Отдельно следует рассмотреть геологические последствия техногенного воздействия, или воздействия техносферы, на подземную гидросферу, связанные с закачкой техногенных вод в недра Земли и с откачкой ПВ из водоносных горизонтов. К техногенным ПВ относят воды, появление которых в недрах Земли обусловлено естественным проникновением или принудительной закачкой измененных тем или иным способом человеком поверхностных вод в подземные водоносные системы. Выделяют три группы техногенных вод:
) воды, специально направляемые или нагнетаемые в подземные емкости (водоносные горизонты, бассейны, трещиноватые зоны и др.);
) подземные воды, которые становятся техногенными при водоотборе из подземных водоносных систем. [10]
В первую группу входят воды, используемые для восполнения запасов ПВ инфильтрационных водозаборов, при выщелачивании рудных компонентов или солей на месторождениях полезных ископаемых, для законтурного заводнения на месторождениях нефти и газа, при промывании засоленных земель на мелиоративных системах, для поливов на поливных землях или на польдерных системах двойного регулирования, захоронения сточных вод, для создания подземных теплообменников в целях получения геотермической энергии и др. К водам второй группы относятся воды, образовавшиеся в результате утечек из водопроводно-канализационных сетей, коллекторов поверхностного стока, ирригационных каналов, прудов-накопителей или прудов-охладителей, шламоотвалов обогатителей фабрик, терриконов, при инфильтрации с орошаемых массивов, включая поля орошения сточными водами. В третью группу входят ПВ, откачиваемые из водоносных горизонтов для целей водоснабжения и мелиорации, водоотливы из горных выработок или при эксплуатации минеральных вод. [12]
Геологические последствия, возникающие от воздействия на геологическую среду вод первой группы регулируются заданным режимом поступления в недра этих вод либо заблаговременно учитываются в технологическом цикле эксплуатации производственных комплексов. Геологические последствия от деятельности техногенных вод второй группы, как правило, бывают неожиданными, и их предотвращение требует проведения специальных инженерных мероприятий. Геологические последствия от деятельности третьей группы ПВ связаны, главным образом, с деформациями земной поверхности и регулируются технологическим режимом эксплуатации месторождений. Влияние биосферы на экологическое состояние подземных вод может сказаться в районах расположения скотомогильников, кладбищ и других биологических захоронений. [15]
подземный загрязненный атмосферный вода
ГЛАВА 2. ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД СУШИ
2.1 Источники загрязнения подземных вод суши
Любой компонент окружающей среды (ОС) - атмосфера, педосфера, литосфера, поверхностная гидросфера, биосфера и техносфера может являться носителем загрязнения, масштаб воздействия которого изменяется от регионального до локального. Локальное загрязнение подземных вод (ПВ) вызывается локальными, точечными (сосредоточенными) источниками загрязнения. Источники такого типа многообразны. К точечным источникам загрязнения могут быть отнесены отдельные сооружения, занимаемые небольшую площадь на поверхности земли: земляные емкости, содержащие сточные воды, шламо- и хвостохранилища, гидрозолоотвалы, пруды накопители, отстойники, испарители, поля фильтрации промстоков, могильники хранения радиоактивных отходов, отдельные скважины и факелы на нефтяных и газовых месторождениях, нефтезаправочные станции, свалки, животноводческие фермы, поглощающие скважины, карьеры и др. Загрязнение ПВ из этих источников загрязнения происходит за счет утечек загрязненных вод (ЗВ) и попадания их через почвы и зону аэрации в ПВ. В случае, когда водоносные горизонты сложены проницаемыми породами с хорошими фильтрационными свойствами, загрязнение от точечного источника, характеризующегося большим объемом ЗВ (сточных вод, твердых отходов), может распространиться от источника загрязнения по водоносному горизонту на большие расстояния, при этом масштаб загрязнения может приобрести региональный характер. [13]
Региональное загрязнение ПВ вызывается региональными, диффузными (рассредоточенными) источниками загрязнения, имеющими большую площадь распространения по поверхности земли. Источниками регионального загрязнения являются урбанизированные территории с большой концентрацией городов, промышленных предприятий; крупные мегаполисы; территории интенсивного сельскохозяйственного производства; объекты мелиорации; объекты энергетики и транспорта; нефтяные и газовые месторождения; горнорудные предприятия и др. Загрязнение ПВ от этих источников загрязнения охватывает большие площади водоносных горизонтов, наибольшему загрязнению подвержены ГВ; через них происходит загрязнение залегающих ниже водоносных горизонтов. Загрязнение ПВ, как правило, происходит за счет утечек сточных вод и растворения твердых отходов, а также за счет газодымовых выбросов. Кроме этого, выделяются линейные источники загрязнения ПВ. К линейным источникам загрязнения относятся загрязненные реки, автомагистрали, нефтепроводы, коллекторы промышленной и коммунальной канализации. В зависимости от протяженности источников загрязнения определяется и масштаб их воздействия на ПВ: локальный и региональный. [19]
