Учебно-методический комплекс для студентов специальности «Геоэкология»
Скачать 0.62 Mb.
|
Физико-химические методы: - колориметрические методы: основаны на переводе определяемого компонента в окрашенное соединение и установлении его концентрации по интенсивности или оттенку окраски (визуальный метод) или по светопоглощению раствора (фотоколориметрический). Предел чувствительности – до десятых долей мкг/л, поэтому для изучения микрокомпонентов эти методы мало пригодны. Эти методы разработаны в основном для простых состояний элементов. Если в воде имеются комплексные соединения, то их предварительно разрушают. Часто колориметрические методы сопровождаются предварительным концентрированием элементов; - люминесцентные (флуорометрические) методы: основаны на излучении растворов при возбуждении УФ-светом. Чувствительность этих методов на порядок больше предыдущих. С такой чувствительностью в подземных водах определяются бериллий, галлий, селен, уран, индий. К недостаткам этих методов относится то, что в некоторых случаях, например, при высоких концентрациях железа в подземных водах флюоресценция гасится или некоторые реагенты, используемые для определения отдельных элементов образуют люминесцирующие комплексы с другими элементами. Электрохимические методы: - полярографические: в них используется связь между величиной тока и концентрацией вещества, обусловливающей этот ток. Чувствительность метода – сотые доли мкг/л. Для увеличения чувствительности применяют концентрирование. Этими методами определяют в подземных водах свинец, медь, цинк, кадмий. В методики анализа вводятся операции по устранению органических веществ, как «мешающих» компонентов; - ионоселективных электродов: основаны на том, что мембранные электроды, изготовленные из специальных для данного элемента веществ, избирательно реагируют на этот элемент в присутствии других ионов. После погружения электрода в анализируемый раствор в результате движения заряженных ионов в сторону их меньшей активности в мембране возникает потенциал, количественная характеристика которого зависит от концентрации определяемого иона. Этим методом определяются в подземных водах калий, натрий, серебро, свинец, кадмий, кальций, магний, медь, йод, бром, хлор, фтор и др. Метод отличается быстротой, объективностью, не требует предварительной подготовки раствора, требует незначительного объема исследуемой воды, могут использоваться даже мутные воды. Недостатки метода - определяет только простые элементы, невысокая точность, влияние ионов, близких по своим физико-химическим и термодинамическим свойствам к определяемым ионам (например, определению хлора мешают йод и бром). Физические методы: - спектральные: основаны на изучении спектра паров исследуемого вещества. Интенсивность линий спектра элемента служит мерой концентрации. Эти методы требуют предварительного концентрирования. Чувствительность этих методов составляет сотые доли мкг/л. Недостатки методов: снижение точности при высокой минерализации подземных вод или при высоких концентрациях элементов; - активационные: основаны на изучении ядерных реакций. Для этого объект подвергают облучению какими-либо ядерными частицами, в результате ядерных реакций образуются радиоактивные изотопы, количественно определяемые по их активности, Этими методами можно получить очень высокую чувствительность – до десятитысячных долей мкг/л. Также требуют предварительного концентрирования, которое в свою очередь может внести погрешности в анализ; - рентгеноспектральные: основаны на использовании рентгеновых спектров элементов. Возбуждение достигается или облучением электронами больших энергий, или облучением рентгеновыми лучами. Имеют недостаточную чувствительность для изучения микроконцентраций, требуют предварительного концентрирования, что вносит дополнительные погрешности в результаты анализа (Фрид,1981). Тема 7. ОХРАНА ПОДЗЕМНЫХ ВОД ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ Загрязнение подземных вод тесно связано с загрязнением всей окружающей природной среды. На этом положении и должно базироваться предотвращение загрязнения подземных вод. Охрана подземных вод от загрязнения – комплекс мероприятий и процессов, препятствующих проникновению загрязняющих веществ в подземные воды и их дальнейшему распространению. Борьба с загрязнением по характеру бывает двух видов: - пассивная – когда прекращается эксплуатация водозабора и очистка воды идет естественным путем и зависит от скорости водообмена или времени выживания патогенных организмов; - активная – проведение дорогостоящих мероприятий. Выделяют три группы мероприятий по охране подземных водоносных горизонтов от загрязнений: 1) профилактические (предупредительные) мероприятия самые многочисленные и направлены на то, чтобы не допустить загрязнения водоносного пласта: - контроль и наблюдения за