Выявление и оценка геофизическими методами локального техногенного загрязнения геологической среды в местах размещения отходов производства и потребления тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.10, кандидат геолого-минералогических наук Гапонов, Дмитрий Александрович

• Гапонов, Дмитрий Александрович
• кандидат геолого-минералогических наук
• 2011

Заключение диссертации по теме «Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых», Гапонов, Дмитрий Александрович

Основные результаты проведенных работ заключаются-в следующем.

1. Обзор и анализ главных источников локального техногенного загрязнения геологической среды показал, что места размещения отходов представляют собой постоянно функционирующие очаги рассеяния вещества, формирующие комплексные экофизические и экогеохимические аномалии. Эти места оказывают физическое, физико-химическое, химическое и биологическое воздействия на геологическую среду, чем вызывают экологические, инженерно-геологические и социальные проблемы вследствие загрязнения воздуха, почв, пород зоны аэрации и более глубоких слоёв, поверхностных и грунтовых вод. Кроме того отходы представляют определённую угрозу санитарной обстановки в районах их размещения. Поэтому, оценка состояния геологической среды в местах размещения отходов должна включать определение состояния самой среды и его влияние на четыре компонента, с которыми она непосредственно взаимодействует атмосферу, гидросферу, растительный и животный мир), а так же на окружающие геосистемы, инженерно-технические объекты, здоровье и жизнедеятельность людей.

2. Выделены три наиболее распространённых подхода к оценке экологического состояния геологической среды в местах размещения отходов производства и потребления (расчётного, эколого-геохимического, эколого-геофизического). Их исследование позволило заключить, что ни один из этих подходов не даёт исчерпывающей геоэкологической информации. Сделан вывод о необходимости использования совокупных преимуществ каждого подхода.

3. Изучение различных (геоморфологических, гидрогеологических, геологических и других) характеристик объектов и геологической среды выявило слабую защищённость и высокую степень риска загрязнения поверхностных и подземных вод. Установлено наличие предпосылок для эффективного применения геофизических методов: достаточная контрастность литологического состава на территориях размещения отходов, благоприятные геометрические параметры объектов исследования, низкий уровень помех негеологического происхождения.

4. Путём численного моделирования и полевых экспериментов выявлен ряд преимуществ технологии ЭПТЗ перед ВЭЗ-Шлюмберже: высокая детальность и полнота исследований, высокая производительность, высокая скорость ведения наблюдений, низкая трудоёмкость, высокая разрешающая способность и мобильность установки, более простая обработка получаемых данных. При этом, места размещения отходов отличаются сложностью рельефа, что значительно затрудняло применение классических электроразведочных установок.

5. Выявлено локальное загрязнение геологической среды на территориях всех исследованных объектов. Общая схема выявления техногенного загрязнения геологической среды включала три этапа: сбор информации, проведение полевых работ и оценку результатов, устройство мониторинга.

• На участках полигона ТОПП по данным ЭПТЗ установлены зоны загрязнения фильтратом. На участке 1 загрязнённая область приурочена к центральной части, на участке 2 - к центральной и западной. Зона проникновения фильтрата превысила глубинность исследования и составила более 70 м от дневной поверхности. Генетическая связь подземных вод и вод в ручье по данным резистивиметрии не установлена. По данным ЕП сделан вывод о возможности перетекания фильтрата с участков полигона в ручей в виде техногенной верховодки.

• Геологическая среда на свалке характеризуется разной степенью проникновения загрязнителя. Основные очаги приурочены к центральной и западной частям, где зона проникновения достигает глубин свыше 50 м. В северной части загрязнение локализовано на границе местного водоупора (скифские глины): По данным ЕП установлены гидрогеологические окна. Сквозь них фильтрат поступает в водоносные горизонты сарматских известняков, которые являются региональным водоносным горизонтом.

• Территория шламонакопителя подвержена, загрязнению до первого водоупорного слоя глин и включает шлаковую дамбу и слой суглинков. По данным ЕП и резистивиметрии установлены места разгрузки загрязнённых вод через северную и особенно южную стенки дамбы.

6. Установлены особенности геофизических аномалий в местах размещения отходов: низкоомность техногенных отложений, наличие СН» и повышенных значений СОг, повышенная температура грунтов, локальные экстремумы напряжённости магнитного поля, аномалии ЕП обоих знаков, пониженные значения МЭД.

7. Выполнена геоэкологическая оценка состояния геологической среды в местах размещения отходов производства и потребления Ростовской области.

• На свалке наблюдается высокий уровень загрязнения геологической среды, так как концентрации метана превышают 5 %, а снижение УЭС вмещающих техногенные отложения пород происходит более чем в 3 раза.

