Забруднення підземних вод в результаті зміни ландшафтів

Серед техногенних джерел, що ведуть до зміни ландшафтів, особливу небезпеку представляють поверхневі наземні ємності, призначені для нагромадження і складування рідких і твердих відходів.

Пристосовані вони до природних і штучних поглиблень рельєфу й обваловані (обнесені) дамбами.

Приймачі відходів входять у систему промислової каналізації підприємств хімічної, металургійної, гірничодобувної, нафтохімічної, целюлозно-паперової, фармацевтичної й інших промислових галузей.

Як приймачі рідких відходів часто розглядаються поля фільтрації і поля зрошення стічними водами.

1. Ставки - накопичувачі, випарювачі, буферні ставки. Служать для скидання  в них і нагромадження з  наступним частковим скиданням  у водотоки (накопичувачі).

Якщо зі ставка йде постійне скидання у ріку чи водойму транзитом, то ставок називають буферним.

Площі їх складають від n*1 км2 до n*10 км2. Глибина може складати від 3 до 40 м. Термін заповнення – 15 – 20 років. На днищах – рідкі слабопроникні екрани.

2. “Білі моря” - для складування  рідких і твердих відходів (пульпи) содових і содово-цементних заводів (на поверхні утвориться біла кірка від солей хлоридів з мінералізацією 150–200г/л). Пульпа накопичується близько 10-12 місяців, а скидання продовжується 1-2 місяця. Днище екранується глинистими породами товщиною до 40 див і обваловується. Розташовують на терасах (площа n*104 км2).

3. Хвостосховища. Можуть  бути рівнинні, ярово – балкові. Тверда частина осідає, а прояснена рідка частина йде в оборотне водопостачання. При розтіканні пульпи утворяться хвости (осідання твердих часток: великі – середні – маленькі). Можуть займати кілька км2.

Склад стічних вод може бути в залежності від виробництва (рудо-збагачуючі комбінати: НCl, H2SO4, цинковий і мідний купорос, феноли).

4. Шлаконагромадження (шлакосховища) – великі земляні спорудження, що займають значні площі, глибиною  до 50 м і терміном експлуатації  більш 25 років. Служить для прийняття  твердих відходів металургійної  промисловості – шламів, що подаються  гідравлічним способом. Разом зі  шламом подається багато стічних вод, що освітлюються, прохолоджують і перемішуються.

Шлам – суспензія дрібних (до 10 – 40 мм) часток у воді; порошки й осадки, що утворяться вчасно електролізу Cu, Zn і т.д.

5. Поля зрошення. Служать  для очищення стічних вод фільтрацією й одночасно утилізацією шляхом зрошення і вирощування с/г культур. На комунальних полях зрошення – очищення, на землепашних – очищення значення не має, використовуються стічні води.

6. Поля фільтрації. Тільки  на піщаних ґрунтах. Для очищення стічних вод навантаження складає 80 – 300 м3 на га в добу.

7. Полігони твердих побутових  відходів. Утворюються фільтрати , що забруднюють підземні води.

8. Золовідвали (шламовідвали) – займають великі площі земляних ємностей, де складуються відходи від електростанцій; характерним елементом є Са. У великих кількостях у них : Si , Al2O3, Fe2O3.

Процеси забруднення підземних вод відбуваються в 3 стадії:

прохідна фільтрація зі сховища РВ (приймача відходів ). СВ інфільтруються крізь зону аерації, у результаті чого на поверхні ґрунтових вод починається процес утворення “ бугра” забруднених вод. Вільна фільтрація продовжується доти, поки потік зі сховища відходів не зімкнеться з обрієм підземних вод. Тривалість вільної фільтрації близько 1-2 років. Разом з ростом “бугра” забруднених вод відбувається їхнє розтікання по обрії ґрунтових вод;

змішування змінених із ґрунтовими;

рух забруднених вод і розподіл забруднюючих речовин по водоносному обрії. У цей час відбувається формування ділянки забруднення водоносного обрію.

