Как строительство загрязняет воду

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Гулицкая Л. В., Кущ Н. Н., Шиманская О. С.

Рассматривается проблема загрязнения рек при строительстве и капитальном ремонте мостовых сооружений и предлагаются пути ее решения. Определены основные источники и виды загрязнения. Приведены рекомендации по уменьшению загрязнения рек при строительстве, ремонте и содержании мостов.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Гулицкая Л. В., Кущ Н. Н., Шиманская О. С.

Обследование, мониторинг, выполнение ремонтных и восстановительных работ на подводных частях транспортных сооружений

On River Pollution during Construction and Capital Repair of Bridges

The paper describes a problem pertaining to river pollution during construction and capital repair of bridges and some proposals have been given how to solve the problem concerned. The main sources and types of pollution have been determined in the paper. The paper contains recommendations on decrease of river pollution during construction, repair and maintenance of bridges.

как правильно сделать отвод воды с крыши в участок (3 главных требования)

Текст научной работы на тему «О загрязнении рек при строительстве и капитальном ремонте мостов»

О ЗАГРЯЗНЕНИИ РЕК ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ И КАПИТАЛЬНОМ РЕМОНТЕ МОСТОВ

Канд. техн. наук ГУЛИЦКАЯЛ. В., инженеры КУЩ Н. Н, ШИМАНСКАЯ О. С.

Белорусский национальный технический университет

Вода — незаменимое материальное условие жизни людей, основа всего живого на Земле. Во всем мире растет потребность в чистой пресной воде. На территории Республики Беларусь имеется большое количество рек, озер -и это наше стратегическое богатство. К сожалению, с развитием экономики повышается уровень загрязнения рек в результате хозяйственной деятельности человека. Это результат чрезмерно рационалистического подхода к природе и низкой экологической культуры людей.

Источниками загрязнения вод признаются объекты, с которых осуществляется сброс в водоемы вредных веществ, ухудшающих качество воды, ограничивающих ее использование, а также негативно влияющих на состояние дна и берегов. При строительстве и капитальном ремонте мостов нередко происходит загрязнение рек.

Основная цель проводимых авторами статьи исследований — определение источников загрязнения рек при строительстве и капитальном ремонте мостов, поиск причин, по которым это происходит. Для определения факторов, вызывающих загрязнение рек при строительстве и капитальном ремонте мостов, проводились натурные обследования как строительных площадок, так и эксплуатируемых мостов. Были использованы материалы технических отчетов по результатам обследования десятков мостов, выполненных научно-исследовательской лабораторией мостов и инженерных сооружений (НИЛ МИС) БНТУ в период с 1983 по 2009 г. На местах проведения строительно-монтажных работ фиксировались нарушения природоохранного законодательства, определялись источники загрязнения и виды загрязняющих веществ, пути их попадания в реки.

Загрязнение Вода

Как показывают проведенные исследования, основными загрязняющими компонентами при строительстве и капитальном ремонте мостов являются:

итехника, № 6, 2012

• нефтепродукты в виде утечек горюче-смазочных материалов из строительных машин, механизмов и автомобилей;

• лакокрасочные материалы и другие химические вещества, применяемые при проведении строительных работ;

• продукты коррозии и остатки краски при пескоструйной обработке стальных пролетных строений;

• промывочные воды из емкостей автобетоносмесителей и автосамосвалов;

• бытовые отходы, особенно пластиковая тара.

К числу наиболее вредных химических загрязнений относятся нефтепродукты. Образующаяся на поверхности воды нефтяная пленка нарушает физико-химические процессы в водоеме — повышается температура поверхностного слоя воды, ухудшается газообмен, погибает рыба, а осевшая на дно нефть еще долгое время вредит всему живому в водоеме.

Особо следует остановиться на крупногабаритном мусоре. Это, прежде всего, строительный мусор после возведения и ремонта мостов: остатки строительных материалов и конструкций.

Кроме того, рядом с мостовыми переходами в руслах рек и каналов нередко можно увидеть затопленные (или полузатопленные) строительные конструкции: балки и плиты пролетных строений, сваи, блоки насадок опор и т. д., оставшиеся после строительства или капитального ремонта мостов (рис. 1, 2). Также встречаются железобетонные и стальные трубы большого диаметра, оставшиеся от разобранных объездных путей или технологических площадок после завершения строительных работ. В руслах рек можно встретить и затопленные плавсредства: понтоны, баржи, лодки и т. д.

