Шебеста_вода / Л_12-Охрана_от_загряз

Лекция 12. РИОПВ

ОХРАНА ПОДЗЕМНЫХ ВОД ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ

Slaid 6: Охрану подземных вод следует рассматривать как комплекс меро­приятий, имеющих целью предотвращение загрязнения, ликвидацию его последствий, сохранение и улучшение качества подземных вод для их эффективного использования в народном хозяйстве. Поскольку загряз­нение подземных вод в основном связано с загрязнением поверхностных вод, атмосферы, атмосферных осадков и почв, т. е. окружающей среды в целом, задачи охраны подземных вод от загрязнений должны решаться одновременно с проблемой охраны окружающей среды.

Известно, что борьба с загрязнениями, уже попавшими в водоносный пласт,— очень сложная задача, требующая дорогостоящих, часто трудно­реализуемых мероприятий. При большом накоплении в пласте загряз­няющих веществ и малой их десорбируемости, а также при низких фильтрационных свойствах пород время, необходимое для полного извлечения загрязнений из пород и подземных вод, может измеряться десятками и да­же сотнями лет.

Большую роль среди мероприятий по охране подземных вод должны сыграть уже принятые и разрабатываемые законодательства и государст­венные стандарты, регулирующие: - нормативы предельно допустимых концентраций и ПДВ и ПДС; - рациональное использование подземных вод и земных недр; - размещение и эксплуатацию новых предприятий, водозаборов подземных вод и других объектов, использующих подземные воды и влияющих на них; - проведе­ние поисковых и разведочных работ на воду, нефть, газ и другие полезные ископаемые.

Характер загрязнения подземных вод отражают источники загрязнения. Вследствие большого разнообразия промышленных производств, ввода в эксплуатацию предприятий с ранее не известными конечными продуктами иди технологическими схемами состав загрязнителей все время услож­няется. В 1960 г нормировалось содержание 70 загрязняющих веществ, в 1967 г.- 180, в 1973 г.- 250, а сейчас - около 1000. Это число увеличивается с каждым годом.

Предотвращению загрязнения подземных вод содействуют меро­приятия общего характера:

1. создание замкнутых систем промышленного водоснабжения и канализации;

2. внедрение производства с бессточной технологией

3. совершенствование очистки сточных вод;

4. изоляция коммуника­ций со сточными водами;

5. ликвидация или очистка газодымовых выбро­сов на предприятиях;

6. контролируемое или ограниченное использование ядохимикатов

7. надежное захоронение особо вредных стоков,

По сравнению с поверхностными, подземные воды в целом, несомнен­но, лучше защищены от загрязнения более или менее мощной толщей по­род.

В целом глубокозалегающие напорные воды обладают большей степенью защищенности, за исключением случаев непосредственного сброса загрязнений через поглощающие скважины и т. п.

Природная защищенность подзем­ных вод от поверхностного загрязнения может проявиться и реализовать­ся в случае, если водоносный горизонт изолирован от поверхностных вод либо поверхностные воды в процессе инфильтрации полностью очищаются от содержащихся в них загрязнений. В первом случае загрязненные по­верхностные воды и стоки вовсе не поступят в водоносный пласт, а если и дойдут до него, то за очень большой период времени (несколько десятков или сотен лет), существенно превышающий обычные сроки перспективного использования подземных вод. Такие условия обеспечиваются, когда кров­ля водоносного горизонта сложена практически водоупорными или сла­бопроницаемыми породами большой мощности, имеющими региональное распространение и не нарушенными литологическими окнами, трещиноватостью или тектоническими проявлениями. Загрязнения также не могут поступить в водоносный пласт, если последний обладает высокими на­порами, превышающими отметки земли и уровни воды в хранилищах сточных вод, и эти напоры не будут снижены в результате водоотбора. Природная защищенность такого рода присуща глубокозалегающим на­порным водам

В горизонты грунтовых вод поверхностные стоки, как правило, про­никают за сравнительно короткое время, не превышающее десятков суток или нескольких месяцев. Лишь в особых обстоятельствах при фильтрации поверхностные воды не достигают уровня грунтовых вод; так может быть, например,

1) при периодической инфильтрации малого объема поверхност­ных вод в условиях интенсивного испарения и большой мощности зоны аэрации, сложенной слабопроницаемыми породами.

