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 |

Техногенное изменение химического состава родникового стока на территории среднего урала

-- [ Страница 2 ] --

Среди числа биогенных факторов выделяют рас­тительность и почвы. Залесенность местности способствует уменьшению поверхностного и увеличению подземного стока. На обезлесенных территориях талый поверхностный сток смывает почву, образует овраги, которые еще больше снижают уровень грунтовых вод. Твердый сток глинистых частиц приводит к заилению родников - происходит своеобразная "цементация" русла родника. Почвенно-растительный слой является граничным на по­верхности земли минерально-органогенным образованием, от свойств которого зависит режим влажности и солей в зоне аэрации, а также интенсивность инфильтрационного питания грунтовых вод. Дневная поверхность этого слоя является геохимическим барьером, где про­исходит резкая смена химического состава атмосферных осадков (Перельман А.И., Сает Ю.Е., Шварцев С.Л. и др.).

Комплекс горных пород Урала формировался в пределах верхнепротерозойской и палеозойской геосинклинальной области. Для Среднего Урала характерна четкая локализация и резко выраженная субмеридиональная на­правленность его основных структурных элементов, сменяющих друг друга в широтном направлении (с запада на восток), а также максимальная на Урале концентрация массивов интрузивных пород. Коллекторские свойства скальных пород определяются только интенсивностью трещиноватости, зависящей от физико-механических свойств пород и их геоструктурного положения. Мощность покровных преимущественно глинистых образований (коры выветривания) составляет первые десятки метров.

Согласно действующему гидрогеологическому районированию (ВСЕГИНГЕО, 2001 г.), территория Среднего Урала принадлежит к Среднеуральской гидрогеологической складчатой области (ГСО) и представляет собой типичный гидрогеологический массив с активными водообменными процес­сами (Кирюхин В.А., 2005). В границах Среднего Урала получили преимущественное распространение гидрогеологические массивы с двухэтажным строением геологического разреза. Сложное сочетание литологических, тектонических и неотектонических условий обусловливает неравномерную водоносность комплексов пород, выделяя в разрезе три вида стока: приповерхностный; трещинно-грунтовый – региональная зона выветривания коренных пород; трещинно-напорный – зона локальной литогенетической и тектонической трещиноватости. Средняя часть отличается наиболее активной трещиноватостью мощностью в среднем 20-80 м. Родниковая разгрузка зоны имеет нисходящий характер, типичный дебит, по данным автора, до 1 л/с, сезонность и изменчивость стока, зависящие от времени.

Широким развитием в пределах Среднеуральской ГСО пользуются и локальные линейные трещинные зоны аномально высокой проницаемости, связанные с проявлениями дизъюнктивной тектоники, внедрением интрузий, контактами карстующихся пород с некарстующимися. Открытая трещиноватость в таких зонах прослеживается на многие сотни метров (до 200-250 м), максимально до 400 м. Здесь, среди консолидированных пород, рассматриваемых для региональной зоны в качестве водоупора, получили развитие трещинно-жильные воды, тесно связанные с подземными водами зоны региональной трещиноватости. Выход трещинно-жильных вод на поверхность земли фиксируется восходящими родниками.

На территории Среднего Урала выделяют четыре основные гидрогеологические формационные зоны: в карбонатных (и терригенно-карбонатных) отложениях с мощностью зоны региональной трещиноватости 60—80 м; в вулканогенно-осадочных и в метаморфических породах, в которых экзогенная трещиноватость имеет развитие до глубины 40—60 м; в массивах интрузивных пород с минимальной глубиной региональной трещиноватости - 20—40 м (Буданов Н.Д., Прейс В.Ф.). Водоносные зоны отличаются по геоморфологическому положению и степенью защищенности от аэрогенного загрязнения. Осадочные породы карбонатного и терригенно-карбонатного состава заполняют межгорные депрессии и речные долины, отличаются более мощным чехлом рыхлых покровных образований различного генезиса и, несмотря на развитие суффозионно-карстовых провалов, относительно хорошо защищены от аэрогенного загрязнения. Массивы интрузивных образований, как наиболее крепкие и слаботрещиноватые породы, слагают вершины водоразделов и имеют минимальную мощность перекрывающих их кор выветривания, поэтому открыты для аэрогенного техногенного воздействия.

