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 |

Эколого-геологические условия полигонов твердых бытовых отходов среднего урала

-- [ Страница 2 ] --

Во введении показаны актуальность исследований, цели и задачи работы, научная новизна и практическая значимость. В первой главе «Состояние проблемы утилизации отходов» приведены условия размещения полигонов бытовых отходов на Среднем Урале, в России и за рубежом, выделены факторы, их определяющие, основные способы обращения с отходами, анализ оценки воздействия полигонов на окружающую природную среду. Во второй главе «Особенности полигонов твердых бытовых отходов и их размещения в геологических структурах Среднего Урала» выполнена типизация полигонов Среднего Урала на примере Свердловской области, дана их инженерно-геологическая характеристика с оценкой степени опасности, выполнен анализ условий размещения полигонов ТБО в геологических структурах Среднего Урала. В третьей главе «Закономерности трансформации эколого-геологических систем Среднего Урала при размещении в них полигонов твердых бытовых отходов» рассмотрены процессы, происходящие в системе «полигон – окружающая среда», включающие процессы в атмосфере, в теле полигона, в породах основания полигона. В четвертой главе «Принципы организации мониторинга окружающей среды при складировании твердых бытовых отходов в структурах Среднего Урала» определены принципы экологического мониторинга на полигонах, методические основы режимных наблюдений на разных этапах существования полигонов, рассмотрены методы обработки экологической информации с использованием баз данных, инженерно-экологические прогнозы состояния геологической среды. В пятой главе предложены методы и способы решения инженерно-геологических и экологических проблем при управлении полигонами твердых бытовых отходов Среднего Урала с использованием глинистых грунтов Среднего Урала в качестве оснований полигонов и осадков водоподготовки и водоочистки как изолирующих экранов, предложена рациональная схема обустройства полигонов. В заключении сформулированы основные результаты выполненных исследований.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Складирование твердых бытовых отходов на полигонах в природных, экологических и экономических условиях Среднего Урала является в современных условиях оптимальным способом их утилизации. Оно должно осуществляться на основе типоморфных характеристик полигонов с учетом физико-географических условий и геолого-гидрогеологических особенностей территорий для минимизации негативного воздействия на окружающую среду (главы 1, 2).

Уральский регион – это горнодобывающий и горноперерабатывающий регион, который насчитывает более чем 300-летнюю историю добычи и переработки полезных ископаемых. Крупные населенные пункты на Среднем Урале развивались вблизи осваиваемых месторождений. Число жителей в них редко превышает 50000 – 150000 человек (кроме гг. Екатеринбурга и Нижнего Тагила). Средние полигоны формируются в городах и районных центрах с населением более 50000 человек, мелкие - в остальных населенных пунктах. В области преобладают средние (4 - 10 га) и мелкие (< 4 га) по размерам полигоны ТБО. Крупные полигоны (> 10 га) сформировались в гг. Екатеринбурге и Нижнем Тагиле (рис.1).

Факторы, влияющие на условия размещения ТБО на Среднем Урале: численность населенных пунктов, их местоположение в региональном аспекте, наличие земельных ресурсов, история развития региона, характер промышленного освоения региона. Большинство свалок (полигонов) ТБО здесь расположены в бывших карьерах, зонах сдвижения горных пород, на отвалах, шламохранилищах, т.е. их местоположение связано с «горнодобывающими элементами рельефа». Доля полигонов ТБО относительно площадей хранилищ отходов мала - менее 10 % (рис.2).

 Соотношение площадей хранилищ отходов в Свердловской области Наличие-0

Рис.2. Соотношение площадей хранилищ отходов в Свердловской области

Наличие нарушенных земель позволяет рассматривать процесс захоронения отходов на Среднем Урале как основной процесс их утилизации.

Суммарная площадь официально учтенных полигонов ТБО на Среднем Урале составила 1248,2 га. Строительство крупных мусороперерабатывающих заводов здесь экономически не выгодно, рациональнее использовать существующие заводы для переработки вторичного сырья.

