авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Комплексная оценка антропогенного загрязнения почв территории иркутской области и разработка мероприятий по их восстановлению

-- [ Страница 2 ] --

Таблица 2

Выбросы токсикантов и твердых отходов в Ангарске ( т/км2)

Год Твердые отходы SO2 CO NOx Аммиак H2S
1997 319,0 620,8 185,4 204,5 4,8 0,3
1998 313,0 655,7 133,3 236,8 3,8 0,8
2002 226,4 516,8 160,8 268,3 2,4 0,8
2004 207,0 549,0 157,8 260,0 2,5 0,7
2005 208,1 563,0 160,9 259,3 2,5 0,8
2006 208,5 558,2 162,4 267,0 2,4 0,8
2007 207,9 549,3 158,9 260,1 2,3 0,8

Основными загрязнителями атмосферного воздуха являются стационарные источники (промышленные объекты) и автотранспорт.

Установлено, что с увеличением расстояния от центра города уменьшается концентрация токсикантов в почве, однако изменение загрязнения не имеет линейный характер. Если возле источника превышение ПДК достигает 3-5 раз, то к 25-километровой зоне превышение достигает двух раз. Выявлены закономерности изменения концентрации с расстоянием от центра со снижением концентрации до 2-2, 5 ПДК в 2 километровой зоне и резким накоплением загрязнений в 5-километровой зоне – до 6 ПДК. Показано, что воздействие токсикантов различного происхождения на почвенный покров с увеличением расстояния от источника загрязнения (город, промышленная зона) изменяется стохастически (рис.2, 3). Зависимость накопления загрязнений в почвенном покрове аналогична рассеиванию примесей в атмосфере. Это позволяет предположить, что основной вклад в загрязнение почв вносит не миграция компонентов в почве и накопление на геохимических барьерах, а абсорбция из атмосферного воздуха.

Рис.2. Распространение водорастворимого фтора в почвах городов

Ангарска и Усолья-Сибирского

Рис. 3. Распространение свинца в почвах городов Зима и Саянск

Отбор проб почв производится на пробной площадке в соответствии с СТБ ИСО 10381-4, ГОСТ 17.4.3.01, ГОСТ 17.4.4.02. Таким образом, состояние почвенного покрова повсеместно в районах деятельности промышленных узлов характеризуется значительным накоплением загрязнений и требует комплексной оценки.

Оценка ущерба от антропогенного загрязнения по пространственно-временной модели производится по формуле 1:

, (1)

где Сk – масштабный коэффициент подобия; Tmax – время жизни компонента природной среды; n – количество уровней системы, для которых производится расчет, в данном случае 3; Ксв – коэффициент связи компонентов природной среды, принимаем равным 3 (почвы, вода и воздух), Снар – степень нарушенности земель; Sнар – площадь загрязненных токсикантами земель; Sобщ – это площадь территории Иркутской области.

Для комплексной оценки состояния почв территории Иркутской области формула преобразована путем ввода вместо степени нарушенности земель (Снар) значения превышения предельно-допустимых концентраций (ПДК) загрязняющих веществ в почвах, как основного показателя воздействия. Масштабный коэффициент подобия Сk рассчитан методом фрактального анализа, заключающемся в определении устойчивости среды к антропогенным воздействиям. Показано, что устойчивость природной среды Иркутской области низкая, что подтверждается, в том числе, высокой сейсмической активностью. Коэффициент Сk определен для территории Иркутской области расчетным путем и равен 2,95. Время жизни компонента природной среды (почвы, рельеф) Tmax принято за 100 лет, исходя из времени формирования 1 см плодородного слоя.

В результате преобразований формула для расчета ущерба, наносимого почвам, принимает вид:

, (2)

Пространственно-временная методика с использованием преобразо­ван­ной формулы определения ущерба позволяет выявить не только распространение, но и плотность загрязнения. Левая часть формулы характеризует пространственные отношения, правая – временную компоненту.

Полученная величина ущерба характеризует временной показатель, определяющий интервал времени, необходимый для восстановления природной среды данной территории (условная временная единица - у.в.е.).

