CC BY
752
УДК 556.332.:556.388: 04.4:620.9 Е.А. Панов, А.Ю. Озерский ЗАО «МОНИТЭК», Красноярск
ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ПОДЗЕМНЫХ ВОД В РАЙОНАХ ЗОЛООТВАЛОВ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ СРЕДНЕЙ СИБИРИ
Под мониторингом подземных вод понимают специальную систему наблюдений, позволяющую осуществлять слежение за процессами, возникающими в подземных водах под влиянием антропогенных воздействий, давать оценку существующего состояния подземных вод и выполнять прогноз его изменения в целях рационального использования и управления водными ресурсами. Экологический мониторинг подземных вод основан на изучении загрязнения подземных вод и оценки масштабов их загрязнения, которые базируются на повторяющихся и непрерывных наблюдениях за режимом подземных вод в определенных пунктах и в определенные периоды времени.
Золошлаковые отходы тепловых электростанций (ТЭС) представляют одну из острейших мировых экологических проблем и Россия не являются исключением из этой мировой тенденции. Ежегодно из месторождений Канско-Ачинского угольного бассейна в наши дни добывается около 40 млн. т бурых углей, большая часть которых сжигается на ТЭС Средней Сибири. В наши дни на 1 МВт суммарной (тепловой и электрической) установленной мощности ТЭС приходится около 200 т/год золошлаковых отходов, которые создают существенные проблемы для энергетических предприятий региона и ухудшают состояние окружающей среды.
Ведущим способом транспортировки зол и шлаков в золоотвалы является гидравлический, при котором отходы взаимодействуют с водной средой, вызывая химическое загрязнение последней. Расположение, конструкции и способы эксплуатации действующих золоотвалов не могут защитить подземные воды от проникновения (фильтрации) загрязненных технических вод. Большинство золоотвалов крупнейших ТЭС расположено в пределах водоохранных зон крупнейших рек региона. При проектировании и строительстве золоотвалов ранее не предусматривались противофильтрационные экраны, в результате чего практически из всех отвалов происходит фильтрация загрязненных вод с расходами 1,5-5 тыс.
-5
м /сут [1].
Поэтому важнейшей задачей в области контроля является создание специализированной наблюдательной сети скважин в районе золоотвалов, с деятельностью которых связано загрязнение подземных вод.
Задачами экологического мониторинга подземных вод на участках техногенного воздействия золоотвалов являются:
1. Систематические наблюдения и своевременное обнаружение загрязнения подземных вод, определение размеров области загрязнения.
2. Оценка масштабов и направленности гидрогеодинамических процессов и современного загрязнения подземных вод, изучение развития области загрязнения подземных вод во времени и по площади.
3. Прогноз изменения уровней и процесса загрязнения подземных вод, изучение движения загрязняющих веществ в подземных водах и подготовка на этой основе предложений по водоохранным мероприятиям.
4. Изучение миграции загрязняющих веществ в подземных водах и определение миграционных параметров по наблюдениям за динамикой области загрязнения.
5. Получение систематической и оперативной информации об изменениях режима и качества подземных вод в целях предупреждения и принятия необходимых мер по предотвращению возможных негативных последствий.
На первоначальном этапе организации мониторинга подземных вод задачи:
1. Создание специализированной сети наблюдательных скважин;
2. Исследование геофильтрационных параметров водоносных горизонтов для последующей оценки воздействия на подземные воды;
3. Выявление уровня загрязнения подземных вод и области его распространения.
4. Установление взаимосвязи подземных, поверхностных и сточных
вод.
Задачи изучения динамики области загрязнения подземных вод, взаимодействия загрязняющих веществ с подземными водами и породами, прогнозы распространения загрязнения решаются последующими этапами экологического мониторинга.
Сеть наблюдательных скважин для изучения загрязнения подземных вод размещается с учетом следующих факторов:
- Местоположения, характера и размеров золоотвалов;
- Строения водоносного горизонта и его граничных условий;
- Направления естественного движения подземных вод;
- Конфигурации области загрязнения подземных вод;
- Скорости движения загрязненных подземных вод.
Количество наблюдательных скважин и их расположение должно быть "скользящим” во времени, т.е. наращивание такой сети должно определяться характером и скоростью перемещения загрязненных вод, которые определяются по результатам начального этапа наблюдений [2,3].