качеством подземных вод. Выделяют три класса мониторинга подземных вод: мониторинг 1 класса осуществляется на месторождениях подземных вод тогда, когда водоотбор не оказывает существенного влияния на окружающую среду и отсутствуют потенциальные источники загрязнения; мониторинг 2 класса ведется там, где возможно воздействие на поверхностные воды, являющиеся одним из источников их формирования, а также когда недостаточно надежно оценены источники формирования подземных вод, особенно при наличии потенциальных источников загрязнения; мониторинг 3 класса проводится на месторождениях, эксплуатация которых может оказать существенное влияние на другие компоненты окружающей среды, в том числе на месторождениях с искусственным пополнением подземных вод (Пиннекер,1999); - создание замкнутых систем промышленного водоснабжения и канализации, - внедрение производств с бессточной технологией или с минимальным количеством сточных вод и других отходов; - совершенствование очистки сточных вод; - очистка или ликвидация газо-дымовых выбросов; - контролируемое использование ядохимикатов и удобрений на сельскохозяйственных территориях; - глубокое захоронение особо вредных стоков, не имеющих экономически оправданных методов очистки или ликвидации; - создание водоохранных зон в районах развития грунтовых вод с установлением здесь строгих правил хозяйственной и строительной деятельности; - обустройство санитарно-защитных зон водозаборов подземных вод, которые состоят из двух или трех поясов. Первый пояс – строгого режима - имеет протяженность по радиусу от водозаборного сооружения 30-50 м., ограждается и служит для того, чтобы не допустить загрязнения эксплуатируемого водоносного пласта через устья скважин. Второй пояс – ограничений – может иметь различную протяженность с поверхности, что связано с мощностью и водообильностью эксплуатируемого горизонта, которые должны обеспечить бесперебойную работу водозаборного сооружения в течение не менее 25 лет; здесь допускаются те виды хозяйственной деятельности, которые не оказывают влияния на количество и качество добываемых вод (сбор грибов и ягод, охота и т.п.). Третий пояс организуется, как правило, только в промышленно-развитых и горнодобывающих районах; - геологический контроль за размещением новых предприятий; - запрещение строительства «водоемких» промышленных предприятий, деятельность которых сопровождается большим объемом сточных вод, в долинах рек, на поймах и аллювиальных террасах, содержащих подземные воды; - создание гидроизоляции и системы дренажа в пределах тех промышленных площадок, которые не имеют водоупорной кровли. При этом сточные воды и технологические растворы, проникающие в грунт, скапливаются на водонепроницаемом экране и по дренажной системе отводятся к водоприемнику для перекачки и последующей утилизации и очистки; - все промышленные бассейны, в которых складируются сточные воды и отходы (шламохранилища, накопители, испарители, гидрозолоотвалы и др.), должны быть не фильтрующими. Это может быть достигнуто либо путем выбора места расположения сооружения, либо с помощью различных противофильтрационных и дренажных устройств, создаваемых в теле плотины или дамбы шламохранилища. Противофильтрационные элементы тела и основания плотины должны перерезать всю толщу водопроницаемых пород и надежно сопрягаться с водоупором. В последние годы разработаны новые профилактические способы защиты подземных вод от загрязнений на участках накопителей отходов с помощью создания в зоне аэрации геохимических окислительных или восстановительных барьеров путем введения газов или металлов (Курочкин, Культин и др,2003); 2) локализационные мероприятия: к этим мероприятиям приходится обращаться в тех случаях, когда по тем или иным причинам участок водоносного пласта оказался уже загрязненным. Сформировавшийся очаг загрязнений в пласте даже после ликвидации источника загрязнения может распространяться в естественном потоке подземных вод в направлении рек, озер и вызвать при этом их загрязнение. К этой группе мероприятий относятся: - преграждающие устройства в виде противофильтрационных завес и стенок, устанавливаемых в водоносном пласте на пути движения загрязненных вод к водозаборному сооружению или поверхностному водотоку; - перехватывающие устройства имеют вид кольцевых, линейных и других систем скважин или горизонтальных дрен, из которых ведется откачка подземных вод для создания депрессионной воронки на пути между очагом загрязнения и водозабором или рекой. Откачанные воды используются в технических целях или очищаются прежде, чем поступят в земляные емкости или поверхностные водные источники; 3) восстановительные мероприятия: имеют целью ликвидировать загрязнение водоносного горизонта и восстановить здесь природное качество подземных вод. Это достигается путем извлечения из пласта через дренажные