контрольная работа

ВОПРОС 2. МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ ЛИТОСФЕРЫ

Во внутреннем строении Земли выделяют три основных слоя: земную кору, мантию и ядро.

Земная кора располагается в среднем до глубины 35 км (до 5-15 км под океанами и до 35--70 км под континентами). В состав земной коры входят все известные химические элементы. Преобладают О (49,1%), Si (26%), А1 (7,4%), Fe (4,2%), Са (3,3%), Na (2,4%), К (2,4%), Mg (2,4%).

Мантия располагается между земной корой и ядром и распространяется до глубины 2900 км. Здесь преобладают О, Si, Fe, Mg, Ni. Внутри мантии с глубины 50-100 км под океанами и 100-250 км под континентами начинается слой вещества по состоянию, близкому к плавлению, так называемая астеносфера. Земная кора вместе с верхним твердым слоем мантии над астеносферой называется литосферой.

Литосфера - внешняя твердая оболочка земного шара. Это относительно хрупкая оболочка. Она разбита глубинными разломами на крупные блоки - литосферные плиты, которые медленно перемещаются по астеносфере в горизонтальном направлении.

Ядро располагается ниже мантии на глубине от 2900 км до 6371 км. Оно состоит из Fe и Ni.

Литосфера - это каменная оболочка Земли, включающая земную кору мощностью (толщиной) от 6 (под океанами) до 80 км (горные системы). Верхняя часть литосферы в настоящее время подвергается все более возрастающему антропогенному воздействию. Основные значимые составляющие литосферы: почвы, горные породы и их массивы, недра.

Причины нарушения верхних слоев земной коры:

добыча полезных ископаемых;

захоронение бытовых и промышленных отходов;

проведение военных учений и испытаний;

внесение удобрений;

применение пестицидов.

В процессе преобразования литосферы человек извлек 125 млрд. т угля, 32 млрд. т нефти, более 100 млрд. т других полезных ископаемых. Распахано более 1500 млн. га земель, заболочено и засолено 20 млн. га. При этом лишь 1/3 часть всей извлекаемой горной массы вовлекается в оборот, а используется в производстве ~7 % объема добычи. Большая часть отходов не используется и скапливается в отвалах.

Методы защиты литосферы

Можно выделить следующие основные направления:

1. Защита почв.

2. Охрана и рациональное использование недр: наиболее полное извлечение из недр основных и попутных полезных ископаемых; комплексное использование минерального сырья, включая проблему утилизации отходов.

3. Рекультивация нарушенных территорий.

Рекультивация - это комплекс работ, проводимых с целью восстановления нарушенных территорий (при открытой разработке месторождений полезных ископаемых, в процессе строительства и др.) и приведения земельных участков в безопасное состояние. Различают рекультивацию техническую, биологическую и строительную.

Техническая рекультивация представляет собой предварительную подготовку нарушенных территорий. Проводится планировка поверхности, снятие верхнего слоя, транспортировка и нанесение плодородных почв на рекультивируемые земли. Засыпаются выемки, разбираются отвалы, поверхность выравнивается.

Биологическая рекультивация проводится для создания растительного покрова на подготовленных участках.

Строительная рекультивация - при необходимости возводятся здания, сооружения и другие объекты.

4. Защита массивов горных пород:

Защита от подтопления - организация стока грунтовых вод, дренаж, гидроизоляция;

Защита оползневых массивов и селеопасных массивов - регулирование поверхностного стока, организация ливневых коллекторов. Запрещается строительство зданий, сброс хозяйственных вод, вырубка деревьев.

Утилизация твердых отходов

Утилизация представляет собой переработку отходов, имеющую целью использование полезных свойств отходов или их компонентов. В этом случае отходы выступают в качестве вторичного сырья.

По агрегатному состоянию отходы разделяются на твердые и жидкие; по источнику образования - на промышленные, образующиеся в процессе производства (металлический лом, стружка, пластмассы, зола и т.д.), биологические, образующиеся в сельском хозяйстве (птичий помет, отходы животноводства и растениеводства и др.), бытовые (в частности, осадки коммунально-бытовых стоков), радиоактивные. Кроме того, отходы разделяются на горючие и негорючие, прессуемые и непрессуемые.

При сборе отходы должны разделяться по признакам, указанным выше, и в зависимости от дальнейшего использования, способа переработки, утилизации, захоронения. После сбора отходы подвергаются переработке, утилизации и захоронению. Перерабатываются такие отходы, которые могут быть полезны. Переработка отходов - важнейший этап в обеспечении безопасности жизнедеятельности, способствующий защите окружающей среды от загрязнения и сохраняющий природные ресурсы.

Вторичное использование материалов решает целый комплекс вопросов по защите окружающей среды. Например, использование макулатуры позволяет при производстве 1 т бумаги и картона экономить 4,5 м 3 древесины, 200 м 3 воды и в 2 раза снизить затраты электроэнергии. Для изготовления такого же количества бумаги требуется 15-16 взрослых деревьев. Большую экономическую выгоду дает использование отходов из цветных металлов. Для получения 1 т меди из руды необходимо добыть из недр и переработать 700-800 т рудоносных пород.

Пластмассы в виде отходов естественным путем разлагаются медленно, либо вообще не разлагаются.

При их сжигании атмосфера загрязняется ядовитыми веществами. Наиболее эффективными способами предотвращения загрязнения среды пластмассовыми отходами является их вторичная переработка (рециклинг) и разработка биодеградирующих полимерных материалов. В настоящее время в мире утилизируется лишь небольшая часть из ежегодно выпускаемых 80 млн. т пластмасс.

Между тем, из 1 т отходов полиэтилена получается 860 кг новых изделий. 1 т использованных полимеров экономит 5 т нефти.

Широкое распространение получила термическая переработка отходов (пиролиз, плазмолиз, сжигание) с последующим использованием теплоты. Мусоросжигающие заводы должны оборудоваться высокоэффективными системами пыле- и газоочистки, так как существуют проблемы с образованием газообразных токсичных выбросов.

Отходы, не подлежащие переработке и дальнейшему использованию в качестве вторичных ресурсов, подвергаются захоронению на полигонах. Полигоны должны располагаться вдали от водоохранных зон и иметь санитарно-защитные зоны. В местах складирования выполняется гидроизоляция для исключения загрязнения грунтовых вод.

Для переработки твердых бытовых отходов находят широкое применение биотехнологические методы: аэробное компостирование, анаэробное компостирование или анаэробная ферментация, вермикомпостирование.

Антропогенные загрязнения окружающей среды г.Севастополя

Не только вопросы загрязнения атмосферы и гидросферы являются вопросами номер 1 в г. Севастополе. Нередко в газетах, особенно в «Славе Севастополя», можно прочитать заголовки «Балкончик "с видом"... на хлам», «Мы захлебнулись в бытовых отходах...

Влияние автотранспорта на состояние окружающей среды

Влияние автотранспорта на человека и окружающую среду

Вещества, попадающие с выхлопными газами в атмосферный воздух, а затем, оседают на почву. Почвы обладают способностью удерживать и сохранять как атмосферные, так и грунтовые воды...

Влияние скоростного железнодорожного транспорта на окружающую среду

Для колесного подвижного состава используется традиционный рельсовый путь, в который укладывается, как правило, усиленная путевая решетка, а для левитирующего ВСНТ создается специальная путевая структура. При контактном ВСНТ прокладка пути...

Глобальные экологические проблемы современности

Литосферой называют твердую оболочку Земли. Литосфера загрязняется жидкими и твердыми загрязняющими веществами и отходами. Установлено, что ежегодно на одного жителя Земли образуется одна тонна отходов...

Законодательные и иные правовые акты по охране окружающей среды. Средства защиты литосферы

Можно выделить следующие основные направления: 1. Защита почв. 2. Охрана и рациональное использование недр: наиболее полное извлечение из недр основных и попутных полезных ископаемых; комплексное использование минерального сырья...

Магнитосфера Земли, ее структура. Комплекс мероприятий снижения шумов. Методы защиты расстоянием, временем от воздействия ЭМИ на биообъекты

Известно, что электромагнитное излучение (ЭМИ) компьютеров, другой бытовой электроники, сотовых телефонов пагубно для здоровья человека. Многие наивно считают...

Методы очистки воздуха с помощью туманоуловителя

Охрана недр. Загрязнение недр и их нерациональное использование отрицательно отражается на состоянии и качестве поверхностных и подземных вод, атмосферы, почвы, растительности и так далее. Становится очевидным...

Экологические проблемы современного мира

Решение проблемы загрязнения воздуха требует согласованных действий на самых разных уровнях. На уровне правительств и международных организаций принимаются различные документы...

Экологическое состояние Черноморского региона

Прибрежная эрозия, включающая смывание берегов, оползни, и т.д., которая может нанести существенный экономический ущерб, характерна, в основном, для западного и северного побережий Черного моряКак возможная причина эрозии земель...

