Оценка воздействия золошлакоотвала ТЭЦ на подземные воды верхней гидродинамической зоны

И.В. Реунов
МНЭПУ,
г. Москва


В настоящее время, все больше внимания уделяется проблемам складирования и эксплуатации специальных гидротехнических сооружений – золошлакоотвалов тепловых электростанций. Для принятия управленческих решений необходимо иметь четкое представление о взаимодействии отходов горения угля и компонент окружающей среды.

На данный момент не разработано единой методики оценки и прогноза проектов складирования, извлечения и консервации золошлаков. Существующие методики не обладают комплексностью в изучении взаимодействия золошлакохранилищ с окружающей средой.

Наибольший интерес вызывают работы, проведенные отечественными ученными по оценке геохимических и гидрогеологических аспектов загрязнения окружающей среды золошлакоотвалами.

Изучение геохимических аспектов загрязнения окружающей среды угольными ТЭС следует начинать с изучения поведения токсичных элементов-примесей в углях. Наиболее полно данный аспект описан в труде Я.Э. Юдовича и М.П. Кетрис «Токсичные элементы примеси в ископаемых углях».

Гидрогеохимическим аспектам посвящены «Рекомендации по контролю состояния грунтовых вод в районе размещения золоотвалов ТЭС» П-78-2000 ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева.

Изыскания для строительства новых золошлакоотвалов проводятся в соответствие с СП 11-102-97 «Инженерно-экологические изыскания для строительства».

В качестве объекта исследований был выбран золошлакоотвал ТЭЦ-22 ОАО «Мосэнерго». Территория ТЭЦ-22 расположена в 500 м к западу от г. Дзержинский. Золошлакоотвал - трехсекционный, равнинный, пойменного типа, с ограждающими дамбами по периметру, за исключением участка, примыкающего к косогору. Общая площадь золошлакоотвала – 54 га, объем 7 млн. м3. Золошлакоотвал расположен на пойме р. Москва, примерно в 1,5 км от ближайшей застройки.

В рамках проведения исследования были спланированы и осуществлены следующие изыскания: рекогносцировочный осмотр территории отвала, газогеохимическая съемка золошлакоотвала ТЭЦ, отбор и анализ проб поверхностных и подземных вод.

Целью рекогносцировочного осмотра золошлакоотвала являлось фиксирование природно-техногенных особенностей, как то: наличие родниковых систем, оползневых тел, прорывов дамб золошлакоотвала, посадок грунта и д.р.

В ходе рекогносцировки установлен разлив золошлакового материала в виде небольшого болота, берега которого сложены золошлаками, эрозионный врез порядка 3,5 м позволяет предположить, что питание этой системы происходит за счет подземных вод. Установлены многочисленные просадки грунта в области воздействия карты № 3, за счет суффозионных явлений. Просадки грунта так же отмечаются в телах карт № 1 и № 2.

Газогеохимическая съемка проводилась для уточнения газогенерирующих функций техногенного массива. Был использован портативный газоанализатор Ecoprobe 5, позволяющий определять до пяти параметров одновременно: диоксид углерода (CO2), кислород (O2), метан (CH4), углеводороды суммарно и летучие органические соединения. Среднее содержание СО2 в проанализированных пробах составляет 12000 ppm, по сравнению со средним содержанием в почвенных образцах 5000-6000 ppm. Метана в грунтах золошлакоотвала не обнаружено. Обнаружен слабый фон летучих органических соединений и углеводородов.

Газогеохимическая съемка показала доминирование анаэробных процессов в техногенном массиве [1].

Для оценки гидродинамических и гидрогеохимических особенностей воздействия золошлакоотвала ТЭЦ-22 были спланированы и проведены следующие исследования: замер уровня и температуры подземных вод, pH-Eh метрия поверхностных и подземных вод, отбор проб воды на количественный химический анализ.

По результатам замера уровня воды была построена цифровая модель уровня подземных вод. Основной особенностью грунтового водоносного горизонта стало наличие куполообразного поднятия подземных вод над задействованной в настоящее время секцией.

