не тільки природними умовами, а й нераціональною господарською діяльністю. Ландшафти лісопосадок, поширювані уздовж сільськогосподарських угідь, є своєрідною перепоною для розповсюдження забруднюючих речовин розсіюючих в атмосферному повітрі. У цілому дані ландшафти роблять впливу на стан грунтів, умови міграції та мовні забруднювачів.

Основним елементом гідрографічної мережі району розміщення Зуєвської ТЕС є річка Кринка. У межах досліджуваної ділянки річка має загальний напрямок течії з півночі на південь. На базі р. Кринка для промислових та господарсько –побутових потреб створені Волинцевське, Ханженківське і Зуєвське водосховища. На базі її правої притоки р. Вільхівка створено Вільхівське водосховище.

В межах району діяльності ТЕС виділяються водоносні горизонти четвертинних відкладень і водоносні комплекси тріщинуватих зон корінних порід карбону. Водовмещающімі породами є тріщинуваті зони пісковиків і аргілітів. У зонах інтенсивної тріщинуватості водоносні горизонти зливаються і утворюють єдиний водоносний комплекс, часто з вільною поверхнею. Харчування водоносних комплексів відбувається за рахунок інфільтрації атмосферних опадів і перетікання води з верхніх водоносних горизонтів.

Підземні водоносні горизонти є незахищеними від впливу золовідвалу. Забруднення вод пов'язано з інфільтрацією техногенних вод з золовідвалу і атмосферних вод, що містять вимиті з грунтового шару токсичні і забруднюють елементи. Просторова структура формування ореолу забруднення обумовлена в основному напрямком руху грунтових вод, фізико–механічними і фізико–хімічними властивостями водовмісних порід, а також тектонічним будовою ділянки. Вогнища забруднення, як правило, приурочені до ділянок поширення пісковиків. Ці породи, володіючи великою тріщинуватістю і високими фільтраційними властивостями, сприяють більш вільної міграції забруднюючих елементів з чаші золовідвалу в грунтові води. Аргіліти мають водотривкі властивості. У сукупності з добре розвиненими у глинистих мінералів, що входять до складу аргілітів, сорбційними властивостями, ці породи забезпечують осадження речовин&nddash;забруднювачів на вільній поверхні глинистих мінералів, а також практично виключають просочування інфільтратів в підземні води.

Забруднення водного середовища в зоні впливу Зуєвської ТЕС відбувається безпосередньо шляхом інфільтрації в підземні джерела і скидів у водойми [10]. Забруднення грунтів при цьому відбувається за рахунок пилової навантаження і впливу відходів виробництва ТЕС.

Техногенні фактори, що впливають на формування ореолів забруднення грунтів і водного середовища, пов'язані з викидами ТЕС димових газів; полігонами відходів (золовідвал); промисловою діяльністю підрозділів ТЕС (мазутне господарство, вугільний склад, золошлакопроводи); скидами нагрітих вод у водосховище. Відповідно до класифікації джерел забруднення атмосфери ТЕС є безперервно діючим джерелом зі змінним у часі нагрітим викидом висотного характеру.

Безпосередній вплив на навколишнє природне середовище в районі ТЕС надають відходи 4 класу небезпеки: золошлаки, шлам водопідготовки. Стічні води та зливові стоки з територій ТЕС, забруднені відходами технологічних циклів енергоустановок, і містять ванадій, нікель, фтор, феноли та нафтопродукти при скиданні у водойми впливають на якість води. У водах золовідвалу часто перевищує норму мінералізація, барій, ванадій, залізо, кобальт, нікель, мідь, цинк, свинець, кадмій. Вплив золовідвалу на склад підземних вод виражається в підвищеній концентрації важких металів, Mn, Al, Co, Ni, Bi, Be. В напрямку від золовідвалу до річки Кринка фіксується закономірна зміна хімічного складу вод. Хімічний склад вод змінюється в зв'язку з інфільтрацією в грунт виробничих стоків, які містять забруднюючі компоненти.