Все горизонты гидравлически взаимосвязаны, имеют преимущественно атмосферное питание, а уровенная поверхность в сглаженном виде повторяет рельеф поверхности земли. В контакте с плохо проницаемыми породами и залеченными разломами, выполняющими барражирующую роль, прослеживаются многочисленные выходы подземных вод. Преобладают родники нисходящего типа, что закономерно для гидрогеологических массивов. Восходящие источники составляют 30 %. К тектоническим зонам приурочены крупные источники с дебитами до 100 л/с.

Фоновым признается химический состав подземных вод, формирующийся под влиянием региональных гидрогеологических условий, вне зоны действия рудных тел и их ореолов, а также техногенных факторов (Крайнов С.Р., Швец В.М.). В горных и предгорных районах лесной таежной зоны Среднего Урала, где широкое распространение получили лесные кислые горные неоподзоленные почвы, хорошие условия питания и дренирования подземных вод, преобладающией силикатный соста­в водовмещающих коллекторов, для родникового стока характерны ультрапресный и пресный гидрокарбонатный состав с минерализацией от 0,1—0,2 до 0,3—0,5 г/л, низкая рН (около 5,5 ед.), высокая цветность, окисляемость, повышенные значения кремнекислоты. Для родникового стока заболоченных территорий свойственны повышенные содержания железа и марганца.

В комплекс основных искусственных (техногенных) факторов и условий относят различные искусственные объекты, сооружения, строительство и эксплуатация которых изменяет направленность формирования и структуру водного и солевого балансов подземных вод (Гольдберг В.М.. Плотников Н.И). Воздействие техногенных объектов может проявляться через проникновение (инфильтрацию) различных сточных вод и утечек в подземные горизонты, а также фильтрацию загрязненных атмосферных осадков, через загрязненные аэрогенным путем почвы и породы зоны аэрации.

По масштабам загрязнения В.М. Гольдбергом выделяются локальное и региональное техногенные воздействия. Первый тип воздействия наиболее интенсивен и происходит непосредственно на участке промышленных предприятий и особенно вблизи поверхностных хранилищ отходов. Шламо- и хвостохранилища, пруды-накопители, отстойники, водопроводно-канализационная сеть и т.п. предопределяют появление дополнительных источников питания под­земных вод. Локальное техногенное воздействие обычно носит гидрогенный характер и ограничено площадью ленты тока, формирующейся от купола растекания.

Газо-пылевые выбросы, пыление золошлаковых отвалов и т.п. разносятся по преобладающему направлению ветров в приземном слое атмосферы вне зависимости от направлений стока и поэтому могут воздействовать на почвы и гидрохимический режим сразу нескольких гидрогеологических структур или речных бассейнов, суммируя свои воздействия. Следовательно, они влияют на состояние подземных вод на региональном уровне, хотя и с меньшей степенью интенсивности. Под влиянием аэрогенного загрязнения возможно формирование регионального искусственного гидрохимического фона грунтовых вод.

На территории Среднего Урала уровень развития промышленности и урбанизация территории определяют наличие как аэрогенного (регионального), так и гидрогенного (локального) техногенного воздействия. Средний Урал не только одна из самых старейших горнопромышленных территории России, но и интенсивно развивающийся регион. Сброс сточных вод в поверхностные водные объекты Свердловской области имеет тенденцию к росту на 0,4 % в год. Например, за 2006 г. сброс в реки увеличился на 7,5 млн м3 (0,9 %) и составил 821,4 млн м3. Интенсивность аэрогенной нагрузки от объектов техногенеза на территории Свердловской области составляет 1287,3 тыс. тонн (табл. 1). Выбросы от автотранспортных средств за период с 2002 по 2006 гг. увеличились от 445,3 до 610 тыс. т.

Объем образования твердых отходов на территории Свердловской области за 2006 год вырос во всех отраслях: на предприятиях черной металлургии на 69,7 млн т (36,7 % от общего объема отходов), стройиндустрии – 59,2 млн т (31,2 %), цветной металлургии – 50,8 млн т (26,8 %). Для Среднего Урала присущи участки давних и современных разработок месторождений твердых полезных ископаемых, сопровождаемые перемещением огромных масс горных пород, техногенными геохимическими полиэлементными ореолами рассеяния (Емлин Э.Ф., 1991).

Таблица 1

Объем и состав выбросов в атмосферу от стационарных

источников на территории Свердловской области в 2006 году (тыс. т)

Всего Оксид углерода Оксид азота Летучие органические соединения (ЛОС) Твердые вещества Диоксид серы Углеводороды без ЛОС Прочие газообразные и жидкие
1287,3 318,2 133,2 7,6 350,6 354,7 89,2 33,95

Отличия в геоморфологической позиции, мощности покровных отложений, проницаемости и интенсивности водообмена и по другим характеристикам обусловливают особенности воздействия как природных, так и техногенных локальных и региональных факторов формирования подземных вод и их родникового стока, в пределах различных фациальных комплексов пород. Природные факторы характеризуются в границах Среднего Урала определенным постоянством и некоторой цикличностью. Интенсивность техногенного воздействия в течение всего периода наблюдений за химическим составом родниковых вод на территории Среднего Урала характеризуется положительным трендом.