скважины всего объема загрязненной воды либо интенсивной промывкой пласта с помощью нагнетаний и откачек воды, либо путем введения реагента в водоносный пласт, нейтрализующего действие загрязняющего вещества. Данная задача осуществима лишь при небольших размерах очага загрязнения и благоприятных гидрогеологических условиях. В большинстве случаев такие мероприятия дорогостоящие и долговременные (Бочевер,1979; Гольдберг, Газда,1984; Справочник по охране геологической среды,1996). Из перечисленных выше групп мероприятий наиболее важными и ответственными является группа предупредительных мероприятий, так как именно их реализация направлена на недопущение загрязнения водоносных пластов. Тема 8. ОСОБЕННОСТИ ОХРАНЫ ПОДЗЕМНЫХ ВОД В КРИОЛИТОЗОНЕ В области развития многолетнемерзлых пород, занимающей более половины территории России, охрана подземных вод имеет свои особенности. В этих условиях встречаются четыре основных промышленных типа: 1) подземные воды сквозных таликовых зон; 2) надмерзлотные воды; 3) межмерзлотные воды; 4) подмерзлотные воды. Пресные подземные воды локализуются здесь в деятельном слое, в сквозных и несквозных таликах, которые связаны с поверхностными водами, в зонах криогенной и тектонической трещиноватости, а также под толщей многолетнемерзлых пород. Они здесь представлены как в жидкой, так и в твердой фазе. Многолетняя мерзлота в большинстве случаев выступает в качестве противофильтрационного экрана по отношению к загрязняющим веществам. Однако интенсивная хозяйственная деятельность (бурение скважин, добыча полезных ископаемых, заводнение пластов нефти и др.) в большинстве случаев приводит к нарушению защитной функции криолитозоны. Отрицательные техногенные изменения проявляются через деформацию веками складывавшегося водно-теплового равновесия. При этом интенсифицируются процессы наледеобразования, способствующих истощению запасов подземных вод, термокарста, солифлюкции, пучения грунтов, засоления почв и подземных вод. Поверхность и геологическая среда территории распространения многолетней мерзлоты примерно на порядок более ранимы, нежели в средней полосе европейской части России. Малая мощность зоны аэрации и систематическое сезонное промерзание-оттаивание деятельного слоя практически лишило верхнюю часть геологического разреза свойства оказывать очищающее воздействие на инфильтрующиеся стоки, как это имеет место вне области многолетней мерзлоты. Напротив, в силу этого, а также слабого дренажа, здесь активно протекают процессы кумуляции загрязнений. Начавшись однажды, они будут продолжаться в виде цепной реакции очень долгое время. При наличии таликов загрязнения легко проникают глубоко в недра Земли. Деформация температурного равновесия в системе «подземная вода – мерзлая порода» иногда вызывает нарушение подземного потока, вследствие чего исчезают родники и вода в колодцах, используемых для хозяйственно – питьевого водоснабжения. При эксплуатации водозаборных скважин в условиях крайне суровой зимы для бесперебойной подачи воды к потребителю проводят прогревание их стволов горячей водой, паром, греющим кабелем и т.п. Оттаявшие вокруг ствола скважины горные породы становятся водопроницаемыми и через них начинается инфильтрация грязных вод с поверхности и из деятельного слоя в подмерзлотный водоносный горизонт. Чтобы избежать этого, необходимо правильно в конкретных природных условиях выбрать интенсивность откачки, диаметр скважины, с уменьшением которого сокращается теплоотдача и возрастает скорость движения в ней воды. Тем не менее при вынужденной остановке откачки (поломка насоса, отключение электрической энергии) она замерзнет и необходим будет подогрев. В связи с крайне неблагоприятными условиями питания и восполнения запасов подземных вод при водоотборе в криолитозоне, эффективной мерой борьбы с истощением служит здесь искусственное восполнение запасов в летний период. На водозаборах создаются пояса санитарной охраны. Поскольку качество надмерзлотных вод в значительной степени определяется санитарным состоянием территории, последнему уделяется чрезвычайно большое внимание. Особо важное значение должно придаваться осуществлению тех мер, которые направлены на исключение техногенной деформации мерзлоты, как одного из гарантов охраны подземных вод. Тема 9. ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИЗЫСКАНИЯ ДЛЯ ОБОСНОВАНИЯ МЕРОПРИЯТИЙ ПО ЗАЩИТЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ Гидрогеологические исследования и изыскания при проектировании объектов, которые могут явиться источниками загрязнения подземных вод: - на стадии технико – экономического обоснования выполняется сбор и анализ имеющихся материалов о природных условиях и водном хозяйстве (запасы подземных вод, их использование, размещение водозаборов, систем канализации и т.