Под экологическим мониторингом следует понимать организованный мониторинг окружающей природной среды, при котором, во-первых, обеспечивается постоянная оценка экологических условий среды обитания человека и биологических объектов (растений...

Экология и экологический мониторинг

Для начала выделим основные виды неионизирующих излучений в таблице №3. Таблица 3 Виды неионизирующих излучений Источники воздействия и характер технологического процесса Характеристика воздействия Электростатические поля Типы...

Для защиты почв, лесных угодий, поверхностных и грунтовых вод от неорганизованного выброса твердых и жидких отходов в настоящее время широко используют сбор промышленных и бытовых отходов на свалках и полигонах. На полигонах производят также переработку промышленных отходов.

Полигоны используют для обезвреживания и захоронения токсичных отходов промышленных предприятий и научных учреждений. Существует перечень отходов, которые подлежат приему на полигоны, например, использованные органические растворители, песок, загрязненный нефтепродуктами, или испорченные баллоны с остатками веществ. Жидкие токсичные отходы перед вывозом на полигон подвергаются обезвоживанию на предприятиях.

Приему на полигон не подлежат отходы, для которых разработаны эффективные методы извлечения металлов и других веществ, нефтепродукты, подлежащие регенерации, и радиоактивные отходы.

Переработка отходов на полигонах предусматривает использование физико-химических методов, сжигание с утилизацией теплоты, прокаливание песка и формовочной смеси, подрыв баллонов в специальной камере, затаривание отходов в герметичные контейнеры и их захоронение.

В последнее время широкое распространение получила термическая переработка отходов на мусоросжигательных заводах. Существующие системы сжигания опасных отходов позволяют не только уничтожить отходы, но и дают возможность использования образующейся теплоты. Недостатком сжигания являются большие издержки по сравнению с традиционными методами удаления опасных отходов. Чтобы избежать высокого загрязнения земной поверхности и поверхностных вод в зоне мусоросжигательных заводов, используют передвижные установки, смонтированные на автоприцепах или морских судах.

Термический способ переработки отходов менее опасен, чем складирование их на свалках и полигонах, однако наличие газообразных токсичных выбросов и отходов в виде золы и шлаков не позволяет считать этот способ пригодным для решения стратегических задач.

Более рациональным способом защиты литосферы от производственных и бытовых отходов является, бесспорно, освоение специальных технологий по сбору и переработке отходов.

При сборе отходов необходимо одновременно их сортировать, разделяя на отдельные вещества или группы веществ. В быту такой процесс сбора отходов уже организован, например, в Германии, где на улицах городов установлены специальные контейнеры с емкостями для бумаги, стекла и металла. Рассортированные отходы легко подвергаются вторичной переработке. переработка отход бытовой почва

Аналогично должны решаться задачи по переработке промышленных отходов. Примером такого подхода является сбор и переработка отходов металлов. Эффективность использования лома и отходов металла зависит от их качества. Основные операции первичной обработки отходов металла -- это сортировка, разделка и механическая обработка. Сортировка заключается в разделении лома и отходов по видам металлов, разделка лома -- в удалении неметаллических включений. Механическая обработка включает рубку, резку, пакетирование и брикетирование на прессах. На предприятиях, где образуется большое количество отходов металла, организуются специальные участки для утилизации вторичных металлов. Чистые однородные отходы с паспортом, удостоверяющим их химический состав, используют без предварительного металлургического передела.

Отходы древесины широко используются для изготовления товаров культурно-бытового назначения и хозяйственного обихода, главным образом методом прессования. Переработанные древесные отходы применяют в производстве древесно-стружечных плит и корпусов различных приборов.

Радикальное решение проблем защиты от промышленных отходов возможно при широком применении безотходных и малоотходных технологий и производств. Под безотходной технологией или безотходным производством понимают не просто технологию или производство того или иного продукта, а принцип организации функционирования производства. При этом рационально используются все компоненты сырья и энергия в замкнутом цикле, то есть не нарушается сложившееся экологическое равновесие в биосфере.

Основой безотходных производств является комплексная переработка сырья с использованием всех компонентов, поскольку отходы производства -- это по тем или иным причинам неиспользованная часть сырья. Большое значение при этом приобретает разработка ресурсосберегающих технологий.

Большая часть загрязнителей, поступающих в атмосферу и гидросферу в виде химически активных соединений, формируется в результате распыления геохимически загрязненных грунтов. Геохимическое загрязнение почв образуется в результате хаотичного складирования без специальной подготовки твердых бытовых и производственных отходов.

1. Защита почв Плодородие, деградация почв Основные виды антропогенного воздействия на почвы эрозия (ветровая и водная); загрязнение почв; вторичное засоление и заболачивание; опустынивание; отчуждение земель для промышленного и коммунального строительства.

Основные виды антропогенного воздействия на почвы Эрозия - разрушение и снос верхних наиболее плодородных горизонтов и подстилающих пород ветром или потоками воды Промышленная эрозия – разрушение сельскохозяйственных земель при строительстве и разработке карьеров, Военная – воронки, траншеи Пастбищная – при интенсивном выпасе скота и др.

Основные виды антропогенного воздействия на почвы Вторичное засоление и заболачивание Засоление - процесс накопления вредных для растений солей в почве. Вторичное засоление развивается при неумеренном поливе орошаемых земель в засушливых районах. Заболачивание - процесс образования болота на переувлажнённых участках земной поверхности вследствие затруднённого стока, подъёма уровня подземных вод, изменения режима испарения.

1. Защита почв Опустынивание – это процесс необратимого изменения почвы и растительности и снижения биологической продуктивности, превращение почвы в пустыню. Причины опустынивания длительная засуха; засоление почв; снижение уровня подземных вод; ветровая и водная эрозия; сведение лесов (вырубка деревьев, кустарников); перевыпас скота; интенсивная распашка; нерациональное водопользование.

Меры, применяемые для защиты почв от деградации 1. Защита почв от водной и ветровой эрозии агротехнические мероприятия (почвозащитные севообороты, контурная система выращивания сельскохозяйственных культур, химические средства борьбы и т. д.), лесомелиоративные мероприятия (лесозащитные и водорегулирующие полосы, лесные насаждения на оврагах) гидротехнические мероприятия (устройство каналов, сооружение водотоков и т. д.).

Меры, применяемые для защиты почв от деградации 2. Мелиоративные мероприятия для борьбы с засолением и заболачиванием. 1) Для борьбы с заболачиванием применяется осушительная мелиорация – перехват и сброс атмосферных склоновых вод, спрямление русла реки для защиты от затопления, строительство дамб, водозаборных сооружений и др. 2) Для борьбы с засолением почв регулируется подача воды, применяется полив дождеванием, используется прикорневое и капельное орошение, проводятся дренажные работы.

Меры, применяемые для защиты почв от деградации 3. Рекультивация нарушенного почвенного покрова. 4. Защита почв от загрязнения – использование экологических методов защиты растений. Агротехнические методы. Биологические методы. 5. Предотвращение необоснованного изъятия земель из сельхозоборота (для строительства).

Основные способы сбора бытовых отходов 1. Сбор отходов в специальные контейнеры 2. Применение пневматического транспорта 3. Сплав в канализацию дробленых отходов из квартир, гостиниц, ресторанов и других объектов. 4. Системы удаления отходов, в которых его пневматическая транспортировка сочетается с дроблением и сплавом в канализацию.

Переработка и утилизация твёрдых отходов 5. Безотходное и малоотходное производства комплексная переработка сырья с использованием всех его компонентов; создание и выпуск новых видов продукции с учётом требований повторного её использования; переработка отходов производства и потребления с получением товарной продукции или любое полезное их использование без нарушения экологического равновесия; использование замкнутых систем промышленного водоснабжения; создание безотходных комплексов.

3. Рекультивация нарушенных территорий Рекультивация – это комплекс работ, проводимых с целью восстановления нарушенных территорий (при открытой разработке месторождений полезных ископаемых, в процессе строительства и др.) и приведения земельных участков в безопасное состояние. Техническая рекультивация Биологическая рекультивация Строительная рекультивация

4. Защита массивов горных пород Защита от подтопления – организация стока грунтовых вод, дренаж, гидроизоляция; Защита оползневых массивов и селеопасных массивов – регулирование поверхностного стока, организация ливневых коллекторов. Запрещается строительство зданий, сброс хозяйственных вод, вырубка деревьев.

Охрана недр. Загрязнение недр и их нерациональное использование отрицательно отражается на состоянии и качестве поверхностных и подземных вод, атмосферы, почвы, растительности и так далее. Становится очевидным, что основной объем наиболее опасных сточных вод и других отходов приходится на долю нефтегазодобывающих предприятий.