• На полигоне уровень загрязнения оценивается как средний, потому что концентрации метана 1,5 %, содержание сухого остатка больше 3 г/дм3, а контрастность аномалий электрического поля больше 2.

• На шламонакопителе уровень загрязнения средний из-за повышенной контрастности аномалий электрического поля, в среднем 2,5.

8. Определены роль и место геофизических исследований в системе геоэкологического мониторинга. Система мониторинга геологической среды на основе геофизических технологий включает три этапа: предварительные изыскания, режимные наблюдения, инвентаризационные наблюдения. Каждому этапу соответствует свой комплекс геофизических технологий. Первому - типовой комплекс, второму - оптимальный в сочетании с непрерывными наблюдениями отдельными методами, третьему -рациональный.

9. Составлены физико-геологические модели объектов исследований, дающие представление о положении техногенных отложений в массиве вмещающих пород, направлении потоков фильтрата и биогаза, изменении параметров геофизических полей верхней части геологического разреза.

10.Усовершенствована для условий мест размещения отходов Ростовской области система мониторинга геологической среды на основе геофизических технологий, которая включает три этапа: предварительные изыскания, режимные и инвентаризационные наблюдения. Для каждого этапа составлен комплекс экогеофизических методов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ В результате проведенных научных исследований:

• изучены геоэкологические проблемы в местах размещения отходов и выделены существующие подходы к их решению;

• проанализированы физико-геологические предпосылки эффективного применения геофизических методов в различных местах размещения отходов;

• осуществлён выбор й оптимизация геофизических технологий для изучения состояния геологической среды в местах размещения отходов;

• выявлены загрязнения геологической среды и оценена их степень в различных местах размещения отходов производства и потребления;

• разработаны физико-геологические модели и составлены оптимальные комплексы эколого-геофизических методов для мониторинга локального загрязнения геологической среды в местах размещения отходов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат геолого-минералогических наук Гапонов, Дмитрий Александрович, 2011 год

1. Абалаков А.Д. Экологическая геология : учеб. пособие / А.Д. Абалаков — Иркутск : Изд-во Иркут. гос. ун-та, 2007. — 267 с.

2. Абусеридзе З.В. Оценка объёмов образования отходов в технологических процессах железнодорожного транспорта: учеб. пособие. М.: Изд-во МГУПС РАПС, 2005. 92 с.

3. Акимкин В.Г. Санитарно-эпидемиологические требования к организации сбора; обезвреживания, временного хранения и удаления отходов в лечебно-профилактических учреждениях: метод, пособие. М.: Изд-во РАМН, 2004.

4. Андросова Н.К. Геолого-экологические исследования и картографирование (Геоэкологическое картирование): Учеб. пособие. — М.: Изд-во РУДН, 2000. 98 с.

5. Безуглова О.С., Невидомская Д.Г., Морозов И.В. Почвы территорий полигонов твёрдых бытовых отходов и их экология. Ростов н/Д: изд-во ЮФУ, 2010.-232 с.

6. Беляева С.Д., Гюнтер Л.И. Обработка и размещение осадков сточных вод // Экология производства. Сер. Переработка и утилизация отходов, 2006. №12.-С. 58-62.

7. Богословский В.А. Жигалин А.Д. Хмелевской В.К. Экологическая геофизик: Учеб. пособие. М.: Изд-во МГУ, 2000. - 256 с.

8. Богословский В.А., Вахромеев Г.С. Модели воздействия физически и геофизических полей на геологическую среду и живые организмы // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология, 2000. -№1. — С. 67-71.

9. Боравская Т.В. Государственный учёт отходов и вторичных ресурсов // Твёрдые бытовые отходы, 2009. №1. - С. 42-43.

10. Ю.Братков В.В., Овдиенко Н.И. Геоэкология: учебное пособие. М.: Илекса; Ставрополь: Изд-во СГУ, 2001. - 248 с.

11. П.Вайсман Я.И., Рудакова JI.B., Жилинская Я.Т. Процессы, протекающие на полигонах ТБО // Твёрдые бытовые отходы, 2008. №1. - С. 14—19.

12. Вахромеев Г.С. Экологическая геофизика: Учеб. пособие для вузов. -Иркутск:.ИгГТУ, 1995.-216 с.

13. Великин С.А., ДемураГ.В. Основные принципы автоматизированного геофизического мониторинга // Геофизика, 2010. №3. - С. 41-47.

