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 | 2 || 4 | 5 |

Эколого-геологические условия полигонов твердых бытовых отходов среднего урала

-- [ Страница 3 ] --

Воздействие полигонов ТБО на окружающую среду проявляется в загрязнении атмосферного воздуха, почв, подземных и поверхностных вод, в изменении природных ландшафтов. Совокупность технологических параметров (масштаб полигона, способы накопления отходов и их состав, условия размещения) и геологических условий (положение в региональных структурах, состав пород основания) определяет опасность воздействия полигонов на компоненты окружающей среды. Анализ вышеперечисленных условий и факторов позволил разработать типологическую классификацию существующих полигонов Среднего Урала (табл.1). Реально оценивать процессы загрязнения природной среды в типовых геологических структурах необходимо по результатам мониторинга.

2. Трансформация геологической среды полигонов твердых бытовых отходов Среднего Урала обусловлена гидрогеохимическими, биогеохимическими процессами в системе «полигон геологическая среда», строением, мощностью, составом пород зоны аэрации, степенью защищенности подземных вод и выражается в аэрогенном и гидрогенном загрязнении почв, грунтов, изменении химического, газового, минерального, микробиологического состава и свойств грунтов зоны аэрации, подземных вод, активизации процесса выветривания в породах основания полигонов (глава 3).

Система «полигон ТБО - окружающая среда» - это единая природно-техническая система, свойства которой обусловлены процессами, протекающими в атмосфере вблизи полигона, в теле полигона, в

Таблица 1

Сводная классификация полигонов ТБО Среднего Урала

Классификационные признаки Типы полигонов ТБО
Площадь и объем отходов Мелкие (0,3-4,0 га; < 100000 м3) Средние (4,0 – 10 га; n • 100000 м3) Крупные (10-65 га; n • 1000000 м3)
Состав складируемых отходов* ТБО ТБО+ЖБО ТБО + ПО (<30%) ПО + ТБО (>30%) Не известен
Способ накопления Навалом на рельефе Траншейным способом
Условия размещения На площадях с ненарушенными природными условиями На техногенных грунтах В понижениях рельефа природного и техногенного происхождения На заболоченных территориях
Инженерно-геологическая характеристика подстилающих пород основания Глинистые породы Скальные монолитные Скальные трещиноватые Песчаные Крупнообломочные Закарсто-ванные
Положение в региональных структурах Предуральский краевой прогиб Чехол мезо-кайнозойских платформенных отложений Зауралья Открытые структуры горно-складчатого Урала
Водный режим геотехнической системы «полигон - геологическая среда» Непромывной Промывной Паводковый Водозастойный
Контроль за воздействием на окружающую среду Контролируемые Частично контролируемые Неконтролируемые
Степень опасности
Неопасные Опасные

*) Здесь и ниже классификационные характеристики могут быть свойственны любым типам по крупности полигонов.

поверхностных водах вблизи полигона, в породах и почвах основания полигона, в подземных водах в зоне влияния полигона, а также экзогенными геологическими процессами. Трансформация окружающей среды в местах размещения отходов связана с одновременно протекающими процессами механического, физического, физико-химического, химического, биохимического и биологического характера. В результате происходят изменения рельефа, свойств и состояния грунта, состава поверхностных и подземных вод, интенсивности и характера экзогенных геологических процессов. Сложность изучения системы «полигон ТБО – окружающая среда» состоит в том, что механические, термические, физико-химические, химические и биологические воздействия в реальной обстановке накладываются, суммируются, подавляются и видоизменяются. Взаимодействие полигона с геологической средой определяется сочетанием типа полигона с типом геологической среды как принципиально различных по материалу: «материал» геологической среды «живет» по природным законам, а материал полигона – по техническим (В.А. Королев, 2007). По окончании эксплуатации полигона тело полигона совместно с окружающими породами подчиняется природным процессам, отходы становятся техногенным грунтом, и на них продолжается строительство, особенно в крупных городах.

Этапы формирования природно-технической системы (ПТС) «полигон ТБО – окружающая среда» (выбор участка для размещения отходов, складирование, реконструкция, рекультивация, ликвидация) отличаются перечнем преобладающих процессов и условиями их протекания.

Перенос загрязняющих веществ и легких фракций отходов аэрогенным путем связан с разложением отходов в теле полигона до газообразных составляющих и с процессами горения отходов. При эксплуатации мелких и средних полигонов в условиях Среднего Урала ореол загрязнения по установленным нормативам не превышает размеров санитарно-защитной зоны. В составе газов присутствуют метан, углекислый и угарный газы, азот, кислород, аммиак, водород, сероводород, тяжелые углеводороды, растворители, хлорорганические соединения. С газами могут выделяться аэрозоли различных металлов, в том числе ртути. В почвы аэрогенным путем привносятся аммиак, тяжелые металлы, диоксины, фенол, бензол и органо-минеральные соединения (А.Н. Ножевникова, 1993).

