автореферат диссертации по энергетике, 05.14.16, диссертация на тему:Методы и технологии рекультивации и восстановления водных объектов

На правах рукописи - )___

Сметании Владимир Иванович РГ В ОД

Методы л технологии рекультивации и восстановления водных объектов

Специальность: 05.14.16. - Технические средства и методы защиты окружающей

среды

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 2000

Работа выполнена в Московском государственном университете природообустройства.

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор Манукьян Д.А.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Исмайылов Г.Х.

доктор технических наук, профессор Косов В.И.

доктор технических наук, профессор Пупырев Е.И..

Ведущая организация:

Всероссийский научпо-исследоватсльский институт гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова

Защита состоится 3 июля 2000 г. в 15-00 часов на заседании диссертационного Совета Д 120.16.01 по присуждению ученой степени доктора технических наук в Московском государственном университете природообустройства по адресу: 127550, Москва, ул. Прянишникова, 19, аудитория 211/2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета природообустройства.

Автореферат разослап)2 ИЮНЯ-000 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета,

профессор Яковлева Л.В.

(£>¿22,^ О

2

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время на территории России практически нет водных объектов, не затронутых хозяйственной деятельностью человека, качество воды в которых соответствовало бы нормативным требованиям.

Водные объекты представляют собой субаквальные фации в природных ландшафтах, и, в силу своего гипсометрического расположения с ландшафтах, являются конечным звеном в стоковой аккумуляции большей части подвижных техногенных веществ, образующихся на водосборе, поступление которых в водные системы коренным образом изменяет эволюцию сложившихся в них природных процессов.

Достаточно большое количество водных ресурсов сосредоточено в так называемых малых водных объектах, к которым можно огнести пруды и озера объемом до 1 ...2 млн. м3 и зеркалом водной поверхности до 2 км2. Практика эксплуатации подобных водных объектов показывает, что они в наибольшей степени чувствительны к антропогенной нагрузке, в сравнении с более крупными водными объектами, так как процессы самоочищения в них весьма ограничены.

Из-за постоянно нарастающей антропогенной нагрузки на все компоненты природной среды возникают определенные проблемы рационального использования водных объектов, особенно малых. Миграция загрязняющих веществ и поступление их в водные объекты приводит к загрязнению водных объектов различными химическими элементами и их соединениями, в том числе тяжелыми металлами и нефтепродуктами.

Попадание сырой нефти и нефтепродуктов в водные объекты приводит к образованию масляной плёнки, которая затрудняет газообмен и препятствует прохождению солнечного света в толщу воды, ухудшает кислородный режим водоёмов, угнетает жизнедеятельность водных организмов.

Накопление в водных объектах загрязняющих веществ в концентрациях, превышающих ПДК, ухудшает их санитарно-эпидемиологическое состояние, снижает водохозяйственный потенциал, сокращает возможности использования их в хозяйственных и рекреационных целях, изменяет природную среду, приводит к деградации водных экосистем, к изменению среды обитания и состояния здоровья человека. Большинство водных объектов экологически неполноценны и не способны выполнять свои основные функции - поддерживать сложившиеся в результате длительной эволюции биологическое разнообразие и равновесие.

Приостановить подобные изменения можно только целенаправленным воздействием на факторы, способствующие снижению загрязнения сбросных вод и активизации внутриводоемных процессов самоочистки, что соответствует основному положению устойчивого развития современного общества - существование не за счет основных фондов, а за счет процентов с них, то есть за счет возобновляемых ресу рсов, к которым относится и вода.

Цель и задачи исследований. Целью выполненных исследований является теоретическое обоснование технических средств, организационных основ и технологических приемов рекультивации и восстановления водных объектов и снижения негативного воздействия источников диффузионного и сосредоточенного распространения загрязняющих веществ на компоненты природной среды. Достижение указанной цели связано с решением целого ряда новых задач, включающих:

- анализ существующих теоретических представлений о ландшафтном подходе к проблеме восстановления природных свойств нарушенных водных объектов;

- разработку классификации отходов, как источников распространения загрязняющих веществ, образующихся в результате производственно-технологической

деятельности человека, с учетом их влияния на компоненты природной среды и воздействия на экологическое состояние водных объектов;

- разработку классификации стоковой аккумуляции загрязнений в водных объектах, с учетом ландшафтного подхода;

- изучение миграции техногенных веществ в ландшафтно-геохимических системах и анализ процессов самоочистки водных объектов с учетом их ассимилирующей способности;

изучение способов снижения негативного воздействия источников сосредоточенного (импактного) и рассредоточенного (диффузионного) распространения загрязняющих веществ на компоненты природной среды;

- научное обоснование методов рекультивации и восстановления водных объектов, направленных на поддержание ассимилирующих процессов и повышение качества воды в них.