В настоящее время существует значительное количество способов переработки ТБО: предварительная сортировка, санитарная земляная засыпка, выщелачивание, сжигание, биотермическое компостирование, низкотемпературный и высокотемпературный пиролиз. Все эти

Рис. 1. Местоположение полигонов ТБО на Среднем Урале

способы не совершенны, так как после каждого из них остаются отходы, причем токсичность и опасность их выше, чем у перерабатываемых отходов. Процесс сортировки сопровождает любую технологическую схему переработки и позволяет подвернуть рециклингу от 30 до 40 % отходов. Это относится и к отходам Свердловской области, морфологический состав которых идентичен составу отходов в России и мире. В сезонном и среднегодовом разрезе в составе твердых бытовых отходов преобладают пищевые отходы (35 %), бумага (21 %), стекло (12 %), полимерные материалы (10 %), пластиковые баллоны (7 %), металлолом (5 %), т.е. в основном те исходные составляющие отходов, которые должны попадать во вторичную переработку путем сортировки отходов до их захоронения (рис.3).

 Среднегодовой морфологический состав твердых бытовых отходов Свердловской-2

Рис. 3. Среднегодовой морфологический состав твердых бытовых отходов Свердловской области (Б.П. Ширшов, 2000)

Крупными недостатками процесса захоронения, по мнению многих авторов, являются необходимость значительных площадей земли, землеройной техники и грунта для изолирующих слоев. В горнодобывающих регионах Урала, где имеются нарушенные горными работами и местами размещения отходов добычи земли, а также минеральные нетоксичные отходы, которые можно использовать в качестве изолирующего грунта, последний недостаток не актуален. В качестве изолирующих грунтов полигонов ТБО на Среднем Урале используются вскрышные породы и отходы процесса обогащения руд. Первые - отходы добычи полезных ископаемых, не меняют существенно своих природных свойств и используются преимущественно в качестве строительных материалов (А.Б. Макаров, 2003). Отходы процессов обогащения руд, размещаемые в хвосто- и шламохранилищах, имеют достаточно однородный, фракционированный состав, преимущественно уже не в виде обломков горных пород, а мелко- и тонкообломочных частиц минералов. Отходы металлургического производства, образование которых связано с металлургическим переделом, формируются из продуктов, образующихся при высоких температурах. Шлаковые отвалы черной и цветной металлургии состоят преимущественно из искусственных, в том числе стекловатых, фаз и существенно отличаются от природных образований. Для создания изолирующих слоев могут быть использованы также отходы очистки сточных и питьевых вод и т.п.

Распределение промышленных отходов в разрезе полигонов зависит от условий эксплуатации полигона: при возникновении бытовых свалок в местах скопления промышленных отходов шлаки, шламы и другие промышленные отходы располагаются в нижней части разреза техногенных отложений (полигоны на территории завода АО «Михалюм», в п.Верх-Нейвинский, «Прометей» в г. Каменск-Уральский, полигоны в городах Верхняя Салда, Качканар и др.); если промышленные отходы использовались как изолирующий материал, техногенные грунты с поверхности перекрывают толщу бытовых отходов (полигоны в поселках Б. Седельниково, Горный Щит, Дзержинский и Ленинский в г. Нижний Тагил и др.); на части полигонов промышленные и бытовые отходы размещаются бессистемно (Широкореченский, Северный в г. Екатеринбурге).

Главной особенностью строения полигонов ТБО является их неоднородность. Насыпная плотность ТБО в местах их образования в среднем составляет 0,198 г/см3 и колеблется в пределах 0,150- 0,287 г/см3, плотность в уплотненном состоянии от 0,8 до 1,5 г/см3 (Г.М. Батракова, 2003). С глубиной увеличиваются плотность, влажность и степень влажности отходов, уменьшаются их фильтрационные свойства. Подобная закономерность прослеживается практически на всех полигонах Свердловской области. В нижней части полигонов, расположенных на водоупорном основании, отходы, как правило, водонасыщенные. Фильтрационные свойства отходов также неоднородны: при изучении отходов на полигоне в г. Реж методом наливов в шурфы (20 опытов) коэффициенты фильтрации изменялись по поверхности полигона от 0,038 до 2,02 м/сут. Прочностные и деформационные свойства низкие, со временем происходит увеличение плотности свалочных грунтов, уменьшается влажность, улучшаются прочностные и деформационные свойства (А.М. Гальперин, 1997, Р.С. Зиангиров, 1980). Особенность полигонов ТБО Среднего Урала – наличие техногенной составляющей, типичной для добывающего или перерабатывающего комплексов территорий, где формируются полигоны (полигоны г. Нижний Тагил – отходов черной металлургии, г. Верхняя Салда – титановой промышленности, городов Михайловский и Каменск-Уральский – алюминиевой промышленности, городов Реж и Полевской – никелевые отходы и т.д.). Техногенная составляющая полигонов ТБО зависит от вида промышленных отходов, так, для полигона г. Верхняя Салда она представлена включениями обломков бетона (цемент с кварцевым песком), обломками стружки и сплавов белого цвета, черными силикатными сферами; в районах алюминиевого перерабатывающего комплекса (г. Михайловский) - корундом (Al2O3), байеритом (Al(OH)3), байерит-гиббситом и карборундом (SiC).

