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:   || 2 | 3 | 4 |

Гидрогеоэкология четвертичных отложений республики хакасия

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Сыроватко Юлия Сергеевна

ГИДРОГЕОЭКОЛОГИЯ ЧЕТВЕРТИЧНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ РЕСПУБЛИКИ ХАКАСИЯ

Специальность 25.00.07 - Гидрогеология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата геолого-минералогических наук

Томск - 2008

Работа выполнена в Томском государственном архитектурно-строительном университете

Научный руководитель:

доктор геолого-минералогических наук, профессор

Покровский Дмитрий Сергеевич

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, профессор

Рассказов Николай Михайлович

кандидат геолого-минералогических наук

Иванов Владимир Георгиевич

Ведущая организация:

Территориальное агентство по недропользованию по Республике Хакасия

Защита диссертации состоится 24 декабря 2008 г в 14.00 часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций ДМ 212.269.03 при Томском политехническом университете по адресу: 634003, г. Томск, пр. Ленина, 2, стр. 5, ауд. 406, корпус 20.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Томского политехнического университета

Автореферат разослан _21 ноября 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета О.Е. Лепокурова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Значительная часть территории Республики Хакасия расположена в полуаридной ландшафтно-климатической зоне в условиях дефицита пресных подземных вод и все возрастающего техногенного загрязнения окружающей среды. Основой водоснабжения населения являются подземные воды, среди которых особая, стратегическая, роль принадлежит водам четвертичных аллювиальных отложений. Водоносные горизонты, развитые в речных долинах, обладают максимальными потенциальными эксплуатационными ресурсами и обеспечивают питьевой водой до 70% населения республики, в том числе гг. Абакана, Черногорска, Саяногорска, Абазы и ряда более мелких населенных пунктов. Вместе с тем, именно на площадях распространения этих вод расположены многочисленные населенные пункты, промышленные и сельскохозяйственные объекты, являющиеся как существующими, так и потенциальными источниками загрязнения. Среди разнообразных загрязняющих компонентов главенствующее место принадлежит нефтепродуктам. Многочисленные очаги загрязнения нефтепродуктами выявлены в городах Абакане, Черногорске и Саяногорске, в районных центрах Шира, Белый Яр, Копьево, Таштып и др. Особенности геологического строения территории предопределяют слабую защищенность подземных вод четвертичных отложений и их легкую доступность антропогенному загрязнению, что создает реальную угрозу деградации и даже потери основного источника водоснабжения. В этой связи, проблема оценки геоэкологического состояния водоносных горизонтов четвертичных отложений является весьма актуальной, а вопросы формирования состава и сохранения качества подземных вод требуют повышенного внимания.

Цель работы. Изучить гидрогеоэкологическое состояние водоносных горизонтов четвертичных отложений территории Республики Хакасия в связи с необходимостью рационального использования и охраны подземных вод в условиях интенсивных антропогенных нагрузок.

Задачи исследований: 1) рассмотреть факторы, определяющие формирование подземных вод четвертичных отложений; 2) изучить химический состав подземных вод четвертичных отложений, провести статистическую обработку массива данных; 3) изучить состояние загрязненности подземных вод нефтепродуктами; 4) изучить микробиологический состав подземных вод и почво-грунтов на объектах техногенного загрязнения; 5) оценить возможность использования аборигенной микрофлоры для рекультивации загрязненных территорий.

Исходные материалы и личный вклад автора. Основой работы послужили литературные источники, фондовые материалы Территориального агентства по недропользованию по Республике Хакасия, материалы по нефтепродуктовому загрязнению подземных вод и окружающей среды, любезно предоставленные сотрудниками Минусинской гидрогеологической партии, результаты собственных исследований микрофлоры и химического состава подземных вод и почво-грунтов, загрязненных нефтепродуктами, результаты экспериментальных работ по изучению способности микрофлоры к очищению природных сред от нефтепродуктов и выращиванию биомассы для микробиологической рекультивации почво-грунтов.

Научная новизна. Выявлены факторы и установлены закономерности формирования подземных вод в условиях эксплуатации водоносных горизонтов четвертичных отложений. Впервые для территории Республики Хакасия исследована микрофлора и изучена ее роль в процессах самоочищения подземных вод и почво-грунтов и установлены диапазоны толерантности развития бактериальных сообществ в условиях углеводородного загрязнения. На основе аборигенной микрофлоры получена культура нефтеразрушающих бактерий и доказана возможность ее использования для рекультивации загрязненных территорий.

Защищаемые положения.

1. Геоэкологическая устойчивость водоносных горизонтов четвертичных аллювиальных отложений предопределяется совокупностью естественно- природных и техногенных факторов, а качество воды в источниках водоснабжения при эксплуатации зависит от соотношения источников формирования ресурсов, интенсивности эксплуатации и схемы размещения литотехнических систем водоснабжения.