14. Волкодаева М.В., Федина Ж.Т. Подходы к экспериментальной оценке количества и состава твёрдых бытовых отходов на примере города Архангельска // Экология урбанизированных территорий, 2010. №1. -С. 104-108.

15. Галицкая И.В. Экологические проблемы обращения и утилизации бытовых и промышленных отходов // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология, 2005. №2. - С. 144-147.

16. Геоэкологический атлас Ростовской области. Ростов-н/Д.: СКНЦ ВШ, 2000. 120 с.

17. Геоэкологическое обследование предприятий нефтяной промышленности / Под ред. В.А. Шевнина и И.Н. Модина. М.: РУССО, 1999. 511 с.

18. Глушанкова И.С. Моделирование состава фильтрационных вод санитарных полигонов захоронения твёрдых бытовых отходов // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология, 2004. -№4.-С. 334-341.

19. Гольдберг В.М. Гидрогеологическое обоснование размещения полигонов промышленных отходов // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология, 1995. — №3. С. 43-^49.

20. Голубин А. Твердые бытовые отходы / А. Голубин, JI. Шубов, И. Клепацкая // РИСК: ресурсы, информация, снабжение, конкуренция, 2006, №3. С. 48-51.

21. Государственный доклад «О состоянии и об/ охране окружающей среды Российской Федерации в 2004 году» М.: AHO «Центр международных проектов», 2005. 494 с.

22. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2005 году» М.: AHO «Центр международных проектов», 2006. 500 с.

23. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2006 году» М.: AHO «Центр международных проектов», 2007. 500 с.

24. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2007 году» М.: AHO «Центр международных проектов», 2008. — 504 с.

25. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2008 году» М.: ООО «РППР РусКонсалтингГрупп», 2009. - 488 с.

26. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2009 году» М., 2010. — 528 с.

27. Гонопольский A.M. Полигонные грунты: пути реабилитации / A.M. Гонопольский, В.Е. Мурашов, JI.M. Кожевникова // Твердые бытовые отходы, 2008, №4. С.22-27.

28. ГОСТ 12.1.007-88. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности.

29. ГОСТ 17.1.5.05-85 Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб поверхностных и морских вод, льда и атмосферных осадков.

30. ГОСТ 17.1.5.01-80 Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб донных отложений водных объектов для анализа на загрязнённость.

31. Грибанова Л.П., Вовк JI.A. Влияние полигонов ТБО на природную среду // ЖиКХ, 1998. -№1. С. 33-34.

32. Грибанова Л.П. Проблема захоронения и утилизации твёрдых бытовых отходов в Московском регионе // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология, 1995. -№3. С. 50-55.

33. Грибанова Л.П. Процессы на полигонах // Твердые бытовые отходы, 2006. -№7.-С. 4-7.

34. Дементьев, С.Ю. Трансформация процессов преобразования твёрдых бытовых отходов Текст. / С.Ю. Дементьев // Известия высших учебных заведений. Геология и разведка. 2000. - № 1. - С. 135-142.

35. Десяткова К.С. Обезвреживание полигонного фильтрата // Твердые бытовые отходы, 2006, №7. С. 8-11.

36. Дополнения к Сборнику цен на изыскательские работы для капитального строительства / Госстрой СССР. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1990. - 24 с.

37. Жаппарова Ж.М. Изучение сезонного изменения состава фильтрационных вод полигона захоронения ТБО // Научный журнал "Фундаментальные исследования", 2008. №2.

38. Жиленков В.H. Опыт исследований фильтрационных и геомеханических свойств твердых бытовых отходов // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология, 2002, №3. С. 275-280.

39. Иванов Д.В. Роль природного окислительного биофильтра в снижении эмиссии метана в атмосферу с объектов захоронения бытовых и строительных отходов / Д.В. Иванов // Известия ВУЗов Геология и разведка. 2009. - №4. - С. 63-67.

40. Израэль Ю.А. Философия мониторинга // Метеорология и гидрология. 1990.-№6.-С. 5-10.

41. Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология, 2004, №5, С. 433-438.

42. Матвеев B.C., Горлинов Н.Н.,Ерхов В. А. Система геофизических исследований в гидрогеологии, инженерной геологии и экогеологии // Разведка и охрана недр, 2001. №5. - С. 38-43.

43. Меркулова К.А. Инженерно-геологические условия г. Ростова-на-Дону. Ростов-на-Дону, 1998.

44. Минько О.И., Лившиц А.Б. Экологические и геохимические характеристики свалок твёрдых бытовых отходов // Экологическая химия. 1992. №2 С. 37-47.

