ДонНТУ   Портал магістрів

Копилова Ольга Володимирівна

Резюме Біографія Реферат

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

• 1. Загальна характеристика роботи
• 2. Аналіз раніше проведених досліджень
• 3. Методика досліджень
• 3.1. Методика геохімічних досліджень
• 3.2. Методика гефізічних досліджень
• 4. Основні результати роботи
• Перелік використаної літератури

1. Загальна характеристика роботи

Актуальність досліджень

Територія проведення досліджень, паркова зона «Донбас-Арени», має дуже складну геологічну та тектонічну будову. У зв’язку з чим тут спостерігається екологічно та структурно-геодінамічно небезпечні зони, котрі можуть негативно впливати на безпеку життєдіяльності людей.

Оскільки даний об’єкт має важливе значення для України у зв’язку з Євро–2012, а також є зоною відпочинку в м. Донецьку, особливо важливим є вивчення стану геологічного середовища та моніторинг його стану в продовж часу.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами

Робота пов’язана з науково-дослідницькою роботою кафедри КК та ЕГ Н8–07; програмою науково-технічного розвитку Донецької області на період до 2020 року; Державною цільовою екологічною програмою проведення моніторингу навколишнього природного середовища (постанова Кабінету Міністрів України від 05.12.2007 №16761).

Мета роботи

Виявити особливості розподілу в просторі геохімічних показників вод, ґрунтів та ґрунтового повітря на площі паркової зони стадіону «Донбас-Арена», визначити екологічно небезпечні ділянки.

Завдання досліджень

    1.Дослідити стан вивченості питання.

  2. Побудувати карти розподілу геохімічних показників першого водоносного горизонту, визначити ділянки забруднення.

    3. Побудувати карти розподілу геохімічних показників ґрунтів, визначити ділянки забруднення

   4. Провести експериментально-польові дослідження властивостей ґрунтів, виявити їх сучасний стан та вплив на формування ореолів забруднення.

  5. Побудувати карти розподілу геохімічних показників ґрунтового повітря, визначити екологічно небезпечні ділянки.

    6. Провести комплексну оцінку ореолів забруднення.

Об’єкт досліджень

Ділянка паркової зони «Донбас-Арена».

Предмет досліджень

Перший горизонт підземних вод, ґрунти та ґрунтове повітря.

Методи досліджень

Геохімічні методи (літогеохімічні, гідрогеохімічні та атмогеохімічні); методи математичної статистики обробки даних; геофізичні методи досліджень).

Наукова новизна

За даними карт розподілу ореолів забруднення встановлено вплив розломів на осередки забруднення компонентів геологічного середовища. Вперше планується встановити змін фізико-хімічних властивостей ґрунтів протягом року: склад ґрунтового повітря, електромагнітних властивостей ґрунтів. Встановлено, що максимальна зміна показників компонентів навколишнього середовища приурочена до геодінамічно активних ділянок надр.

Практичне значення

Встановлення ділянок розвитку та періодів активізації екологічно небезпечних явищ на ділянці досліджень під час облаштування території.

Особистий внесок автора

Побудовані карти розподілу аномалій в ґрунтах, підземних водах, планується побудова карт аномалій в ґрунтовому повітрі. Визначені особливості накопичення хімічних елементів у водоносних горизонтах, ґрунтах, ґрунтовому повітрі над зонами розломів. Побудовані еколого-геохімічні карти. Встановлені ділянки забруднення та фактори їх формування.

Планується проведення польових геофізичних та атмогеохімічних досліджень, визначення аномалій; встановлення зв’язку ореолів забруднення з існуючими геодинамічними зонами.

Апробація результатів

Результати досліджень доповідались на XXII Всеукраїнській науковій конференції аспірантів та студентів «Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів» (ДонНТУ, 2012); на регіональній студентській конференції «Акуальні проблеми геології та геоекології» (кафедра КК та ЄГ ДонНТУ, 2012).

2. Аналіз раніше проведених досліджень

За останнє десятиліття антропогенний тиск на оточуюче середовище різко розросло. У регіонах з інтенсивно розвиненою промисловістю річки забруднюються стічними водами, відбувається інтенсивне забруднення почви та атмосферного повітря. Порушення та невиконання законів та правил природи, діючих незалежно від волі людей, призвело до того, що Україна та, особливо, Донбас стали регіонами, де склалась дуже напружена, а місцями катастрофічна екологічна ситуація [1].

