Кафедра геологии и поисково-разведочного дела.
Северо-Кавказский государственный технологический университет
Представлены основные загрязнители, их воздействие на подземные воды и дана оценка качества воды в условиях техногенеза для РСО-Алания.
Потенциальными источниками загрязнения подземных вод на территории РСО-А являются: горно-добывающие предприятия, обогатительные фабрики и их хвостохранилища, промышленная зона г. Владикавказа, свалка твердых бытовых отходов (ТБО) г. Владикавказа, животноводческие фермы, автозаправочные станции (АЗС) и нефтебазы.
Обогатительные фабрики и их хвостохранилища являются существенным фактором негативного воздействия техногенеза на окружающую среду. Во-первых, происходит загрязнение поверхностного стока и почв, и как следствие этого – подземных вод. Во-вторых, общий спад производства привел к практически полному отсутствию возможности поддержания горно-обогатительного комплекса на уровне разумного социально-экономического баланса и экологической безопасности.
Серьезной экологической проблемой стали АЗС и другие объекты нефтепродуктообеспечения.
Загрязнение подземных вод и водозаборов нефтью и нефтепродуктами встречается часто и представляет значительную опасность. Как известно, основную часть нефти составляют разнообразные углеводороды. Нефть с водой не смешивается, и растворимость ее невелика. Например, для жидких парафинов и нафтеновых углеводородов она составляет 40 – 150 мг/дм3, что во много раз превышает ПДК. Растворимость ароматических углеводородов еще выше и достигает 500 (толуол) и даже 1800 (бензол) мг/дм3 [1].
В водоносном горизонте в процессе анаэробных биохимических реакций происходит окисление нефтепродуктов. В этих условиях из воды исчезают растворенный кислород и нитраты, и уменьшается содержание сульфатов, но появляется аммоний, сероводород, увеличивается содержание железа, марганца, свободной углекислоты, ухудшается вкус и запах воды и она становится непригодной для питьевого использования. Ухудшение качества подземных вод вблизи участков разлива нефти, по данным Ф. Бирка и С. Форевера, не исчезнет и через 70 лет.
Наряду со стоками хвостохранилищ ГОКа, содержащими разнообразные флотореагенты, и площадями нефтяного загрязнения серьезное влияние на качество подземных вод оказывают отвалы вскрышных пород наших горно-рудных предприятий. Окисление сульфидных минералов здесь приводит к формированию ореолов сульфатного загрязнения, в пределах которых концентрация сульфат-ионов в 50 – 100 раз превышает фоновые значения. Параллельно протекающие процессы гидролиза минералов основных и ультраосновных пород дают резко щелочную (рН=9) реакцию среды. Шахтные воды являются сернокислыми и содержат огромное количество рудных элементов (Pb, Zn, Cu, Cd, Ag др.), которые интенсивно концентрируются как в жидкой фазе, так и во взвесях.
Непосредственно в г. Владикавказе экологически опасными объектами являются предприятия промышленной зоны. Здесь имеет место химическое загрязнение подземных вод, которое происходит в результате сброса значительного количества вод, содержащих отходы предприятий металлургической и других отраслей промышленности. Химическое загрязнение может быть скрытым, неявным, медленно действующим, иначе говоря, хроническим.
Рассматривая условия влияния полигона ТБО на подземные воды и оценивая степень этого влияния, отметим, что они представляют собой гетерогенные, эволюционирующие объекты, длительно и комплексно влияющие на все компоненты геологической среды [2].
В одном из опусов курса лекций, прочитанном в штате Висконсин (США), опубликованном в журнале Waste Age (№1 – 6) за 1986 г., дается анализ типового полигона ТБО по процентному содержанию отходов, виду и количеству продуктов распада (табл.1).
