- •Н.В. Растрыгин, с.А. Алексеев
- •Содержание:
- •Введение
- •1. Геотехнические системы
- •1.1. Системы. Основные понятия
- •1.2. Структура систем
- •1.3. Состояние системы
- •1.4. Модели систем
- •1.5. Управление системами
- •1.6. Формирование геотехнических систем
- •1.7. Классификация и экологическая оптимизация геотехнических систем
- •Основные принципы и задачи оптимизации геотехнических систем
- •1.8. Оценка состояния и оптимизация геотехнических систем при их проектировании и эксплуатации
- •1.8.1. Оптимизация проектируемого техногенного объекта
- •1.8.2. Оптимизация действующего техногенного объекта
- •1.9. Мониторинг геотехнических систем
- •1.9.1. Основные базовые методы мониторинга в геотехнических системах
- •1.9.2. Основные принципы мониторинга геотехнических систем
- •1.9.3. Структура мониторинга
- •1.9.4. Информационная система мониторинга
- •2. Геотехническая система "Промышленное предприятие – окружающая среда"
- •2.1. Воздействие на приземной слой атмосферы
- •2.2. Характеристика загрязнения территории промышленной площадки
- •Неорганизованные источники загрязнения территории промышленной площадки
- •2.3. Характеристика загрязнения водных объектов
- •2.3.1. Загрязнение подземных (грунтовых) вод
- •2.3.2. Загрязнение поверхностных вод
- •3. Геотехническая система "Город"
- •3.1. Принципы формирования и динамика городских систем
- •3.2. Структура городских систем
- •3.2.1. Основные типы городских структур
- •3.2.2. Физико-географические условия формирования городских систем
- •3.2.3. Динамика городских систем
- •3.3. Город как геотехническая система
- •4. Оценка воздействия на окружающую среду и нормирование использования природных ресурсов.
- •4.1. Классификация загрязнений окружающей среды
- •4.2. Санитарно-токсикологические основы нормирования ингредиентных загрязнений
- •4.3. Основы нормирования параметрических загрязнений
- •4.4. Инженерно-экологические характеристики территории
- •4.4.1. Демографическая емкость территории
- •4.4.2. Репродуктивная способность территории
- •4.4.3. Геохимическая активность территории
- •4.4.4. Устойчивость территории к физическим нагрузкам
- •4.4.5. Экологическая емкость территории
- •4.5. Нормирование использования и состояния атмосферного воздуха
- •4.5.1. Рассеивание вредных веществ в атмосфере от стационарных источников
- •4.5.2. Расчет выброса вредных веществ автомобильным транспортом
- •4.6. Нормирование использования и состояния водных ресурсов
- •4.6.1. Нормирование водопотребления и водоотведения
- •4.6.2. Расчет предельно допустимого сброса вредных веществ
- •Расчет разбаления сточных вод при выпуске их в реки и каналы. Метод Фролова-Родзиллера
- •Расчет разбавления сточных вод при их выпуске в озера, водохранилища иприбрежную зону морей.
- •4.6.3. Оценка динамики и степени загрязненности грунтовых вод в зоне влияния техногенного объекта
- •4.7. Нормирование земельных отводов под промышленные объекты
- •Экономические основы природообустройства
- •5.1. Общие положения
- •5.1.1. Задачи экономики природопользования
- •5.1.2. Факторы экономического роста в природопользовании
- •5.2. Экономическая оценка природных ресурсов
- •5.2.1. Оценка природно-ресурсного потенциала
- •5.2.2. Методы оценки природных ресурсов
- •5.2.3. Индивидуальная оценка ресурсов Оценка земельных ресурсов
- •Оценка водных ресурсов
- •Оценка минеральных ресурсов
- •Оценка лесных ресурсов и древесины
- •Оценка стоимости времени
- •5.3.2. Оценка эффективности экономии материальных ресурсов
- •5.4. Определение ущербов от загрязнения окружающей природной среды
- •5.4.1. Классификация ущербов
- •5.4.2. Оценка ущербов
- •Население
- •Жилищно-коммунальное хозяйство
- •Промышленность и сельское хозяйство
- •5.5. Экономическая оценка инженерных мероприятий по защите окружающей среды
- •5.5.1. Оценка чистого экономического эффекта природоохранных мероприятий
- •5.5.2. Оценка методов очистки газовых выбросов
- •5.5.3. Оценка методов очистки сточных вод
- •5.5.4. Оценка методов утилизации отходов
- •5.5.5. Оценка конструкторских и технологических решений
- •5. Экономические основы природообустройства
- •5.1.Общие положения
- •5.1.1. Задачи экономики природопользования
- •5.1.2. Факторы экономического роста в природопользовании
- •5.2. Экономическая оценка природных ресурсов
- •5.2.1. Оценка природно-ресурсного потенциала
- •5.2.2. Методы оценки природных ресурсов
- •5.2.3. Индивидуальная оценка ресурсов
- •Оценка водных ресурсов
- •Оценка минеральных ресурсов
- •5.3. Экономическая оценка производственно-хозяйственной деятельности
- •5.3.1. Комплексная экономическая оценка
- •5.3.2. Оценка эффективности экономии материальных ресурсов
- •5.4. Определение ущербов от загрязнения окружающей природной среды
- •5.4.1. Классификация ущербов
- •5.4.2. Оценка ущербов
- •5.5. Экономическая оценка инженерных мероприятий по защите окружающей среды
- •5.5.1. Оценка чистого экономического эффекта природоохранных мероприятий
- •5.5.2. Оценка методов очистки газовых выбросов
- •5.5.3. Оценка методов очистки сточных вод
- •5.5.4. Оценка методов утилизации отходов
- •5.5.5. Оценка конструкторских и технологических решений
- •Список литературы
- •Экология техногенных объектов
- •Часть 2
- •Основы природообустройства
- •Учебное пособие
2.3. Характеристика загрязнения водных объектов
В рассмотрении этого вопроса существуют два аспекта:
загрязнение подземных (грунтовых) вод;
загрязнение поверхностных водных объектов.