ЗВ, попадающие в ПВ из различных компонентов ОС и источников, находящихся в этих компонентах, могут иметь как антропогенное происхождение, вызванное деятельностью человека, так и природное происхождение. К природным источникам загрязнения ПВ могут быть отнесены естественно некондиционные ПВ (водоносные горизонты, моря, океаны, соленые озера и реки), содержащие некоторые химические вещества в количествах, не соответствующих нормам, предъявляемым к качеству питьевых вод. Главную роль в загрязнении ПВ играют антропогенные источники загрязнения, они способствуют формированию областей распространения интенсивного загрязнения ПВ. Природные источники загрязнения могут обусловить загрязнение ПВ на очень больших площадях, но интенсивность загрязнения при этом может быть гораздо меньшей, чем от антропогенных (техногенных) источников. [14]
ЗВ попадают в ПВ, как правило, через другие компоненты ОС, проходя при этом цепочки различной длины и испытывая нередко различные химические и биологические преобразования: из атмосферы в почвы, из почвы в породы зоны аэрации, из зоны аэрации в ГВ, из ГВ в напорные воды; кроме этого, ЗВ могут непосредственно, напрямую попадать в ПВ из негерметичных скважин и других сооружений, вскрывающих водоносные горизонты. Загрязнение ПВ только от источников антропогенного происхождения, можно объединить в несколько групп: промышленные источники загрязнения - предприятия отраслей промышленности, деятельность которых не связана с недрами земли; промышленные источники загрязнения, деятельность которых связана с добычей полезных ископаемых; источники загрязнения в областях сельскохозяйственной деятельности; источники загрязнения от деятельности энергетического комплекса; источники загрязнения от деятельности транспорта и коммунально-бытовые источники загрязнения. [5]
Загрязнение окружающей среды в целом и подземной гидросферы в частности отраслями промышленности, вызывающее деградацию среды обитания и наносящее ущерб здоровью населения, остается наиболее острой экологической проблемой. Несмотря на то, что в целом по Российской Федерации индекс промышленного производства в 2011 г. составил 67% к уровню 1991 г., уровень загрязнения ОС снизился ненамного, а по некоторым отраслям промышленности даже увеличился. [15]
Среди промышленных отходов главную роль в загрязнении ПВ играют сточные промышленные воды и выбросы в атмосферу. Промышленность по сбросам сточных вод в поверхностные водоемы занимает третье место по Российской Федерации (6175,6 млн. м3), а но выбросам в атмосферу (15 842,0 тыс. т) - первое место. Динамика выбросов ЗВ в атмосферный воздух в 2011 г. по отраслям промышленности, в тыс. тонн: цветная металлургия - 3297,5; нефтедобывающая промышленность - 3113,4; черная металлургия - 2223,4; угольная промышленность - 819,5; нефтеперерабатывающая промышленность - 620,8; газовая промышленность - 536,9; промышленность строительных материалов - 434,0; химическая и нефтехимическая промышленность - 428,0; машиностроение и металлообработка - 370,1; деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышленность - 332,2; пищевая промышленность - 162,9; легкая промышленность - 41,2. [2]
Предприятия нефтеперерабатывающей отрасли оказывают негативное влияние на экологическую обстановку во многих регионах России. Они являются серьезными источниками загрязнения воздушного и водного бассейнов. Главные источники загрязняющих веществ: процесс извлечения серы, регенераторы катализаторов крекинга в псевдосжиженном слое, нагреватели и котлы. Кроме этого, потенциальными источниками загрязнения могут быть емкости для хранения сырья и продуктов, сепараторы воды и нефти. В атмосферу выбрасываются: диоксид серы, оксид углерода, оксид азота, углеводороды, бензин, метан, толуол, аммиак, ксилон, сероводород, бензол, сажа. Со сточными водами предприятий поступают в водные объекты сульфаты, хлориды, нитраты, взвешенные вещества, фосфор, железо, магний, фенолы, тяжелые металлы. Так, в 2011 г. в отрасли образовалось 766,7 тыс. т отходов. [16]
Наибольшее воздействие черная металлургия оказывает на атмосферный воздух и поверхностные воды, а также на подземные воды и почвы. Основными источниками выбросов в атмосферу в черной металлургии являются: агломерационные машины, машины для обжига окатышей, дробильно-размольное оборудование, места погрузки и пересыпки материалов, доменные, мартеновские и сталеплавильные печи, установки непрерывной разливки стали, травильные отделения, ваграночные печи чугунолитейных цехов. Для отрасли характерны выбросы а атмосферу таких вредных веществ, как оксид углерода, диоксид серы, оксиды азота, углеводороды, сажа и др. В поверхностные водные объекты со сточными водами поступают: хлориды, сульфаты, взвешенные вещества, нитраты, аммонийный азот, магний, фтор, железо, кремний. В отрасли за 2011 г. образовалось 398,43 млн. т отходов. [7]
По объему выбросов ЗВ в атмосферный воздух цветная металлургия занимает в промышленности первое место. Источниками образования вредных выбросов при производстве глинозема, алюминия, свинца, олова, цинка, никеля и драгоценных металлов являются различные виды печей (для спекания, выплавки, обжига и др.), дробильно-размольное оборудование, конвенторы, места погрузки, выгрузки и пересыпки материалов, сушильные агрегаты, открытые склады. Крупные комбинаты цветной металлургии являются самыми мощными источниками загрязнения почв, а через них и ПВ как по интенсивности, так и по разнообразию загрязняющих веществ. В составе выбросов в атмосферу присутствуют диоксиды серы, оксиды углерода, твердые вещества, серная кислота, никель, оксид меди, оксид азота и др. Со сточными водами предприятий цветной металлургии в поверхностные водные объекты поступают хлориды, сульфаты, взвешенные вещества, магний, нитраты, аммонийный азот, железо, цинк, алюминий, никель, фтор. В отрасли за 2011 году образовалось 250,81 млн. тонн отходов.