Донецьк відноситься до найбільш промислово-розвинених міст України. На геологічне середовище міста здійснюється постійний, інтенсивний антропогенний вплив. У зв’язку з цим вивчення розповсюдження ореолів забруднення, причини та закономірності їх формування в парковій зоні «Донбас Арена» є актуальним.

Алексєєнко В.А. у своїй роботі «Єкологічна геохімія» займався вивченням накопичення та розподілу хімічних речовин у компонентах геологічного середовища міської території [2].

Сучасні екологічні проблеми регіонального та глобального масштабу розглянуті в роботі Вронського В.А. «Прикладна екологія» [3].

Стан різних місць існування (атмосфери, гідросфери, педосфери, біоти), їх основні характеристики та принципи функціонування, першочерговість визначення забруднюючих речовин  розглянута в роботі Крупської Л.Т. «Моніторинг середовища існування»[4].

Принципи екологічного картографування в екологічній геології та застосування методів екологічної геології для вирішення природоохоронних проблем розглядається в роботі Абалакова А. Д. «Екологічна геологія» [5].

Загальні питання екології Донецької області висвітлені в роботах Панова Б.С. з соавторами («Сучасні проблеми екології Донецького басейну», «Про техногенний вплив на геологічне середовище на зразку Донецького басейну») та інше [1, 8].

Формування ореолів забруднення поряд з палаючими породними відвалами, причини та розподіл забруднення в почвах міста та області розглядали в своїх роботах Виборов С.Г. [6].  

Вплив геологічних та ландшафтних факторів на забруднення почво-грунтів поля шахти «Південно-Донбаська» №3 вивчали Кучеріна Є.В. та Альохін В.І. [7].

Ці роботи брались за основу в якості зразка, для аналізу закономірності розподілу хімічних речовин в почво-ґрунтах Донецька.

На формування ореолів забруднення можуть впливати як техногенні, так і природні фактори.

Негативно впливати на компоненти геологічного середовища, в межах досліджуваної ділянки, можуть великі промислові підприємства міста. Наприклад, донецькій металургійний завод, горні виработки шахти ім.. Калініна.

Автомобільні дороги, обмежуючі ділянку досліджень, дитяча залізна дорога, стихійні звалища побутового сміття, що знаходились до проведення реконструкції на площадці проведення робот також негативно впливають на почво-ґрунти та підземні води.

Серед природних факторів слід відмітити такі як рельєф, літологічний склад надр території, тектонічні фактори та інше.

Зв’язок активних тектонічних порушень з виникненням геохімічних бар’єрів у своїй роботі описував Алексєєнко В.А. [2].

Проблеми впливу розломів на склад почв розглядали в роботах Пристинської М.В., Койнаша П.В., Альохіна В.И. [12]; Альохіна В. И., Панова Б.С. [13]. Під час розгляду питань авторами було виявлено, що деякі геохімічні аномалії в почвах контролюються розривними структурами. При цьому в почвах ділянки досліджень виявлені екологічно небезпечні аномалії багатьох хімічних елементів: цинк, миш’як, кобальт, нікель та багато інших.

Для виділення та оцінки сучасної активності тектонічних структур використовуються методи структурно-геодінамічного картографування (СГДК) розроблені в 70-ті роки двадцятого століття. Засновниками методів є Рябоштан Ю.С. та Тахтамірова Є.П. серед комплексу цих методів можна виділити – електромагнітний азимутальний. Для вивчення енергомасопереносу дослідження цим методом були проведені Альохіним В.І. [10, 11]. Він встановив, що вздовж тектонічно активних структур відбувається стік енергії та глибинної речовини, відмічається формування родовищ корисних копалин ендогенного генезису різного віку. З чого можна зробити припущення, що в місцях тектонічно активних структур можливо формування не лише родовищ, але й ореолів забруднення різних хімічних компонентів.

В межах Донецька геофізичні дослідження методом СГДК-А проведені в недостатньому обсязі. На вивчаємій площі паркової зони «Донбас-Арена» ці дослідження раніше проводились на окремих ділянках.

Огляд літератури дає можливість зробити висновок про те, що проблемі формування та розподілу ореолів забруднення геологічного середовища приділяється багато уваги, але, не зважаючи на все це, вона залишається мало вивченою. Особливо мало вивчались питання зміни параметрів ореолів в часі у зв’язку з циклічними процесами в природі. Актуальним є розгляд даних з метою виявлення причин утворення ореолів забруднення та можливого їх зв’язку з тектонічними процесами.