п.) данного района. Если литературных и фондовых материалов недостаточно, то проводится рекогносцировочное обследование района, а при необходимости -облегченные изыскания – бурение отдельных скважин, геофизические исследования, измерение расходов воды в водотоках, определение уровней и химического состава подземных и поверхностных вод. Эти материалы должны дать ответы на вопросы: возможно ли здесь загрязнение подземных и поверхностных вод, каков срок продвижения загрязнений к водозаборам, рекам, озерам. При недостаточной естественной защищенности водоносного горизонта промышленные площадки располагают на таком удалении от водозаборов подземных вод, на котором полностью исключается попадание загрязнений в водозабор и поверхностные воды. Если соблюдение этих условий невозможно, то должны быть предусмотрены затраты на мероприятия по защите подземных и поверхностных вод и водозаборов от загрязнений; - на стадии технического проекта на участках, выбранных для размещения хранилищ промстоков, полей фильтрации и других объектов, проводятся специальные гидрогеологические изыскания с целью уточнения гидрогеологических условий участка, определения основных гидрогеологических параметров и потерь промышленных стоков на фильтрацию, составления прогноза о величине зоны растекания стоков из хранилища, оценки степени минерализации и состава подземных вод по пути фильтрации и влияния этого изменения на действующие в районе водозаборы подземных вод, водотоки и водоемы; - на стадии составления рабочих чертежей гидрогеологические изыскания выполняются для уточнения отдельных технических вопросов, связанных с проектированием защитных мероприятий, а также должно быть предусмотрено устройство наблюдательной сети для контроля за возможной фильтрацией промстоков в породы основания и водоносный горизонт. |
Похожие:
 | Учебно-методический комплекс рабочая программа для студентов специальности... В. А. Ермолаева. География (часть – 2): Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов специальности 020804. 65 «Геоэкология»... |  | Геоэкология Л. В. Переладова. Речной сток и гидрологические расчеты: Учебно-методический комплекс для студентов эколого-географического факультета,... |
| Геоэкология нефти и газа Т. А. Барнёва Технология добычи, транспортировки и хранения нефти и газа. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов... | | Учебно-методический комплекс Рабочая учебная программа для студентов... Рабочая программа предназначена для студентов 3, 4 курсов эколого-географического факультета, обучающихся на очном отделении по специальности... |
| Учебно-методический комплекс по дисциплине «Основы экологической геологии» Дополнение к учебно-методическому комплексу «Основы экологической геологии». Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для... | | Учебно-методический комплекс для студентов очной формы обучения специальностей... Учебно-методический комплекс предназначен для инзем тюмгу и направлен на формирование базовой гуманитарной компетентности студентов,... |
| Тюменский государственный университет Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов очной формы обучения специальности 020804. 65 Геоэкология | | Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями гос впо... Хорошавин В. Ю., Пашнева М. В. Экология почв. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов одо специальность 020804.... |
| Учебно-методический комплекс по дисциплине «Геология месторождений нефти и газа» Дополнение к учебно-методическому комплексу «Геология месторождений нефти и газа». Учебно-методический комплекс. Рабочая программа... | | Учебно-методический комплекс рабочая программа для студентов специальности... Рассмотрено на заседании умк именит отделения географии, экологии, природопользования и туризма от 21. 04. 2011 №01 |
| Учебно-методический комплекс дисциплины сд. Ф. 7 Геоэкология и природопользование... В соответствии с требованиями Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по специальности «География... | | Вопросы к экзамену по курсу «геоэкология» 15 Геоэкология. Учебно-методический комплекс. Ставрополь: Ставропольский государственный аграрный университет, 2010. – с |
| Учебно-методический комплекс рабочая программа для студентов направления... Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями гос впо по специальности | | Учебно-методический комплекс дисциплины опд. Ф. 18 Государственного образовательного стандарта по дисциплине «Гидрогеология» для специальности «Геоэкология» |
| Учебно-методический комплекс дисциплины опд. Ф. 03 Государственного образовательного стандарта по дисциплине «Учение об атмосфере» для специальности «Геоэкология» | | Учебно-методический комплекс для студентов специальности «Гидрология» Л. В. Переладова. Речной сток и гидрологические расчеты: Учебно-методический комплекс для студентов, обучающихся по специальности... |