Процессы, происходящие в теле полигона, протекают в аэробных, переходных и анаэробных условиях и определяют интенсивность воздействия на компоненты геологической среды (О.В. Горбатюк, 1989). На характер протекания этих процессов влияют технология обращения с отходами, масштаб полигона, состав отходов и их влажностный режим. В теле полигона происходят окисление (аэробная зона), брожение (анаэробная зона), биодеградация отходов (И.Н. Липунов, 1995; А.И. Нетрусов и др., 2004). Формирование фильтрата происходит в результате совместного действия следующих процессов: разложения отходов, инфильтрации атмосферных осадков в толщу отходов, проникновения в отходы подземных и поверхностных вод. Образующийся фильтрат представляет собой сложную многокомпонентную систему простых, сложных и, вероятно, комплексных химических соединений, большая часть которых является нестабильной. Образование фильтрата происходит при массовой влажности органосодержащих твердых бытовых отходов от 30 до 80 %, в качестве стартовой влажности начала процесса перегнивания считают влажность 50 %. Состав воды фильтрата: минерализация варьирует от 3,0 до 13,0 г/л, преобладающие анионы - НСО3-, NH4+ и Сl-, катионы - Na+, K+, в меньшей степени - Ca2+и Mg2+. Содержание тяжелых металлов различно, преобладают железо, кадмий, кобальт, марганец, медь, мышьяк, никель, свинец, титан, хром, цинк. Кроме того, в фильтрате присутствуют жирные кислоты, фенолы, спирты, эфиры, парафин, алкалоиды, хлорорганические соединения, полициклические ароматические углеводороды, а также жизнеспособные микроорганизмы различных физиологических групп (сапрофиты, сульфатвосстанавливающие, метаногенные, окисляющие углеводороды) (Л.П. Грибанова, 1995, Я.И. Вайсман, 2000).

В теле полигона активно протекают процессы биоразрушения, включающие (А.И. Нетрусов и др., 2004): 1) трансформацию, 2) фрагментацию, и 3) минерализацию с превращением сложного вещества в самые простые (Н2О, СО2, Н2, NH3, СН4 и т.д.). Основными биологическими агентами, осуществляющими биоразрушения, являются микроорганизмы, обладающие огромным разнообразием ферментных систем и большой лабильностью метаболизма. Именно они способны разлагать широкий спектр химически устойчивых соединений, тем самым возвращая основные питательные элементы в глобальные циклы и предотвращая накопление «мертвых» остатков на поверхности Земли.

При разложении отходов происходит загрязнение почв вблизи полигонов аэрогенным и гидрогенным путями. Особенностью загрязнения почв и пород зоны аэрации в отличие от воздуха и воды является то, что почвы и породы – менее подвижная среда, миграция вещества здесь происходит очень медленно, особенно миграция по площади. Породы зоны аэрации полигонов ТБО в условиях техногенных воздействий на природную среду выступают одновременно в трех формах: как накопитель и преобразователь поступающих на поверхность земли загрязняющих веществ, как экран на пути их движения вглубь и поступления в грунтовые воды и как вторичный источник загрязнения. В характеристике биогеохимических процессов, протекающих в системе вода – порода – газ - живое вещество, главными являются: 1) минералого-геохимические особенности субстрата; 2) биогеохимические параметры раствора как агента химического выветривания субстрата; 3) состав и параметры подпочвенного воздуха; 4) особенности состава и жизнедеятельности живого вещества, продукты его метаболизма и разложения органических веществ. Все это в комплексе и определяет равновесно-неравновесное состояние системы вода – порода – газ - живое вещество. Процессы преобразования фильтрата полигонов ТБО в зоне аэрации являются вторым этапом (после формирования фильтрата в теле полигона) формирования химического состава подземных вод. Концентрирование элементов в зоне аэрации обусловлено наличием в породах глинистых минералов, органических веществ и различными окислительно-восстановительными условиями. В условиях, когда породы зоны аэрации представлены глинами, суглинками, супесями, средне-, мелко- и тонкозернистыми песками, галечниками или дресвяно-щебенистыми грунтами с высоким содержанием глинистого, суглинистого, супесчаного или песчаного заполнителя, проявляются сорбционные свойства грунтов. При этом происходит диспергация глинистых агрегатов в грунтах, повышается их гидрофильность, снижается фильтрационная способность и прочность (Р.Э. Дашко, 2004). Глинистые грунты с высоким содержанием бактериальной массы переходят в квазипластичные разности. В случае трещинных коллекторов ионный обмен в связи с ограниченной поверхностью раздела твердой и жидкой фаз не оказывает существенного влияния на состав подземных вод. Газы активно участвуют во многих физико-химических процессах (окисление, растворение, восстановление, биологические процессы) в грунтах (Е.М. Сергеев и др., 1985). Роль газовой компоненты особенно велика в зоне аэрации, где грунты представляют трех- или четырехкомпонентные системы, а значительная часть пор занята газами. В слабоводонасыщенных грунтах (влажность ниже максимальной гигроскопической) значительная часть газов находится в адсорбированном состоянии. Наиболее активно адсорбируются СО2, N2, О2, Н2, но они могут вытесняться молекулами воды при увлажнении грунта, выделяясь в атмосферу.

