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 | 4 |   ...   | 5 |

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА И РАЙОНИРОВАНИЕ АНТРОПОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ГОРНОДОБЫВАЮЩЕЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ НА ПОВЕРХНОСТНЫЕ И ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ ПРИКАСПИЯ (В ПРЕДЕЛАХ АСТРАХАНСКОЙ

-- [ Страница 2 ] --
Данные Годовые годы , г/л / рН
промыслово-производственные дождевые производственно-дождевые ЕСР
В-блок КНС-10 КНС-9 КНС-1 КНС-5 КОС-2 ЕСР
вход выход
1987
1988
1989
сред. годовые 1,8 6,8 2,0 2,3 1,6 1,7
Годовые 1990
1991
1991
сред. годовые 1,16 1,7 1,4 2,0 1,77 2,4
сред. многолетние 1,43 4,2 1,7 2,1 1,7 2,0
В целом (без В-блок) 2,1

Величины рН преобладающей части стоков близки к нейтральным; редко они слабощелочные или слабокислые; Eh от -35 – -75 до +145 – +400 мВ.

За счет ионно-солевого комплекса из пылеватых песков зоны аэрации поступает, по данным водных вытяжек, в стоки 400 мг/л и более веществ; из тех же песков по данным взаимодействия с ними экспериментальных растворов – около 700 мг/л веществ (Рис.1).

В целом, в зоне аэрации стоки и атмосферные осадки получают дополнительно около 0,7 г/л веществ и из зоны аэрации выходят с минерализацией (2,5 г/л + 0,7 г/л), равной в среднем 3,2 г/л.

Режимными данными за период с начала эксплуатации месторождения до настоящего времени для участков водоносного комплекса с техногенными объектами на которых формируются стоки, установлено: а) уменьшение минерализации подземных вод; б) глубин их залегания; в) повышение их уровней (Рис.2).

Установлено также:

  • Уменьшение минерализации вод носит характер пространственно-временной изменчивости, обуславливаемой разнообразием ее значений в стоках с различных объектов и в стоках установок, приуроченных к объектам.
  • Существенное уменьшение минерализации вод на участках инфильтрации стоков приурочено к начальному периоду освоения месторождения с 1986 по 1991 г.г.

 График зависимости М растворов от времени при различных рН (по данным-32

Рис. 1. График зависимости М растворов от времени

при различных рН (по данным лабораторного эксперимента):

Растворы: углекислотный – сернокислотный

Параллельный эксперимент (сернокислотный р-р)

Соответствие по оси ОХ: 1 – 1, 2 – 10, 3 – 120 мин

  • Существенное влияние на конфигурацию участков с уменьшающейся минерализацией вод фильтрационных свойств пород, проявляющееся большими размерами этих участков при их сложении песками и меньшими – песчано-глинистыми разностями.

Как показано выше на рассматриваемой территории среднемноголетняя, схематизированная для разных объектов и установок, измененная в зоне аэрации минерализация стоков, поступающих на уровень подземных вод составляет около 3,2 г/л; минерализация подземных вод природного формирования – 20-30 г/л.

Рис. 2. Многолетний техногенный режим минерализации и уровня подземных вод на территории АГПЗ: (I,II,III – этапы подтопления с начала работы АГПЗ)

Изменения минерализации подземных вод природного характера под влиянием инфильтрующихся стоков в целом имеет две направленности: первая – под влиянием стоков минерализация подземных вод возрастает, происходит загрязнение; условие: М стоков > М подземных вод, что свойственно природно-техногенным системам в районах с гумидным климатом. Вторая направленность – минерализация подземных вод уменьшается; условие: М стока < М подземных вод; при этом загрязнение отсутствует. Это свойственно аридным условиям.

Уменьшение минерализации вод природного формирования под влиянием стоков мы относим на счет процесса смешения подземных природных вод со стоками.