Разработан алгоритм использования методики комплексной экологической оценки почв для двух типов территорий: урбанизированных и вновь осваиваемых.

Комплексная оценка урбанизированных территорий включает следующие этапы (рис. 4):

  • Определение основных источников загрязнения почв.
  • Расчет фрактальной размерности природной среды по параметру порядка.
  • Анализ распространения воздействия по пространственно-временной методике и построение моделей и графиков динамики загрязнения.
  • Графическое представление пространственно-временной модели, построенной на основе полученных данных с целью выявления областей наложения воздействия.
  • Определение областей наложения различных видов антропогенного воздействия.
  • Расчет эколого-экономических рисков при планировании новых производств.
  • Принятие мер, в том числе превентивного характера, с целью исключения наложения воздействий.

 Технологическая схема комплексной оценки урбанизированных территорий -5

Рис. 4. Технологическая схема комплексной оценки урбанизированных территорий

 Покомпонентный анализ ущерба Методика комплексной оценки осваиваемых-6

Рис. 5. Покомпонентный анализ ущерба

Методика комплексной оценки осваиваемых территорий проводится на стадии инженерных изысканий и заключается в следующем:

  • Общий мониторинг природной среды в естественных условиях.
  • Расчет фрактальной размерности природной среды по параметру порядка с целью выявления ее устойчивости к различным видам воздействия.
  • Планирование развития и освоения территорий с учетом уникальности природных ландшафтов.
  • Расчет эколого-экономических рисков при планировании и размещении производств по пространственно-временной методике.
  • Определение границ поселений с целью планирования буферных зон
  • Определение границ и площадей буферных зон.
  • Графическое представление предполагаемых областей воздействия на основе пространственно-временного моделирования.
  • Мониторинг природной среды с целью выявления неучтенных обстоятельств.
  • Принятие превентивных мер на основе данных мониторинга.

Методика комплексной оценки апробирована также на не урбанизированных территориях, в частности, в районе добычи полезных ископаемых, как твердых, так и вблизи месторождений нефти и газа в частности Ковыктинского газоконденсатного месторождения. Выявлено влияние на экосистему, установлена третья и четвертая степень деградации почв в районе месторождения и определен реальный ущерб на почвы исследуемых территории, который составил у.в.е.

2. Выявление наличия зон наложения воздействия токсикантов от различных источников, находящихся на значительном (20-50 км) расстоянии друг от друга, в которых наблюдается превышение уровня загрязнений и обоснование целесообразности создания буферных зон с целью исключения кумулятивного эффекта

Основными источниками загрязнений (фтор, свинец, цинк, ртуть и т.д.) являются предприятия Иркутской области, такие как Ангарская нефтехимическая компания, Ангарский завод полимеров, «Усольехимпром», «Саянскхимпласт», «ИрКАЗ», «БрАЗ», «Востсибэлемент», бывший Ангарский металлургический завод и другие. Более того, большая часть предприятий сосредоточена в пределах городов, что приводит к высокому уровню загрязнения их почвенного покрова.

Анализ загрязнения почв территории Иркутской области токсикантами показал целесообразность выявления областей совокупного влияния различных источников загрязнения.

Предложен алгоритм анализа наложения областей различных видов токсикантов, позволяющий определить плотность загрязнения почв. Методика оценки показана на примере основных промышленных узлов Иркутской области. Методом пространственно-временного моделирования были получены данные для построения карт-схем загрязнений почв (рис. 6).

В соответствии со стандартной методикой отбор проб производится на расстояниях 5, 10, 15 и 25 км от центра города или источника. Ранее считалось, что с увеличением расстояния от центра города концентрация токсикантов уменьшается. Однако проведенный нами анализ многочисленных данных показывает, что имеет место кумулятивный эффект, например, на расстоянии 10-15 км от города Иркутска и на расстоянии 10-15 км от Шелехова концентрация токсикантов увеличивается.