2. Для водоносных горизонтов четвертичных аллювиальных отложений, стратегического источника водоснабжения населения, наиболее значимым является углеводородное загрязнение, степень которого определяется не только масштабами источника загрязнения, но и слабой защищенностью и характером фильтрационных свойств четвертичных отложений.

3. В процессах природного самоочищения подземных вод от углеводородного загрязнения основная роль принадлежит аэробным нефтеокисляющим и сапрофитным бактериальным сообществам, диапазон толерантности которых контролируется концентрацией нефтепродуктов и минерализацией подземных вод.

4. При масштабных загрязнениях природных сред нефтепродуктами наряду с механическими видами рекультивации рекомендуется проводить доочистку загрязненных территорий при помощи биопрепаратов на основе аборигенной микрофлоры, являющейся экологически безопасной по санитарно-эпидемиологическим нормативам и наиболее конкурентоспособной при ремедиации загрязненных экосистем.

Практическое значение. Результаты исследований могут быть использованы при обосновании мест расположения и режимов эксплуатации водозаборов из водоносных горизонтов четвертичных аллювиальных отложений, при идентификации участков захоронения углеводородного сырья, при выборе контролируемых параметров и совершенствовании организации мониторинга на территориях существующего и потенциального углеводородного загрязнения, а также рекультивации нефтезагрязненных подземных вод и почв.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались и обсуждались на IV, V и VII Международных научных симпозиумах студентов и аспирантов им. академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 2000, 2001, 2003), на VI и VII Международных экологических конференциях «Экология России и сопредельных территорий. Экологический катализ» (Новосибирск, 2001, 2002), на Всероссийской научно-практической конференции «Окружающая среда» (Тюмень, 2001), на Южно-Сибирской Международной научной конференции студентов и молодых ученых (Абакан, 2001), на Международной конференции «Научные основы сохранения водосборных бассейнов» (Улан-Удэ – Улан-Батор, 2004). Результаты исследований отмечены медалью РАН и дипломами международного уровня I и II степени. По теме диссертации опубликованы 13 работ. Из них 10 работ опубликованы без соавторов и 3 работы - с соавторами.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения. Общий объем работы 156 страниц текста, включающего 21 таблицу, 32 рисунка и 120 наименований библиографических источников.

Работа выполнялась на кафедре гидрогеоэкологии и водохозяйственной деятельности Томского государственного архитектурно-строительного университета при тесном взаимодействии с сотрудниками кафедры гидрогеоэкологии и инженерной геологии и Проблемной гидрогеохимической лаборатории Томского политехнического университета. Автор глубоко признателен и благодарен научному руководителю, д.г.-м.н. Д.С.Покровскому и научному консультанту, д.г.-м.н. Е.М.Дутовой за постоянное внимание, ценные советы и действенную помощь, к.г.-м.н. Н.Г.Наливайко, под руководством которой была выполнена экспериментальная часть работы, главному геологу Территориального агентства по недропользованию по Республике Хакасия А.А.Булатову за помощь в сборе фондовых материалов, сотрудникам Минусинской гидрогеологической партии А.С.Кривошееву, В.А.Мельниковой, В.И.Ящуку, любезно предоставившим материалы по объектам нефтепродуктового загрязнения и оказавшим неоценимую помощь в отборе проб воды и почв, К.К.Кузеванову, оказавшему помощь в освоении ГИС технологий и оформлении материалов, а также всем тем, с кем автор, так или иначе, был связан в процессе работы и находил постоянную поддержку.

Глава 1. Состояние изученности и постановка проблемы исследований

Первые сведения о подземных водах Хакасии относятся к XVIII веку. С этого времени они активно изучались различными организациями и отдельными лицами, первоначально как гидроминеральные бальнеологические ресурсы, затем в целях обеспечения хозяйственно-бытового водоснабжения населения и обводнения пастбищ. Результаты гидрогеологических и гидрогеохимических исследований, проведенных на территории республики отражены в многочисленных производственных отчетах, а также в научных статьях, монографиях и диссертациях А.А.Булатова, М.А.Бурлаковой, Д. Бэнкса, Е.М. Дутовой, В.М. Елисеева, Ю.Г. Копыловой, А.С. Кривошеева, А.А. Куваева, В.С. Кусковского, Т.А. Кулагиной, О.А. Мачкасовой, В.А. Мельниковой, Н.Г.Наливайко, А.Ю. Озерского, В.П. Парначева, Д.С. Покровского, Н.М. Рассказова, Г.М. Рогова, С.Л. Шварцева и других исследователей. В тоже время, многие вопросы, несмотря на их очевидную важность, остаются не достаточно изученными либо рассмотренными фрагментарно. К ним, в частности, относятся рассматриваемые в данной работе вопросы формирования и загрязнения подземных вод четвертичных отложений в условиях интенсивного антропогенного воздействия, оценка роли аборигенной микрофлоры и возможности использования ее для идентификации и ликвидации нефтепродуктового загрязнения.