Рис. 1. Строительный мусор в русле р. Ведрич под мостом на автодороге Н-4162 Речица — Горваль — Василевичи, км 70,061 (июнь 2008 г.)

Рис. 2. Остатки деревянных свай, арматура в русле канала под мостом на автодороге Н-3900 Буки — Мосар, км 7,32 (август 2008 г.)

Наличие вышеперечисленных крупногабаритных предметов в подмостовом русле или выше и ниже моста по течению приводит, прежде всего, к стеснению русла и нарушению режима протекания воды, а также к образованию местных и общих размывов подмостового русла. По этим же причинам происходят подмыв берегов, деформация русла (как правило, уширение) и изменение глубин по сечению русла под мостом. Само нахождение таких конструкций в воде — надругательство над рекой и природой в целом. Нагромождение плавника (стволов деревьев и кустарников) также нарушает гидрологический режим рек, уменьшая отверстие моста (рис. 3).

Следует отметить, что мостовой переход сам по себе, без наличия в русле реки крупногабаритных затопленных предметов, как правило, изменяет режим течения реки и в целом гидрологический режим работы любого водоема. Поэтому необходимо уделять повышенное внимание экологическим вопросам при проектировании, строительстве и эксплуатации мостовых переходов.

Рис. 3. Нагромождение плавника в русле р. Черница под мостом на автодороге Н-2906 Костеево — Бабиновичи, км 10,165 (май 2009 г.)

Многолетний опыт обследования мостовых сооружений Беларуси специалистами НИЛ МИС БНТУ позволяет сформулировать основные причины, порождающие вышеуказанные загрязнения. Это:

• низкая общая и экологическая культура работников строительно-монтажных организаций;

• неисправности гидросистем строительных машин, механизмов и автомобилей;

• аварийные сбросы загрязняющих веществ;

• отсутствие емкостей для сбора отходов, в том числе отработанных смазочных материалов;

• отсутствие надлежащего контроля над состоянием строительных площадок и производством строительно-монтажных работ со стороны местных органов охраны природы.

Кроме того, в строительных проектах разделы, посвященные охране окружающей среды, как правило, малосодержательны и состоят в основном из ссылок на законодательные акты и нормативные документы. В проектах производства работ практически отсутствуют рекомендации по предотвращению загрязнения рек, то же можно сказать и о генеральных планах стройплощадок, разрабатываемых в составе проектов строительства и капитального ремонта мостов.

В проектной документации по строительству и капитальному ремонту мостов необходимо предусматривать технические решения по предотвращению загрязнения водоемов. Так, строительная площадка для сооружения моста должна располагаться за пределами водоохра-ной зоны реки. Сброс загрязненных вод, свалка мусора, стоянка строительных машин и автомобилей, строительство временных сооруже-

Наука итехника, № 6, 2012

ний в пределах водоохранных зон на берегах рек должны быть запрещены уже на стадии проектирования сооружения.

При хранении на строительной площадке материалов инертного состава (щебень, песок и т. п.) в проекте должны быть предусмотрены меры для предотвращения размыва ливневыми и талыми водами и выноса материалов в водотоки. Это достигается складированием на возвышенных площадках с уплотненной или защищенной покрытием поверхностью, вертикальной планировкой территории, устройством водоотводных канав по периметру площадки для хранения. Хранение материалов, активно взаимодействующих с водой (цемент и т. п.), должно осуществляться только в специальных складах под крышей или в герметических емкостях; хранение органических вяжущих (битум и т. п.) — в герметических емкостях.

Кроме этого, в проектах строительства и капитального ремонта мостовых сооружений необходимо предусматривать следующие технические решения с целью предотвращения загрязнения водотоков:

• организованный сбор загрязняющих жидкостей и материалов;

• устройство поплавковых заграждений для сбора мусора и горюче-смазочных материалов на весь период строительства;

• при окраске стальных пролетных строений мостов использование специальных мелкоячеистых сеток с целью минимизации возможности попадания краски в воду.

На конечной стадии строительства или капитального ремонта мостовых сооружений необходимо выполнить следующие работы:

• удалить из русла реки песчаные островки, отсыпанные на время сооружения опор, с вывозом грунта на берег;

• очистить русло реки и поймы от загромождающих их предметов (сваи подмостей и временных опор должны быть выдернуты и вывезены, следует убрать остатки строительных материалов и конструкций, весь строительный и бытовой мусор);

• разобрать и вывезти временные сооружения;

• спланировать и рекультивировать территории в пределах водоохраной зоны на берегах водотока.