Химическая и нефтехимическая промышленность включает 26 отраслей. Многообразие продукции, применяемых технологий и видов сырья определяет широкий спектр загрязнителей атмосферного воздуха, водных объектов и почв. Ряд выбросов, сбросов и отходов производства характеризуется существенными объемами, высокой токсичностью и скоростью образования отходов. Основными источниками вредных выбросов являются производства кислот (серной, соляной, азотной, фосфорной и др.), резинотехнических изделий, фосфора, пластических масс, красителей и моющих средств, искусственного каучука, минеральных удобрений, растворителей (толуола, ацетона, фенола, бензола), крекинг нефти. В выбросах в атмосферу вредных веществ от предприятий химической и нефтехимической промышленности присутствуют оксид углерода, летучие органические соединения, диоксид серы, оксид азота, твердые вещества, углеводороды, метан, сероуглерод, бензол, серная кислота, ацетон и др. Со сточными водами в водные объекты поступают хлориды, сульфаты, взвешенные вещества, нитраты, магний, аммонийный азот, фтор, бор, карбамид, нитриты, натрий, ртуть, кальций, формальдегид. В отрасли ежегодно образуется большое количество отходов (шламы, ртутьсодержащие отходы, отработанные соляная и серная кислоты, шлам аммиачно-хлоридных производств кальцинированной соды, фосфогипс производств фосфорной кислоты, изношенные шины, резиносодержащие отходы и др.). [9]
Машиностроительный комплекс по производству продукции является крупнейшим промышленным образованием (порядка 13 отраслей). Основными источниками загрязнения атмосферы в отрасли являются литейное производство, цехи механической обработки, сварочные и покрасочные цехи и участки. Машиностроение оказывает существенное влияние на состояние окружающей среды. Для машиностроительной и металлообрабатывающей отрасли промышленности характерны выбросы в атмосферу оксида углерода, твердых веществ, оксида углерода, диоксида серы, оксидов азота, легких органических соединений, ксилона, метана, толуола, ацетона, бензина, аммиака, серной кислоты, марганца, хрома, свинца и др. Со сточными водами в поверхностные объекты сбрасываются сульфаты, хлориды, взвешенные вещества, нитраты, аммонийный азот, общий фосфор, железо, магний, фтор. В 2002 г. в отрасли образовалось 7,28 млн. тонн отходов. [1]
Деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышленность представляет большую опасность загрязнения воды, воздуха и почв диоксинами и диоксиноподобными веществами; уровни содержания этих суперэкотоксикантов в окружающей среде вблизи целлюлозно-бумажных комбинатов резко возрастают. Для отрасли характерны выбросы в атмосферу оксида углерода, диоксида серы, твердых веществ, оксиды азота, углеводородов, летучих органических соединений. Со сточными водами в водные объекты сбрасываются сульфаты, хлориды, танин, взвешенные вешества, лигнин сульфатный, органические сернистые соединения, уксусная кислота, аммонийный азот, метанол, нитраты, общий фосфор, жиры и масла, формальдегид, железо, сероводород. Для предприятий целлюлозно-бумажной промышленности как самой водоемкой в отрасли проблема утилизации сточных вод имеет большое значение. Главный источник образования загрязненных сточных вод отрасли - производство целлюлозы, базирующееся на сульфатном и сульфитном способах варки древесины и отбелке полуфабриката с применением хлорсодержащих продуктов. Большой объем сточных вод и высокая концентрация в них загрязняющих веществ вынуждают использовать громоздкие очистные сооружения, что приводит к их перегрузке и соответственно к воздействию на ПВ. В отрасли в 2011 г. образовалось 9,18 млн. тонн отходов. [3]