Методология исследований. Исследования базировались на методах системного анализа и проведения теоретических, лабораторных и полевых исследований. В качестве изучаемой системы рассматривались малые водные объекты, как природно-техногенные элементы в составе природных ландшафтов.

Научная новизна работы Научная новизна работы заключается в применении ландшафтно-геосистемного подхода к решению проблемы рекультивации и восстановления нарушенных антропогенной деятельностью водосборов, малых водных объектов и загрязненных участков. На основе большого комплекса теоретических и экспериментальных исследований получены новые научно-методические и практические результаты, выносимые па защиту:

1. Основные закономерности воздействия загрязняющих веществ на различные компоненты ландшафта в границах водосбора.

2. Предложена классификация водных объектов, рассматриваемых как элементы конечной стоковой аккумуляции с учетом ландшафтно-геосистемного подхода.

3. Усовершенствована, на основе экспериментальных исследований, модель миграции загрязняющих веществ в различных компонентах ландшафта.

4. Предложены принципиально новые методы и способы предупреждения загрязнения окружающей среды в местах размещения отходов.

5. Сформулированы требования к объемам и видам работ, проводимых в составе инженерно-экологических исследований, необходимые для комплексной оценки экологической ситуации в зонах расположения источников сосредоточенного загрязнения природной среды.

6. Разработаны методы, способы и технологии восстановления водных объектов и рекультивации загрязненных участков на водосборах в зависимости от их экологического состояния. Отдельные способы снижения техногенной нагрузки на компоненты природной среды защищены патентами на изобретения.

Практическая значимость работы. На основании выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработана и обоснована общая схема снижения воздействия антропогенных загрязняющих веществ на компоненты природно-техногенных ландшафтов, включая водные объекты.

Сформулированные в диссертации методы и технологии рекультивации и восстановления водных объектов вошли в учебники и учебные пособия, рекомендованные для студентов высших учебных заведений и специалистов: "Очистка и обустройство водоемов" (МГУП, 1996), "Тепло-водоснабжение в сельском хозяйстве" (Колос, 1996), "Рекультивация и обустройство нарушенных земель" (Колос, 2000), "Защита окружающей среды от отходов производства и потребления" (Колос 2000). Результаты исследований были использованы при разработке проекта рекультивации загрязненного участка на территории ОАО "Химфармкомбинат".

Апробация работы. Основные результаты исследований, выполненные автором в рамках настоящей диссертационной работы, обсуждались и были одобрены на научно-технических конференциях МГУП в 1984-2000гг.; международной научно-практической

конференции по использованию достижений науки и техники в развитии города Москвы, 19-22 ноября 1996 г.; всероссийском научно-техническом семинаре во Всероссийском институте межведомственной информации _(ВИМИ), 1999 г.; 4-ой международной конференции "Проблемы управления качеством окружающей среды", Москва, 1999 г

Объем, структура диссертации п публикации по теме исследован»». Диссертация имеет общий объем 263 страницы машинописного текста, включая .... рисунков, структурно состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литерагуры, насчитывающего 250 наименований, и приложения.

Основные результаты научно-методических исследований, выполненных автором, опубликованы в 17 научных работах, включая 12 статей, 5 учебников и учебных пособий, предназначенных для студентов ВУЗов и специалистов, объемом свыше 40 условных издательских листов. По результатам исследований получены одно авторское свидетельство и два патента на изобретения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Обоснована актуальность работы, сформулированы цели и задачи исследований, а также новизна полученных результатов. Показана практическая значимость диссертационных исследований. Приведены сведения об использовании основных результатов работы в практике проектирования мероприятий по рекультивации участков водосборных территорий, загрязненных техногенными грунтами, и при написании учебников и учебных пособий для студентов ВУЗов и специалистов.

Первая глава диссертации посвящена анализу проблемы загрязнения водных экосистем, с применением ландшафтного подхода при разработке классификации водных объектов и источников распространения загрязняющих веществ, воздействующих на них через компоненты природной среды, источников загрязнения и оценка воздействия их на компоненты природной среды.