Полнота и качество выполнения перечисленных работ должны быть зафиксированы в акте сдачи-приемки мостового сооружения в эксплуатацию.

Для повышения экологической культуры и знаний работников строительно-монтажных организаций в состав учебных программ при обучении и повышении квалификации рабочих и руководящего персонала должны быть включены темы по охране окружающей среды с подробным изучением [1-3]:

• основных законов и нормативных документов по теме;

• видов ответственности за нарушение установленных правил по охране окружающей среды;

• основных требований к производству работ с учетом предупреждения ущерба для природной среды.

1. Для минимизации загрязнения речных вод при строительстве и капитальном ремонте мостов необходимо:

• разработать с участием экологов специальную инструкцию по охране рек от загрязнения при строительстве и ремонте мостов;

• повышать экологическую культуру работников строительно-монтажных организаций;

• ужесточить систему штрафов и налагать их на непосредственных виновников загрязнения.

2. В настоящее время, характеризующееся высокими темпами развития строительства, необходимо, прежде всего, развитие у каждого человека «экологического сознания», которое будет определять правильный выбор вариантов технологий в строительстве и использования природных ресурсов с целью их сохранения для последующих поколений.

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. Инструкция по охране природной среды при строительстве, ремонте и содержании автомобильных дорог: ВСН 8-89.

2. Евгеньев, И. Е. Автомобильные дороги в окружающей среде / И. Е. Евгеньев, Б. Б. Каримов. — М.: Транс-дорнаука, 1997. — 285 с.

3. Об охране окружающей среды: Закон Респ. Беларусь от 22.12.2011 № 326-3.

Источник: cyberleninka.ru

Воздействие строительства на гидросферу

Поверхностная гидросфера. Современное строительство оказывает всестороннее негативное воздействие как на подземную, так и на поверхностную гидросферу. Строительство -крупный потребитель хозяйственно питьевой воды. В огромных количествах вода расходуется для приготовления бетона и цементных растворов, охлаждения двигателей, агрегатов, мытья строительных машин, теплоснабжения, гидравлических испытаний сооружений [3

К одним из наиболее водоемких производств в промышленности относятся заводы ЖБИ и предприятия, производящие гипсолитовые и керамические изделия. Например, на приготовление 1 м бетона требуется до 300 л воды, на изготовление 1 м органо волокнистых плит — — тыс. кг пара. На пропаривание железобетонных конструкций расходуется 500- кг пара на м изделий. Значительное количество воды потребляют действующие заводы товарного бетона.

Строительство может быть серьезным фактором загрязнения поверхностной гидросферы. В первую очередь это происходит, когда сточные воды предприятий стройиндустрии сбрасываются в водоемы в неочищенном виде.

В производстве строительных материалов вода используется как растворитель, поглотитель, теплоноситель и охладитель. Объем сточных вод определяется такими факторами, как мощность предприятия, особенность технологии производства, вид изделия и материалов.

Состав сточных вод достаточно сложный — это гетерогенная смесь различных примесей органического и минерального происхождения, в том числе гидроксидов ряда металлов и углеводородов.

К сожалению в современных условиях существует реальная опасность использования для приготовления бетонов и растворов загрязненных поверхностных. Например, реки Миасс, Тура, Салда на Южном Урале загрязнены соединениями меди, а река Томь в Кузбассе — фенолами и тяжелыми металлами, поэтому следует усилить контроль за качеством воды на строительные нужды, а при уровне загрязнения более 100 ПДК необходимо отказаться от использования воды из данного источника

При использовании загрязненных подземных вод на технологические нужды производства строительных материалов необходимо соблюдать меры экологической безопасности. Опаснейшие вещества (элементы) свинец, никель, кадмий фенолы и иные ингредиенты, находящиеся в загрязненной подземной воде после всех технологических операций по изготовлению стройматериалов попадают во внутреннюю среду жилых помещений и могут оказывать токсическое действие на здоровье человека.

На состояние водных экосистем негативно влияет и загрязненный поверхностный сток с территории стройки. Дождевые, талые и поливомоечные воды, стекая с поверхности стройплощадки, загрязняются примесями химически вредных веществ и биогенных элементов, обогащаются взвешенными частицами (пыль, аэрозоли, нефтепродукты) и залповым сбросом попадают в водоемы.

Нарушают экологическое состояние поверхностной гидросферы и изменения гидрологического режима рек, вызванные строительством подводных гидротехнических сооружений, разработкой прибрежных карьеров стройматериалов, что проявляется в переформировании берегов, углубление русла и т.д.