Основными требованиями к обеспечению экологической устойчивости геологической среды при проектировании, строительстве и эксплуатации нефтегазового месторождения являются разработка и выполнение профилактических и организационных мероприятий, направленных на охрану недр.

Исследованиями установлено, что в процессе бурения и эксплуатации нефтегазовых месторождений создаются условия для нарушения экологического равновесия недр. Так, длительная практика заводнения продуктивных пластов на нефтяных месторождениях показывает, что с ростом объемов закачки существенно уменьшается минерализация пластовой воды и концентрация хлоридов и увеличивается концентрация сульфатов. Развитие биохимических процессов в нефтяной залежи (сульфатредукция), в свою очередь увеличивает содержание сероводорода в нефти, в пластовых водах и газе и способствует снижению проницаемости пластов. И этот процесс быстро развивается в случаях, когда для заводнения используются пресные или маломинерализованные воды, имеющие в своем составе сульфаты, а нередко сульфато восстанавливающие бактерии.

Хрупкие экосистемы аридных областей, территории месторождения в частности, формируются на песчано-галечных, песчаных, супесчаных, суглинистых и глинистых отложениях с дефицитом влажности. Дефляционно-аккумулятивные формы в сочетании с солончаками и такырами, крутые уступы, резко очерченные суходолы, бессточные котловины - это формы рельефа, легко подверженные линейной, плоскостной эрозии и дефляции.

Неизбежное разрушение земной поверхности при различном строительстве, прокладке трубопроводов, множестве грунтовых дорог становится причиной развития промоин, оврагов, разрушения защитного почвенно-растительного слоя - это приводит к усилению дефляции, возникновению пыльных бурь, усилению переноса пыле-солевых аэрозолей.

Излив воды приводит к образованию оползней, развитию суффозионных и карстовых процессов, способствует вторичному засолению, формированию пухлых солончаков и другим неблагоприятным процессам.

Откачки нефти и воды вызывают оседание поверхности, провалы и разрывы сплошности пород, т.е. это может вызывать наведенные землетрясения (пример -землетрясение на Тенгизе в ноябре 1997 г.).

Мероприятия по охране недр являются важным элементом и составной частью всех основных технологических процессов при строительстве нефтяных и газовых скважин, разработке и эксплуатации месторождения.

Общие меры по охране недр должны включать:

– комплекс мер по предотвращению выбросов, открытого фонтанирования, грифонообразования, обвалов стенок скважин, поглощения промывочной жидкости и других осложнений. Для этого нефтяные, газовые и водоносные интервалы изолируются друг от друга, обеспечивается герметичность колонн, крепление ствола скважин кондуктором, промежуточными эксплуатационными колоннами с высоким качеством их цементажа, согласно раздела 7 в рамках настоящей технологической схемы;

– обеспечение максимальной герметичности подземного и наземного оборудования," выполнение запроектированных противокороз"ионных мероприятий; для предупреждения биогенной сульфатсредукции необходима обработка закачиваемой воды реагентами, предотвращающими ее образование;

– введение замкнутой системы водоснабжения, с максимальным использованием для заводнения промысловых сточных вод;

– работу скважин на установленных технологических режимах, обеспечивающих сохранность скелета пласта и не допускающих преждевременного обводнения скважин;

– обеспечение надежной, безаварийной работы систем сбора, подготовки, транспорта и хранения нефти. Организационные мероприятия включают тщательное планирование размещения различных сооружений, контроль за транспортными путями, составление детальных инженерно-геологических карт территории с учетом карт подземного пространства, смягчение последствии стихийных бедствий.

Необходима организация мониторинга абиотических компонентов окружающей среды.

Охрана почв. Площадь территории месторождения Дунга согласно Государственному акту на право постоянного пользования землей, выданному райакиматом бывшей Мангыстауской области, составляет 31,8 млн.га.

На территории этого региона происходит резкая смена зимних и летних режимов погоды. В это время наиболее активно проявляется ветровая деятельность, под воздействием которой развиваются процессы дефляции почв. Рельеф представлен слабоволнистой равниной с отдельными всхолмлениями и частыми замкнутыми понижениями (западинами). Абсолютные отметки местности составляют 100-180 м над уровнем моря.

Грунты разнообразны и представлены от глинистых до песчанных фракций - суглиноками легкими, песками разнозернистыми, глинами пылеватыми и песчанистыми. Общей чертой почвообразующих пород является их карбонатность и присутствие различных водно-растворимых солей.

Растительность изрежена и продуцирует небольшое количество органического вещества, под действием высоких температур быстро минерализуемого, что приводит к формированию низкогумусированных почв.

Зональным подтипом почв на характеризуемой территории являются серо-бурые пустынные почвы. Однородные массивы зональных почв встречаются по выровненным высоким поверхностям равнины. Мощность гумусового горизонта до 25 см, содержание гумуса до 1.16 %.

На большей части равнины формируются комплексы, состоящие из нормальных (зональных) пустынных почв, часто в комплексах с солончаками. Наиболее низкие участки равнины и замкнутые депрессии заняты соровыми солончаками. Соры, как правило, обрамляются солончаками типичными в комплексе с полугидроморфными солонцеватыми почвами. Склоновые участки обычно заняты слаборазвитыми серо-бурыми защебненными почвами.

Таким образом, почвенный покров территории месторождения отличается значительной пространственной изменчивостью и многообразием. Эти почвы используются в качестве низкопродуктивных пастбищных угодий.

В процессе разработки нефтегазового месторождения почвы загрязняются нефтью, различными химическими веществами и высокоминерализованными сточными водами. Нефть и другие компоненты, попадая в почву, вызывают значительные, а порой необратимые изменения ее свойств - загрязнение, гудронизацию, засоление с образованием солончаков, слитизацию, техногенное разрушение плодородных горизонтов и т.д. Эти изменения влекут за собой ухудшение состояния растительности, снижение потенциального плодородия и биопродуктивности земель. В результате нарушения почвенного покрова могут усиливаться процессы эррозии и дефляции.

Естественное восстановление нарушенных и загрязненных нефтепродуктами почв происходит очень медленно. Поэтому применяются методы рекультивации, которые основываются на удалении нарушенных или загрязненных горизонтов, нанесении на поверхность плодородного почвенного слоя, внесения органо-минеральных удобрений, применения специальных агротехнических приемов и специально подобранных фитомелиорирующих культур.

Технологической схемой предусматривается снятие плодородного слоя толщиной 25 см с помощью автогрейдеров для исключения смешения плодородного слоя с минеральным грунтом. Для предотвращения воздушной и водной эррозии поверхность складированной почвы засевается многолетними травами. Состав работ технической рекультивации:

– срезка плодородного слоя почвы на глубину 0,1-0,3 м;

– обратная задвижка плодородного слоя;

– планировка.

Биологический этап рекультивации является завершающим процессом восстановления нарушенных или загрязненных почв. Он включает комплекс мероприятий по созданию травостоя, повышению биологической активности и плодородия почв.

Состав работ биологического этапа рекультивации:

– снегозадержание;

– вспашка на глубину 25-30 см;

– внесение органических и минеральных удобрений;

– посев многолетних трав;

– В течение мелиоративного периода (3 года) предусматривается ежегодное снегозадержание и боронование.

Основные мероприятия по охране почвы:

– герметизация систем сбора, сепарации, подготовки и транспорта нефти;

– автоматическое отключение скважин при авариях отсекателями;

– обваловка устья скважин земляным валом на случай разлива нефти;

– максимальное использование пластовых и промысловых сточных вод для закачки в пласт, для предупреждения излива на рельеф;

– применение пневматических устройств для передвижения буровых вышек;

– прокладка трубопроводов подземным способом на глубину закладки 1.2-1.8 м.

– качественная техническая и биологическая рекультивацию земель.

Рекультивация земель - комплекс мероприятий, направленных на восстановление продуктивности и хозяйственной ценности нарушенных и загрязненных земель, а также на улучшение условий окружающей среды. В почве действуют механизмы самоочищения. Приемы рекультивации создают благоприятные условия, а также интенсифицируют эти процессы. Охрана почв при строительстве автодорог включает стандартные мероприятия в соответствии с СН 449-72 "Указания по проектированию земляного полотна".

Технические решения в полной мере согласуются с требованиями СНиП 02.01.85, и при неукоснительном следовании им ущерб окружающей среде будет минимальным

Одним из факторов деградации растительности на нефтепромысле является загрязнение почв нефтепромысловыми сточными водами - минерализованными пластовыми водами. Высокие концентрации водорастворимых солей в пл-астовых водах (хлоридов; сульфатов, карбонатов), которые оказываются на уже и без того засоленных почвах (солдонцеватые, солончаковатые), наносят почве и растительности непоправимый вред, усиливают процессы техногенного галогенеза, что ведет к дальнейшему засолению почв, изменению их физико-химических свойств.