Изучению воздействия антропогенной деятельности на компоненты природной среды посвящены работы отечественных и зарубежных авторов , среди которых особое место занимают исследования Айдарова И.П., Белоцерковского М.Ю., Беспамятного Г.П., Боровкова B.C., Воронкова H.A., Гавриленко М.Я., Глазовской М.А., Голованова А.И., Гольдберга В.М., Израэля Ю.А., Кирейчевон Л.В., Косова В.И., Манукьяна Д.А., Пашковского И.С., Эдельштейна К.К. и ряд других работ, в которых рассматриваются вопросы снижения негативного воздействия загрязняющих веществ с целыо восстановления биологического разнообразия и равновесия в водных объектах.

Накопление загрязняющих веществ в водных объектах является основным фактором, изменяющим коренным образом биологическое разнообразие и равновесие в природной среде.

Все загрязняющие вещества, поступающие в водные объекты или продуцируемые ими, являются, в конечном итоге, продуктом хозяйственной деятельности человека и результатом действия вполне определённых источников загрязнения. В связи с этим источники загрязнения целесообразно рассматривать как результат материализации принятой технократической концепции ведения народного хозяйства.

Источники распространения загрязняющих веществ, образовавшиеся в процессе производственно-технологической деятельности человека, можно классифицировать на:

1. Источники рассеянного распространения загрязнения - объекты, от которых загрязняющие вещества поступают в природные вода диффузионным путём в виде продуктов ветровой и водной эрозии.

2. Источники локального, сосредоточенного распространения загрязнения (различные производства, городское хозяйство, места размещения отходов, сельское хозяйство и мелиоративные системы, ливневые сточные воды и прочие хозяйственные объекты, имеющие локальные выпуски сточных вод).

Каждый из классов может быть разделен на две категории:

1.1. Источники «первичного» загрязнения - источники, способствующие поступлению в поверхностные воды загрязняющих веществ, имеющих происхождение из отходов или являющиеся продуктом реализации непосредственно технологических процессов.

1.2. Источники «вторичного» загрязнения - источники распространения загрязнения, сформировавшиеся в результате физических, биохимических и прочих процессов в природных водах и на водосборе после поступления в них ингредиентов от источников первичного загрязнения (донные отложения, представленные техногенными илами, и др.).

В настоящее время источники вторичного загрязнения играют весьма заметную роль в процессе формирования качества воды, и должны быть учтены в водохозяйственной практике, как один из стохастических факторов, регулирующих направленность и интенсивность развития внутриводоёмиых процессов. Процессы вторичного загрязнения, протекающие в водной экосистеме, под воздействием биоты вызывают процессы трансформации ингредиентов, поступающих в водные объекты, либо провоцируют продукционно-деструкционные процессы избыточным поступлением в систему биогенных веществ. В том и другом случае в экосистеме зачастую продуцируются вещества, либо более токсичные, чем изначально поступившие, либо нарушающие эволюционно сложившееся биотическое равновесие.

На рис. 1 приведена схема классификации отходов и загрязняющих веществ, образующихся из них, с учетом возможного их воздействия на компоненты природной среды, а на рис. 2 приведена структурно-логическая схема воздействия источников сосредоточенного и рассредоточенного распространения загрязняющих веществ на водные объекты через компоненты природной среды и возможное их воздействие на изменение экологического состояния водных объектов.

Бассейны рек и котловины озер представляют собой ландшафтно-геохимическую систему, состоящую из совокупности связанных между собой потоками вещества и энергии автономных и подчиненных элементарных ландшафтов, в которой водные объекты, в большинстве случаев, являются конечным звеном аккумуляции большей части подвижных токсичных веществ.

Процессы миграции веществ в ландшафтах пе вполне замкнуты: часть элементов задерживается в отдельных блоках системы, другая часть выходит за ее пределы, связывая данную территориальную систему с другими элементарными ландшафтами.

Перенос вещества от более высоко расположенных элементов ландшафта в элементы, расположенные на более низких гипсометрических уровнях, в условиях элементарного ландшафта можно описать на основе уравнения водного баланса

Д'М = (Р + П„ + Г1Г + П„ + К) - (Ес + С + Ог) (1)

где - изменение запасов влаги на территории за расчетный период; Р - атмосферные осадки; П„ - приток поверхностных вод; Пг - приток грунтовых вод; Пн - приток напорных вод; Ес - суммарное испарение, включающее транспирацию Т, испарение с поверхности почвы Е„ и с водной поверхности Е„, при ее наличии па объекте; С -поверхностный сток; Ог - отток грунтовых вод за пределы участка.