Преобразование соединений серы в подземных водах в условиях освоения АГКМ. Техногенное влияние накладывается на подземные воды с природным формированием сульфат-иона, характеризующегося наибольшим распространением в количестве 1,0 до 4-5 г/л при минимуме десятые, максимуме 7 и > тысяч мг/л. Высокие концентрации SO42- – результат формирования фоновых подземных вод под существенным влиянием морских вод Каспийского бассейна (М > 20 г/л) и ионно-солевого морского комплекса пород (М водных вытяжек > 1,0 г/л). Корреляционная связь SO42- с М, Cl-, Na+, Mg2+ в водах составляют соответственно 0,8; 0,7; 0,8; 0,7.

В водах верхней части разреза распределение сульфат-иона существенно неоднородно вследствие влияния на них рельефа, осадков, испарения и пр. На больших глубинах распределение сульфат-иона более равномерно; на участках значительной мощности разделяющих QIIhz и QIIIhv глин концентрация сульфат-иона в водах под глинами существенно – на 0,5-1,5 г/л и более, ниже по сравнению с концентрацией в водах хвалынских отложений, что обусловлено его восстановлением до сероводорода при пониженных Eh. Содержание H2S в водах – единицы мг/л. Характерные солевые формы для сульфат-иона: Na2SO4 > MgSO4 > CaSO4.

Техногенные источники сульфат-иона в подземных водах – атмосферные осадки со средним содержанием сульфат-иона около 14 мг/л (с диапазоном в дождевых осадках 4-33 мг/л, снеговых 2-18 мг/л).

Стоки по среднемноголетним данным (1998-2003 г.г.) содержат сульфат-ион в количестве 65-558 мг/л; по среднегодовым 150-360 мг/л; по годовым в диапазоне для большинства объектов периода наблюдений от 80-90 до 713-888 мг/л. С наибольшими среднегодовыми концентрациями SO42- (вследствие испарения) в диапазоне 356-888 мг/л выделяется ЕСР.

В целом, в зону аэрации поступает с атмосферными осадками и стоками 300-400 мг/л сульфат-иона.

В зоне аэрации в эти растворы из пород по данным водных вытяжек входит около 300 мг/л сульфат-иона (в форме хорошо растворимых солей натрия и магния), при растворении гипса (термодинамическое моделирование) 20-30 мг/л сульфат-иона. Одновременно, часть SO42- растворов вследствие сульфатредукции преобразуется в H2S.

Концентрации сероводорода по данным 1988-89 г. г. в подземных водах техногенных объектов территории АГКМ составляют (мг/л): АГПЗ (газоперерабатывающий завод) – до 2,0-2,5 (отдельные случаи 15,47 и 19,58); КОС до 0,73-0,98 (редко > 1,0); ЕСР, ЗПО до 0,7-0,9; ВОС 0,1.

Формирование сероводорода в зоне аэрации связано с восстановлением сульфат-иона с помощью сульфатредуцирующих бактерий, отбирающих кислород у сульфат-ионов при использовании необходимого для этого энергетического материала органического вещества: SO42- + 2Сорг. + 2H2O H2S + H2O + 2CO2. Дать количественную оценку процессу сульфатредукции невозможно вследствие затрат серы сероводорода на образование вторичных сульфидов (процесс свойственный песчано-глинистым породам). В подземных водах на участках поступления в них стоков концентрация сероводорода составляет единицы мг/л.

Преобразование сульфат-иона в подземных водах. По режимным данным на участках утечек стоков содержание сульфата в подземных водах естественного формирования постоянно (4-5 г/л) уменьшалось до 40-70 мг/л вследствие их смешения со стоками меньшей концентрацией SO42- и атмосферными осадками.

Также процесс смешения подтверждается характером распределения изотопа серы сульфата в подземных водах и других средах. Своеобразие его распределения в разных средах косвенно подтверждает процесс смешения подземных вод со стоками.

