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 |

Эколого-геохимическое состояние подземных вод зоны активного водообмена юга кузбасса

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Андреева маргарита павловна

Эколого-геохимическое состояние подземных вод зоны активного водообмена юга Кузбасса

Специальность 25.00.07 – Гидрогеология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата геолого-минералогических наук

Томск - 2007

Работа выполнена в Томском политехническом университете

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук,

профессор, заслуженный деятель науки Степан Львович Шварцев

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук, профессор

Рогов Геннадий Маркелович Томского архитектурно-строительного университета

кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник Новиков Дмитрий Анатольевич Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН

Ведущая организация: Территориальное агентство по недропользованию

по Кемеровской области

Защита диссертации состоится 12 ноября 2007 г. в 1030 ч. на заседании диссертационного совета Д212.269.03 при Томском политехническом университете

Адрес: 634050, г. Томск, ул. Советская 73, 1 корпус, аудитория _____

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Томского политехнического университета

Автореферат разослан «__» октября 2007г.

Ученый секретарь

диссертационного совета О.Г. Савичев

общая характеристика работы

Актуальность. Проблема загрязнения подземных вод, в результате техногенной деятельности человека, приобрела на сегодняшний день глобальный характер (А.Я. Гаев, В.М. Гольдберг, С.Р. Крайнов, В.А. Мироненко, А.Е. Орадовская, Е.В Пиннекер, Ф.И. Тютюнова, А.А. Шварц, С.Л. Шварцев, В.М. Швец и др.).

За годы промышленного освоения на территории юга Кузбасса создано большое количество предприятий горнорудной и перерабатывающей промышленности, возникли крупные города и населенные пункты. Имеется четкая тенденция одновременной отработки большой группы близко расположенных друг к другу рудных и угольных месторождений в бассейнах, имеющих сложные природные условия. Зачастую все структурные подразделения, входящие в состав горнорудного предприятия (горный цех, отвалы пустых пород и окисленных руд, обогатительные фабрики, хранилища промстоков), металлургические и химические заводы, водозаборные сооружения и городские территории, располагаются компактно на сравнительно небольшой площади, что приводит к весьма существенной и сконцентрированной техногенной нагрузке на подземные и поверхностные воды, в результате возникает острая проблема обеспечения населения водой высокого качества.

По своей совокупности, перечисленные выше особенности развития региона, определили весьма существенное и длительное техногенное воздействие на изменение состояния и свойств природных вод, как на локальных участках отдельных месторождений, так и в региональном плане. В свете этого актуальной является проблема изучения современного эколого–геохимического состояния подземных вод, комплексной оценки их качества, выявления основных пространственных особенностей, факторов формирования их состава (природных и техногенных).

Объектом научного исследования являются подземные и поверхностные воды юга Кузбасса, а предметом – их свойства, состав и качественные характеристики.

Цель работы: выявление пространственных геохимических особенностей подземных вод зоны активного водообмена юга Кузбасса, качественная и количественная характеристика состояния природных вод в условиях активного развития процессов техногенеза.

Основные задачи:

1) провести комплексное изучение состава подземных и частично поверхностных вод по основным параметрам: главные ионы, биогенные вещества, микроэлементы, органические вещества и микропримеси, микроорганизмы;

2) создать базу данных по гидрогеохимическому и эколого-геохимическому составу природных вод;

3) оценить мощности зоны активного водообмена юга Кузбасса;

4) построить серию электронных карт-схем, характеризующих зону активного водообмена и залегающих в ней подземных вод (по общей минерализации, величине рН и др.);

5) охарактеризовать качество подземных и поверхностных вод района и оценить их современное эколого-геохимическое состояние.

Исходные материалы. В работе использованы личные данные автора, полученные в процессе экспедиционных работ в составе ТФ ИНГГ СО РАН (2004–2006 г.г.). В качестве исходного материала также использованы данные ОАО «Промгаз», ПГ Южно-Кузбасской ГРЭ, треста «Кузбассуглеразведка» (Томусинская ГРП), частично ФГУП «Красновоярская ГГП», Кузбасского центра государственного мониторинга геологической среды и Росприроднадзора по Кемеровской области. Кроме этого использованы результаты работ П.А. Удодова, М.А. Кузнецовой, О.В. Постниковой, В.М. Людвига, Г.М. Рогова, В.К. Попова, Д.С. Покровского, Г.А. Плевако, Ю.В. Макушина, С.Л. Шварцева, Н.М. Рассказова, В.С. Кусковского, О.Г. Савичева, Е.В. Домрочевой и др., полученные ими в разные годы в результате изучения природных вод данного региона.