Уравнение баланса поверхностных вод:

Д\У„ = (Р + ПпЬ(Е8 + С + Фа) (2)

где Фа - инфильтрация воды в почву.

Уравнение баланса влаги в зоне аэрации:

AWa = (Oa + Er)-(Tc + En + ®r) (3)

где Ег - капютярный отток влага в зону аэрации с поверхности грунтовых вод; Фг -профильтровавшаяся влага до уровня грунтовых вод.

Уравнение баланса для грунтовых вод: - - Д Wr = (П, + П„ -I- Фг) - (Е, + О.) (-11

Обратные перемещения техногенных веществ от низких элементов ландшафта к элементам ландшафта, расположенных на более высоких гипсометрических уровнях, осуществляются атмосферными потоками. Элементы ландшафта, образующие более низкие ступени каскада, расположенные на склонхх и в понижениях рельефа, представляют собой геохимически подчиненные или гетерономные фации, в которые наряду с поступлением загрязняющих веществ из атмосферы, поступает часть загрязняющих веществ из более высоко расположенных элементов с поверхностными и грунтовыми водами. Поэтому автономные элементарные ландшафты геохимически более устойчивы, чем подчиненные.

Водные объекты, вследствие своего низкого гипсометрического расположения срели других элементов ландшафта, геохимически неустойчивы и наиболее подвержены накоплению техногенных веществ.

Более чувствительны к антропогенной нагрузке водные объекты, образованные плотинами высотой 1,5... 10 м, с объемом воды 0,1... 2 млн. м3 и площадью водной поверхности до 2 км2, которые можно отнести к так называемым малым водным объектам (МВО).

По источникам питания МВО можно разделить на две группы:

МВО с преобладающим поверхностным питанием (пруды и накопители сточных вод и жидких отходов);

МВО с преобладающим грунтовым питанием (водоемы, образованные в результате водохозяйственного направления рекультивации, и пруды-копани).

В зависимости от целевого назначения МВО также можно разделить на две группы:

- водохозяйственного назначения: пруды рыбоводческие, противоэрозиопные, рекреационные, спортивные, пруды для целей водоснабжения, орошения, малой гидроэнергетики, пожаротушения;

- технологического назначения - пруды-охладители, накопители жидких отходов, накопители сточных вод, гидроотвалы.

В зависимости от схемы питания малые водные объекты бывают:

- бессточными (обособленными) - верховые пруды озера и, не имеющие вытекающих из них постоянных водотоков, а также пойменные озера, в том числе старицы, не связанные открытыми протоками с основным руслом реки или его рукавом:

- сточными - верховые пруды на водотоке и сточные каскады прудов, не имеющие впадающих в них притоков, отличающиеся от бессточных водоемов тем, что имеют вытекающий из них постоянный водоток;

- проточными - русловые (с затоплением в пределах русла) и пойменные (с затоплением поймы) пруды или каскады прудов на реках и ручьях.

Питание МВО, находящихся в условиях слабопз.мененных ландшафтов, происходит, в основном, за счет поступления поверхностного и грунтового стока, образующегося атмосферными осадками.

Питание МВО, находящихся в пределах техногенных ландшафтов (нромышлетю-урбапизировапные территории), происходит за счет поступления поверхностного и грунтового стока, но состоящего из двух частей: естественного природного стока и стока антропогенного происхождения. В связи с этим, например, сток в городе увеличивается, по сравнению с сельской местностью, примерно вдвое.

Применительно к водным объектам, расположенным в условиях слабонарушенного ландшафта, уравнение водного баланса можно представить в виде

Д W=(P + П„п + II" + П„ + К) - (Е. + С + Фг) (5)

Применительно к водным объектам, расположенным в условиях техногенного ландшафта, уравнение водного баланса будет выглядеть следующим образом:

д w=(P+п„п+п,;г+п/1+пгт+пн+к) - (Е, + с + фг) (6)

В выражениях 5 и 6 приняты обозначения: AW - изменение запасов воды в водном объекте за расчетный период, м3; Р - атмосферные осадки, м3; Пп" - природный приток поверхностных вод, м3; Пг" - природный приток грунтовых вод, м3; П„ - приток напорных вод, м3; К - конденсация влаги, м3; П„т - техногенный приток поверхностных вод, м3; Пгт - техногенный приток грунтовых вод, м3; Е» - испарение с водной поверхности, м3; С - поверхностный сток, м3; Фг- потери воды на фильтрацию, м3.