Так, атмосферные осадки и речные воды (Волга, Бузан и др.) имеют незначительное превышение по изотопу серы сульфата над фоновым его составом; подземные воды по изотопному составу серы сульфата четко подразделяются на соответствующие естественному и техногенному формированию. В пределах техногенных объектов наибольшие значения изотопа атмосферных осадков, снега, подземных вод в пробах, расположенных в максимальной близости от техногенных объектов; режим изотопного состава вод и др. характерен для техногенных условий.

По особенностям распределения изотопа серы сульфата в разрезе воды водоносного комплекса отличаются утяжелением до глубин – около 10 м. Ее можно принять за глубину распространения в разрезе процесса смешения стоков с подземными водами.

Таким образом, за основной процесс, контролирующий формирование сульфата в подземных водах в период эксплуатации нефтегазовых месторождений, взят процесс разбавления минерализованных природных подземных вод вследствие смешения их со стоками, имеющими низкие концентрации сульфат-иона по сравнению с доэксплуатационным периодом и приводящим вследствие этого к снижению концентрации сульфата.

Из второстепенных учтен фактор высоких температур приводящих к образованию на отдельных установках АГПЗ к выпадению твердых CaSO4 и процесс сульфатредукции понижающий концентрацию сульфат-иона в водах смешения.

В основу типизации подземных вод по формированию сульфат-иона заложена количественная оценка процессов.

Преобразование соединений азота в подземных водах в условиях освоения АГКМ. Формирование соединений азота в подземных водах до эксплуатации Астраханского газоконденсатного месторождения связано с разложением азотсодержащих органических соединений пород и почв, поступлением азота из атмосферы в газообразном состоянии и в составе атмосферных осадков. В связи со слабым развитием в аридных условиях почвенного слоя в целом и почв, обогащенных органическими веществами в частности, а также незначительного содержания органики в породах верхней части геологического разреза эти источники определяют относительно малые (преимущественно десятые – первые единицы мг/л) концентрации азотных соединений в подземных водах.

Но, вследствие широкого развития в доэксплуатационный период на территории АГКМ сельского хозяйства содержание азотных соединений в водах четвертичного водоносного комплекса оказалось повышенным; NH4+ до 20 и >, NO3- до 8 и >, NO2- до десятых мг/л.

За верхний предел фоновых концентраций в подземных водах, на которые накладывалось с 1986 г влияние разработки месторождения нами приняты (данные гистограмм, построенные по материалам 1956 г): для NH4+ = 7,1, NO3- = 2,1 мг/л.

В период эксплуатации АГКМ основным источником поступления азотных соединений в подземные воды явились атмосферные осадки, стоки.

В атмосферных осадках и стоках первичная форма азотных соединений – NH4+: она формируется при разложении органики, что подтверждается высокими корреляционными связями NH4+ в подземных водах техногенной области территории АГКМ: с фенолами летучими – 0,66, нелетучими – 0,48, жирными кислотами 0,60, с битумоидами – 0,59, с цинком – 0,5.

В атмосферных дождевых осадках, характеризующихся минерализацией 0,03-0,93 г/л, концентрация (мг/л) NH4+ единицы – редко первые десятки (до 24); NO3- следы – единицы, редко первые десятки (17,3); NO2- сотые – десятые (до 0,9). В снеге концентрации азотных соединений меньше, чем в дожде, но выдерживается соотношение: NH4+ > NO3- > NO2-.

В стоках содержание азотных соединений незначительно превышает их содержание в атмосферных осадках: NH4+: от единиц до первых десятков (0,15-45); NO3-: от нулевых концентраций до первых десятков (0,0-31); NO2-: от сотых-десятых до единиц и первых десятков (0,0-18). Наиболее частые концентрации: NH4+ = 3-4; NO3- = 1,5-3,0; NO2- = 0,3-0,5 мг/л.

По многолетним данным концентрация форм азотных соединений характеризуется изменчивостью; максимальные концентрации азотных соединений в промысловых стоках, меньшие в производственных, минимальные в условно-чистых при сохранении NH4+ > NO3- > NO2-. рН преимущественно околонейтральные, Еh близки к восстановительным.