При исследовании влияния минерализованных вод (пластовые воды, изливающиеся на поверхность почвы) установлено, что в напочвенном покрове при поступлении указанных вод, почти все растения погибают. Среди устойчивых видов можно назвать гребенщики, но и они несут на себе признаки угнетения, выражающиеся в уменьшении их размеров.

На участках, которые ранее были затоплены, но в настоящее время просохли, наблюдается зарастание эбелеком, солянками, эфемерами. Степень проективного покрытия 10-15%. В то же время, несмотря на восстановление растительности, эти виды имеют небольшие размеры по сравнению с теми же видами, растущими в нормальных условиях.

Довольно сильно изменился растительный покров вблизи скважин (60-100 м от скважины), т.е. непосредственно на техногенной площадке.

В микропонижениях, ранее залитых минерализованной водой, на участках, где растительность отсутствовала, формируются односолянковые группировки.

В микропонижениях, также ранее залитых минерализованными водами, но где уже имелся растительный покров, отмечается перестройка сообщества в сторону полынно-солянковой.

На техногенных солончаках в западинах, залитых в настоящее время минерализованной водой - редкие особи угнетенного гребенщика и тростника.

На микроповышениях доминантами стали кейреуки.

На участках, где ранее наблюдались сообщества с доминированием полыней, боялыча, биюргуна, никаких изменений не произошло в видовом составе, но сообщества угнетены, имеют слабое возобновление, в основном это стареющие особи.

На участках, где ранее отсутствовала какая-либо растительность и они не заливались минерализованными водами, формируется полынно-боялычевая группировка, где в доминанты вновь входят полынь и боялыч. Таким образом:

1) хлор-натриево-кальциевые воды отрицательно влияют почти на все виды растений, произрастающие в ненарушенных естественных фитоценозах и их поступление на поверхность приводит к гибели основные массы растений в зоне разлива пластовых вод и вблизи ее;

2) внешними признаками, указывающими на угнетенность растений, являются частичное или полное пожелтение фотосинтезирующих

3) наиболее быстрое восстановление растительного покрова происходит на открытых участках путем заселения сорными видами, солянками и видами, относительно устойчивыми к данному загрязнителю; более длительный период необходим для восстановления напочвенного покрова кустарниковых и древесных фитоценозов;

4) признаками деградации фитоценозов являются уменьшение количества видов растений по сравнению с фоновыми ценозами и значительное уменьшение проективного покрытия яруса, появление вторичных сообществ: болот, галофитных группировок. Территории, заполненные минерализованной водой на месторождении занимают довольно большие площади и находятся вблизи скважин 2019, 2020, с правой стороны дороги у скважин 2035, 2036, 2037, 150 с обеих сторон дорог в восточном направлении, большие площади заняты минерализованными подами по обе стороны центральной дороги, у скважин 3053 и № 7.

В прилегающем к месторождению районе нет эндемичных видов растений, внесенных в Красную книгу Республики Казахстан. Однако следует отметить, что вследствие возрастания объема добычи нефти происходит неизбежное увеличение загрязнителей, которые негативно воздействуют на растительный, а также косвенно и на животный мир. Причинами загрязнения растительного покрова месторождения являются:

Разливы нефти и нефтепродуктов при повреждении трубопроводов и их утечки через неплотности в оборудовании или вследствие открытого фонтанирования. При этом исследованиями установлено, что выживаемость растений в загрязненных нефтью почвах зависит от глубины проникновения корней и скорости возобновления роста листьев, опадающих в результате загрязнения;

– наличие в нефти минерализованных пластовых вод, которые обладают высокой токсичностью;

– строительство скважин, трубопроводов, временных дорог, линий электропередач, площадок под будущие поселки и др.;

– наличие отработавших газов автомобилей в атмосфере; перетаскивание тракторами буровых вышек на новые точки, и т. д.; Для предотвращения загрязнения почвы и сохранения растительного покрова необходимо проведение следующих мероприятий:

– разработки и внедрения эффективных методов и средств отделения выбуренной породы (шлама) от буровых сточных вод и вывоза его в специально отведенные места;

– закачки отходов бурения в поглощающие пласты, а также утилизации отходов производства в специально отведенных местах;

– строгого регламентирования передвижения транспортных средств в промышленных зонах, прокладка трубопроводов подземным способом.

Землепользователи обязаны осуществлять комплекс организационно-хозяйственных, агротехнических, мелиоративных и гидротехнических мероприятий, направленных на сохранение плодородия почвы и растительности.

Мероприятия по предотвращению вредного воздействия нефтяного месторождения на почвы и растительность:

Предотвращение переливов и выбросов буровых растворов в процессе бурения скважин.

Отделение шлама от буровых сточных вод и вывоз его в специально отведенные места.

Повторное использование буровых и промысловых сточных вод, улучшение их очистки.

Использование отработанного раствора для приготовления быстро твердеющих смесей, необходимых для борьбы с поглощениями при бурении, а также при производстве керамзитового гравия в качестве добавки к основному сырью.

Использование всех сточных вод для нужд заводнения, излишки должны быть либо полностью сбрасываться в поглощающие горизонты, либо очищаться до уровня, предусмотренного санитарными нормами.

Внедрение микробиологической очистки почв от загрязнения углеводородами.

7) Ускорение строительства систем сбора и переработки нефтяных газов и газоконденсата, содержание промыслового оборудования в исправном состоянии.

Важнейшим мероприятием, направленным на восстановление нарушенного плодородия почв, является рекультивация земли с полным циклом ее биологического этапа.

Охрана животного мира.

Наибольшей заботе со стороны человека должны подвергаться все виды животных, которые представляют научную ценность и требуют бережного отношения к себе. В связи с этим первоочередной задачей для их сохранения и восстановления является запрещение охоты на территории месторождения и в прилегающих регионах. Здесь необходимо создать заказники, как первоочередную меру охраны животного мира.

Для охраны фауны, наряду с вышеизложенными мероприятиями по охране растительности должны проводиться следующие мероприятия:

создание условий для беспрепятственного пересекания искусственных сооружений, преграждающих их миграционные пути. Для этого в сооружениях (заборах, изгородях, трубопроводах и др.) необходимо оставлять проходы для животных шириной 50-100 метров на каждые 1-2 км;

траншеи не должны быть длительное время не закопанными;

на автомобильных дорогах в местах их пересечения сайгаками необходимо делать пологие откосы, а также устанавливать соответствующие аншлаги;

не допускать засорения земель промышленными отходами (метанолом, твердыми и жидкими бытовыми отходами).

Осуществление всех вышеуказанных мероприятий позволит уменьшить наносимый растительному и животному миру вред до минимально-возможных пределов.

Охрана культурного наследия. В границах проектной территории месторождения Дунга нет архитектурных памятников, заповедных зон, заказников и других особо охраняемых природных объектов.

Однако едостаточная изученность исторических объектов данного региона говорит о необходимости соблюдения некоторых правил. Любые инженерные изыскания и земляные вскрышные работы за пределами проектной территории месторождения следует согласовывать с Областным управлением экологии и природных ресурсов. В случае обнаружения археологических объектов необходимо временно остановить земляные работы до заключения комиссии о ценности памятника.

Лекция № 6,7

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ЛИТОСФЕРЫ И ЕЕ ЗАЩИТА. ЗАХОРОНЕНИЕ И ПЕРЕРАБОТКА ОТХОДОВ

План

1. Загрязнение литосферы и ее защита : включение загрязнений в цепи питания; основные источники загрязнения почв. ПДКпрод, ВДК и ДОК. Основные методы защиты почв от загрязнений.

Эксплуатация дорог в зимнее время, связанная с использованием специальных химических веществ для очистки полотна ото льда, также негативно сказывается на состоянии прилегающей к дороге и местам складирования этих химикатов территории. В городах ежегодно приходится восстанавливать зеленые насаждения вдоль дорог, погибшие в результате засоления почвы.

Загрязнение придорожной полосы маслопродуктами, тяжелыми металлами, хлоридами и другими загрязнителями усугубляется уплотнением почвы. В результате уменьшается влагоемкость и аэрация почвы. В уплотненной почве происходят процессы восстановления, особенно если остатки кислорода вытесняются при увлажнении или под действием других газов почвы. Восстановление ионов металлов приводит к образованию подвижных токсичных соединений, которые легко усваиваются растениями. С другой стороны, подвижность этих соединений приводит к их интенсивному выщелачиванию, снижающему запас биогенов в почве.

Автомобильные дороги расчленяют сложившийся ландшафт, тем самым, нарушая не только его культурную и эстетическую ценность, но и сложившийся процесс миграции животных. Это приводит к тому, что существующий ареал некоторых видов животных резко сокращается, ранее единая популяция разбивается на несколько изолированных частей. Численность этих раздробленных популяций может оказаться ниже критической, и тогда они обречены на вымирание. Причем пересечение путей миграции опасно не только для животных, ведь их внезапный выход на дорогу может привести к серьезным авариям с человеческими жертвами.