При размещении золоотвалов на равнинных участках местности, с небольшими уклонами уровня подземных вод необходимо предусматривать створы наблюдательных скважин [4]. В каждом створе должно быть не менее двух скважин. Расстояние между наблюдательными скважинами в створе должно приниматься в пределах 50-100 м. Одна скважина должна размещаться на территории участка размещения золошлаковых отходов или в непосредственной близости от него, другая - в санитарно-защитной зоне.
Приведенные расстояния могут быть уменьшены с учетом конкретных гидрогеологических условий. При уклоне грунтового потока менее 0,1% створы должны предусматриваться по всем четырем направлениям. При уклоне более 0,1% контрольные скважины могут размещаться по трем направлениям, исключая направление вверх по течению. При длине сторон участка захоронения не более 200 м следует предусматривать на каждую сторону по одному контрольному створу, при большей длине сторон участка створы следует размещать через 100-150 м.
При строительстве золоотвалов в узких долинах, при значительных уклонах поверхности подземных вод размещение наблюдательных скважин производится на основном опорном профиле, ориентированному по потоку подземных вод, с боковыми поперечниками на отдельных участках [2].
Так как основная нагрузка поступающими с поверхности земли загрязняющими веществами падает на грунтовые воды, то наблюдательные скважины оборудуются преимущественно на горизонт грунтовых вод. Глубина вскрытия водоносного горизонта должна составлять не менее 5 м [4]. При сложном строении водовмещающей толщи и наличии гидравлической связи верхнего водоносного горизонта с нижележащим, наблюдательная сеть оборудуется в виде кустов скважин, размещаемых в каждом водоносном горизонте. При большой мощности водоносного горизонта рекомендуются кусты скважин с поэтажным расположением фильтров.
Наблюдательная сеть должна включать как скважины, находящиеся в зоне влияния источника загрязнения, так и фоновые скважины, расположенные на участках, где подземные воды не затронуты процессом загрязнения [2].
Выбор показателей, подлежащих контролю в составе подземных вод, определяется следующими критериями:
- Специфичность компонента (элемента) для водной среды золоотвалов;
- Определяемый компонент должен фиксироваться в сточных водах в концентрациях, превышающих ПДК, установленных для водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения и для питьевых вод, или в концентрациях, близких к значениям ПДК;
- При необходимости оценки миграционных параметров, определяемый компонент должен обладать хорошими миграционными способностями в водной среде золоотвалов и практически не сорбироваться на грунтах.
Имеющиеся сведения о химическом составе золы Канско-Ачинских углей и водной среды золоотвалов ТЭС, работающих на этих углях, показывают, что загрязнение подземных вод за счет фильтрации из золоотвалов обычно вызвано следующими компонентами: рН, железом, барием, стронцием, литием, титаном, бериллием, бором, фенолами и нефтепродуктами [5].
Обобщение экспериментальных данных и опубликованных материалов по химическому составу вод золоотвалов, выполненное ВНИИГ им. Б.Е.
Веденеева [3] показало, что в осветленных водах золоотвалов в значительных количествах также могут содержаться алюминий, мышьяк, селен, фтор. Содержания этих элементов в водной среде золоотвалов ТЭС, работающих на углях Канско^чинског угольного бассейна, практически не изучено.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Озерский A^., Озерский ДА. Складирование золошлаковых отходов Березовской ГРЭС-1 в выработанном пространстве разреза Березовского-1 -перспективное направление охраны окружающей среды региона. - Электрические станции, № 7, 2003. - С. 22-26.
2. Методические рекомендации по организации и ведению мониторинга подземных вод. (Изучение режима химического состава). М.; ВСЕГИНГЕО, 1985.
3. Рекомендации по контролю за состоянием грунтовых вод в районе размещения золоотвалов ТЭС. РAО "ЕЭС России",1999.
4. СНиП 2.01.28-85. Полигоны по обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных отходов. Основные положения по проектированию. М.; 1985.
5. Гаврилин К.В., Озерский A.Ю. Kанско-Aчинский угольный бассейн. М. Недра,
1996.
© Е.А. Панов, А.Ю. Озерский, 2005