Подземная гидросфера. Строительное производство может оказывать негативное влияние на подземную гидросферу различными путями Оно нередко загрязняет подземные воды отходами, истощает водные ресурсы и создает условия для развития неблагоприятных геологических процессов (подтопление, карст). Основными источниками загрязнения подземных вод являются сточные воды стройиндустрии, загрязненный сток со стройплощадок и временных складов стройматериалов, а также фильтрат со свалок строительного и бытового мусора. Загрязняющие вещества инфильтрируются через зону аэрации грунтов и попадают в подземные водоносные пласты.

Помимо загрязнения строительная деятельность может вызывать истощение подземных вод. Это может произойти в ходе строительных работ при осушении карьеров, тоннелей, глубоких строительных выемок и котлованов. Нередко такие работы сопровождаются развитием карстово диффузионных процессов

Подземные и поверхностные воды защищают от негативного воздействия строительства с помощью комплекса мер. Для защиты гидросферы от загрязнения предусматривают следующие мероприятия:

• — снижение объема сточных вод за счет развития малоотходных технологий, внедрение систем замкнутого оборотного водоснабжения;
• — предупредительная очистка сточных производственных вод. Согласно Водному кодексу (ст. 106) при строительстве и эксплуатации любых объектов сброс сточных вод без очистки запрещается;
• — выделение на любом водном объекте водоохраной зоны шириной от 0,1 до 1,5 км и более. В пределах водоохранных зон запрещается любое строительство, распашка земель, свалка мусора и отходов производства. Водоохранная зона обозначается специальным знаком.

Для защиты чистоты и водности рек от засорения и заиливания рыхлыми породами необходимы своевременные противо-эрозионные мероприятия. Сразу же после проведения строительно монтажных работ, а еще лучше в период их проведения, необходимо закреплять склоны оврагов, балок, берегов рек и других участков, где был нарушен почвенно растительный покров и создались условия для эрозии. Как показывает практика, для крупных строек целесообразно создавать передвижные очистные установки, применение механизированных моечных установок с замкнутым циклом водообращения.

Истощение водных ресурсов предотвращают путем строгого контроля за расходованием вод для различных нужд промышленно строительного производства. При этом следует учитывать, что согласно Водному кодексу РФ запрещается забор воды из водных объектов, если это существенно повлияет на их состояние. Важным элементом экологической защиты поверхностных и подземных вод является их мониторинг.

Источник: bstudy.net

Характеристика источников воздействия на подземные воды при производстве работ

Строительство скважины является экологически опасным видом работ, который сопровождается различного рода техногенными нарушениями компонентов окружающей среды, в частности, подземных вод. Воздействие обусловлено буровыми и техногенными отходами. В данной статье будет рассмотрено процесс бурения скважин.

Посмотрев на нашу планету из высоты космических просторов, сразу напрашивается сопоставление с голубым шаром, который всплошную покрыт водой. Возможные воздействия на водные ресурсы при строительстве наклонно-направленной оценочной скважины заключаются в потреблении водных ресурсов, загрязнении и истощении подземных вод за счет инициирования межпластовых перетоков.

Водные ресурсы – это запасы поверхностных и подземных вод суши, которые используются в процессе материального производства или могут быть вовлечены в него.

Процесс бурения относится к водоемким технологическим циклам, связанным с образованием большого количества сточных вод с очень высокой степенью загрязнения. Отведенная под буровую территория может загрязняться сточной водой, буровым раствором, химическими реагентами, шламом и горюче-смазочными материалами.

Основными источниками загрязнения почвогрунтовая, а также потенциальными источниками загрязнения подземных вод при строительстве скважин могут стать:

• блок подготовки и химической обработки бурового и цементного растворов (гидроциклон, вибросито);
• циркуляционная система;
• насосный блок (охлаждение штоков насосов, дизелей);
• запасные емкости для хранения промывочной жидкости;
• вышечный блок (обмыв инструмента, явление сифона при подъеме инструмента);
• отходы бурения (шлам, сточные воды, буровой раствор);
• емкости горюче-смазочных материалов;
• двигатели внутреннего сгорания;
• химические вещества, используемые для приготовления буровых и тампонажных растворов;
• топливо и смазочные материалы;
• хозяйственно-бытовые сточные воды;
• твердые бытовые отходы;
• задвижки высокого давления.