По составу складируемых отходов полигоны подразделяются на принимающие: собственно твердые бытовые отходы; твердые бытовые и промышленные отходы (доля промышленных отходов менее 30 %); твердые промышленные и бытовые отходы (доля промышленных отходов более 30 %); твердые и жидкие бытовые отходы (соотношения не регламентируются); полигоны с несанкционированным поступлением отходов, когда не ясны их состав, токсичность, радиоактивность.

Основными природными факторами, определяющими масштабы загрязнения от полигонов ТБО, являются климат, рельеф, густота речной сети. Физико-географические условия Среднего Урала создают благоприятные предпосылки для разложения отходов. В пределах Свердловской области происходит закономерное уменьшение количества осадков с запада на восток. Превышение количества осадков над величиной испарения наблюдается практически на всей территории, за исключением юго-восточной части региона. Коэффициент увлажнения на большей части Свердловской области равен 1,2 – 1,6. В горной полосе Северного Урала он еще выше. На юго-востоке увлажнение становится неустойчивым и недостаточным, коэффициент увлажнения меняется от 1,0 до 0,9-0,8.

Целесообразно в классификацию полигонов ввести характеристики водного режима геосистемы, влияющие на протекание процессов разложения отходов и загрязнения геологической среды. В пределах Среднего Урала для мест размещения полигонов ТБО можно выделить следующие типы водных режимов: промывной (атмосферные осадки промывают отходы и достигают уровня грунтовых вод), непромывной (атмосферные осадки формируют «верховодку» в теле полигона из-за наличия непроницаемых пород основания), паводковый (сезонное затопление отходов в долинах рек), водозастойный (геосистемы с атмосферным и грунтовым питанием отходов). В теплые периоды года атмосферное питание благоприятно влияет на скорость разложения ТБО.

В рельефе Свердловской области отчетливо выделяются полоса Уральских гор и равнины – на юго-западе и на востоке, в западносибирской части области. Как горный, так и равнинный рельефы имеют достаточно сложный характер, обусловленный взаимодействием эндогенных и экзогенных процессов рельефообразования. Значительные перепады высот в горной полосе Урала способствуют формированию больших объемов поверхностного и подземного стоков с территорий. Небольшие перепады высот в равнинной части Урала, относительно ровные территории приводят к тому, что доля поверхностного и подземного стоков в круговороте воды уменьшается.

Поверхностные воды на территории Свердловской области представлены стоком рек Исеть, Пышма, Тура, Тавда, Чусовая, Уфа (см. рис.1). Большая часть рек (Тавда, Тура, Исеть и др.) принадлежат к Обь–Иртышскому бассейну, к речной системе Тобола. На юге, юго-западе области протекают реки Волго-Камского бассейна – притоки р. Камы (Чусовая и Косьва) и р. Белой (Уфа). В пределах горно-складчатого Урала относительно густая речная сеть определяет ограниченность водосборных бассейнов подземных вод. Реки являются областями разгрузки подземных вод. В исследуемых условиях масштабы загрязнения подземных вод в значительной степени ограничены бортами речных долин и их притоков.

По особенностям геологического строения территория Среднего Урала принадлежит трем структурным мегазонам: Предуральского краевого прогиба, открытых структур горно-складчатого Урала и чехла мезо-кайнозойских платформенных отложений Зауралья (О.М. Гуман, С.Г. Дубейковский, А.С. Зайцев, 1986, 1991; О.Н. Грязнов, О.М. Гуман и др., 2000), определяющих условия залегания водоносных горизонтов и комплексов (см. рис.1). Наиболее благоприятная обстановка для строительства полигонов свойственна восточным районам Свердловской области в пределах мезо-кайнозойского чехла Зауралья. Менее благоприятными условиями характеризуются западные районы области в пределах Предуральского краевого прогиба. Наиболее сложная обстановка свойственна освоенным районам горно - промышленного Урала с его открытыми гидрогеологическими структурами. Здесь к выбору мест размещения и обустройству полигонов ТБО необходимо подходить с наибольшей требовательностью и осторожностью.

В пределах Предуральского краевого прогиба особое внимание следует обратить на наличие в геологическом разрезе карстующихся коренных пород - известняков и особенно легкорастворимых ангидритов, которые часто развиты в пониженных участках рельефа и являются участками, где проектирование полигонов ТБО крайне нежелательно.