При прокладке дорог в засушливых районах, движение по ним транспорта приводит к сильному пылеобразованию. Широколиственные культуры, произрастающие в этих районах, например, хлопчатник, подвержены действию вредителей (паутинных клещей), размножающихся на растениях в условиях сильной запыленности. Для снижения этого эффекта применяют специальные дорожные покрытия, исключающие пылеобразование.

Загрязнение литосферы

В то время как загрязнение воздуха и воды можно заметить или обнаружить, загрязнения почвы могут оставаться скрытыми в течение длительного времени. Как правило, люди не входят с почвой в такой тесный контакт, как с воздухом или водой. Почва непрозрачна, в большинстве случаев обладает значительным буферным действием, что позволяет загрязнениям оставаться незамеченными в течение длительного времени. Но по исчерпании адсорбционной емкости наступает проскок – внешне неожиданное загрязнение грунтовых вод даже без поступления новых количеств загрязнителей.

Следует также отметить, что почвы обладают способностью к регенерации. Многие обитатели почвы служат источником ферментов, в присутствии которых вредные вещества расщепляются быстрее, чем в воде или на воздухе.

Для оценки степени загрязнения почвы используют предельно допустимые концентрации химических веществ в почве (ПДКп). ПДКп - это концентрация* химического вещества в пахотном слое почвы, которая не должна вызывать прямого или косвенного отрицательного влияния на соприкасающиеся с почвой среды и здоровье человека, а также на самоочищающуюся способность почвы.

Существует 4 показателя ПДКп в зависимости от пути миграции химического вещества из почвы в сопредельные среды:

· ТВ - транслокационный показатель, характеризующий переход химического вещества из почвы через корневую систему в зеленую массу и плоды растений;

· МА - миграционный воздушный показатель;

· МВ - миграционный водный показатель;

· ОС - общесанитарный показатель, характеризующий влияние химического вещества на самоочищающуюся способность почвы и микробиоценоз.

Антропогенное загрязнение литосферы

Основными источниками загрязнения являются:

· свалки и хранилища ядовитых отходов;

· протекающие подземные хранилища и трубопроводы;

· пестициды и удобрения;

· противогололедные химикаты, используемые в дорожном хозяйстве ;

· мазут и отработавшее масло, применяемые как средство связывания пыли на обочинах дорог;

· бытовые и промышленные сточные воды;

· аварии транспортных средств;

· осаждение токсичных веществ (например, кислотных дождей и соединений тяжелых металлов) из загрязненной атмосферы.

Загрязнения бытовыми и промышленными отходами

Общий термин для всех многочисленных материалов, которые мы выбрасываем из домов и учреждений и обычно называем мусором, - твердые бытовые отходы (ТБО). Вообще наличие отходов свидетельствует о том, что наше общество нарушает один из основных экологических законов – круговорот веществ в природе. Положение с отходами в настоящее время характеризуется как кризисное: отходов становится все больше, а мест для их захоронения – все меньше.

Самая серьезная проблема, связанная со свалками, это загрязнение прилегающих почв и грунтовых вод. Когда дождевая вода проходит через необработанные отходы, образуется особенно ядовитый фильтрат , в котором наряду с остатками разлагающейся органики, присутствуют железо, ртуть, свинец, цинк и другие металлы из ржавеющих банок, разряженных батареек и других электроприборов, причем все это густо приправлено красителями, пестицидами, моющими средствами и другими химикатами.

Вторая проблема – это образование метана. У захороненного мусора нет доступа к кислороду. Поэтому, его разложение идет анаэробно, а один из продуктов этого процесса – биогаз, на 2/3 состоящий из метана. Образуясь в толще захороненных отходов, он может распространяться горизонтально, проникать в подвалы зданий, накапливаться там и взрываться при зажигании. Кроме того, метан может распространяться вверх, отравляя корни и губя растительность на месте захоронения. В ряде городов эта проблема решается путем устройства на месте свалок «газовых скважин», перехватывающих метан, который можно впоследствии использовать как топливо.

Наряду со свалками, серьезную опасность для окружающей среды представляют захоронения промышленных отходов. Из них, несмотря на принимаемые меры предосторожности, возможны утечки загрязнителей, обладающих особой токсичностью. В России, как отмечается некоторыми исследователями, эта проблема осложняется отсутствием надлежащего контроля над движением и захоронением промышленных отходов.

Загрязнение пестицидами

Благополучие людей во многом зависит от борьбы с вредителями. Если бы не она, мы жили бы в крайне неустойчивых условиях – наше здоровье и запасы продовольствия были бы отданы на милость другим организмам. Сегодня существует множество способов борьбы с вредителями, но в ее отношении преобладают два диаметрально противоположных мнения.

Одно из них основано на чисто технологическом подходе. Оно заключается в поиске «чудо-оружия», чаще всего в виде изобретенного человеком химиката, губительного для организма вредителя.

Второе мнение, которое теперь называют экологической борьбой с вредителями, учитывает необходимость поддерживать общее экологическое равновесие. Оно делает упор на защите человека, культурных растений и животных от ущерба, наносимого вредителями, а не на уничтожении последних.

Традиционно люди выбирали чисто технологический подход. Для уничтожения вредителей изобретены тысячи химикатов. Их называют пестицидами (от лат. Pestis – зараза и caedo – убиваю). Пестициды классифицируют в зависимости от групп организмов, на которые они действуют. Так, существуют инсектициды (убивают насекомых), родентициды (убивают грызунов), фунгициды (уничтожают грибы) и т. д. Однако ни один из этих химикатов не обладает абсолютной избирательностью в отношении организмов, против которых он разработан, и представляет угрозу также для других организмов, в том числе для людей. Поэтому все это – биоциды , т. е. вещества, угрожающие различным формам живого.

Сначала для борьбы с вредителями использовали вещества, содержащие тяжелые металлы, такие как свинец, мышьяк и ртуть. Эти неорганические соединения часто называют пестицидами первого поколения. Такие соединения способны накапливаться в почве и подавлять рост растений. Многие почвы были настолько загрязнены тяжелыми металлами, что и спустя 50 лет на них ничего не растет. Кроме того, вредители быстро выработали устойчивость к данным веществам, а следовательно снизилась эффективность их применения.

Поэтому требовались новые средства борьбы с вредителями. Ими стали пестициды второго поколения на основе синтетических органических соединений.

Проблемы, связанные с синтетическими органическими соединениями, можно разделить на четыре категории:

· развитие устойчивости у вредителей;

· возрождение вредителей и вторичные вспышки численности;

· рост затрат;

· нежелательное воздействие на окружающую среду и здоровье человека.

Развитие устойчивости у вредителей связано с изменчивостью популяций вредителей; они представляют динамичный генофонд, способный быстро эволюционировать. Обработки пестицидами создают давление отбора, приводящее к устойчивости популяции.

За годы использования пестицидов постоянно увеличивалось число невосприимчивых к ним видов. Около 25 основных видов вредителей стали устойчивыми ко всем пестицидам. При этом отмечены случаи, когда устойчивость популяций вредителей к химикатам возрастала враз.

Рост затрат связан с необходимостью применения все большего количества все более дорогих пестицидов, что, тем не менее, дает все меньший эффект.

Проблема нежелательных последствий применения пестицидов тревожит общественность больше всего. Передаваясь и накапливаясь в пищевых сетях, пестициды распространились по всему земному шару. Отмечены многочисленные негативные проявления воздействия этих веществ на живые организмы, включая человека. Несмотря на строгий контроль над использованием пестицидов, проблема будет существовать, пока существуют методы ведения сельского хозяйства, основанные на их применении.

Загрязнение тяжелыми металлами

Существенно влияют на экосистему почвы загрязнения тяжелыми металлами. У свинца четко выражена тенденция к накоплению в почве, так как его ионы малоподвижны даже при низких значениях рН. Для различных почв скорость вымывания свинца колебалась от 4 г до 30 г на гектар в год.

Почва становится мертвой при содержании в ней 2...3 г свинца на 1 кг грунта. Вокруг некоторых промышленных предприятий содержание свинца в почве достигает концентрации 10...15 г/кг. По некоторым данным содержание свинца на поверхности почвы на краю полосы отвода автомобильных дорог обычно составляет до 1 г/кг, но в пыли городских улиц может быть в 5 раз больше [[i]].

Растения более устойчивы по отношению к свинцу, чем животные и люди, поэтому необходимо тщательно следить за содержанием свинца в продуктах питания растительного происхождения.