Накопление техногенных веществ в водных объектах, включая накопление и биогенных элементов (азота, фосфора, кремния, железа, микроэлементов и др.), способствующих жизнедеятельности водных организмов и растений, активно провоцирует процессы эвтрофикации и формирует гидрохимические аномалии в них. Накопление в водных объектах химических элементов и тяжелых металлов в концентрациях, превышающих ПДК, ухудшает их санитарно-эпидемиологическое состояние, снижает водохозяйственный потенциал, приводит к деградации водных экосистем и изменению среды обитания и состояния здоровья человека.

Водные ресурсы сосредоточены в поверхностных источниках (реки, озера, водохранилища, моря и океаны) и подземных - артезианские и грунтовые воды.

Природные водные объекты, являясь по своей сути субаквальными фациями природного ландшафта, обладают в достаточной степени устойчивостью к воздействию внешних природных условий и деятельности человека.

Создание прудов, водохранилищ и каналов следует рассматривать как антропогенное воздействие человека на ландшафт. При этом техногенные элементы, внедряемые в ландшафт, неустойчивы по отношению к природному ландшафту, т.е. не способны самостоятельно существовать без постоянной затраты труда и ресурсов на их эксплуатацию, с целью повышения их устойчивости и уменьшения их "чужеродности" для природного ландшафта.

В соответствии с результатами инвентаризации технического состояния водохранилищ, выполненной национальным научно-производственным центром Академии водохозяйственных наук, общее количество водохранилищ, кроме прудов объемом менее 100 тыс, м3, только в Российской Федерации в 1997г. составило 9241 единицу, в том числе водохранилищ объемом менее 1 млн. м3 - 6455, более 1 млн. м3 -2786 и 710 накопителей сточных вод и жидких отходов.

В Российской Федерации около 64,2% водохранилищ объемом менее 1млн. м3 и 60,6% водохранилищ объемом более 1 млн. м3 принадлежат АООТ АОЗТ, ООО, ТОО, колхозам и т.п., 25,5% и 22,0% соответственно водохранилищ тех же объемов находится в частной и совместной собственности.

В федеральной собственности находится 3,38% водохранилищ объемом менее 1 млн. м3 и 7,82% водохранилищ объемом более 1 млн. м3. Но, несмотря на сравнительно высокий процент собственников водохранилищ и прудов, очень мало служб их эксплуатации, табл. 1.

Рис. 1. Схема классификации отходов и загрязняющих веществ, образующихся из них, с учетом возможного их воздействия на компоненты природной среды

Таблица 1 Наличие служб эксплуатации водных объектов

№№ п./п. Водохозяйственный объект Количество, шт. Количество сущест вую щих служб эксплуатации, %

1 Водохранилища объемом менее 1 млн. м 6455 12,5

о Водохранилища объемом более 1 млн. м3 2786 30.3

Отсутствие служб эксплуатации на большинстве водохранилищ и прудов способствует интенсификации процессов отторжения природным ландшафтом техногенных элементов, путем загрязнения воды в них, разрушения водосбросов и плотин, переработки берегов, заиления русел.

Загрязняющие вещества, образовавшиеся в результате техноло гической деятельности и процессов жизнеобеспечения человека

I

Источники локального распространения загрязнения

Источники рассеянного распространения

Выбросы в атмосферу

Сбросы в водные объекты

Места накопления и размещения отходов

-»С

Виды загрязнения

Химическое

Биогенное

Нефтяное

Радиоактивное

Г-

Тепловое

Шумовое

у-

Ветровая эрозия

Водная эрозия

Русловые процессы - (

Переработка берегов

Загрязнение акватории

Загрязнение водосборов

Атмосферный воздух

Миграция загряз няющих веществ

Почвы

Характер изменения водного режима

->| Эвтрофикация

Поверхностный сток и подзем ные воды

Химическое и бактериологичес кое _

Загрязнение нефтепродуктами

Первичное загрязнение

Экологическое состояние водных объектов

Г

Относитеьно удо влетворительн

Напряженное

Вторичное загрязнение

Образование техногенных илов

Критическое

Кризисное

Катастрофичсс кое

Изменение природной среды, деградация естественных водных экосистем и изменение среды обитания и состояния здоровья человека

Рие. 2. Схема воздействия источников распространения загрязняющих веществ на водные объекты через компоненты природной среды и на изменение экологического

состояния в них.

Все источники водного питания водных объектов можно условно поделить на две

группы:

группа источников с нестабильными расходами и сильным загрязнением; группа источников с относительно стабильными расходами и умеренным

загрязнением воды.