Глава 2. Природные факторы формирования подземных вод

Основными факторами формирования подземных вод республики являются физико-географические условия и геологическое строение.

Республика Хакасия находится практически в центре Азиатского материка, занимает площадь 61,9 тыс. км2, граничит на севере и востоке с Красноярским краем, на юге и западе – с республиками Тыва и Алтай, на западе с Кемеровской областью. Приблизительно одна треть ее территории принадлежит равнинным пространствам Минусинской котловины и две трети – горным сооружениям Кузнецкого Алатау и Западного Саяна, обрамляющим котловину с запада и юга. В пределах горных сооружений преобладает среднегорный рельеф с подтаежными и таежными ландшафтами, в наиболее приподнятых частях хребтов развиты участки высокогорного рельефа. Для Минусинской котловины характерны степной и лесостепной ландшафты. Климат резко континентальный с амплитудами колебаний температур до 85 – 92 оС, недостаточным увлажнением в степных районах и избыточным – в горных сооружениях. Гидрографическая сеть принадлежит бассейнам рек Енисей и Обь, около 7% территории относится к бессточным областям. Горные районы характеризуются хорошо развитой гидрографической сетью. Степные, засушливые пространства бедны естественными поверхностными водотоками. Широко распространены озера, а также искусственные оросительные системы и водоемы.

Возрастной диапазон стратифицированных образований, выделенных в Хакасии, охватывает период от раннего рифея до голоцена включительно. Повышенной водообильностью обладают песчанистые и карбонатные разности пород. Отложения четвертичного возраста представлены широким спектром генетических типов, фаций и литологических разностей и обладают различной степенью обводненности. Водоносные толщи аллювиальных отложений крупных рек являются основным источником водоснабжения гг. Абакана, Черногорска, Саяногорска и ряда других населенных пунктов.

Глава 3. Гидрогеология четвертичных отложений

Среди водоносных четвертичных отложений выделены:

1) Водоносный горизонт современных аллювиальных отложений распространенный в долинах рек Енисей, Абакан, Бол.Абакан и Мал.Абакан, Она, Томь, Балыкса, Чулым, Белый и Черный Июс и их притоков;

2) Относительно водоносный горизонт верхнечетвертичных-современных элювиально-делювиальных отложений распространенный в широком диапазоне условий, от водоразделов до предгорных шлейфов, и включает в себя весь спектр склоновых образований – элювиальных, делювиальных, коллювиальных, пролювиальных и их переходных разностей;

3) Водоносный горизонт средне-верхнечетвертичных аллювиальных, аллювиально-пролювиальных, ледниковых и водно-ледниковых отложений достаточно широко распространенный на отдельных территориях в Южно-Минусинском бассейне и Западном Саяне.

Формирование вод зоны гипергенеза, согласно положениям, развиваемым С.Л. Шварцевым, проходит атмогенный, литогенный, биогенный и испарительный этапы. Это полностью относится и к формированию вод рассматриваемых водоносных горизонтов, но, с нашей точки зрения, к этим этапам, учитывая сложность геоэкологической обстановки в условиях Хакасии, следует отнести еще и антропогенный этап.

Проведенные нами обобщения показали, что химический состав подземных вод четвертичных отложений весьма разнообразен (табл. 1). В каждом из выделенных водоносных горизонтов могут быть встречены воды от ультрапресных до слабосолоноватых по минерализации и от типично гидрокарбонатных кальциевых до сульфатно-хлоридно-гиброкарбонатных натриевых. В то же время, хорошо прослеживается тенденция увеличения минерализации вод от молодых отложений к более древним. Такую же картину можно проследить и по значениям общей жесткости, рН и содержаниям основных типообразующик компонентов (Na+, SO42-, Cl-). Эта закономерность объясняется различной степенью участия факторов формирования состава подземных вод и преобладающей ролью того или иного из них.

Гравийно-галечниковые современные четвертичные аллювиальные отложения обладают высокими фильтрационными свойствами. В ландшафтных условиях горного обрамления Минусинской котловины это обеспечивает высокие скорости фильтрации, интенсивность водообмена, малое время взаимодействия в системе «вода-порода» и, соответственно, унаследованность облика химического состава подземных вод, типичного для относительно удаленных областей, расположенных в пределах избыточно увлажненных территорий гидрогеологических массивов. Это преимущественно ультрапресные и умеренно пресные гидрокарбонатные кальциевые и кальциево-магниевые подземные воды.

В пределах равнинных степных ландшафтов Минусинских котловин эта унаследованность за счет транзитного характера фильтрационных потоков продолжает сохраняться, но снижающаяся интенсивность водообмена,



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 





 
© 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.