3. Методика досліджень

На площадці проведення робот, раніше організацією УКРНІІНТІЗ ДМП «Донбасстройбудівництво» проводились геохімічні роботи, зокрема по відбору літогеохімічних проб та гідрогеохімічних проб, їх лабораторний аналіз, також атмогеохімічні дослідження.

Геофізичні дослідження планується проводити в весняно-осінній час на ділянці паркової зони біля стадіону «Донбас-Арена» за допомогою метода структурно-геодінамічного картографування азимутальним засобом (СГДК-А).

3.1. Методика геохімічних досліджень

 

При геохімічних дослідженнях вивчають розсіяну в середовищах хімічну речовину та геохімічну обстановку порід, хімічний та газовий склад компонентів геологічного середовища. Такі комплексні дослідження дозволяють виділити ореоли забруднення хімічних речовин та інших аномалій, території які вони займають.

Літогеохімічна зйомка на ділянці досліджень здійснювалась з бурінням неглибоких (до 30–40 м) свердловин (за керном).

Гідрогеохімічні дослідження проводились під час буріння свердловин. Проби на аналіз відбирались шляхом дослідницьких відкачок, після довгої прокачки води в свердловинах за для її очищення від домішок.

Весь комплекс аналізів проводився згідно встановленим ГОСТам.

На ділянці паркової зони плануються атмогеохімічні дослідження – вимір вуглекислого газу та метану в ґрунтах. Роботи будуть проводитись з використанням шахтного інтерферометра ШІ-10 та газового аналізатора метану французького виробництва – МХ2100.

Вимір газів буде проводитись за профілями, котрі будуть задаватись по даним детального вивчення геологічної будови площі та за результатами геофізичних робот.

Обробка геохімічних даних проводилась за допомогою програмного пакету SPSS. Попередньо формувались вибірки за компонентами геологічного середовища. Далі виконувались статистичні розрахунки параметрів розподілу та перевищення допустимих концентрацій хімічних речовин у ґрунтах та підземних водах. Нормування концентрації компонентів проводилось за ГДК та регіональним фоном.

Для побудови карт розподілу ореолів забруднення в ґрунтових водах використовувались дані отримані під час розрахунку показника забруднення. Показник забруднення виражає ступінь небезпечності забруднення підземних вод та визначається для кожного з елементів, за якими було встановлено перевищення ГДК у відібраних пробах.

Показник забруднення розраховується за формулою:

ПЗ = С / ГДК, де

С – концентрація елемента в пробі;

ГДК – гранично допустама концентрація цього елементу.

Картування ореолів забруднення проводилось за допомогою комп’ютерної програми SURFER, а також за допомогою таких програм як MapInfo та Photoshop CS5. Були побудовані моноелементні карти в ізолініях, а також карти геохімічних аномалій.  

3.2. Методика геофізичних досліджень

Польові геофізичні дослідження  планується проводити методом структурно-геодінамічного картування азимутальним засобом (СГЛК-А). Даний метод пристосований для картування геодинамічних зон, які впливають на формування ореолів забруднення. Структурно-геодинамічне картування пройшло перевірку в різних країнах, є легким, оперативним та економічно вигідним засобом.

Азимутальна зйомка буде проводитись за допомогою пристрію – ЕФА електронного фіксатора анізотропії. ЕФА є горизонтальною молобазною установкою з жорстким кріпленням магнітних діполей, прибор разрахований на роботу в горному середовищі. Установка відноситься до разряду індикаторних засобів виміру.

За допомогою ЕФА здійснюється оперативне визначення геодинамічних зон за зміною анізотропії електропровідності в покривних відкладеннях. Спостереження проводяться за профілями на відкритих ділянках радіусом біля 1,5 м. Перешкоди при проведенні замірів завдають об’єкти, що мають власне сильне електромагнітне поле (наприклад, ЛЕП). Техногенні покриття (асфальт, бетон), а також природні (лід, сніг), не перешкоджають роботі, якщо їх потужність не вища за 2 м [16].

Мета досліджень – виявлення та реєстрація азимутальної неоднорідності електричних властивостей горних порід поверхневого горизонту на геофізичних пікетах. Зйомку планується проводити за профілями, які будуть задані виходячи з аналізу геологічної будови території та за даними геохімічних досліджень у місцях виявлення ореолів забруднення.

4. Основні резільтати роботи

Площа, що вибрана для проведення досліджень, у адміністративному положенні знаходиться в Київському районі м. Донецька, вона знаходиться в межах існуючого парку ім. Ленінського Комсомолу, в 350 м на північний схід від перехрестя вулиці Челюскінців та проспекту Міра, на вільній від забудови площі (мал.4. 1) [14].