2) когда в водоносный пласт поступают поверхностные воды, обезвреженные и очищенные от загрязнений в результате фильтрации через толщу выше­лежащих пород, природная защищенность подземных вод связывается с процессами самоочищения.

При использовании этого термина обычно под­разумевается аналогия с самоочищением речных, озерных и других по­верхностных вод, однако эта аналогия имеет формальный характер, по­скольку сущность и интенсивность природных процессов, приводящих к очистке загрязненных поверхностных и подземных вод, различны.

В по­верхностных водах, контактирующих с атмосферой и содержащих разно­образные микроорганизмы, под действием растворенного кислорода, све­та, повышенной температуры многие органические загрязнения интенсивно окисляются, разлагаются и минерализуются; патогенные бактерии и ви­русы уничтожаются другими антагонистичными микроорганизмами; кон­центрация стойких, неразлагающихся химических загрязнений снижается до ПДК и ниже за счет многократного разбавления при смешении с чис­тыми речными и другими поверхностными водами.

Характер самоочищаю­щей способности подземных вод несколько иной. Воды земных недр обыч­но имеют низкую температуру и содержат сравнительно малый запас раст­воренного кислорода и ограниченное количество микроорганизмов, поэ­тому характерные для поверхностных вод процессы не получают такого развития; существенно меньшие возможности и для разбавления загряз­ненных вод. Лишь в почвенном слое и в самой верхней части зоны аэрации обилие микроорганизмов и присутствие воздуха обусловливают возможность частичной трансформации химических и биологических загрязнений.

Ниже поверхности земли самоочищение инфильтрующихся или дви­жущихся вод происходит путем сорбции загрязнителей породами, ионного обмена, реже окисления или разложения загрязняющих веществ. Наибо­лее часты случаи загрязнения подземных вод растворимыми веществами;

Пути распространения загрязнителей в подземной гидросфере можно дифференцировать на стадии: 1) проникновение загрязнителя че­рез зону аэрации в насыщенную водой среду, 2) перенос его с подземными водами, 3) сорбция и физико-химическое взаимодействие загрязненного вещества и вмещающей породы. Хорошими сорбентами являются почвен­ный слой, пористые и глинистые разности пород. Известны примеры, ког­да при фильтрации сточных вод и детергентов (очистителей), содержащих фосфор, до 95% загрязнителей задерживалось в первых 15—30 см почвы. Однако в кристаллических и даже карбонатных породах эффект самоочи­щения оказывается незначительным. Есть много сложных загрязнителей, которые не сорбируются вовсе и способны накапливаться в подземных водах.

Промышленное и сельскохозяйственное загрязнение уже давно стало региональным. Воздушными потоками загрязнители разносятся на сотни километров от места их попадания в атмосферу, осаждаются на по­верхность и попадают в подземные воды.

Защищенность подземных вод от загрязнения относительна. Конечно у она лучше, чем у поверхностных вод, которые, как мы видели, совершенно не защищены.

Slaid 7: Самую общую оценку степени защищенности подземных вод, в осо­бенности верхних водоносных горизонтов, можно дать на основе так на­зываемых факторов защищенности, под которыми понима­ются природные барьеры, затрудняющие попадание в резервуар подзем­ных вод загрязняющих веществ.

Выделяют обычно семь главных показателей: 1) зона аэрации; 2) первый от поверхности регио­нальный водоупор; 3) гидрогеодинамическая изолированность основного водоносного горизонта; 4) растительный покров; 5) состав подземных вод, обусловливающий характер взаимодействия между водой и загрязнителем; 6) фильтрационные свойства пород и 7) локальные особенности интенсив­ной фильтрации.