В отличие от свинца, ионы кадмия весьма подвижны, особенно в кислых почвах, поэтому накопления этого металла в большинстве случаев не наблюдается. Кадмий заносится в почву из воздуха либо вместе с продуктами сгорания, либо с фосфорсодержащими удобрениями в виде примеси.

Подвижность ионов меди еще выше, чем ионов кадмия. Это создает более благоприятные условия для усвоения меди растениями, а также выщелачивания этого вещества из гумусового слоя. Хотя медь в следовых концентрациях считается необходимой для жизнедеятельности, у растений токсические эффекты проявляются при содержании 20 мг на кг сухого вещества. Медь оказывает токсическое действие и на микроорганизмы, при этом достаточна концентрация около 0,1 мг/л.

К сравнительно подвижным элементам в почве также относят цинк. Цинк принадлежит к числу распространенных в технике и быту металлов, поэтому ежегодное внесение его в почву очень велико. Особенно загрязнена почва вблизи цинкоперерабатывающих предприятий.

Растворимость цинка в почве начинает увеличиваться при значениях рН менее 6, поэтому в кислых почвах цинк не накапливается. При значениях рН более 6 происходит накопление цинка в почве благодаря взаимодействию с глинами. Для растений токсический эффект создается при содержании около 200 мг цинка на кг сухого вещества. Организм человека достаточно устойчив по отношению к цинку и опасность отравления при использовании сельскохозяйственных продуктов, содержащих цинк, невелика.

Защита литосферы

Химические и биохимические изменения почв и их значение для растений, обитателей почвы, а также для человека не должны рассматриваться изолированно или на протяжении исторически коротких промежутков времени. Почва принимает участие в формировании местных климатических условий. Ликвидация почвенного покрова ведет за собой исчезновение растительности, что приводит к образованию сухих пустынь, как это произошло на севере Африки (пустыня Сахара). Человечеству необходимо осознать важность сохранения почвы как основы своего существования и перейти к новым методам хозяйствования, обеспечивающим устойчивое существование и развитие.

Предупреждение эрозии почвы.

Рассмотрим отдельно традиционные и новые методы защиты почвы от эрозии.

Традиционные методы.

· Контурная вспашка (борозды направлены перпендикулярно склону).

· Узкополосный посев (чередование полос вспаханной и необрабатываемой земли).

· Полезащитные лесопосадки.

· Террасирование (оформление склонов в виде ступеней).

Новые методы.

Безпахотное земледелие . Цель вспашки и культивации почвы – борьба с сорняками. Альтернативой стали химические гербициды (яды для сорняков), впервые созданные в начале 60-х. Этот метод имеет как положительные, так и отрицательны стороны. К преимуществам можно отнести экономию времени и энергии – вместо трех проходов техники, достаточно одного. Кроме этого, поскольку гербициды распыляются с воздуха, появляется возможность раннего сева, а, следовательно, и снятия второго урожая за один сезон. Это – чисто экономические причины применения данного метода. Но он обладает и экологическими преимуществами: без вспашки сохраняется структура почвы, обеспечивается поступление детрита и, что самое главное, предупреждается эрозия, т. к. поверхность земли почти всегда покрыта растительностью.

Однако имеются и весомые аргументы против данного метода. Во-первых, использование гербицидов может оказаться небезопасным для человека. Во-вторых, приходится периодически увеличивать дозы внесения химикатов или разрабатывать новые вещества, т. к. сорняки постепенно вырабатывают устойчивость к используемым гербицидам. В-третьих, отсутствие вспашки благоприятствует размножению сельскохозяйственных вредителей, живущих в почве, что, в свою очередь, вызывает необходимость обработки поля пестицидами. Вообще, количество всевозможных химикатов, применяемых при беспахотном методе земледелия, в 2-6 раза больше, чем при традиционном.

Другой возможностью предупреждения эрозии почвы считается постепенный перевод сельского хозяйства с однолетних культур на многолетние . В этом случае потребность в ежегодной вспашке отпала бы совсем. Основная трудность здесь заключается в поиске и культивировании подходящих видов растений.

Правильная организация сельского и лесного хозяйства играет огромную роль в защите почвы от эрозии. Здесь основными моментами являются ограничение выпаса , восстановление лесов и рекультивация почв . При применении орошения необходимо выбирать водосберегающие схемы орошения и предусматривать обязательный дренаж , необходимый для «промывки» почвы от избыточных солей (при этом, правда, возникает проблема дальнейшего использования промывочной воды).

Контроль над отходами.

Наилучший вариант борьбы с отходами – не производить их вовсе. Поэтому любое государство, заботящееся о своем будущем, должно разрабатывать стратегию, направленную на стимулирование сокращения объема производимых отходов, рециклизации отходов, создания безотходных технологий, использования биодеградирующих химикатов.

Сокращение объема отходов

На протяжении многих лет количество ТБО неуклонно возрастало: отчасти из-за роста населения, но в основном из-за изменения образа жизни людей, использующих все больше оберточных и упаковочных материалов, одноразовых товаров. Существенно сократить объем отходов можно за счет увеличения срока службы товаров. В книге Б. Небела описывается пример использования бутылок одноразового и многоразового использования. В нем показывается, что стимулирование использования бутылок многоразового использования, принятое в некоторых штатах США, не только уменьшает количество мусора, но и приводит к подъему местной промышленности и росту занятости населения.

Сократить количество отходов можно также, понизив материалоемкость товаров, уменьшив их размер, увеличив срок службы.

Утилизация отходов

Промышленные отходы подразделяются на твердые (металлы, дерево, пластмассы и т. д.) и жидкие (осадки сточных вод, маслопродукты).

Выбор метода переработки отходов зависит от вида и качества отходов. Однородные отходы легче подвергаются утилизации. Например, металлический лом и отходы после сортировки и пакетирования на прессах направляются на переплавку; отходы древесины используются для изготовления древесностружечных и древесноволокнистых плит; шлак - для изготовления строительных материалов ; нефтепродукты подвергаются регенерации и т. д. Некоторые виды отходов, содержащие токсичные вещества или ценные материалы подвергаются спецобработке на полигонах.

В настоящее время большую пользу приносят биржи отходов , где предприятия могут перекупать друг у друга отходы производства для использования их в качестве сырья.

Неоднородные отходы в большинстве случаев перерабатывать экономически нецелесообразно и такие отходы считаются мусором, основным методом использования которого является сжигание. Большое количество отходов в настоящее время не перерабатываются из-за нерентабельности или отсутствия технологий переработки. Их либо захороняют, либо складируют. Наконец, многие фирмы, производящие одноразовые продукты, заинтересованы в сложившейся ситуации, так как она позволяет им получать доход неограниченно долго.

Но, тем не менее, существует множество способов вторичной переработки различных типов отходов. Многие фирмы вкладывают деньги в рециклизацию, поскольку использование вторсырья дешевле, сокращает энергозатраты (например, переплавка алюминиевых банок позволяет уменьшить энергопотребление на 90% по сравнению с методом получения алюминия из бокситов), снижает потребность в очистном оборудовании и повышает срок службы оборудования. Все это говорит о том, что возможности извлечения прибыли из твердых бытовых отходов неисчерпаемы.

2. Захоронение и переработка отходов

Твердые отходы промышлен­ных предприятий весьма разнообразны как по своим свойствам, так и по воздействию на окружающую среду. Они со­стоят, как правило, из активных веществ, которые, накапливаясь в почве, подземных водах и атмосфере постепенно загрязняют их и вызывают нежелатель­ные явления.

Отходы – это не используемые непосредственно в местах их образования отходы производства, быта, транспорта и др., которые могут быть реально или потенциально использованы как продукты в других отраслях народного хозяйства или в ходе регенерации. Вредные отходы должны подвергаться нейтрализации, а неиспользуемые – считаются отбросами. Отходы могут быть (рис. 8.4):

Рис.8.4. Основные виды отходов

1. Бытовые (коммунальные) твердые (в том числе твердая составляющая сточных вод – их осадок) отбросы, не утилизированные в быту, образующиеся в результате амортизации предметов быта и самой жизни людей вещества (включая ба­ни, прачечные, столовые, больницы и др.). Проблема бытовых отходов в настоящее время весьма остро стоит во многих странах мира. Так, в городах США образуется ежегодно около 150 млн т отходов и ожидается к 2000 г. увеличение их объема еще на 20%. В Японии количество бытовых отходов превышает 72 млн т ежегодно. В бывшем СССР в 1985 г. было вывезено спецтранспортом из городов 217 млн м3 бытовых отходов, а в 1988 г. – уже 228 млн м3. Поэтому для уничтожения бытовых отходов за рубежом стали сооружать мощные мусоросжигательные установки (до 900 т и более отходов в сутки) для получения энергии. Доля сжигаемого мусора составляет: для США – 3%, Японии – 26%, ФРГ – 34%, Швеции – 51%, Швейцарии – 75% и т. д., причем лишь немногие из заводов производят при этом электроэнергию. Большая часть мусоросжигательных заводов вырабатывает пар, который по паропроводам подается на соседние промышленные предприятия или в жилые кварталы. В нашей стране в 1988 г. на заводы по переработке мусора в целом было вывезено 1416 тыс. т бытовых отходов (то есть ~ 0,5 %).