Гидрогеохимические исследования, проведенные нами, показали, что подземные воды в районе расположения золошлакоотвала ТЭЦ-22 можно отнести к околонейтральным бескислородно-бессульфидным водам с низким положительным значением Eh. Такие воды образуются при поступлении в них стоков значительного количества производств, особенно содержащих органические вещества (для нашей системы установлено по ХПК, газогеохимическим исследованиям).

Причиной снижения Eh являются неокисленные органические вещества, в результате возникает инверсия окислительно-восстановительной зональности подземных вод. Это явление создает благоприятные условия для миграции и накопления таких веществ как аммоний, железо, марганец, мышьяк, селен [2].

При низких значениях Eh термодинамически устойчивым состоянием азота является NH4+, что зафиксировано для подземных вод, пруда первичного осветления, канала осветленной воды и подземных вод, концентрации аммония значительны до 75,5 мг/л.

Дальнейшие исследования были спланированы с учетом возможности нахождения токсичных элементов в подземных водах в зависимости от pH-Eh системы.

Пробы воды были проанализированы на: макрокомпоненты, бериллий, натрий, магний, алюминий, калий, кальций, ванадий, хром, марганец, железо, кобальт, никель, медь, цинк, мышьяк, селен, стронций, молибден, серебро, кадмий, сурьма, ртуть, таллий, свинец, торий, уран.

Концентрации исследованных компонент сравнивались с значениями ПДК. Отношения концентрации железа(III) к ПДК по железу в пьезометрических скважинах составляют от 1,33 до 9, причем наибольшие концентрации наблюдаются в скважинах №№ 3,4,5, а наименьшие характерны для скважины № 2, где влияние золошлакоотвала минимально.

Отношение концентрации марганца к ПДК марганца в контрольных скважинах колеблется от 1,5 до 190. Минимальные концентрации характерны для скважины № 2, максимальные для скважины № 4 и дополнительной скважины СК 2.

Отношение концентрации бериллия в подземных водах к ПДК бериллия колеблется от 4,45 до 1,5. Максимум-скважина № 2 и скважина СК-1 4,5-4 ПДК. Минимальная концентрация- скважина № 7 -1,5 ПДК. Скважины №№ 3,4,5- 2,5-3,2 ПДК.

Для таллия отношение концентрации к ПДК составляет от 2-х до 9 ПДК. Картина распределения аналогична бериллию. Максимум в скважине № 2, минимум Скважина № 7.

Как показали дополнительные газогеохимические исследования, краевые зоны отвала ТЭЦ-22 более проницаемы для атмосферного воздуха, что обуславливает наличие кислородного геохимического барьера, где Fe2+ переходит в Fe3+, а данная среда с повышенным содержанием железа и марганца, в свою очередь обуславливает наличие сорбционного геохимического барьера, который сорбирует многие загрязняющие вещества, в том числе таллий, бериллий, селен, мышьяк, кобальт и др. Этим и объясняется распределение концентраций загрязняющих веществ – максимальные значения в районе скважины № 2 и средние в районе скважин №№ 3,4,5.

Результаты исследований показали, что подземные воды верхней гидродинамической зоны на исследуемом объекте подвергаются значительному техногенному воздействию. Разработка программ рационального природопользования и реабилитации среды с учетом возможной консервации объекта должна учитывать геоэкологическую обстановку, и прежде всего, состояние геологической среды и подземных вод как наиболее уязвимых компонентов.

Список литературы

1. Горин В.В. Международный форум рациональное природопользование: тез. докладов. с-285-286 Применение исследовательского комплекса Ecoprobe 5 c целью мониторинга загрязнения среды золошлакоотвалами ТЭЦ / В.В. Горин, И.В. Реунов. - М., Изд-во «ПИК Максима», 2005. - 525 с.

2. Крайнов С.Р. Геохимия подземных вод. Теоретические, прикладные и экологические аспекты / С.Р. Крайнов, Б.Н. Рыженко, В.М. Швец. - М.: Наука, 2004. - 677 с.


Назад к списку