Целесообразность их разделения обусловлена существенными различиями в источниках загрязнений и механизмах поступления загрязняющих веществ.
2.3.1. Загрязнение подземных (грунтовых) вод
Прямой путь загрязнения подземных вод связан с инфильтрацией загрязненных вод из хранилищ отходов, удаляемых из производства гидротранспортом, и из накопителей сточных вод. Состав таких вод определяется спецификой производства и геологическими особенностями грунтов, а их количество – степенью гидроизоляции хранилищ и накопителей, уровнем заполненности этих сооружений и гидрологическими особенностями грунтов. Характеризуются неопределенными координатами и размерами площади инфильтрации, хотя источник локализован в контуре хранилища или накопителя. Состав и объем инфильтрующих вод относительно постоянны (за исключением аварийных ситуаций). Изучены частные случаи, в расчетах учитываются на основе методик, разработанных для этих случаев, которые дают относительно надежные результаты [].
Косвенный путь складывается из двух составляющих []:
вымывание и выщелачивание компонентов из отходов и слагающих пород;
инфильтрация загрязненных атмосферных осадков.
Для первой составляющей источниками загрязняющих веществ являются хранилища твердых отходов, загрязненная территория промышленной площадки, породы слагающие зоны аэрации и насыщения. Состав загрязненных вод в этом случае определяется спецификой технологических процессов и подготовкой отходов, сырья и полуфабрикатов к хранению, видом и составом слагающих пород, а количество – уровнем грунтовых вод и другими гидрогеологическими особенностями территории.
Для другой составляющей источники загрязняющих веществ те же, что и для первой. Также обстоит дело и с составом загрязненных вод, но их количество зависит от метеорологических особенностей территории и от степени изоляции промышленной площадки от почвогрунта.
Косвенные пути загрязнения грунтовых вод характеризуются непостоянными координатами и размерами площадей массопереноса, составом и объемом загрязненных вод.
На загрязнение грунтовых вод при реализации прямого и косвенного путей непосредственное влияние оказывают процессы массопереноса в почвогрунте, который следует рассматривать как твердую пористую среду. При этом, для верхнего горизонта подземных вод наиболее важными следует считать две зоны почвогрунта – зону аэрации и зону насыщения, границей между которыми является зеркало грунтовых вод.
Потоки в зоне аэрации преимущественно направлены вертикально, с в зоне насыщения – горизонтально.
Наиболее важные процессы протекают в зоне аэрации. Это инфильтрация и капиллярный подъем.
Перенос веществ в почвогрунтах осуществляется за счет диффузионных процессов. В простейшем случае, когда концентрации вещества постоянны во времени, диффузионный поток описывается 1-м законом Фика:
,
где: Dm– коэффициент молекулярной диффузии;
с – концентрация вещества;
dc/dx– производная функции изменения концентрации вещества по оси Х, направление которой совпадает с направлением диффузионных процессов.
Если концентрация изменяется во времени, то имеет место процесс неустановившейся диффузии, который подчиняется 2-му закону Фика:
,
здесь dc/d-производная функции изменения концентрации по времени.
Массоперенос, обусловленный фильтрационными потоками, осуществляется под воздействием двух механизмов: механического и диффузионного. Поэтому его обычно называют конвективной диффузией или гидрогеодинамической дисперсией, складывающейся из конвективного и диффузионного потоков. В общем случае этот процесс можно описать уравнением:
,
где: - вектор коэффициентов диффузии, объединяющий коэффициенты молекулярной, конвективной и структурной (за счет наличия застойных зон) диффузий;
- вектор скорости движения носителя;
- скорость поступления загрязняющих веществ из источника.
При рассмотрении общего регионального гидрохимического фона незагрязненных вод территория промышленного предприятия представляется обширной зоной рассеянного относительно слабого загрязнения с содержанием загрязняющих веществ выше фоновых, но ниже ПДК. Однако, внутри этой зоны выделяются участки ореального загрязнения с концентрацией компонентов в 10 и более раз превышающих ПДК.
Кроме того, на участках ореального загрязнения могут наблюдаться места с концентрациями выше ПДК в тысячи раз. Они, как правило, непосредственно приурочены к источникам загрязнения.
Химический состав загрязненных грунтовых вод достаточно сильно различается по соотношению катионов и анионов.
Воды рассеянного загрязнения слабо отличаются по составу от гидрохимического фона, а ореальные и резко аномальные имеют совершенно иной состав. При этом наблюдается постепенное замещение пресных вод с минерализацией 250-500г/м3(преимущественно гидрокарбонатных магниево-калиевых) солоноватыми, солеными и рассольными сульфатными смешанными по катионам водами или смешанными фторидно-сульфатно-фосфатными щелочно-земельными калиево-натриево-аммонийными растворами.
Степень загрязненности подземных (грунтовых) вод далеко не всегда удается прогнозировать. В то же время наличие разветвленной сети гидрогеологических наблюдательных скважен, являющейся элементом общей мониторинговой системы в зоне влияния промышленного объекта, позволяет своевременно выявить тенденции нарастания загрязнения и, что в особенности важно, обнаружить источник этого загрязнения.