45. МУ 2.6.1.715-98 «Ионизирующее излучение, радиационная безопасность проведение радиационно-гигиенического обследования жилых и общественных зданий»

46. Мясников О.В. Возможности высокочастотных методов электроразведки при изучении локальных техногенных объектов Текст. / О.В. Мясников, Л.Д. Лебедева, Н.П. Волкова // Литосфера. 2006. - № 2(25). - С. 128-134.

47. Найман С.М. Определение количества образовавшихся отходов при первичном учёте // Экология и промышленность России. Сер. Заводское хозяйство, 2005. №6. - С. 8-9.

48. Нешуточная проблема цивилизации мусор. Экологический вестник России, 2007. - № 12. С. 26-31.

49. Никитин A.A., Хмелевской В.К. Комплексирование геофизических методов: учебник для вузов. Тверь: ООО «Изд-во ГЕРС», 2004. - 294 с.

50. НРБ-96 Ионизирующее излучение, радиационная безопасность 71.0ганисян P.O., Попов Г.И., Макаров А.К. Опыт создания региональнойбазы данных отходов производства и потребления в Московском регионе

51. Якубовский Ю.В., Ляхов J1.JI. Электроразведка. Учебник для техникумов. 4-е издание, перераб. М., Недра, 1982. 381 с.

52. DahlinT., H. Rosqvist, V. Leroux Resistivity-IP mapping for landfill applications // First Break, 2010, vol. 28. Pp. 101-105.

53. DahlinT., C. Bernstone, M. H. Loke A 3-D resistivity investigation of a contaminated site at Lernacken, Sweden // Geophysics, 2002, vol. 67, No. 6. Pp. 1692-1700.

54. GuerinR., Ph. Beggassat, Y. Benderitter, J.David, A. Tabbagh, M. Thiry Geophysical study of the industrial waste land in Mortagne-du-Nord (France) using electrical resistivity // Near Surface Geophysics, 2004, vol. 3. Pp. 137— 143.

55. Koo Ja-Kong, Yoon Slok-Pyo Apprtionment of leachate to ground water pollution around uncontrolled landfill by chemical mass balances // J. Environ. Sci. and Health. A. 1994. - 20, №2, Pp. 411-421.

56. LohvaJ., I. Suppala, T. Jokinen Airborne Geophysics in Monitoring Environmental Impacts of Landfill Case Study from Eastern Finland: EAGE 69th Conference & Exhibition - London, UK, 11-14 June 2007, 5 p.

57. Marchetti M.5 L. Cafarella, D. Di Mauro and A. Zirizzotti Ground magnetometric surveys and integrated geophysical methods for solid buried waste detection: a case study // Annals of geophysics, 2002; vol. 45, N.3/4. P. 563-573.

58. Orlando, L. and E. Marchesi Georadar as a tool to identify and characterize soil waste dump deposits // J. Applied Geophysics, 2001, vol. 48, pp. 163-174.

59. VickeiyA., B. AHobbs Resistivity imaging to determine clay cover and permeable units at an ex-industrial site // Near Surface Geophysics, 2003, vol. 1. Pp. 21-30.ib'i1. Центр радиационной1. П'¡оц sio кс&ине ЛlUC-Т iэкологии и технологии

60. ЛРК № 41015-94/01 Государственного реестра JIPK России344030, Ростов-на-Дону, ул.Шолохова, 244.1. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

61. В проанализированных пробах полученная АЭфф <370,Бк/кг, что соответствует I классу материалов (все виды строительства). <1. Литература;

62. Габлин В.А., Беланов C.B., Маслов Ю.А. и др. Оптимизация подготовки проб почв при радиоэкологических исследованиях. АНРИ, 2001, № 1, с. 16-26.

63. Тсртышник Э.Г., Бочков АЛ., Вочкуловский С.М. Применение Ge(Li) -де1екгоров для гамма-спсктромс фнческого анализа проб внешней среды. Атомная энершя. 1978, т. 4, в. 5, с. 453.

64. Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ).- Минздрав России, М. 2000 г. (НРБ-99)

65. Заключение выдано: «14» сентября 2009 г. (дата выдачи)2000г1. Руководитель работ

66. Пр ц ао 74(1 г н и е. £ пи^г л1. ООО «ГеоЮгСервис»

67. Россия 344082, г.Ростов-на-Дону, ул.Красноармейская, д.94,оф.4б ИНН 6102031464, КПП 616401001, ОГРН 1106189000268, Код по ОКПО 65394398, тел./факс [phone], е-таП: «еоу^е^Ь® mail.ru

68. Справка об использовании физико-геологических моделей и комплексов геофизических методов

69. Дирекюр ООО «ГеоЮгСервис» В.К. Фионов