Бурение скважин. При бурении наклонно-направленной скважины причинами загрязнения подземных вод могут быть, во-первых, неправильная конструкция скважин, вовторых, токсичные компоненты буровых растворов, отработанные буровые растворы, буровые шламы, высокоминерализованные пластовые воды.

Принятая проектом конструкция скважин позволяет качественное разобщение пластов и не допускает гидроразрыва пород при бурении и ликвидации. Для повышения крепления скважины будут использовать различные технические средства совершенные тампонажные материалы, наиболее подходящие к конкретным геологическим условиям.

Во избежание попадания загрязнения в почвогрунтовая, а затем и в подземные воды, все технологические площадки (под агрегатным блоком, приемной емкостью, насосным блоком, под блоком ГСМ и т.д.), покрываются цементно-глинистым составом. Технологические площадки сооружаются с уклоном к периферии. Воздействие на подземные воды от бурения скважин много характерно.

Буровой раствор готовится в блоке приготовления бурового раствора, хранится в металлических емкостях. Циркуляция бурового раствора осуществляется по замкнутой системе, то есть из скважины по металлическим желобам через блок очистки в металлические емкости, из них насосами подается в скважину. Предусмотрена система очистки бурового раствора вышедшего из скважины с отделением твердой фазы, с целью его повторного использования: шламовые осадки после вибросита, пескоотделителя и илоотделителя с небольшим количеством отработанного раствора сбрасываются временный шламонакопитель. Транспортировка химических реагентов предусматривается в исправной таре (в крафт-мешках, бочках). Сыпучие хим-реагенты будут храниться в специальном помещении.

Практически все входящие в состав бурового раствора химреагенты не опасны или мало опасны. Буровой раствор будет приготовлен на водной основе с использованием технической воды из самоизливающихся гидрогеологических скважин. По химическим и качественным показателям вода относится:

Таким образом, технические воды (основной компонент бурового раствора) не внесут в водоносные горизонты каких-либо новых компонентов.

Пластовые воды. Пластовые воды могут содержать не только растворенные, но и малорастворимые минералы (силикаты, алюмосиликаты, ферро силикаты и т.д.). Основные минеральные вещества, входящие в состав пластовых вод, представлены солями натрия, калия, кальция, магния, а основными солями пластовых вод являются хлориды и карбонаты щелочных и щелочноземельных металлов.

Буровой шлам представляет собой смесь выбуренной породы и бурового раствора. Буровой шлам по минеральному составу не токсичен, но диспергируясь в среде бурового раствора, его частицы адсорбируют на своей поверхности токсичные вещества. Таким образом, наряду с выбуренной породой и нефтью буровой шлам содержит все химические реагенты, применяемые для приготовления бурового раствора.

Содержание химических реагентов в нем достигает 15%. Примерный фазовый состав бурового шлама следующий:

• водная фаза – 20-30%; органика – 10-18%;
• твердая фаза – 50-70%; минеральные соли – более 10%.

Отходы бурения нижних продуктивных интервалов могут быть сильно загрязнены нефтью и нефтепродуктами.

О загрязняющей способности отработанного бурового раствора и шлама судят по содержанию в них нефти и органических примесей, по значению показателя рН и минерализации жидкой фазы. Буровой шлам сбрасывается на металлические емкости и впоследствии вывозится на полигон по обезвреживанию и хранению отходов согласно по договору. Это позволит избежать фильтрации вредных веществ в окружающую среду.

Сточные воды. Во время буровых работ на промплощадке будут образовываться буровые и технические сточные воды. Технические сточные воды образуются при мытье промышленной площадки, оборудования, технических средств передвижения. По степени токсичности технические сточные воды наименее опасные (следы нефтепродуктов), чем буровые сточные воды.

Источником загрязнения подземных вод является стационарная база. На территории базы будут размещены вагончики (жилые, столовая), склад ГСМ, дизельная, наружная уборная, специальные емкости для сбора жидких бытовых отходов и твердых отходов, специальные ёмкости для сбора отработанных масел.

