Полная версия

Главная arrow Экология arrow ОСНОВЫ ГЕОЭКОЛОГИИ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

2.4.4. Гидрогеологические исследования

В процессе гидрогеологических исследований:

  • — определяются участки и источники загрязнения;
  • — оценивается защищенность подземных вод от загрязнения;
  • — изучается влияние техногенных нарушений подземной гидросферы на поверхностный сток, растительность, деградацию мерзлоты, экзогенные геологические процессы и т.д.;
  • — выявляется истощение подземных вод.

Характер загрязнения подземных вод зависит от типа источника загрязнения и от геохимической ситуации.

К основным источникам загрязнения подземных вод относят промышленные, коммунально-бытовые и сельскохозяйственные сточные воды, для которых характерен определенный набор загрязняющих веществ. Например, состав промышленного стока горнодобывающего предприятия зависит от состава добываемой руды. В подземные воды попадают хлориды, сульфаты, бром, йод, калий, натрий, кальций, железо, нефтепродукты.

По типу источника загрязнение подразделяется на:

  • — химическое (стоки предприятий, сельскохозяйственные стоки);
  • — биологическое, вызванное органическими веществами (канализационный сток, сброс сточных вод пищевой и текстильной промышленности, животноводческих комплексов);
  • — физическое (сброс в реки шлама, песка, глины, шлаков, которые через водозаборы поступают в подземные воды);
  • — радиоактивное, происходящее в результате добычи, обработки и использовании радиоактивных материалов, эксплуатации и аварий на АЭС и т.д.

Так как каждый тип источника характеризуется определенным набором загрязняющих веществ, то при его исследовании изучаются свойственные этому типу показатели.

К числу важнейших показателей, определяющих геохимический тип подземных вод, относятся показатель концентрации водородных ионов (водородный показатель) pH и окислительно-восстановительный потенциал Eh.

По величине водородного показателя определяют кислотность воды. Для нейтральных вод pH = 7, для щелочных pH > 7 и для кислотных pH < 7. Также выделяются весьма кислые (pH < 5) и высокощелочные воды (pH > 9).

Окислительно-восстановительный потенциал Eh служит мерой окислительной или восстановительной способности среды, его величина непосредственно связана с величиной водородного показателя. pH определяется при всех видах лабораторных исследований, Eh предпочтительно определять у объектов.

Каждому типу геохимических подземных вод соответствует определенный набор элементов, концентрация которых может превысить ПДК (табл. 2.18).

Таблица 2.18

Характеристика загрязненных подземных вод

Геохимические типы загрязненных подземных вод

Элементы, которые могут быть в подземных водах в концентрациях, превышающих ПДК

Анионы, способствующие увеличению концентраций элементов в воде

Кислые кислородные с высокими значениями окисли- тельно-востанови- тельного потенциала (pH < 6,

Eh > +400 мВ и более)

Катиопо генные:

Li, Hg, Bi, Be, Ba, Zn, Си, Pb, Cd, Co, Ni, Fe, Mn Комплексообразователи: Ti, Nb

Анионогениые

S, Se, Те, As, Sb, B, Si, Mo, Cr(IV), NO

SO|", F- и другие анионы органических кислот

Щелочные с низкими положительными значениями окислительно-вос- тановитсльного потенциала (pH > 9, Eh < +250 мВ)

Катионогенные'.

Na, Li, K, NH4 Комплексообразователи'. Zn, Си, Pb, Ti, Nb Анионогенные:

F, Mo, W, Si, В, P, Cr

Органические

вещества

Околонейтраль- ные кислородные с высокими значениями окислительно- восстановительного потенциала (pH = 6-9,

Eh > +250 мВ)

Катионогенные:

Na, Sr, Ba

Комплексообразователи: Zn, Си, Pb, Cd, Be Анионогенные:

S, Se, Те, Mo, As, Sb, Cr, No3-

so?-, ci

окисленные

органические

вещества

Окончание табл. 2.18

Геохимические типы загрязненных подземных вод

Элементы, которые могут быть в подземных водах в концентрациях, превышающих ПДК

Анионы, способствующие увеличению концентраций элементов в воде

Околонейтральные бескислородные бессульфидные с низкими положительными значениями окислительновосстановительного потенциала (pH = 6-9,

Eh < +250—0 мВ)

Катионогенные:

Fe, Mn, NH4+, Ti Комплексообразователи: Zn, Си, Pb, Be, Hg, Cd Анионогенные:

S, As, Cr(III), P(III)

ci so?-,

не окисленные

органические

вещества

Околонейтральные и щелочные сульфидные с отрицательными значениями окисли- тельно-восстанови- телтного потенциала (pH > 6,

Eh > 0 мВ)

Катионогенные'.

Na, NII4+

Комплексообразователи: Cd, Fe

Анионогенные:

S, F, Se, Те, As(IlI), Sb(III)

hs -,s2-, Cl -, со?-, нсо3-,

органические

вещества

К природным факторам защищенности грунтовых вод относятся глубина залегания грунтовых вод и наличие водоупорных пород, играющих роль противофильтрацион- ных экранов.