Установлено, что с увеличением расстояния от центра городов Ангарск, Иркутск, Усолье-Сибирское уменьшается концентрация токсикантов в почве, но нужно отметить резкое увеличение концентрации токсикантов в пятикилометровой зоне.

Распространение загрязнения на периферию окружающего пространства достигает 25 – 32 км, что обуславливает появление зон наложения различных типов воздействия токсикантов с возможностью прохождения химических реакций.

При этом наложение областей загрязнения токсикантами, как фактор близости источников воздействия до сих пор не исследован. Наложение таких областей было выявлено в данной работе для городов, расположенных на расстоянии до 50 км друг от друга: Иркутск – Шелехов, Ангарск – Усолье-Сибирское, Зима – Саянск и др.

Представлены карты-схемы близко расположенных городов Иркутской области, учитывающие неблагоприятное воздействие располагающихся рядом промышленных предприятий, как на почвы самих городов, так и на периферию окружающего пространства, особенно в местах наложения влияния токсикантов промышленного происхождения.

 Наложение областей воздействия токсикантов Установлено, что и в границах-8

Рис. 6. Наложение областей воздействия токсикантов


Установлено, что и в границах городов близко расположенные предприятия оказывают повышенное негативное влияние на почвы вследствие возникновения эффекта наложения.

Визуализация данных показала превышение ПДК в несколько раз на расстоянии 10-15 км вокруг городов, расположенных на расстоянии 20-50 км.

Рис. 7. Ущерб, нанесенный территории г. Шелехова, района и области загрязнением почв свинцом (условные временные единицы)

Определены количественные характеристики наложения областей загрязнений. Используя фактические данные, полученные ИУГМС в населенных пунктах Иркутской области, выявлена динамика изменения ущерба в зависимости от уровня загрязнения (рис.7). Для анализа были взяты несколько иерархических уровней с разной площадью восприятия загрязнений (город, район, область).

Видно, что наблюдается значительное по площади пересечение территорий, испытывающих ущерб, от источников воздействия, расположенных в разных населенных пунктах, (т.н. совокупный ущерб) (рис.8).

 Совокупный ущерб, нанесенный территориям Ангарска и Усолья-Сибирского-10

Рис. 8. Совокупный ущерб, нанесенный территориям Ангарска и Усолья-Сибирского загрязнением почв свинцом (условные временные единицы)

Методика, включающая анализ почв, выявление областей наложения токсикантов и методы восстановления нарушенного (загрязненного) почвенного покрова, апробирована на фактическом материале в ГУ МЧС России по Иркутской области.

Рекомендовано, с целью избежания кумулятивного эффекта, создание буферных зон (например, лесополосы), как между городами, так и между отдельными предприятиями.

Технологическая схема комплексной оценки с учетом выявленного эффекта наложения воздействия от токсикантов включает в себя следующее подпроцессы:

  • определяются источники загрязнения с характерными для них токсикантами;
  • рассчитывается фрактальная размерность природной среды по параметру порядка;
  • производится анализ каждого компонента природной среды в отдельности, включающий
  • первичную обработку данных мониторинга,
  • расчет ущерба по традиционной методике,
  • расчет ущерба по пространственно-временной методике с помощью коэффициента пропорциональности,
  • визуализация полученных результатов с целью выявления областей наложения ущерба от различных видов воздействия;
  • осуществляется комплексная оценка природной среды с учетом наложения ущерба по всем компонентам;
  • рассчитываются площади наложения воздействия и риски;
  • определяется комплекс корректирующих действий, включающий
  • корректировку деятельности предприятий – источников загрязнения,
  • создание буферных зон и т.д.

Выявленные превышения ПДК на значительных расстояниях от источника загрязнения указывают на существенные изменения качества почв (рис.8) и вызывают необходимость применения современных технологий очистки почв от токсикантов промышленного происхождения.

3. Повышение качественных характеристик почв на основе технологии санирования разработанной с учетом пространственно-временных особеннос­тей распространения токсикантов в почвенном покрове

По результатам оценки предложен ряд мероприятий по восстановлению качественных характеристик почв.