Рекомендации по охране подземных вод:

• Принятая конструкция скважин не должна допускать гидроразрыва пород при бурении, ликвидации нефтегазопроявлений.Для изоляции верхних горизонтов необходимо предусмотреть кондуктор, который цементируется до устья;
• Особое внимание при строительстве скважин должно быть уделено предотвращению межпластовых перетоков подземных вод при не герметичности ствола скважины.Для повышения крепления скважины должны быть использованы различные технические средства, совершенные тампонажных материалы, наиболее подходящие к конкретным условиям;
• Применение специальных рецептур буровых растворов при циркуляции вне обсаженной части ствола скважины;
• Применение технологии цементирования, обеспечивающей подъем цементного кольца до проектных отметок и исключающей межпластовые перетоки в зонах активного водообменная после цементирования;
• Для предупреждения загрязнения водоносных горизонтов по стволу скважины должна быть установлена промежуточная колонна;
• Буровые сточные воды необходимо максимально использовать в оборотном водоснабжении (для повторного приготовления бурового раствора);
• Во избежание попадания загрязнений в почво-грунты, а затем и в подземные воды, все технологические площадки (под агрегатным блоком, приемной емкостью, насосным блоком, под блоком ГСМ и т.д.),покрываются изолирующими материалами. Технологические площадки сооружаются с уклоном к периферии. Сыпучие химреагенты затариваются и хранятся под навесом для химреагентов, обшитых с четырех сторон. Жидкие химреагенты хранятся в цистернах на площадке ГСМ. Отработанные масла собираются в специальные емкости и вывозятся для дальнейшей регенерации.

Большую опасность представляет загрязнение подземных вод. Можно выделить два типа загрязнений – бактериальное и химическое. В определённых условиях в водоносные горизонты могут проникать сточные и промышленные воды, загрязнённые поверхностные воды и атмосферные осадки.

Загрязнение подземных вод влечет за собой целый ряд экологических и социальных последствий. Требует серьезного внимания распространение загрязняющих компонентов из подземных вод по пищевым цепям. В этом случае токсические элементы попадают в организм человека не только с питьевой водой, но и через растительную и животную пищу. Даже если население не пьет загрязненную воду, а только использует ее для приготовления пищи, водопоя скота и полива растений, это может отразиться на здоровье не только нынешнего, но и последующих поколений.

Отсюда следует, что должно предусматриваться комплексное использование и регулирование ресурсов поверхностных и подземных вод. Примерами такого подхода могут служить использование подземных вод для орошения в маловодные годы, а так же искусственное восполнение запасов подземных вод и сооружение подземных водохранилищ.

Источник: articlekz.com

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ СКВАЖИН

Антропогенное влияние на подземные воды в районах разработки и освоения нефтегазоносных месторождений вследствие интенсивного техногенного воздействия процессов разбуривания и эксплуатации стало особенно заметно в последнее время. При этом наиболее негативное влияние на грунтовые и подземные воды оказывают процессы строи­тельства скважин. Основными причинами проникновения за­грязнителей являются невысокое качество гидроизоляции шламовых амбаров и несоответствие их объемов объемам образующихся отходов, главным образом жидких отходов, из-за своей высокой аккумулирующей способности и под­вижности. Наиболее подвержены загрязнению пресные грунтовые и сравнительно неглубоко залегающие напорные воды, используемые как для питьевых, так и для хозяйственно-бытовых и технических целей. Пресные под­земные воды сконцентрированы главным образом в верхней части земной коры (педосфере), в зоне активного водо­обмена на глубинах до 150 — 200 м, редко глубже; ниже, в зоне замедленного подземного стока, располагаются воды повышенной минерализации.

На изменение естественного природного химического состава пресных подземных вод влияют многие природные и техногенные факторы, основными из которых являются физико-химические свойства и состав загрязненных сточных вод, и физико-химическое взаимодействие с вмещающими породами разнообразного состава и структуры при движении воды от областей питания к участкам разгрузки или понижения водоносного горизонта. Проникновение загрязнителей в водоносные горизонты происходит за счет просачивания технологических стоков через прони­цаемые слои и литологические окна, привлечение речного стока, оросительных систем и др. Характер загрязнения зависит от климатических условий, характера почвенного покрова и растительности, рельефа, густоты и врезанности гидрографической сети.

Поступление в грунтовые воды загрязнителей, содер­жащихся в сточных водах, приводит к изменению прежде всего окислительно-восстановительной обстановки в ареале инфильтрации — к увеличению в воде концентраций сульфатов железа, кальция и магния из-за окисления содержащегося в породах тонкодисперсного пирита. На заторфованных и заболоченных участках вместе с понижением уровня грунтовых вод происходит разложение органического вещества в породах, что способствует увели­чению содержания в воде азотсодержащих веществ и желе­за, выносимого из пород в результате обогащения воды органическими веществами и углекислым газом. Разнообразные органические вещества, фильтрующиеся в водоносные горизонты из отходов, стимулируют интенсив­ный рост и активность микроорганизмов в водоносном гори­зонте, что приводит к дополнительному ухудшению качества воды.