2. Природный гидрохимический фон на Среднем Урале, устанавливаемый по модальным значениям гидрохимических показателей на региональных одномерных стохастических моделях, изменен в результате регионального техногенного воздействия за последние 50 лет.

Изучение природно-техногенных закономерностей реализовано одномерным стохастическим моделированием 10 показателей химического состава родниковых вод: pH, общей минерализации (г/л), общей жёсткости (ммоль/л), концентрации ионов (мг/л) хлора (Cl), сульфата (SO4), гидрокарбоната (HCO3), нитрата (NO3), кальция (Ca), магния (Mg), суммы натрия и калия (Na+К).

Для достижения достоверности стохастических моделей выполнена типизация гидрогеологических условий с разделением совокупностей по геолого-формационному признаку на четыре водоносные зоны (Рис.2).

Типизация интенсивности техногенных факторов внутри формационных совокупностей произведена выделением из общего периода наблюдений - 50 лет, - трех временных этапов: 1954 - 1964 гг. (гидрогеологическое картирование масштаба 1:500000 и 1:200000); 1965 - 1975 гг. (гидрогеологическое картирование масштаба 1:200000); 1995-2005 гг. (результаты современного гидрохимического опробования в рамках Свердловской областной программы «Родники»).

На пересечении типов водоносных зон и временных этапов было сформировано 12 совокупностей одномерных выборок и ещё 3 – суммарно по всей территории Среднего Урала. Итого 15 совокупностей. Оценка степени однородности полученных совокупностей данных выполнялась методами математической статистики. Пример региональной стохастической модели карбонатной водоносной зоны представлен в табл. 2. Модальные значения вариационных рядов в последующем рассматриваются автором в качестве регионального фона, а среднеарифметические – как показатель регионального загрязнения родниковых вод.

Сравнением модальных значений первого и третьего временных этапов оценена степень техногенного метаморфизма родникового стока, которая максимальные значения приобретает в родниковых водах карбонатной водоносной зоны. За исследуемый период наиболее контрастное изменение химического состава с изменением химического типа родниковых вод произошло в водоносных зонах карбонатных и интрузивных образований, что иллюстрируют формулы фонового химического состава по состоянию на 1965 и 2005 гг, соответственно:

карбонатные породы

интрузивные породы

Таблица 2

Одномерные региональные стохастические модели водоносной зоной карбонатных отложений Среднего Урала
Гидрохимический показатель Период
опробования
Статистические характеристики эмпирических вариационных рядов
N Uср Мо Med V A E
М 1954-1964 202 280 540 231 58 0,7 -0,6
1995-2005 440 498  483 499 38 0,4 -1,0
Cl 1954-1964 186 11 4 5 116 2,5 6,3
1995-2005 42 18 4 14 94 1,8 2,8
SO4 1954-1964 185 37 4 12 126 1,4 0,5
1995-2005 43 38 3 22 98 1,2 0,2
HCO3 1954-1964 206 238 134 224 45 0,5 -0,4
1995-2005 41 269 244 287 36 -0,4 -0,6
Ca 1954-1964 205 52 33 50 47 0,3 -0,6
1965-1975 261 63 64 64 35 -0,5 0,2
1995-2005 41 82 101 88 44 0,1 -1,0
Mg 1954-1964 205 14 8 12 61 1,1 1,0
1965-1975 261 16 10 13 62 1,9 6,2
1995-2005 41 16  Н.с. 15 64 0,7 -0,5
Ж 1954-1964 204 3,7 5,0 2,4 41 0,1 -0,8
1965-1975 261 4,4 4,8 4,6 29 -0,7 1,1
1995-2005 41 5,5 5,2 5,8 39 0,1 1,2
Na 1954-1964 200 29 3 11 133 1,6 1,1
1965-1975 261 12 9 10 93 2,7 11,3
1995-2005 42 9 6 7 80 1,6 2,6
NO3 1954-1964 64 7 5 3 118 1,7 2,6
1965-1975 35 6 1 2 110 1,1 -0,4
1995-2005 41 29 5 16 100 1,0 -0,5


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.