Основні елементи–забруднювачі грунтів — кобальт, мідь, молібден, свинець, кадмій, селен, стронцій. На забруднення грунтів території навколо Зуєвської ТЕС впливає низка джерел впливу: сільськогосподарська та виробнича діяльність, населені пункти, автомобільні та залізничні магістралі. Таким чином, взаємодія даних факторів визначає умови міграції і локалізації шкідливих речовин у грунтах і водному середовищі, тобто умови формування аномальних ореолів забруднення.

РОЗДІЛ III

Для повноцінної і об'єктивної оцінки впливу досліджуваних об'єктів необхідним моментом є характеристика умов у межах територій, що описується в третьому розділі магістерської роботи. У числі природних умов територій досліджень виділяються: рельєф, геоморфологічні і кліматичні умови; геологічна будова і гідрогеологічні умови. Важливою є характеристика техногенних умов, господарської діяльності та технологічних процесів; наявність додаткових джерел забруднення, що впливають на стан природного середовища, а також характер, масштаб і інтенсивність впливу людської діяльності в межах території досліджуваного об'єкта.

РОЗДІЛ IV

У четвертому розділі представлена порівняльна оцінка ступеня забруднення грунтів зон впливу ТЕС комплексними показниками. Розрахунок геохімічних показників проводився згідно з описаною раніше методики, за даними результатів хімічного аналізу грунтів. Розглянемо отримані показники на прикладі одного з об'єктів досліджень —золовідвалу Зуївської ТЕС.

Вплив на грунти і рослинність обмежено найближчій периферією золовідвалу (до 300 м). Забруднення відбувається в процесі цвітіння сухих пляжів золошлаків в чаші золовідвалу. Для оцінки ступеня небезпеки забруднення грунтів був розрахований сумарний показник забруднення (Zс) і статистична дисперсія розподілу коефіцієнтів концентрації елементів для кожної проби (табл. 1)

Таблиця 1—Розрахунок сумарного показника забруднення і статистичної дисперсії розподілу коефіцієнтів концентрації елементів

№ 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 більшій частині території відзначається небезпечний ступінь забруднення (32–128 Zc), яка контролюється чашею золовідвалу, його контурами, поширюючись на південь, південний захід. Ділянка надзвичайно небезпечного рівня забруднення (Zc > 128) виділяється в 200 м від золовідвалу і контролюється п. № 7 і п. № 9. Ореол сумарного забруднення грунтів оконтурювати з півночі від золовідвалу п. № 16 і з заходу п. № 5 з помірно–небезпечним рівнем забруднення, зі сходу п. № 15 і з півдня п. № 13 допустимим рівнем забруднення.

Максимальні значення дисперсії розподілу коефіцієнта концентрації елементів також характерні для основної частини досліджуваної території і коливаються в межах 256,78–909,37. Ореоли, картіруемие по даному показнику, загалом схожі з ореолами, виділеними за Zc, але більш точно відображають їх просторову приуроченість.

РОЗДІЛ V

У п'ятому розділі представлена оцінка ступеня забруднення водного середовища зон впливу ТЕС на основі комплексних показників. Основний вплив золовідвал Зуєвської ТЕС надає саме на поверхневі і підземні води. Це обумовлено тим, що дебалансова, освітлена вода з підвищеною мінералізацією, жорсткістю, з високим вмістом сульфатів, хлоридів, натрію та деяких інших компонентів скидається по струмку б. Скелевата в р. Кринка. Підземні води відчувають більш локальний вплив у процесі інфільтрації зольних вод у водоносні горизонти.