По В. М. Гольдбергу выделяются три категории защищенности водоносных горизонтов:

  • — защищенные — мощность водоупора т > 10 м и Н2 > Н* (Н2 — уровень нижележащего, а — вышележащего горизонта);
  • — условно-защищенные (при 5м <т<10миН21, а при т> 10 м Н2 <
  • — незащищенные (т <5 м и Н2 < Hj) или водоупор прерывистый но площади, имеющий «фильтрационные окна», зоны повышенной трещиноватости и Н2 < Ht.

Характер влияния загрязняющих веществ зависит не только от химических и физических свойств растворов, но и от гидродинамики фильтрационных и миграционных потоков.

Фильтрационные свойства пород можно изучать с помощью опытных наливов в шурфы с однокольцевым инфиль- трометром. В дно шурфа вдавливают кольцо диаметром 30—50 см. В кольцо подают воду, уровень которой поддерживают постоянным. После стабилизации расхода рассчитывают коэффициент фильтрации (в м/сут):

где а — коэффициент, зависящий от глубины вдавливания кольца в грунт (L) и диаметра кольца d:

L/d............ до 0,03 0,04 0,05

А.............. 1,06 1,08 1,1;

Е — коэффициент, значение которого зависит от суммы Я + Z и диаметра кольца (Я — высота капиллярного поднятия); Z — высота слоя воды, л); Q — количество фильтрующейся через породу воды, м3/сут.

Миграционные свойства устанавливаются в полевых или лабораторных условиях. Полевые опытные работы включают в себя:

  • — налив индикаторного раствора в миграционную скважину,
  • — последующая откачка из этой скважины или из реагирующей скважины.

Обычно создают специальные миграционные кусты, состоящие из одной центральной и до трех наблюдательных скважин. Иногда они совмещаются с опытно-фильтрационными работами.

Техногенные изменения подземной гидросферы (подъем уровня грунтовых вод, заболачиваемость и др.) могут нарушить ландшафт, изменить поверхностный сток, повлиять на развитие карста, просадок и т.д. Подобные изменения выявляются с помощью дешифрирования аэрокосмос- иимков, маршрутных исследований и гидрогеологических работ.

Данные о качестве, величине отбора подземных вод и ее изменении, развитии депрессионной воронки, характере загрязнения и об истощении ресурсов получаем при обследовании водозаборов.

Для исследования подземных вод пробы берутся из скважин родников, реже из колодцев. Количество скважин зависит от масштаба и сложности работ. Например, в масштабе 1 : 200 000 количество скважин колеблется от 5 до 11 на 1000 км2. Из скважин пробы берутся после откачки.

При обследовании и опробовании водопунктов в полевом дневнике записывается номер источника, его местоположение, формы и размеры выхода, прозрачность, цвет, запах, вкус, температура, наличие газов и минеральных образований, радиоактивность, его приуроченность к определенному водоносному горизонту, геолого-литологическая характеристика горизонта, режим и использование вод источника. В районах развития мерзлых пород оценивается связь источников с таликами.

Среди показателей подземных вод изучению, прежде всего, подлежат температура, содержание С1~, SO|~, НСО3, С02, СО, Na (Na + К), сухой остаток, сумма металлов (Zn + Си + Pb), pH, NO3, N02, NHJ, растворенный кислород, сероводород, органическое вещество и показатели, характерные для конкретного источника загрязнения, например, хлориды, карбонаты, нитраты, Mg, Са, Fe, Си и т.д.

Для оценки загрязнения подземные воды исследуются на нефтепродукты, пестициды, органический углерод, фенолы, поверхностно-активные вещества, 6енз[а]пирен, окисляемость, Cr, Ni, Fe, Hg, Cd и т.д.

При отборе проб, помимо специальных оиробоватслей (типа ОГП, ОПК и др.), используются пробоотборники различных конструкций от простейшего (бутылка с пробкой и грузом на шнуре) до современных, которые обеспечивают отбор проб воды и газа из скважин больших глубин. В процессе отбора пробы фильтруются и тут же проводятся химико-аналитические исследования.

С помощью автоматического многоканального анализатора АМА-202 возможно регистрировать 17 физико-химических параметров воды: pH, Eh, температуру, мутность воды, концентрацию растворенного кислорода, ионов С1~, NO3, F~, Cu2+, Na+, Fe+2, Сг+3, PO^3, нитритов и т.д.

Табл. 2.19 дает представление об используемых гидрогеологических методах при эколого-геологических исследованиях.

Таблица 2.19

Методы гидрогеологических исследований

Виды и объекты исследований

Методы исследований

Определение фильтрационных свойств пород

Геофизические

Опытно-фильтрационные

Определение миграционных свойств

Опытно-миграционные

Сорбционные свойства пород

Лабораторные

Выявление характера загрязнения

Гидрогеологическое опробование Гидрохимическое опробование

Выявление участков загрязнения

Геофизические

Выявление участков радиоактивного загрязнения

Радиометрические

Изучение водозаборов

Режимные наблюдения Г идрогеологическое опробование

Влияние изменений подземной гидросферы на геологическую среду

Гидрогеологическое опробование Аэрокосмические исследования Маршрутные исследования

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>