Всего в процессе наших исследований было отобрано и проанализировано 190 проб подземных вод, 114 проб поверхностных вод и использовано около 500 анализов сторонних организаций.

Методика исследования.

Работы проводились в четыре этапа. Первый этап – подготовительный, заключался в сборе и обобщении имеющейся геологической, гидрогеологической, гидрогеохимической, гидрологической, эколого-геохимической, экологической информации по югу Кузбасса.

Полевые работы являлись вторым этапом исследований, в которых автор принимал непосредственное участие. Основная их задача – качественный отбор проб воды и определение непосредственно на точке опробования быстроменяющихся элементов и характеристик. Полевой химический анализ выполнялся в соответствии с ГОСТ 24902-81 и инструкцией по применению полевой гидрохимической лаборатории МЛАВ-2.

Третий этап исследований состоял в химическом анализе отобранных проб, который проводился в аккредитованной проблемной научно-исследовательской гидрогеохимической лаборатории и ядерно-геохимической лаборатории Томского политехнического университета, а также в лаборатории Института химии нефти СО РАН.

Четвертый этап - аналитическая и статистическая обработка всех собранных материалов по району исследований, выявление региональных геохимических закономерностей, построение карт мощности зоны активного водообмена и химических характеристик залегающих в них подземных вод, оценка качества и эколого-геохимического состояния природных вод. Для решения поставленных в работе задач применялись сравнительные, комплексные и регионально-гидрогеологические подходы, а также научные принципы, выдвинутые С.Л. Шварцевым.

При построении карт использована новая методика, основанная на применении современных программ на ЭВМ. Построение осуществлялось при помощи программы Surfer 8.0, которая использует рабочие таблицы программы Excel, поэтому нами была создана в этой программе база данных по региону. Затем на рабочем листе Surferа построены карты, положение изолиний на которых вручную корректировалось автором с учетом геолого-тектонических особенностей территории.

При эколого-геохимической характеристике природных вод района использовался комплексный подход.

Научная новизна. Получены новые данные по химическому составу подземных и поверхностных вод региона. Создана база данных по гидрогеохимическому и эколого-геохимическому составу природных вод. Проведена количественная оценка мощности зоны активного водообмена на локальных участках и в районе в целом, что позволило с большой достоверностью выявить связь состава воды с ее мощностью. Для подземных вод зоны активного водообмена составлены карты распределения значений общей минерализации и рН. Проведена комплексная оценка эколого-геохимического состояния природных вод района, испытывающих сильную техногенную нагрузку в связи с активным развитием на небольшой территории промышленных и добывающих отраслей. Установлена взаимосвязь между плотностью размещения предприятий угледобывающих и перерабатывающих отраслей, а также селитебных населенных пунктов и эколого-геохимическим состоянием вод. Оценка качества вод, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения, проведена не только с позиции санитарно-гигиенического нормирования, но и с учетом их физиологической полноценности, что ранее для вод региона не производилось.

Защищаемые положения.

1. Мощность зоны активного водообмена в южной части Кузбасса колеблется от нескольких в долинах рек до 300 – 400 м на водоразделах и районах развития пород с повышенной трещиноватостью и проницаемостью. Определяется взаимным влиянием геоморфологических и ландшафтных особенностей территории, мощностью четвертичных отложений и зоны трещиноватости.

2. Минерализация подземных вод в зоне активного водообмена изменяется от 0,1 до 0,9 г/л и определяется глубиной их залегания, длиной пути фильтрации и степенью испарения вод. Интегрированным показателем, контролирующим состав и соленость вод, выступает водообмен.

3. Природные воды зоны активного водообмена юга Кузбасса в подавляющей части находятся на начальной стадии загрязнения и относятся к слабозагрязненным. В районах с повышенной техногенной нагрузкой (территории шахт, разрезов, карьеров, пром. предприятий, городов) состояние вод ухудшается, и они классифицируются как загрязненные, а на локальных участках даже сильнозагрязненные.

Практическая значимость и реализация работы. Материалы диссертации использовались при анализе гидрогеологических и гидродинамических условий Кузнецкого угольного бассейна с целью оценки газового потенциала и метанообильности угольных пластов, прогноза и оценки гидрогеологического и гидродинамического строения Кузнецкого угольного бассейна, проведения мониторинга дебитов и химического состава вод, извлекаемых из экспериментальных скважин на Талдинской площади, исследованиях в рамках «Сибирской геосферно – биосферной программы: интегрированные региональные исследования современных природно – климатических изменений».