По масштабу влияния на водоносные горизонты выде­ляются локальные и региональные загрязнения подземных вод.

Под локальным источником загрязнения (шламовые амба­ры) формируется ареал загрязнения подземных вод, формы и размеры которого в плане, а также проникновение в глу­бину водоносного горизонта изменяются в широких преде­лах и зависят, во-первых, от интенсивности и характера поступления загрязнений (постоянное, периодическое), хими­ческого состава, плотности и вязкости инфильтрующихся загрязненных вод, во-вторых, от гидрореологических усло­вий участка — литологического строения, гидрогеологи­ческих параметров зоны аэрации и водоносного горизонта, направления и скорости движения подземных вод; в-третьих, от характера проявления процессов физико-химического взаимодействия между загрязняющими компонентами и подземными водами и породами. При многокомпонентном составе фильтрирующихся загрязненных сточных вод (буро­вых сточных вод) формируется сложный ареал загрязнения.

Под действием многочисленных локальных источников, совокупность которых обусловливает площадный характер загрязнения, оно становится региональным. Такое загряз­нение характерно для крупных нефтегазовых месторож­дений, особенно с плотной сеткой разбуривания. При этом основным источником загрязнения подземных вод являются шламовые амбары с содержащимися в них произ­водственно-технологическими отходами бурения и продук­тами освоения скважин. Причиной же загрязнения следует считать, прежде всего, некачественную гидроизоляцию дна и стенок амбаров, особенно сооружаемых в проницаемых породах. Проникновение в почвогрунт загрязнителей происходит при коэффициенте фильтрации грунта бодее 10 -5 см/с.

Подземные воды по сравнению с поверхностными в це­лом лучше защищены от загрязнения, так как водоносный горизонт перекрыт более или менее мощной толщей почвы и пород. Однако если покрывающий пласт водопроницаем и имеет небольшую толщину, то инфильтрирующиеся с поверхности загрязненные воды быстро проникают в водоносный горизонт и загрязняют его. Только когда над водоносным горизонтом залегают водо­непроницаемые породы, они могут предохранить его от загрязнения.

Грунтовые воды, не перекрытые водоупорными породами, как правило, защищены значительно меньше, чем ниже­лежащие горизонты напорных подземных вод, и обычно принимают основную часть инфильтрирующихся с поверх­ности загрязнений. Из грунтовых вод загрязнения могут затем проникать в более глубокие напорные и безнапорные горизонты с пониженными напорами – через литологические окна в водоупорах, при перетоке через слабо­проницаемые раздельные горизонты, по заколонному прост­ранству скважин вследствие их некачественного цемен­тирования и т.д.

Степень естественной защищенности подземных вод от поверхностного загрязнения зависит от факторов, опреде­ляющих возможность, скорость и время инфильтрации за­грязнений с поверхности в водоносный горизонт. К таким факторам следует отнести:

— толщина, водопроницаемость пе­рекрывающих пород;

— значение перепада уровней (напоров) между загряз­ненными и подземными водами рассматриваемого водонос­ного горизонта с учетом понижения уровня воды при работе водозабора;

— вид и химический состав загрязнений, интенсивность и характер их поступления в подземные воды;

— физико-химические, в частности сорбционные, свойства перекрывающих пород и загрязняющих веществ, опреде­ляющие возможность полного или частичного поглощения загрязнений данного состава или их трансформацию в безвредное состояние.

При оценке защитной способности глин и глинистых пород, залегающих над используемым водоносным гори­зонтом, следует учитывать, что в зоне аэрации глины часто обладают вертикальной макропористостью и повышенно водопроницаемостью из-за развития корней растений и наличия трещин и макропор усыхания, вызванных усадкой при переменном увлажнении и осушении. По мере увеличения глубины залегания глинистых пород их порис­тость и водопроницаемость уменьшаются. На большой глуби­не в спокойных тектонических условиях глинистые породы характеризуются очень малым коэффициентом, фильтрации (≤ 10 -8 м/сут) и таким образом практически водоупорны.

Разнообразие геолого-гидрогеологических условий, состава и структуры перекрывающих горных пород, а также специфика отдельных видов загрязнений (микробио­логическое, химическое) определяют большие различия в степени естественной защищенности подземных вод. Применительно к вопросам охраны подземных вод от загрязнения в процессах бурения скважин необходима оцен­ка степени естественной их защищенности.