Таблица 1
|
Составляющие свалочных отходов |
Содержание, % | Продукты распада и выделяемые вещества |
| Металлы | до 7 | Sn, Zn, Cu, Ca, Mg, бикарбонаты Fe, сульфаты Ca и Mg, соединения металлов |
| Ткани | до 4 | NH4, P2O5, K, Cорг, альдегиды, SO4, NO3, NO2, CH4 |
| Кожа | 1 | HCO3, альдегиды, органические кислоты, P2O5, SO4, NH4, NO3, NO2, CH4, сложные соединения |
| Пластик | 2 | Инертен к взаимодействию с водой |
| Резина | 1 | Синтетические вещества (реакции происходят очень медленно) |
| Стекло | 8 | Микроэлементы после длительного воздействия температуры и давления |
| Дерево | 2 | HCO3, альдегиды, органические кислоты, фенол, NO3, NO2, CH4, сложные органические соединения. |
| Отбросы | 15,5 | Все виды продуктов распада, биогаз, микроэлементы |
| Бумага | 52 | То же |
| Прочие | 5 | Различные химические соединения |
Табл. 1 дает общее представление о выделяемых на полигонах веществах, которые в виде различных соединений могут попадать в воду.
Также чрезвычайно опасным является загрязнение подземных вод от животноводческих комплексов, сточные воды которых представляют собой высококонцентрированную смесь, состоящую из грубо- и мелкодиспергированных примесей, растворенных соединений и воды.
Сроки выживания патогенных организмов и вирусов различны: от 3 – 7 недель в водной среде (возбудители дизентерии) до нескольких лет в орошаемой почве (кишечная палочка)[3].
На основании вышеуказанного была составлена табл. 2 «Основные показатели зон техногенеза РСО-А».
Таблица 2
| Подзона, глубина | Вид техногенных воздействий | Вид техногенных изменений | Характер техногенных изменений гидрогеологических обстановок |
| I/300 м | Отбор пресных вод. Изъятие твердых полезных ископаемых (ПИ). Строительство и эксплуатация подземных инженерных сооружений. Эксплуатация наземных накопителей жидких и твердых отходов Эксплуатация наземных нефтеперегонных комплексов. Захоронение твердых отходов | Сокращение эксплуатационных запасов природных вод. Сокращение запасов твердых ПИ. Загрязнение подземных вод, пород зоны аэрации, водоносных горизонтов и комплексов. Образование техногенных водоносных горизонтов. Образование линз нефтепродуктов на поверхности грунтовых вод. Формирование техногенных отложений |
Изменение пластового давления Изменение водопроводящих свойств пород. Изменение соотношений областей питания и разгрузки водоносных горизонтов. Инфильтрационное поступление загрязняющих компонентов. Загрязнение подземных вод и пород. Понижение границы окислительно-восстановительных процессов |
| II/300-2500 м | Изъятие твердых и жидких ПИ. Изъятие промышленных минеральных вод. Закачка сточных и природных вод | Сокращение естественных запасов пластовых вод. Загрязнение пластовых вод и водоносных пород. Формирование линз техногенных вод | Изменение термобарических условий. Изменение характера гидравлической связи между водоносными гор-изонтами. Изменение водопроводящих свойств пород |
| Захоронение твердых отходов | Техногенная литофикация пород | Поступление газов атмосферного генезиса. Дегазация пластовых вод и пород | |
| III/2500-5000 м | Изъятие пластовых вод в процессе нефтедобычи. Закачка сточных и природных вод | Сокращение естественных запасов пластовых вод. Загрязнение подземных вод и пород. Формирование линз техногенных вод | То же, что и для II подзоны |
Заключение. Прогноз временного и пространственного загрязнения подземных вод – одна из наиболее важных задач изучения этих явлений. Для получения качественного прогноза необходимо широко применять методы математического моделирования и системного анализа геологической среды в условиях техногенеза.
Орадовская А.Е., Лапшин Н.Н. Санитарная охрана водозаборов подземных вод. М.: Недра, 1987 . С.33.
Гольдберг В.М., Газда С. Гидрогеологические основы охраны подземных вод от загрязнения. М.: Недра, 1984 . С.262.
Вартельский В.И., Мангельдин Р.С., Хасанов А.С. Основные загрязнители подземных вод и оценка степени ухудшения качества геологической среды в условиях техногенеза. Теоретические основы и методика гидрогеологического прогноза загрязнения подземных вод. М.: Наука, 1990. С. 125.