В настоящее время материалы диссертации используются в работе ТФ ИНГГ СО РАН, ОАО «Промгаз», могут быть использованы различными организациями, занимающимися оценкой экологического состояния природных вод, а также в учебном процессе.

Апробация работы. Основные результаты исследований по теме диссертации докладывались на конференциях различного ранга: 9 - 11ом международных Симпозиумах им. академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 2004 - 2007), Шестом и Восьмом Сибирском совещании по климато-экологическому мониторингу (Томск, 2005, 2007), Третьей интеграционной междисциплинарной конференции молодых ученых СО РАН и высшей школы «Научные школы Сибири: Взгляды в будущее» (Иркутск, 2005), конференции по инженерной геологии, гидрогеологии и гидрогеоэкологии (Томск, 2005), 5ой Всероссийской научно-практической конференции «Недра Кузбасса. Инновации» (Кемерово, 2006), 18ом Всероссийском Совещании по подземным водам Сибири и Дальнего Востока (Иркутск, 2006), научно – практической конференции «Питьевая вода Сибири 2006» (Барнаул, 2006), научной школы-конференции студентов и молодых ученых «Экология Южной Сибири и сопредельных территорий» (Абакан, 2005, 2006), а также в сборнике научных трудов «Гидрогеология и карстоведение» (Пермь, 2006).

По теме диссертации всего опубликовано 23 работы (включая тезисы), рекомендованных ВАК - 3.

Структура и объемы работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы, насчитывающего более 100 наименований. Материалы диссертации изложены на 188 страницах, иллюстрированы 57 рисунками и содержат 36 таблиц.

Автор выражает благодарность научному руководителю работы доктору геолого-минералогических наук, профессору С.Л. Шварцеву за ценные советы и оказанную помощь в работе, а так же профессорам Н.М. Рассказову и О.Г. Савичеву. За тесное сотрудничество, использование совместного опубликованного материала, к.г.-м.н. Е.В. Домрочевой, сотрудникам кафедры гидрогеологии, инженерной геологии и гидрогеоэкологии и проблемной гидрогеохимической лаборатории ТПУ в лице Ю.Г. Копыловой, Н.А. Трифоновой, Н.А. Ермашовой, К.И. Кузеванову, Н.Г. Наливайко, О.Е. Лепокуровой. За помощь и предоставленные данные зав. отделом подготовки и освоения метаноугольных месторождений ОАО «Промгаз» В.Т. Хрюкину, исполнительному директору Новокузнецкого представительства ОАО «Промгаз» М.А. Попову и исполнительному директору Новокузнецкого представительства проектной организации «Лорез» Т.С. Поповой. Так же автор очень признателен за оказанное содействие и ценные консультации В.М. Людвигу. Выполняя работу, автор пользовался советами и поддержкой сотрудников ТФ ИНГГ СО РАН.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ПРИРОДНЫХ ВОД ЮГА КУЗБАССА

Изучение геологии и гидрогеологии Кузбасса началось более ста лет назад и продолжается поныне. В области гидрогеологии работали: П.И. Бутов, М.И. Кучин, П.А. Удодов, С.В. Егоров, Г.М. Рогов, В.К. Попов, М.А. Кузнецова, О.В. Постникова, В.С. Кусковский, С.Л. Шварцев, Н.М. Рассказов, В.М. Людвиг, А.И. Аникин, Д.С. Покровский, В.В. Пономарев, А.И. Махов, П.Е. Петров, Ж.Н. Савина, А.Г. Савин, Г.И. Якимова, Н.А. Вьюгова, Г.Г. Поздняков, Г.А. Плевако, Ю.В. Макушин, Н.А. Казакова, Ю.Г. Копылова, Е.М. Дутова, и др.

Среди наиболее крупных обобщений по гидрогеологии этого региона следует назвать XVII том Гидрогеологии СССР «Кемеровская область и Алтайский край», вышедший в 1972 г. под редакцией М.А. Кузнецовой и О.В. Постниковой. В нем изложена история развития гидрогеологии региона, подробно описаны подземные воды всех стратиграфических толщ и магматических комплексов, приведены основные закономерности формирования подземных вод.

С 60-х годов в этом регионе проводит исследования Г.М. Рогов. Им изучены основные особенности формирования подземных вод, гидрогеологические закономерности развития процессов катагенеза осадочных отложений применительно к угольным месторождениям Кузбасса, зональность подземных вод и т.д. В 1985 г. совместно с В.К. Поповым им опубликована книга «Гидрогеология и категенез пород Кузбасса», представляющая собой крупное обобщение по гидрогеологии и гидрогеохимии подземных вод Кузбасса, а в 2000 г. изданы результаты исследований геоэкологических условий региона.