К защищенным относятся напорные и безнапорные меж­пластовые воды, имеющие в рассматриваемом районе сплошную водоупорную кровлю и не получившие здесь как в естественных, так и в нарушенных условиях питания из вышележащих грунтовых вод, рек и водоемов через разде­ляющие слои или гидрогеологические окна. К недостаточно защищенным подземным водам относятся грунтовые воды, получившие питание на площади распространения, а также напорные и безнапорные межпластовые воды, которые в природных условиях получают питание из вышележащих подземных вод через разделяющие слои или гидро­геологические окна, из рек и водоемов при непосредст­венной гидравлической связи.

Наиболее негативными загрязнителями подпочвенных и подземных вод являются нефть и нефтепродукты. Нефть и большинство нефтепродуктов с водой не смешиваются, раст­воримость их невелика. Для жидких парафинов и нафтеновых углеводородов она составляет 40 — 150 мг/л, что во много раз превышает ПДК. Растворимость ароматических углеводородов еще выше и достигает 500 мг/л для толуола и 1800 мг/л для бензола.

Поступление со сточными водами органических веществ, применяемых в технологических циклах строительства сква­жин, также приводит к загрязнению подпочвенных и под­земных вод. Такие загрязнители под действием микробио­логического фактора почвенной среды подвергаются биодеструкции с образованием безвредных веществ. Однако при большом поступлении органических веществ биологическая активность микроорганизмов настолько интенсифицируется, что приводит к изменению окислительно-восстановительных условий, состава и качества грунтовых и подземных вод.

Главным агентом аэробной биодеградации органических загрязнителей является кислород, находящийся в подземных водах в растворенном виде, а в зоне аэрации — в газообразном состоянии. Роль катализаторов биохимических реакций выполняют ферменты, выделяемые микроор­ганизмами. В ходе биохимической деградации сложные органические вещества последовательно трансформируются в более простые соединения — жирные кислоты, спирты, альдегиды, аммоний и др. На конечной стадии этот процесс может завершиться полной минерализацией с образованием нетоксичных веществ — воды, двуокиси углерода, нитратов, фосфатов, сульфатов.

К аэробным бактериям относятся, в частности, серо­бактерии и теоновые бактерии (окисляют сероводород, сульфиды и серу до серной кислоты), железобактерии (извлекают из воды железо и отлагают его в виде гидрогеля), нитри­фицирующие бактерии (окисляют аммиак до нитратов и нитритов), бактерии-аммонификаторы (способствуют выделе­нию аммиака из органических веществ при их разложении).

Масштабы и глубина естественной биохимической очис­тки вод зависят от состава и количества поступивших загряз­нителей, а также от состава пород и подземных вод, водо­проницаемости пород, скорости фильтрации и других элементов гидрогеологической обстановки.

При большом количестве поступивших в грунтовые и подземные воды органических загрязнений дефицит кисло­рода, затраченного на аэробные превращения незначи­тельной части органических веществ, приводит к возник­новению анаэробных условий и росту анаэробных бактерий. Жизнедеятельность последних сопровождается использо­ванием не только растворенного кислорода, но и кислорода сульфатов и нитратов с появлением вследствие этого сульфи­дов, сероводорода, газообразного азота, аммония и метана, которые являются загрязнителями грунтовых и подземных вод.

Техногенное воздействие сточных вод на объекты педо- и гидросферы приводит нередко к увеличению минерализации и общей жесткости подземных вод, проявляющемуся обычно в возрастании концентрации хлоридов и сульфатов кальция, натрия, магния. Ареалы миграции указанных загрязнителей довольно значительны, так как минеральные соли относятся к самым легкоподвижным веществам.

Наиболее подвержены загрязнению подземные воды чет­вертичных отложений (самый верхний водоносный гори­зонт), а также подземные воды в краевых частях региона (шаимская группа месторождений и Нижневартовский район), где водоносные горизонты расположены ближе к поверхности, а геологический разрез существенно опесчанивается и отсутствуют мощные глинистые отложения, предохраняющие водоносные горизонты от влияния воздействия процессов бурения.

Наряду с нефтяным загрязнением подземных вод Западно-Сибирского региона наметилась тенденция к усилению хлоридно-сульфатного загрязнения. Согласно принятой классификации загрязненности подземных вод, олигоцен-четвертичные водоносные горизонты по уровню загрязненности хлоридами (до 0,3 г/л) и сульфатами (до 0,25 — 0,35 г/л) следует отнести ко второму классу загряз­ненности. Однако такое загрязнение не представляет серьез­ной опасности.

Источник: studopedia.ru