В строении горно-складчатого Урала с запада на восток выделены следующие региональные структуры первого порядка: Западно-Уральская зона линейной складчатости, сложенная терригенными (обломочными) и карбонатными отложениями в возрастном интервале от кембрия до нижней перми; Центрально-Уральское поднятие, представленное древними комплексами (архейско-рифейского, кембрийского-ордовикского возраста) глубокометаморфизованных горных пород водораздельной части Урала; Тагило-Магнитогорский прогиб, выраженный в пределах области Тагильским мегасинклинорием, сложенный вулканогенно-осадочными комплексами силура - нижнего карбона, прорванными интрузивами гранитоидов, габброидов и гипербазитов; Восточно-Уральская область поднятий и сопряженных прогибов второго порядка, занимающая большую часть восточного склона Урала, отличающаяся особенно сложным строением с осадочными, осадочно-вулканогенными, вулканогенными и метаморфическими толщами возрастного диапазона от рифея до нижнего карбона включительно, широко распространены интрузивные породы разнообразного состава с преобладанием гранитоидов в Верхотурско-Верхисетском и Сосьвинско-Коневском мегантиклинориях (последний получил название Главного гранитного пояса Урала).

Открытые структуры горно-складчатого Урала необходимо оценивать с позиции трещинной нарушенности скальных массивов (О.М. Гуман; С.Г. Дубейковский; В.П. Семакин, 1988). Наиболее проницаемыми породами в зоне аэрации являются осадочные, вулканогенные и вулканогенно-осадочные горные породы. Массивы интрузивных пород гранитоидного, габброидного и ультраосновного составов в этом отношении более благоприятны. В Западно-Уральской зоне линейной складчатости и Центрально-Уральском поднятии при выборе участков под полигоны следует руководствоваться, главным образом, рельефом местности, выбирая наиболее пологие склоны с глубиной залегания уровней подземных вод более 10 м. В Тагило-Магнитогорском прогибе и Восточно-Уральском поясе поднятий и сопряженных прогибов при размещении полигонов необходимо избегать заболоченных и подтопленных участков, подработанных пространств, участков развития техногенного карста, одновременно аргументированно оценивать возможность использования старых горных выработок и отвалов для размещения полигонов.

Чехол мезо-кайнозойских платформенных отложений в условиях аккумулятивно-равнинного рельефа Зауралья в пределах Свердловской области перекрывает складчатые структуры Восточно-Уральской области поднятий и сопряженных прогибов, отчасти Зауральского поднятия и Тюменско-Кустанайского прогиба. Мощность чехла возрастает по мере погружения фундамента в восточном направлении. В разрезе мезо-кайнозоя выделяется четыре структурных яруса. В Зауральском регионе при размещении полигонов необходимо избегать выходов на поверхность водоносных горизонтов, пригодных для водоснабжения, и речные долины.

При выборе мест расположения полигонов ТБО необходимо учитывать геологические критерии размещения отходов. По геологическим признакам следует исключать следующие территории: непосредственного проявления экзогенных геологических и инженерно-геологических процессов: оползней, осыпей, овражной эрозии, карстово-суффозионных процессов, воронок обрушения на подрабатываемых территориях; на которых неизбежен контакт отходов и поверхностных вод: поймы рек, овраги, тальвеги постоянных и временных водотоков, болота; распространения с поверхности высокопроницаемых водоносных грунтов (галечники, трещиноватые закарстованные известняки и другие скальные породы, щебенистые грунты); с уклонами рельефа более 15 град.; водозаборов в границах 1 - 3 поясов зон санитарной охраны, а при наличии поверхностных водозаборов на расстоянии от 3 до 5 км от последних по боковым границам вдоль линии водозаборов; распространения полезных ископаемых. Неблагоприятными являются следующие территории: с высоким залеганием грунтовых вод (менее 3 м от дневной поверхности); с зоной аэрации, сложенной проницаемыми грунтами (дресвяно-щебенистыми, песками, галькой); с отсутствием водоупорных глинистых отложений, перекрывающих эксплуатируемые водоносные горизонты; расположенные в радиусе до 500 м от водоемов, пойм, временных водотоков; территории возможной активизации экзогенных геологических процессов. Неблагоприятные условия могут быть компенсированы устройством природоохранных сооружений, но включать данные территории в число выбранных участков допустимо лишь при полном отсутствии площадей с более благоприятными характеристиками.



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.