Вивчення впливу золовідвалу Зуєвської ТЕС на водне середовище проводилося на основі результатів хімічного аналізу проб поверхневих і підземних вод, були розраховані сумарні показники концентрації (CПК) за органолептичною і санітарно–токсикологічною ознаками (табл. 2)

Таблиця 2—Розрахунок сумарного показника концентрацій (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

Найбільше забруднення підземних вод виявлено за групою показників, включених в органолептичну ознаку. Суммарное забруднення підземних вод за цією ознакою практично у всіх місцях відбору проб перевищує допустимий рівень.Основнимі забруднювачами є сульфати, максимальний ступінь концентрації яких спостерігається в П –21 (3,72 ГДК). На ступінь забруднення також впливають хлориди, марганець і залізо, показники яких в більшості проб перевищують гранично–допустимі. Ореол сумарного забруднення має локальний характер появи, просторово і генетично пов'язаний з золовідвалів. Велика частина території характеризується високим ступенем забруднення (від 4 до 8 СПК). Епіцентр високого ступеня забруднення контролюється чашею золоотвідвалу розподіляється відповідно до напряму руху підземних вод на захід і південний захід. При цьому на форму ореолу забруднення впливають геолого –структурні особливості ділянки (зона розлому сприяє розширенню ореолу на південний захід від золовідвалу). Точкова аномалія надзвичайно високий ступінь забруднення в п. 21 обусмовлена переважанням тут пісковиків.

Основними забруднювачами за санітарно–токсикологічному ознакою є ртуть (Hg), свинець (Pb), кадмій (Cd) і бром (Br), які в процесі фільтрації забруднених вод осідають на геохімічних бар'єрах, зв'язуючись речовиною вміщуючих порід. Рівень забруднення змінюється від припустимого (менше 1 СПК) до надзвичайно високого (більше 10 СПК). Ореоли забруднення компонентами санітарно-токсикологічного ознаки також контролюється золовідвалами.

Згідно запропонованої методики були розраховані коефіцієнти концентрації по відношенню до фону (Кс) і визначена статистична дисперсія розподілу коефіцієнтів концентрації елементів у кожній пробі окремо для мікроелементів і макрокомпонентів (табл. 3, 4)

Таблиця 3—Розрахунок статистичної дисперсії розподілу макрокомпонентів

№ 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

Таблиця 4—Розрахунок статистичної дисперсії розподілу мікроелементів

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

Дисперсія розподілу макрокомпонентів в більшій частині характеризується значеннями, що не перевищують 41,35, в пр. № 1 вона досягає максимального значення – 52,69. Високі значення коефіцієнта концентрації сульфатів спостерігаються в П –21, хлоридів — у П –53. Мінімальні значення дисперсії для мікроелементів (не більше 0,50) спостерігаються в П –39, П –15, П –55, П –27. Високими коефіцієнтами концентрацій основних елементів –забруднювачів (Hg, Pb, Br, Cd) характеризуються П –21, П –42, П –45, П –20, П –10. В цілому, ореоли забруднення, виділені за дисперсією збігаються з ореолами, откартірованнимі по СПК, але більш точно ідентифікують аномалії в напрямку від золовідвалу.

Висновки

Таким чином, в результаті застосування різних методик, на основі всіх визначених геохімічних показників картіруются ореоли забруднення грунтів і водного середовища. Визначаються осередки забруднення, їх просторова приуроченість, концентраційна зональність техногенних ореолів. Комплексні ореоли, що виділяються за КПА, Zc і СПК, мають близькі обриси, просторову приуроченість і аналогічну концентраційну зональність.

Епіцентри ореолів забруднення, що картувались відповідно до існуючої і пропонованої методикою збігаються. Однак запропонована методика дозволяє більш точно і достовірно оцінити ступінь забруднення досліджуваних середовищ.

В даний час дослідження не завершені. Аналогічні розрахунки проведені ще для двох об'єктів: Кураховської та Старобешевської ТЕС. Остаточні магістерська робота буде оформлена в січні 2012 року.

ЛІТЕРАТУРА

  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 | Біографія