Для виявлення елементів-забрудників у ґрунтах та підземних водах паркової зони «Донбас-Арени» були проведені аналітичні дослідження більш ніж 100 проб ґрунтів та 40 проб підземних вод.

У пробах був досліджений зміст наступних компонентів: у підземних водах – амоній, хлориди, сульфати, нафтопродукти, феноли, Ni, Hg, Cu, Cr, Pb, Cd, Zn, ціанід; в ґрунтах  – Cd, Cr, Cu, Pb, Ni, Zn, Hg, сульфати, нафтопродукти.

Для всіх проб за допомогою пакета програм SPSS були розраховані описові статистики середнього та максимального значення, підвищення ГДК та регіонального фону за елементами та речовинами.

Для підземних вод встановлено підвищення ГДК для сульфатів (у 34 пробах), свинцю (у 21 пробі).

Карта забруднення вод першого водоносного горизонту свинцем показана на малюнку 4.2.

На площі досліджень оброблені аналізи 40 проб почв (на глибині до 1 м) та рихлих відкладень (на глибині 3-5м)

У грунтах на глибині до 1 м вивчені 14 хімічних елементів та сполук, побудовані карти їх розповсюдження на площі, виявлені аномалії, проведена оцінка їх екологічної небезпеки відносно регіонального фону та ГДК. За регіональний фон прийняті значення, отримані  Приазовською геологічною партією в процесі геохімічних досліджень площі степової зони Приазов’я, на яких немає впливу антропогенних чинників. Регіональний фон за цими даними складає: для хрому – 98,2 мг/кг; для свинцю – 19,8 мг/кг. Фоновий зміст сульфат-іону в ґрунтах за деякими даними складає 300 мг/кг.

Як результат проведених досліджень встановлено, що три показники (хром, свинець та сульфат-іон) у ґрунтах та рихлих відкладеннях у деяких точках перевищує як регіональний фон, так і ГДК. Концентрація хрому в ґрунтах у деяких місцях доходить 700 мг/кг, що більш ніж у 7 разів перевищує фонові концентрації та в 7 разів більше ГДК для цього елемента. Свинець перевищує фонові концентрації в деяких точках у 1,5-2 рази, що значно вище встановлених показників, але не є критичним. Зміст сульфат-іону в ґрунтах ділянки трохи перевищує фоновий рівень лише у деяких точках відбору проб.

Карта сумарного показника забруднення ґрунтів  показана на малюнку 4.3.

Аналіз просторового розподілу аномалій хімічних речовин у ґрунтах показує, що більшість аномалій, що перевищують фонові концентрації в 2 та більше рази, встановлені поблизу виходів на поверхню розломів, їх відгалужень та перетинів. Загалом аномалії проходять вздовж зон впливу Французського та Коксового надвигів у південно-східному напрямку, доходячи до стадіону «Донбас-Арена». Спостерігаються також локальні ділянки ураганних концентрацій забруднюючих речовин. Одна з таких ділянок, наприклад, виявлена в зоні лісонасаджень північно-східної частини площі, де виявлено локальні інтенсивні забруднення ґрунтів за всіма показниками.

Частина паркової зони знаходиться у лісосмузі, що уходить майже до дитячої залізної дороги. До початку реконструкції паркової зони тут були невеликі звалища різних відходів, тому логічно припустити, що утворення деяких локальних ділянок ураганного значення можуть бути пов’язані з такими звалищами.

Проведено аналіз складу рихлих відкладень у зоні водонасичення на глибинах 3-5 м. Найбільші концентрації, що перевищують фон у цій зоні характерні для сульфат-іону (у 10 пробах зафіксовані концентрації в 700-1000 мг/кг). Такий стан речей може бути обумовлений наявністю сірководневого бар’єру. Зазвичай такий бар’єр виникає у ґрунтах, коли підземні води зустрічають на своєму шляху виходи глибинних  вод, збагачених сірководнем, виділення газу H₂S за рахунок органічних речовин та інших факторів. Підпитка глибинними водами можлива в зоні впливу Французського та Коксового надвигів, тут раніше спостерігалась  інтенсивні газові аномалії. Не виключені також стоки в  ґрунти міських каналізаційних стоків, що складають сірководневу обстановку. Нижче паркової зони в бік річки Кальміус нами спостерігались виходи таких стоків на поверхню. Умовна схема утворення сірководневого бар’єру показана на малюнку 4.4.