2. Отходы производства (промышленные) – остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшиеся при производстве продукции или выполнении работ и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства. Они могут быть безвозвратными (технологические потери: улетучивание, угар, усушка) и возвратными. Пока в России отходы производства значительны: в машиностроении и металлообработке удельный вес металлоотходов в общем потреблении черных металлов составил 21%, а удельный вес стружки в образовании металлоотходов достиг 42%. Ежегодно в странах ЕЭС также образуется значительное количество отходов: перерабатывающей промышленности – 400 млн т, промышленных предприятий – 160 млн т и др. Из общего количества отходов (~ 2,2 млрд т) половину составляют отходы сельскохозяйственного производства. Однако если в странах ЕЭС 60% бытовых отходов подвергаются захоронению, 33% - сжигается и 7% компостируется, то свыше 60% промышленных отходов и 95% отходов сельскохозяйственного производства подвергаются интенсивной переработке (по зарубежным источникам).

3. Отходы производственного потребления – непригодные для дальнейшего использования по прямому назначению и списанные в установленном порядке машины, инструменты и пр. Они могут быть сельскохозяйственными, строительными, производственными, радиоактивными, последние весьма опасны и нуждаются в тщательном захоронении или дезактивации.

В последние годы увеличилось количество опасных (токсичных) отходов – способных вызывать отравления или иное поражение живых существ. Это, прежде всего, неиспользованные различные ядохимикаты в сельском хозяйстве, отходы промышленных производств, содержащих канцерогенные и мутагенные вещества и др. В США 41%) твердых бытовых отходов (ТБО) классифици­руют как «особо опасные», в Венгрии – 33,5%, в то время как во Франции – 6%, Великобритании – 3%, а в Италии и Японии – только 0,3%. В России к опасным отходам относят 10% от всей массы ТБО. Во многих странах мира количество опасных отходов неуклонно возрастает (табл.8.2).

Таблица 8.2

Производство опасных отходов в различных странах

	Опасные отходы, тыс. т
начало 80-х годов	конец 80-х годов
ФРГ (без ГДР) Великобритания Мир (в целом)

На территории России имеются так называемые химические «ловушки», то есть. давно забытые захоронения опасных отходов, на которых со временем построили жилые дома и другие объекты. Они со временем дают о себе знать появлением странных заболеваний среди местного населения, но их учет до сих пор не проведен. Учет таких захоронений в США показал, что имеется не менее 32 тыс. потенциально опасных; в ФРГ – выявлено около 50 тыс. подобных участков, в Нидерландах – 4000, а в небольшой Дании – 3200.

Такими же ловушками могут быть примерно 85 мест атомных взрывов в мирных целях, проведенных на территории России. В Прикаспии с 60-х годов было произведено 47 подземных ядерных взрывов в технических целях (глубинное сейсмическое зондирование , для увеличения нефтеотдачи, для создания подземных емкостей в соляных куполах и др.).

Отходы радиоактивные – это побочные биологически или технически вредные вещества, которые содержат образовавшиеся в результате деятельности человека радионуклиды. Радиоактивные отходы (РАО) опасны прежде всего тем, что содержащиеся в них радионуклиды могут рассеиваться в биосфере и вызывать различные генетические изменения в клетках живых организмов, в том числе и человека. Они классифицируются по различным признакам: агрегатному состоянию, по периоду полураспада, по удельной активности, по составу излучения и т. д. .

Среди РАО по агрегатному состоянию наиболее распространенными считаются жидкие, которые возникают на АЭС , на радиохимических заводах, в исследовательских центрах. Значительны также количества твердых РАО, в частности в реакторах АЭС общей электрической мощностью 1 ГВт за год образуется 300-500 м3 твердых отходов, а от переработки облученного топлива еще 10 м3 высоко-активных, 40 м3 среднеактивных и 130 м3 низкоактивных отходов.

В настоящее время полигоны для захоронения ТБО должны проектироваться и обустраиваться в соответствии со следующими правилами:

· новые полигоны должны создаваться на повышенных местах с глубоким залеганием грунтовых вод; нередко с вершины холма снимают грунт, используемый впоследствии для засыпки отходов;

· по периметру полигона должны быть вкопаны керамические трубы для сбора воды и фильтрата, а его дно следует покрыть водонепроницаемым слоем глины или пластика толщиной, по меньшей мере, 20 см; поверх него укладывают слой крупного гравия и слой пористого грунта; все это предназначено для того, чтобы фильтрат, достигнув водонепроницаемого слоя, стекал сквозь гравий в систему коллекторов , а затем подвергался соответствующей переработке (рис. 4);

· слой гравия, окружающий свалку, служит и для отведения образующегося метана;

· послойная укладка отходов продолжается до тех пор, пока захоронение не станет похоже на пирамиду; при такой форме сводятся к минимуму инфильтрация, а следовательно, и вымывание веществ из мусора;

наконец, по периметру свалки устанавливаются мониторинговые колодцы для периодического контроля за качеством грунтовых вод.

Более дорогой способ избавления от ТБО – их сжигание для получения электроэнергии. При этом следует применять современное газоочистное оборудование* для предотвращения загрязнения воздуха. Особенную озабоченность вызывает то обстоятельство, что при сжигании ТБО образуются диоксины – чрезвычайно опасные и стойкие вещества, способные к биоаккумуляции и биоконцентрированию. Следует отметить, что данный подход не решает проблему захоронения полностью, т. к. зола, остающаяся после сжигания составляет около 10-20% от исходного объема мусора.

На муниципальные свалки не допускается размещать опасные химические вещества. При невозможности или нецелесообразности их переработки, прибегают к захоронению.

Наиболее распространены три метода захоронения опасных отходов. Первый из них предусматривает закачку жидких отходов в глубокую скважину , пробуренную ниже уровня водонепроницаемых горных пород. В этом случае, после герметизации скважины, создаются условия для длительного хранения загрязнителей.

Второй метод – хранение жидких (нелетучих) отходов в специальных прудах-отстойниках , предотвращающих утечку загрязнителей.

Третий, наиболее дорогостоящий, метод применяется для захоронения очень токсичных и радиоактивных веществ. Он предусматривает строительство специальных могильников , включающих емкости для хранения отходов, защитные помещения, систему мониторинга, аварийной сигнализации и другие меры предосторожности.

Однако ни один из этих методов не может гарантировать 100% изоляции и безопасности. Поэтому необходимо стремиться минимизировать количество образующихся отходов.

Сейчас используются безнадежно устаревшие методы обращения с РАО: высокоактивные отходы концентрируются и изолируются, средне - и низкоактивные – разбавляются и распыляются, загрязняя окружающую среду. Наиболее приемлемый вариант реше­ния проблемы отходов – это захоронение их на значительную глубину в земную кору. Так, высокоактивные отходы чаще всего хранят в наземных или подземных емкостях (шахты, штольни, преимущественно в каменной соли, скважины в скальных породах и пр.). Например, в США захоронение РАО производят в соляных шахтах и скальных породах, в Швеции – в подземных хранилищах в гранитах, где в больших ванных, наполненных дистиллированной водой, хранятся емкости с отходами и т. д. В нашей стране отработанные отходы концентрируются при АЭС или в отдельно расположенных хранилищах, где "топливо" выдерживается, значительно снижая свою радиоактивность. На территории России имеется 15 полигонов для захоронения РАО.

В России есть крупные центры по утилизации жидких РАО и их захоронению (Челябинск-65э Красноярск-26 и др.). К сожалению, существующие методы обезвреживания (цементирование, остекловывание, битумирование и пр.), а также сжигание твердых РАО в керамических камерах (НПО "Радон") радиоактивных отходов представляют значительную опасность для окружающей среды. Так, на полигоне «Маяк» (под Челябинском) ежегодно образуется до. 100 млн кюри жидких РАО, часть из которых просто сбрасывается в водоемы: уже загрязнено более 3 млн га земель. Этот район стал зоной экологического бедствия, где в 2 раза возросли онкологические заболевания, на 66% - заболеваемость детскими лейкозами и т. д.

Чтобы предотвратить заражение подземных вод и поверхностных водных источников, применяют накопи­тели. В них используют противофильтрационные устройства, обеспечивающие надежную работу соору­жений и исключающие утечку сточной жидкости. Вид накопителя определяется характером сточных вод или твердых отходов.