Формування зони забруднення підземних вод – це складні гідродинамічні і фізико – хімічні процеси , що залежать від багатьох факторів.

3.1 Регламентація місткості забруднюючих речовин у промислових накопичувачах

Стічні води, що фільтруються з накопичувача, забруднюють у першу чергу, верхню частину водоносного обрію, потом забруднення поширюється в глибину. У малопотужних обріях забруднюється весь обрій, а в обріях значної потужності - верхня і середня частини. Тому приймається , що змішування стічних вод, що фільтруються з накопичувачів у підземні води, відбувається цілком при потужності шару менш 20 м; на 80 % при 20- 40 м; на 70 % при потужності шару більш 40 м.

Відстань у м (хо), що проходять забруднені води протягом року (365 днів) униз по потоці підземних вод.

 
, (3.1)

 
де Кф – коефіцієнт фільтрації ,м/добу;

і - гідравлічний ухил;

n- пористість ґрунтів.

Якщо відома відстань (L) від краю полігона до ріки, у яку розподіляються ґрунтові води, то можна визначити, через скількох років забруднення досягає ріки

 

 (3.2)

 

Відстань розподілу забруднюючих речовин нагору по потоці приблизно можна прийняти рівним 100 м, а в бічні сторони 20-200 м , тобто границя розподілу забруднюючих речовин по потоці обмежується нагору за течією і з боків і не обмежується вниз по потоці ґрунтових вод.

Граничний зміст токсичних речовин у промислових рідких відходах у накопичувачі розраховується по формулі

 

, (3.3)

 
де Сr – гранична місткість токсичні речовини в промислових рідких відходах у накопичувачі, мг/л;

Смах – максимальна задана концентрація токсичної речовини в підземних водах під нагромаджувачем (10 ГДК ), мг/л;

Со – кількість токсичної речовини в ґрунтових водах у природних умовах, мг/л;

m – потужність водоносного  обрію, м;

Кm - безрозмірний коефіцієнт, що відображає процес змішування стічних вод з підземними в залежності від потужності водоносного обрію;

L – довжина блоку накопичувача, м;

n – пористість водоносних порід;

W – річний обсяг стічних вод, що скидаються в нагромаджувач, м3;

0,2W – річний обсяг стічних вод, що фільтрується з накопичувача, м3.

 
Х0 = 365*і*Кф,

де Кф – коефіцієнт фільтрації водоносних порід, м/добу;

і – гідравлічний ухил.

Т = tе +5 – розрахунковий час, по закінченні якого концентрація токсичної речовини в підземних водах не повинна перевищувати значення Сmax

tе – час експлуатації накопичувача (15 – 20 рокiв).

5 – середня кількість  років інфільтрації стічних вод після припинення чи експлуатації скидання в сховище рідких відходів.

Якщо  =0, чи якщо зміст забруднюючої речовини в природних умовах дуже маленький, то формула (3.3) буде мати вид:

 

 
Для визначення абсолютно припустимої маси токсичної забруднюючої речовини в накопичувачі

 
, (3.4)

 
де G – маса токсичної речовини в накопичувачі, кг;

 - граничний вміст токсичної речовини в промислових рідких відходах, мг/л;

W – річний обсяг стічних вод, що скидаються в накопичувач, м3.

3.1.1 Розрахунок місткості  забруднюючих речовин у промислових  накопичувачах

Розрахувати Сr та G токсичної речовини (Pb) у промислових рідких відходах у накопичувачі при наступних вихідних даних: ГДК (Pb) = 0,03 мг/дм3 (ГОСТ 2874-82); Сmax=10·ГДК=0,3 мг/дм3; L=550 м; W=5*105 м3; te=15 років; m=20 м; Кm=1; n=0,1; КФ=10 м/добу; і=0,001; С0=0,001 мг/дм3 (мг/л).