Механизм формирования техногенных гидрогеохимических процессов на полигонах ТБО состоит из трех стадий. Первая соответствует инфильтрации загрязненных вод через зону аэрации и характеризуется метаморфизацией фильтрата вследствие процессов хелатизации, растворения, выщелачивания, обменно-адсорбционных процессов, сопровождающих движение загрязненных вод через зону аэрации. На второй стадии происходит смешение метаморфизованного фильтрата с подземными водами. Третья стадия соответствует переносу загрязняющих веществ по водоносному горизонту, которая начинается практически одновременно со второй. Важнейшими факторами миграции загрязнений являются естественная скорость потока подземных вод и активная пористость водовмещающих пород. Во время третьей стадии происходит формирование области загрязнения в водоносном горизонте и распространение загрязнения по площади. Естественное самоочищение подземных вод в пределах ореола загрязнения растягивается на многие годы – десятилетия. Прежде всего это относится к пористым и трещиновато-пористым коллекторам при низких значениях градиентов фильтрации и удаленности областей разгрузки подземных вод; к тому же, в таких коллекторах сильно загрязненными обычно оказываются не только подземные воды, но и сами породы.

Проиллюстрируем изменение состава подземных вод на примере полигона Горнощитский - Ш г. Екатеринбурга, расположенного в бывшем карьере кирпичных глин. Мощность накопленных за 30-летний период складирования отходов составила 5 м, глубина уровня подземных вод от сформированной поверхности полигона 10 м. Зона аэрации сложена в основном глинистыми грунтами. Результаты исследований фонового по отношению к полигону состава подземных вод, фильтрата в теле отходов и подземных вод в границах полигона приведены в табл. 2. Из таблицы видно, что очистка загрязненных вод начинается уже в границах полигона

Таблица 2

Результаты исследований химического состава подземных вод в районе полигона Горнощитский - Ш г. Екатеринбурга

Показатели состава воды Содержания Фон/фильтрат/зона смешения с водоносным горизонтом (кратность фона)
рН 7,79/7,4 /7,4
Сухой остаток, мг/л 556,9/6772,0 /1992,0 (12/3,5)
Общая жесткость, мг-экв/л 10,49/73,7 /29,3 (7/2,8)
Кальций, мг/л 46,2/1248,0 /498,0 (27/10,7)
Магний, мг/л 98,1/139,0 /54,0 (1,4/0,6)
Хлор-ион, мг/л 22,5/699,6 /100,3 (31,1/4,5)
Сульфат-ион, мг/л 245,0/1675,0 /195,0 (6,8/0,8)
Фосфат-ион, мг/л 0,01/0,39 /0,16 (39/16)
Азот аммонийный, мг/л 0,61/56,0 /0,4 (91,8/0.65)
Нитриты, мг/л 0,01/0,04 /0.04 (4/4)
Нитраты, мг/л 0,1/2,88 /1,13 (28,8/11.3)
Железо общее, мг/л 0,44/2094,0 /164,0 (4759/373)
Марганец, мг/л 0,02/41,8 /11,5 (2090/575)
Алюминий, мг/л 0,03/1956 /172 (65200/5733)
Цинк, мг/л 0,06/500,0 /0,5 (8333/8,3)
Хром, мг/л 0,03/6,10 /0,6 (203/20)
Кадмий, мг/л Не обн./0,14 /0,008 (/)
Никель, мг/л 0,03/4,99 /0.56 (166,3/18,6)
Нефтепродукты, мг/л 0,01/180 /0,74 (18000/74)
Общие колиформные бактерии, число КОЕ в 100 мл Не обн. /11600/ Не обн.
Термотолерантные колиформные бактерии, число КОЕ в 100 мл Не обн. /11600/ Не обн.
Колифаги, число БОЭ в 100 мл Не обн. /обн./ Не обн.
Общее микробное число, число бактерий в 1 мл Не обн. /84/ 6,5


Pages:     | 1 | 2 || 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.