Методы защиты геологической среды горнодобывающих районов на основе реализации экологической емкости

• Автор: Алфёров, Иван Николаевич
• Шифр специальности: 25.00.36
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 180 с. : ил.

ГЛАВА 1. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ ТЕРРИТОРИИ,
ИСТОРИЯ ЕЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОСВОЕНИЯ
1.1. К истории исследования и освоения территории
1.2. Физико-географические особенности
1.3. Геологическое строение
1.4. Гндролого-гндрогеологнческне условия
Выводы по главе
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ
2.1. Наземные и дистанционные .методы
2.2. Понятие экологической емкости, уязвимости, устойчивости
и защищенности геологической среды к загрязнению
2.3. Методы изучения взаимодействия источников загрязнения с геологической средой
2.4. Принципы и методы оценки состояния компонентов геологической среды
Выводы по главе
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ВОЗДЕЙСТВИЯ ТЕХНОГЕННЫХ ФАКТОРОВ НА КОМПОНЕНТЫ
ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ
3.1 Оценка загрязнения геологической среды
через атмосферу
3.2. Оценка состояния поверхностных и подземных вод
3.3. Результаты исследования процессов загрязнения почв, грунтов и плов
3.4. Результаты детальных исследований
загрязненных участков

3.5. Результаты лабораторных экспериментальных исследований экологической емкости горных пород
3.6. Типизация территории по экологической емкости геологической среды
Выводы по главе
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ, СПОСОБОВ И УСТРОЙСТВ ПО ЗАЩИТЕ КОМПОНЕНТОВ
ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ
4.1. Барьерный принцип защиты поверхностных
и подземных вод от загрязнения
4.2. Модели аллювиальных водоносных горизонтов
и ареалов их загрязнения
4.3. Разработка способов и устройств по совершенствованию системы природопользования
4.4. Рекомендации по совершенствованию системы природопользования на примере Оренбургской
газопромышленной зоны
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЯ

Актуальность исследовании. Оренбургская газопромышленная зона (ОГПРЗ), как и другие горнодобывающие районы, характеризуется высокой техногенной нагрузкой на геологическую среду (ГС). Крупнейшими загрязнителями в регионе являются нефтегазодобывающие и перерабатывающие предприятия, объекты энергетического комплекса, электротехнической и машиностроительной промышленности, стройиндустрии и сельское хозяйство. Вокруг города существуют свалки бытовых и промышленных отходов. Загрязняются воздух, воды, почвы, грунты и биоценозы. Экологические проблемы становятся здесь важным фактором устойчивого развития и большую актуальность приобретают исследования по оценке экологической емкости геологической среды. Под экологической емкостью ГС понимается способность геологической среды поглощать загрязняющие вещества, устраняя их опасное воздействие для здоровья человека и биосферы. Понятие экологической емкости аналогично емкости поглощения по А.Н. Бунееву (1945). Экологическая емкость измеряется в мг-экв. на 100 г вещества. Разработка схем типизации территории, отражающих динамику изменения экологической емкости ГС, позволяет разрабатывать обоснованные мероприятия по защите компонентов окружающей среды (ОС). Эти мероприятия базируются на разработанных автором способе и устройстве защиты ГС от загрязнения в развитие идей
В.И. Вернадского (1988), А.Е. Ферсмана (1934, 1937), Е.М. Сергеева (1979-1985), А.И. Перельмана (1961, 1989), В.И. Осипова (1993, 1996), В.А. Мироненко, В.Г. Румынина (1998), В.А. Кирюхина, А.И. Короткова, К.Е. Питьевой, С.Л. Шварцева (1993), В.М. Швеца, И.С. Зекцера, В.Д. Бабушкина, А.Я. Гаева, В.Г. Гацкова (2003), Н.П. Торсуева, В.Л. Бочарова (2000), В.Т. Трофимова (1997), А.Н. Попова, П.В. Ивашова, В.Н. Синякова, А.Н. Воронова. Нами разработан способ применения искусственного геохимического барьера в сочетании с гибким непроницаемым гидродинамическим барьером. Наряду с откачкой незагрязненных вод осуществляется дренаж загрязненных вод. Между водозабором и дренажем формируется раздел потоков, где скорость фильтрации равна нулю. Он и рассматривается в виде гибкого непроницаемого гидродинамического барьера. При расположении его в зоне незагрязненных вод поступление загрязняющих веществ в водозабор исключается. От этого раздела формируются два потока: один к водозабору чистых вод, а второй - к дренажу. Для локализации загрязняющих веществ разработано устройство совмещенного горизонтального и вертикального дренажа.
Разработка моделей аллювиальных водоносных горизонтов, типизация территории по экологической емкости и предложенные нами мероприятия исключительно актуальны в условиях ОГПРЗ и сопредельных территорий.
Цель работы: разработать методы оценки экологической емкости геологической среды, способы, устройства и мероприятия для минимизации техногенной нагрузки на окружающую среду и человека.

Чувствительность подземных вод к загрязнению прямо
пропорциональна техногенному воздействию на ГС и обратно пропорциональна природной защищенности подземных вод. Индекс Р показывает взаимосвязь между загрязнением ГС и возможностью загрязнения подземных вод.
Для оценки интенсивности загрязнения ОС используется модуль предельно-допустимого загрязнения (МпдВ). Для его расчета сначала вычисляют модуль предельно допустимой концентрации (МПДк)■ Норма минерализации, например, для вод хозяйственно-питьевого назначения равна 1 г/л. Произведение модуля водного стока на этот норматив дает величину Мцдк. Разность МПдК и величины фактического модуля химического стока (Мпхс) дает величину модуля предельно допустимого загрязнения (Мпдв)-
Мпдк - Мпхс = Мпдв (2.6)
Мпдв, вычисленный до начала освоения территории, характеризует запас ее экологической емкости. Урбанизированные районы, находящиеся под техногенным прессингом, утрачивают часть или даже всю свою экологическую емкость. Возникает задача непрерывно осуществлять прогноз техногенных преобразований ОС с оценкой значений ее уязвимости к загрязнению при реализации проектов природопользования. Таким образом, речь идет о предпроектной экспертизе только намечаемых мероприятий. Остаточная экологическая устойчивость территории становится предметом анализа ретроспективных карт ее уязвимости к загрязнению. При максимальной техногенной нагрузке может произойти полное истощение естественной устойчивости территории к загрязнению и уязвимость ее к экологическому кризису будет максимальной.
Оценка и картирование экологической емкости по Мпдв, как и уязвимости ОС основаны на анализе и обработке геологических, гидрологических и гидрогеологических данных. Буровые, опытнофильтрационные и лабораторные работы обычно не проводятся и исследования не требуют больших затрат. Результаты оценки и картирования экологической емкости по Мпдв имеют практическое значение:
- для разработки планов использования и защиты ОС;
-для обоснования: 1) объектов с опасными отходами; 2) проектов водоснабжения и прогноза техногенного изменения качества подземных вод; 3) природоохранных мероприятий и, в частности, выбора мест складирования токсичных отходов.
При интенсивном техногенезе, масштабы развития загрязнения в различных ландшафтно-климатических зонах зависят от массы загрязняющих компонентов и от модуля водного стока. Схема типизации центрального Оренбуржья и сопредельных районов по экологической емкости (рис. 2.2) свидетельствует о зональном характере изменения модуля предельно допустимого загрязнения. Мщв закономерно уменьшается с севера на юг: от 20-40 т/км2 в год в таежных условиях до 5-20 в лесостепных и степных районах и менее 5 т/км2 в год в сухостепных районах левобережья