Відстань, що проходять забруднені води протягом року (365 днів) вниз за потоком підземних вод визначається за формулою (3.1):

x0=365·і·Кф,

x0=365*0,001*10=3,65 м/рік

Розрахунковий час, по закінченні якого концентрація токсичної речовини в підземних водах не повинна перевищувати значення Сmax:

 
Т=tе+5,

Т=15+5=20 років

Величина Сr визначається за формулою (3.3):

 
,

{0,3(1*20*(550)20,1+0,2*5*105)-1*20*550[3,65*0,001+

+(550*0,1-3,65)(0,3-0,001)}/(1-1/20)]}/0,2*5*105=0,51мг/л.

,

0,51*5*105/103=255 кг

 

У цьому випадку гранична концентрація Pb, скинутого з рідкими відходами у накопичувач не повинна перевищувати 0,51 мг/дм ; а маса токсичної ЗР в накопичувачі не повинна бути більше за 255 кг.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВИСНОВКИ

В першому розділі курсової роботи ми оцінювали вплив забруднених опадів на якість ГВ. Результати розрахунків, дозволяють зробити деякі висновки щодо впливу забруднених опадів на якість ГВ. При значенні m=0,5 вже на сьомий рік після випадення забруднених опадів концентрація ЗР у ГВ і атмосферних опадах майже не змінилося, тобто ГВ перенасичені ЗР, що інфільтруються разом з атмосферними опадами за порівняно невеликий відрізок часу. Зі зменшенням частки забруднених атмосферних опадів, що інфільтруються (m=0,05), концентрація ЗР у ГВ через сім років досягне лише 0,663 мг/л, а при ще меншій частці забруднених атмосферних опадів, що інфільтруються (m=0,005), концентрація ЗР у ГВ через сім років досягне всього 0,443 мг/л.

В другому розділі курсової роботи булла визначена кількісна та якісна оцінка ступеня захищеності ГВ. Така природна захищеність близька до помірної, вона дозволяє припускати можливість незначного техногенного впливу на ҐВ, що залягають в умовах досліджуваної ділянки.

В третьому розділі курсової роботи ми розраховували граничний вміст токсичної речовини в промислових рідких відходах та масу токсичної речовини в промисловому накопичувачі. Отримані результати дають змогу зробити висновок, що гранична концентрація Pb, скинутого з рідкими відходами у накопичувач не повинна перевищувати 0,51 мг/дм ; а маса токсичної ЗР в накопичувачі не повинна бути більше за 255 кг.

 

 

 

 

РЕКОМЕНДАЦІЇ

Відновлення порушених земель здійснюють в два етапи - гірничотехнічний і біологічний.

На етапі гірничотехнічної рекультивації здійснюється підготовка території для освоєння. При цьому планують відвали, укосам додають форми, що забезпечують їх використання, повернення пустої породи у відпрацьовані шахти.

На етапі біологічної рекультивації здійснюють заходи щодо відновлення родючості ґрунтів, шляхом посадки рослинності, нанесення шару родючого ґрунту, знятого раніше з площ відведених під забудову.

Протиерозійні гідротехнічні заходи, ті що задержують воду - це будівництво валів-канав, валів-терас, перепадів, загат, засипка ярів, регулювання русел рік; лісомеліоративні: залісення і залуження схилів.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Література 

1.Гольдберг В.М. Взаимосвязь  загрязнения подземных вод природной  среды - Л.: Гидрометеоиздат , 1987.-248 с.

2.Казенов С.М., Арбузов  А.И., Ковалевский Ю.В. Воздействие  объектов нефтепродуктообеспечения  на геологическую среду.- Л.: Химия, 1987. – 120с.

3.Бетелев Н.П. Методы определения  загрязнения грунтов углеводородами. – Обнинск, 1985. – 60с.

4.Журавлева М.Г. и др. Промышленные  выбросы как источник загрязнения  окружающей среды химическими  элементами. - В кн.: Геохимия ландшафтов.- Ростов - на- Дону, 1982.-С.12-14.

5.Маханько Е.П. и др. Содержание  тяжелых металлов растворимых  осадками в формах в выпадениях  зависимости от расстояния от  источника загрязнения. – В кн.: Миграция загрязняющих веществ  в почвах и сопредельных средах. – Обнинск, 1979. – С. 53-58.