Санирование является составной частью комплекса технологических процессов, связанных с восстановлением нарушенных земель. При проведении процесса санирования в первую очередь предлагается провести обследование почв на наличие токсикантов. Экспериментально произведен подбор реагентов для санирования. Реагент для санирования подбирается специально для нейтрализации токсикантов, характерных для почвенного покрова Иркутской области, таких, как цинк, свинец, кобальт, молибден, ртуть, сульфаты, фтор.

Так как свинец и все его водорастворимые соединения является одним из наиболее опасных токсикантов на территории Иркутской области, основной объем исследования был направлен на выбор санирующего агента для свинца. Установлено, что токсиканты находятся в почвах в форме оксидов (PbO2, PbO) и гидрокарбонатов (Pb(HCO3)2 Zn(HCO3), Hg(HCO3)2 Ni(HCO3)2). Все гидрокарбонаты свинца хорошо растворимы в воде. Механизм действия агента должен быть направлен на перевод этих соединений в нерастворимые формы (например, карбонаты и извлечение их из почв) и соединения с меньшей токсичностью. Проведенные испытания показали целесообразность использования золы тепловых электрических станций, так как эти золы дают широкие возможности для применения их в процессах санирования почв.

Результат достигается путем введения в почву суспензий, эмульсий или растворов реагента:

Pb(HCO3)2+Na2CO3=2NaHCO3+PbCO3, полученные карбонаты свинца не растворимы в воде и менее токсичны.

Pb (HCO3)2 + зола PbCO3, полученные карбонаты свинца не раствори­мы в воде и менее токсичны.

Технологическая схема извлечения свинца из почвы с помощью золы представлена на рис.9. Концентрация токсикантов в почве при применении данной технологии снижается в два раза. Кроме того, в связи с тем, что помимо органического углерода и азота в состав золы входит значительное число микроэлементов, зола повышает качество почвы и урожая, особенно на плохих землях.

В зависимости от масштаба и характера загрязнения возможны два основных направления санации почв: удаление верхнего слоя грунта на свалку или для переработки на специальных установках; разрушение вредных веществ различными способами непосредственно на месте.

Экономически обусловлено проведение санирования нарушенного и загрязненного почвенного покрова на месте. Санирование проводится в два этапа: технический и биологический.

По результатам проведённых исследований предложена схема санирования почв (рис. 10).

При разработке технологической схемы санирования учитывались следующие факторы:

    • природно-климатические условия района (климатические, геологические, вегетационные);
    • местоположение участка предполагаемой обработки (и, как следствие, решение вопроса о месте проведения санирования);
    • перспективы развития района разработки;
    • показатели химического состава инженерно-геологической характеристики вскрышных и вмещающих пород и их смесей в отвалах;
    • пространственно-временной фактор;
    • наложение областей и как следствие, наложение токсикантов;
    • хозяйственные, социально-экономические и санитарно-гигиенические условия района размещения нарушенных земель;
    • срок использования санированных земель с учетом возможности повторных нарушений;
    • охрана окружающей среды от загрязнения ее пылью, газовыми выбросами и сточными водами в соответствии с установленными нормами ПДВ и ПДК;
    • охрана флоры и фауны.

 Технологическая схема извлечения свинца из почвы с применением золы При-11

Рис. 9. Технологическая схема извлечения свинца

из почвы с применением золы

При выборе технологии восстановления нарушенных земель следует учитывать тот фактор, что процесс санирования обеззараживает почвенный покров и нейтрализует токсиканты (такие как цинк, свинец, кобальт, медь, никель, фтор, ртуть, сульфаты и др.) Более того, санирование улучшает качественные показатели почвенного покрова, в том числе повышает бонитет почв.

Санируемые земли и прилегающая к ним территория после завершения всего комплекса работ должны представлять собой оптимально организованный и экологически сбалансированный устойчивый ландшафт.

 Технологическая схема санирования почв Использование метода санирования-12

Рис. 10. Технологическая схема санирования почв



Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.