Различают накопители жидких однофазных стоков: пруды-накопители, пруды-испарители, отстойники, по­ля фильтрации; накопители двухфазных стоков: хво­сто - и шламохранилища, гидрозолоотвалы и накопи­тели твердых отходов: золоотвалы, шламонакопители и др.

Накопители жидких однофазных стоков. В эти на­копители направляют интенсивно окрашенные про­мышленные сточные воды с сильным запахом, содер­жащие большое количество солей. При высоком со­держании (более 100 г/л) однородной соли в сточной воде целесообразно ее упаривать с целью извлечения соли. В эти накопители направляют также промыш­ленные сточные воды, содержащие большое количество органических веществ, не поддающихся извлечению и использованию, и отработанных кислот (серной, азот­ной, соляной) в различных соотношениях. В ряде случаев в накопители можно направлять сточные воды, содержащие только минеральные соли, извлечение которых, несмотря на высокую концентрацию их, нецелесообразно из-за невозможности применения.

Во избежание переполнения нельзя направлять в накопители слабо загрязненные стоки, подлежащие беспрепятственному или после обработки на очистных сооружениях сбросу в водоем, а также. слишком концентрированные сточные воды, например 20 %-ную серную кислоту.

Схема пруда-накопителя-испарителя приведена на рис. 7.3. Основу его составляют дамба обвалования противофильтрационная завеса из водонепроницае­мого материала, заглубляемая до слоя глины. Конструкция пруда в большой степени зависит от рельефа местности, геологического строения и гидрологиче­ских условий района. В зависимости от рельефа пруды могут быть овражными, равнинными, пойменными, косогорными и котлованными.

Рис. 8.6. Пруд-накопитель-испаритель: 1 – дамба обвалования; 2 – максимальный расчетный уровень стоков; 3 – горизонт воды (ГВ) в озере-солончаке до устройства пруда; 4 – противофильтрационная завеса из бентонитовых глин; 5 – глины; 6 – пески; 7 – суглинки; 8 – почва

Овражные пруды размещают в балках и оврагах с перегораживающей плотиной в низовой их части и со специальными водосбросовыми сооружениями, пред­назначенными для пропуска естественного стока дождевых и талых вод. Водосбросовые устройства выпол­няют в виде донной трубы или туннеля. Равнинные на­копители устраивают на равнинных участках, обваловывая их по всему пери метру дамбой, или в искусствен­но создаваемых выемках-емкостях. Пойменные пруды сооружают в поймах рек обваловыванием участка стрех сторон. Таким же образом создают накопители на косогорных участках. Котлованные накопители устраивают в выработках старых карьеров или ре­зервов.

Грунты имеют различную пропускную способность, характеризуемую коэффициентом фильтрации Кф. Коэффициентом фильтрации называется скорость фильтрации через единицу поперечного сечения грунта при гидравлическом градиенте, равном единице. Коэф­фициент фильтрации является основной характери­стикой водопроницаемости грунтов. В табл. 8.3 при­ведены значения Кф для различных грунтов.

Таблица 8.3

Физическая характеристика грунтов, используемых для сооружения накопителей

	Объемная масса, г/см3	Плотность, г/см3		Водопроницаемость
Суглинок				Водопроницаемый Полупроницаемый Водонепроницаемый

Наиболее радикальными средствами, применяемыми для защиты подземных вод и водоемов от загрязнения являются перехват профильтровавшихся стоков дре­нажем и устройство противофильтрационных завес и экранов.

Противофильтрационные устройства предназна­чены для снижения фильтрации через плотину или дамбу и повышения ее устойчивости, исключения опас­ных фильтрационных деформаций грунта и полной задержки стачных вод. Для их сооружения применяют покрытия слабопроницаемыми грунтами (глиной, суглинками), битумом, бетоном, полимерными пленка­ми и др.

Накопители двухфазных стоков. Двухфазные стоки представляют собой водные суспензии минеральных и органических веществ различного состава. Концен­трация твердой фазы в них колеблется от 20 да 100 г/л. Это, как правило, отходы процессов очистки и подго­товки стачных и природных вод, основных техноло­гических процессов. Их направляют в хвостохрани­лище либо в шламохранилище. В этих накопителях отделяют осадок и получают осветленную воду. Хвостохранилище представляет собой отгорожен­ный плотиной или дамбой (рис. 8.7) участок мест­ности. Плотину или дамбу строят насыпным или намывным способом.

Рис. 8.7. Плотина хвостохранилища: 1 – плотина первой очереди; 2 – вторичные дамбы; 3 – плотина второй очереди

По мере заполнения отгороженного участка строят вторичные дамбы. Эти дамбы возводят насыпным способом из привозных материалов. При высоких напорах на плотины и наличии в основании плотин сильно фильтрующих гр. унтов устраивают раз­грузочные дренажи. По мере подачи в хвостохрани­лище пульпы уровень воды в их прудах осветления все время повышается, изменяются в пределах храни­лищ местоположение пруда и его размеры.

Хвостохранилища занимают обширные площади, измеряемые сотнями гектар; глубина их достигает сотен метров, а глубина слоя воды в зависимости от условий подачи пульпы и забора осветленной воды составляет 0,5-1,5 м.

Шламохранилище – крупные земляные наземные сооружения объемом до десятков миллионов кубических метров и глубиной до 50 м, срок службы их превышает 10 лет. Их создают в системе водоснабже­ния и канализации химических и нефтехимических предприятий. Размещают на равнинных плоских участ­ках местности (в поймах, на террасах) и обваловы­вают со всех сторон. или частично на участках местного понижения рельефа.

Шламохранилища размещают также в пологих оврагах и балках. Дамбы обвалования и перегоражи­вающие Плотины возводят насыпным способом из суглинистых материалов. Можно использовать и намы­ваемые в шламохранилища шламы. Шламовую пульпу подают в шламохранилища по таким же схемам, что и хвостовую пульпу в хвостохранилища.

По условиям складирования отходов шламохра­нилища делят на намывные и наливные. Для налив­ных шламохранилищ предварительно сооружают земляные плотины на полную высоту проектируемой емко­сти или же на часть этой высоты. Чаще всего возводят насыпные плотины и реже предусматривают намывные плотины.

По гребню плотины прокладывают дорогу и пуль­попроводы. Гребень плотины должен иметь защитное покрытие и систему кюветов для организованного сбора и отвода поверхностных вод. Шламохранилища могут занимать различную площадь и рабочий объем. В сред­нем площадь шламонакопителя составляет 10-20 га, количество сбрасываемого осадкатыс. т в год.

Накопители твердых отходов предназначены для сбора шлама от общезаводских очистных сооруже­ний, очистки рассолов, шлаковых материалов, золы и др. Эти земляные сооружения подобны хвостохранилищам и шламохранилищам.

На рис. 8.8 показана схема шламонакопителя. Пло­щадь земельного участка , занимаемого им, составляет около 5 га, глубина 10 м. Во избежание попадания в шламонакопитель ливневых и талых вод с площади водосбора в местах возможного направления поверх­ностных вод устраивают ограждающую насыпь ши­риной по гребню 4 м. Чтобы предотвратить загрязне­ние грунтовых вод избыточной влагой шламов, преду­сматривают противофильтрационный экран. Такой же экран устраивают на выровненной поверхности шлама.

Рис. 8.8. Шламонакопитель твердых отходов: 1 – чаша; 2 – эстакада; 3 – откосы накопителя; 4 – лесопосадка; 5 – водоотводная канава

Экраны состоят из двух слоев: нижнего (два слоя полимерной пленки толщиной по 0,2 мм) и верхнего (грунтополимерный слой толщиной 0,6 мм). Грунто­полимерный слой получают разбрызгиванием разо­гретого до 80°С раствора синтетических жирных кислот по подготовленному слою грунта.

В экологических целях для контроля работы противофильтрационного экрана и качества грунтовых вод в районе шламоотвала бурят скважины для отбора проб воды на химический анализ.

Чтобы предотвратить пыление верхнего подсох­шего слоя шлама и создать естественное ограждение вокруг района шламонакопителя, предусматривают лесополосу из деревьев и кустарника. Во избежание попадания на территорию шламонакопителя домашних животных ее ограждают колючей проволокой на железобетонных столбиках.

Шлам вывозят в шламонакопитель после обработки на станции механического обезвоживания общезаводских очистных сооружений самосвалами с последующим сбросом в шламонакопитель с эстакад и гребня ограждающей насыпи. После заполнения шламонакопителя и устройства верхнего экрана сверху насыпают слой местного песчаного грунта толщиной 0,6 м и по нему слой местного почвенно-растительного грунта толщиной 0,5 м. После выполнения указанных работ площадку шламонакопителя возвращают в сельскохозяйственный оборот.

* обычно выражается в мг на кг почвы.

* Стоимость такого оборудования иногда достигает половины всех затрат на строительство комбината.