Исследовались природные воды района и в проблемной гидрогеохимической лаборатории Томского Политехнического университета в начале под руководством П.А. Удодова (начиная с 1960 г.), а затем С.Л. Шварцева (с 1981 г.). В этих исследованиях принимали активное участие Д.С. Покровский, Г.А. Плевако, Н.М. Рассказов, В.Г. Иванов, А.Д. Фатеев, позже Ю.Г. Копылова, Е.М. Дутова, К.И. Кузеванов и другие.

С 90-х годов прошлого века в регионе начаты исследования Томским филиалом Института нефтегазовой геологии и геофизики (ТФ ИНГГ) СО РАН, в которых принимают участие: С.Л. Шварцев, Н.М. Рассказов, В.С. Кусковский, О.Г. Савичев, Е.В. Домрочева, О.Е. Лепокурова, М.П. Андреева и др. С 2002 г. по заказу ОАО «Промгаз» проводятся исследования по гидрогеологическим условиям добычи угольного метана.

Продолжают исследования Красновоярская гидрогеологическая партия (В.А. Мальцев, А.И. Аникин и др.) и Территориальное агентство по недропользованию (В.М. Людвиг и др.).

Гидрологические исследования в бассейне начались в 1883 г., результаты наиболее масштабных исследований опубликованы в работах О.Ф. Васильева, Ю.И. Винокурова, А.А. Атавина, В.М. Савкина, Т.С. Папиной, О.Г. Савичева, Е.Ю Осипова, и др.

Глава 2. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА

В главе приводится описание физико-географических, геоморфологических и антропогенных характеристик региона.

Важнейшей особенностью расположения Кемеровской области является ее значительное удаление от морей и океанов, что определяет распространение резко континентального климата с продолжительной и холодной зимой, кратковременным, но жарким летом. Количество атмосферных осадков составляет 300-900 мм/год при испарении около 450 мм/год (Гидрогеология СССР, 1972). В геоморфологическом плане район имеет абсолютные отметки от 160 до 500 м, в направлении Кузнецкого Алатау они увеличиваются до 900-1200 м.

Большая часть района исследований располагается в зоне расчлененного низкогорного рельефа, с тайгой, хорошими условиями питания и разгрузки подземных вод. В юго-западной части расположена зона всхолмленной лесостепи с удовлетворительными условиями питания и разгрузки подземных вод (Рогов и др., 1985).

Гидрографическая сеть представлена реками Томь, Иня и их многочисленными притоками, а так же озерами, водохранилищами, болотами.

В Кузбассе сложилась крайне неблагоприятная система расположения основных экономических отраслей. Это привело к комплексному антропогенному воздействию на всю окружающую среду в целом: воздух, почвы, поверхностные и подземные воды, флору и фауну.

Глава 3. ГЕОЛОГИЯ И ГИДРОГЕОЛОГИЯ РАЙОНА

Описаны основные стратиграфические и водоносные комплексы, условия питания и разгрузки, зональность вод юга Кузбасса.

В геологическом отношении Кузнецкий осадочный бассейн представляет собой межгорный прогиб, расположенный на юге Сибири и ограниченный с юго-запада Салаирским кряжем, с северо-запада – Колывань-Томской складчатой зоной, с востока – Кузнецким Алатау и с юга – Горной Шорией.

В геологическом разрезе выделяют следующие комплексы: верхний включает породы кайнозоя, комплекс континентальных отложений, представлен породами триаса, юры и мела, комплекс угольных палеозойских отложений наиболее развит в регионе и сложен пермскими и каменноугольными пародами. Нижний структурный этаж Кузнецкого бассейна образуют морские отложения от протерозоя до нижнего кембрия.

В гидрогеологическом разрезе различают несколько водоносных горизонтов: верхний, континентальных отложений и угленосных палеозойских отложений, которые залегают в 2-х гидродинамических зонах: активного водообмена и замедленного водообмена. Ниже 1 км Г.М. Роговым выделяется зона весьма замедленного водообмена, т.е. для Кузбасса характерна прямая гидродинамическая зональность. Отложения характеризуются значительной неоднородностью фильтрационных свойств и обводненностью, которая изменяется как с глубиной, так и в плане.

По характеру питания и разгрузки подземных вод на территории выделяются четыре типа режима: водораздельный, прибрежный, карстовый и искусственный. Основной объем воды фильтруется через зону активного водообмена, которая является объектом наших исследований.



Pages:   || 2 | 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.