Кроме того, природная защищенность подземных вод одного и то­го же водоносного горизонта различна для различных видов загрязнений, зависит, кроме того, от интенсивности и характера поступления загрязне­ний и может быть оценена по времени движения загрязненных вод через толщу пород, залегающих над водоносным горизонтом.

Slaid 8: Санитарно-оздоровительные мероприятия на территории ЗСО во II поясе назначаются с учетом гидрогеологических условий, естественной защищенности водоносного пласта и видов возможных загрязнений. Целесообразно выделить три комплекса санитарно-оздоровительных ме­роприятий:

1 - обязательные мероприятия; 2-3 - дополнительные мероприятия, направленные против химического и биологического загряз­нения при недостаточной естественной защищенности водоносного пласта.

В первый комплекс входят санитарно-оздоровительные мероприятия, обязательные при любых гидрогеологических и хозяйственных условиях, независимо от видов возможного загрязнения и естественной защищенно­сти водоносного пласта. Эти мероприятия назначаются на всей территории II пояса ЗСО, ограниченной раздельными линиями тока и контурами, про­веденными, исходя из расчетного времени 25 лет.

Сюда относятся следующие обязательные мероприятия и ограниче­ния: 1) все виды строительства проводятся с разрешения органов санитарно-эпидемиологической и гидрогеологической служба 2) запрещаются такие работы в земных недрах, которые могут вызвать загрязнение экс­плуатируемого водоносного горизонта (сброс и захоронение сточных вод, разведочные работы на нефть, газ и т. п.); 3) ликвидируются бездейст­вующие, дефектные, неправильно эксплуатируемые скважины и горные выработки, вызывающие опасность загрязнения водоносного горизонта;

Во второй комплекс должны входить дополнительные санитарно-оз­доровительные мероприятия и ограничения, назначаемые при отсутствии естественной защищенности от химических загрязнений. Они вводятся на всей территории II пояса ЗСО с раздельными линиями тока и контурами, построенными на tp == 25 лет, и включают следующие ограничения: 1) за­прещается строительство фильтрующих накопителей, испарителей и от­стойников сточных вод, хвосто- и шламохранилищ, гидрозолоотвалов ТЭЦ, полей фильтрации промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод; 2) запрещается строительство новых крупных предприятий с боль­шим количеством технологических и сточных вод, а также газодымовых выбросов в атмосферу; 3) контролируются работа и изменение технологии всех действующих предприятий для предотвращения утечек и инфильтра­ции неочищенных сточных вод, растворения отходов и сырья атмосферны­ми осадками, поступления в атмосферу вредных газодымовых выбросов; 4) существенно ограничивается и контролируется применение сельскохо­зяйственных минеральных удобрений, сельскохозяйственных и лесоза­щитных ядохимикатов.

Slaid 9: В третий комплекс должны входить дополнительные санитарно-оз­доровительные мероприятия и ограничения, осуществляемые при отсут­ствии естественной защищенности от биологических загрязнений. Эти мероприятия назначаются вблизи водозабора по контуру to = 200 сут или to = 400 сут в зависимости от массивности микробного загрязнения. К ним относятся следующие меры: 1) запрещается устройство котлованов, выемок, карьеров, нарушающих защитный слой над водоносным горизон­том, а также крупных животноводческих комплексов, ферм и скотных дво­ров, скотомогильников, земледельческих полей орошения; 2) ограничи­вается применение навозных удобрений и запрещается использование для орошения сточных вод; 3) для промышленных предприятий, насе­ленных пунктов и жилых зданий должны быть предусмотрены: организо­ванное водоснабжение, обязательное канализование зданий со сбросом очищенных вод вне территории II пояса ЗСО, регулирование и организа­ция отвода загрязненных поверхностных стоков.

В составе проекта 3CO следует предусматривать организацию сети режимных наблюдательных скважин, располагаемых по поперечникам от ближайших существующих, ликвидированных, потенциально опасных источников и очагов загрязнения до границ II пояса 3CO, а в случае необходимости — до границ I пояса 3CO.

СПЕЦИАЛЬНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ

Помимо описанных выше мероприятий общего характера для защиты подземных вод от загрязнения применяются специальные мероприятия как для предупреждения загрязнения, так и при необходимости для локализации или ликвидации уже создавшегося в водоносном пласте уча­стка загрязненных подземных вод.

Специальные мероприятия осуществляются с помощью разнообраз­ных инженерных сооружений, схема расположения которых, тип и кон­струкция определяются гидрогеологическими условиями, характером ис­точника загрязнения, масштабами произошедшего загрязнения, характе­ром и значением объекта защиты — водоносный горизонт в целом, отдель­ные водозаборы подземных вод, поверхностный водоток и т. д.

Профилактические мероприятия. Для защиты водоносных горизонтов, не имеющих водоупорной кровли, от случайных утечек и фильтрации сточных и технологических вод на промплощадках из отдельных цехов и емкостей, основа­ния указанных сооружений и емкостей должны иметь, прежде всего, на­дежную гидроизоляцию; во многих случаях целесообразна укладка пла­стового дренажа, устраиваемого в виде песчаного слоя, который отсыпает­ся по дну котлована под сооружение. Песок прорезается водоотводными призмами, выполненными из гравия, щебенки, камня; в качестве обяза­тельного конструктивного элемента в основании дренажа должен быть создан водонепроницаемый экран из глинобетона, полиэтиленовой пленки.

В сложных природных условиях приходится применять комплекс специальных инженерных мероприятий. Специальные дренажные устройства и конструкции.

К локализационным мероприятиям при защите подземных вод от за­грязнения приходится обращаться в тех случаях, когда участок водонос­ного пласта оказался уже загрязненным. Сформировавшийся в пласте очаг загрязнения даже после ликвидации источника загрязнения может рас­пространяться в естественном потоке подземных вод в направлении рек, озер и загрязнять их.

Локализационные мероприятия, ограничивающие продвижение за­грязнений по водоносному пласту от очага загрязнения, могут быть осу­ществлены в зависимости от гидрогеологических условий с помощью преграждающих либо перехватывающих устройств. Преграждающие устройства имеют такие конструкции, как противо-фильтрационные завесы стенки-барражи профилактического назначе­ния. В этих же целях могут использоваться гидрозавесы из нагнетательных скважин, заполненные водой глубокие траншеи и т. п.

Восстановительными мероприятиями ликвидируют загрязнение водо­носного горизонта и восстанавливают природное качество подземных вод. Они могут быть осуществлены извлечением из пласта через дренажные скважины всего объема загрязненной воды либо интенсивной промывкой пласта с помощью нагнетаний и откачек вод или специальных растворов через систему нагнетательных и откачечных скважин.

ОХРАНА ПОДЗЕМНЫХ ВОД ПРИ ЗАХОРОНЕНИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОКОВ

Любое производство стремится ограничить утечку и сброс сточных вод в открытые водоемы, прибегая к водоснабжению по замкнутому цик­лу. В какой-то степени загрязнители улавливаются очистными установ­ками (80—95%), но даже на образцовых предприятиях особо вредные ком­поненты требуют специального удаления. Строго обоснованных меро­приятий, полностью исключающих загрязнение окружающей среды при ликвидации жидких отходов, пока нет.

Утилизация наиболее вредных стоков производится двумя пу­тями: 1) выпаривания (с последующим складированием твердых отходов в специальных “могильниках”, располагающихся в водонепроницаемых толщах — глинах или соляных пластах); 2) подземного захоронения в жидком виде. Оба способа следует рассматривать как вынужденные и вре­менные, так как они не гарантируют абсолютной санитарной безопасно­сти, хотя по сравнению со сбросом в открытые водоемы и являются гораз­до меньшим злом. Опасно в том числе и подземное захоронение сточных вод промышленных предприятий, т. е. так называемых промстоков.

7