В зону аэрации азотные соединения в период эксплуатации месторождения поступают со стоками и атмосферными осадками, содержащими по средним многолетним данным (мг/л): NH4+: 19, NO3-: 15.

На выходе из зоны аэрации по данным анализа подземных вод на их уровне концентрация NH4+ около 0,3-0,5 мг/л и меньше; NO3- < 0,3 мг/л. То есть в зоне аэрации из техногенных растворов (стоков и атмосферных осадков) происходит существенное удаление и предположительно адсорбцией. Обоснование реальности протекания этого процесса: 1. устойчивое состояние аммонийной формы на участках инфильтрации стоков ввиду сохранения стоками их восстановительных условий (Еh от +100мВ до минусовых значений) поддерживаемых наличием в них органики (70 и > мг/л). Восстановительные условия исключают окисление аммония и этот процесс не может рассматриваться к удаляющий данный компонент из стоков; 2. состояние системы «сток – порода зоны аэрации» благоприятствует протеканию адсорбционного процесса на что указывают: а) содержание NH4+ в стоках и атмосферных осадках (19 мг/л) в 5,4-3,4 раза (или на 13,5-15,5 мг/л) превышает его содержание в породах (3,5-5,5 мг/л по водным вытяжкам из пород); это обусловливает наличие в поверхностном слое частиц породы сорбционных зарядов; б) значительные емкостные свойства пород зоны аэрации определяемые с пылеватостью песков и минеральным составом глинистых фракций: монтмориллонита (1-30%); гидрослюды (13-65%), каолинита (5-10%). Емкость поглощения песков: 6,4-14,4 и >; глин: 27-45 и > мг.экв./100 г.

Преобразование NO3- стоков и атмосферных осадков в зоне аэрации заключается в восстановлении до газообразного молекулярного азота по схеме: 2NO3- + 3C N2 + 3CO2 при участии бактерий-денитрификаторов. Из растворов-загрязнителей выводится около 10 мг/л NO3-.

Численное моделирование процесса адсорбции иона аммония в зоне аэрации. Вычисляется количество лет (, год) необходимых для исчерпания сорбционных ресурсов зоны аэрации (V сорбц., мг/экв) при процессе адсорбции иона аммония стоков и атмосферных осадков песчаной породой зоны аэрации (m, мг-экв./год) в границах АГПЗ по формуле: ; ==1000 лет. В дополнение мы провели экспериментальное моделирование зависимости адсорбции от времени и состава раствора, взаимодействующего с песками зоны аэрации территории АГКМ. Методика и результаты лабораторных опытов описаны в главах 4, 5 диссертации. По данным результатов распределения иона аммония в водных растворах, взаимодействовавших с песками путем обратных задач были определены содержания NH4+ в песках.

Были рассчитаны коэффициенты сорбции NH4+ песками по семи опытам при времени 1, 10, 120 минут в пределах каждого опыта. Коэффициент сорбции условно рассчитан как константа сорбции Генри:

.

На основании хорошей сходимости расчетных величин Ксорб., полученных в опытах с большим временем взаимодействия растворов с песками можно предположить о достижении состояния равновесия по NH4+; при меньшем времени равновесие не достигалось.

В опытах в системе «песок – серная кислота» были получены значительно более высокие Ксорб.(NH4+), что указывает на существенное изменение песка как сорбента; то есть, возрастает сорбционная емкость песка.

Подземные воды. На основании незначительного уменьшения NH4+ и NO3- во временном режиме в подземных водах по сравнению со стоками, поступающими из зоны аэрации можно сделать вывод об изменении концентраций азотных соединений в водонасыщенной части комплекса под влиянием смешения.

Во временных изменениях характерной особенностью является повторение этапов развития подтопления на объектах утечек.

По данным гистограмм за период 1987-1992 г. г. установлены закономерности изменения распределения азотных соединений в подземных водах техногенной области, наиболее общие из которых:



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |
 





 
© 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.