На рис.3 приведена классификация источников водного питания и их удельные значения в составе водного баланса.

Рис.3. Источники питания водных объектов в условиях нарушенного и слабонарушенного ландшафтов

Из приведенной классификации на рис. 3 следует, что основное поступление загрязняющих веществ в водные объекты осуществляется, главным образом, с поверхностным стоком естественного и техногенного происхождения, составляющим свыше 50% водного питания, относящимся к первой группе источников водного питания с относительно стабильным расходом и сильным загрязнением. Однако, в условиях близкого размещеппя источников сосредоточенного распространения загрязняющих веществ не исключается поступление загрязняющих веществ совместно и с грунтовым стоком, как природного происхождения, так н техногснною.

Н связи с этим общее количество загрязняющих веществ, аккумулирующихся в водных объектах с учетом солевого и водного балансов можно представить в следующем виде:

X Элроп = (во^о + Б,,П„" + 82Д„т + 83,ПгП + 84,П,т + 5;,ПР - 8«СР) / {Щ +

+ П„п + П„т + Пг" + Пгт + Пр - Ср - Е,), (7)

где Snporï - прогнозируемое накопление i-ro загрязняющего вещества в водном объекте, мг/м3; S0u Su, S21, S3i, S41, S5i - концентрация i-го загрязняющего вещества, содержащегося соответственно в воде водного объекта, в поверхностном стоке природного происхождения, поверхностном стоке техногенного происхождения, грунтовом стоке природного происхождения, грунтовом стоке техногенного происхождения, речном притоке, оттоке, мг/м3; Wo - объем водного объекта, м3; Пр -речной приток, м ; Ср - речной отток, м3.

В естественной водной среде протекают разнообразные физико-химические и биохимические процессы. Эти процессы условно можно разделить на процессы, способствующие очищению водного объекта (снижающие концентрацию нежелательных компонентов), и процессы, загрязняющие или препятствующие развитию очищающих процессов (увеличивающие содержание вредных компонентов).

К очищающим процессам отнесены: механическое осаждение взвесей, биологическое или химическое окисление органических и других загрязняющих веществ с их минерализацией и осаждением; химические процессы, протекающие с участием кислорода, по нейтрализации и осаждению тяжелых металлов и им подобных загрязнителей; поглощение донными отложениями и водной растительностью различных загрязнителей и другие, им подобные процессы.

К загрязняющим процессам можно отнести: наращивание органической массы водными растениями за счет эвтрофикации; вторичное загрязнение воды загрязненными донными отложениями; загрязнение русла отмершими деревьями, мусором и т.п. предметами.

Основной целью природоохранных мероприятий рекультивации водных объектов должно быть восстановление утраченных самоочищающих внутриводоемных процессов за счет подавления загрязняющих процессов, протекающих как в пределах акватории самого водного объекта, так и на его водосборе (Рис.4).

Вторая глава диссертации содержит результаты исследования снижения поступления загрязняющих веществ в водные объекты от источников рассредоточенного их распространения в условиях водосборов, включающих сельскохозяйственные земли и городские территории.

Под действием разрушительных эрозионных процессов, в зависимости от климатических и гидрологических условий, разрушается рельеф и поверхность населенных пунктов, промышленных территорий, нарушаются работа инженерных коммуникаций, систем и сооружений, уменьшаются посевные площади сельскохозяйствнных угодий, загрязняются и заиляются водные объекты.

Наиболее распространенные способы защиты от ветровой эрозии земель включают применение щадящих агротехнических технологий, закрепление поверхностей, уменьшение скорости ветра у поверхности земли путем сохранение стерни, полезащитные севообороты.

В ландшафтах, где почвы подвержены ветровой эрозии, достаточно эффективно себя зарекомендовали полезащитные лесные насаждения. Оказывая положительное влияние на микроклимат приземной зоны, полезащитные лесные насаждения способствуют уменьшению скорости ветра, и тем самым обеспечивают защиту почвы, предотвращая ветровую эрозию. За счет ослабления ветра улучшается водный режим почвы, снижаются потери воды. Кроме того, безветрие способствует образованию росы Оптимального защитного эффекта достигают путем создания взаимосвязанной сети защитных насаждений. Основные полосы защитных насаждений располагают перпендикулярно господствующему направлению ветра. Их соединяют между собой вспомогательными полосами, размещаемыми на двойном расстоянии друг от друга. В результате образуются зоны, ограниченные насаждениями (микроклиматические пространства).

Рис.4. Комплекс мероприятий и работ, выполняемых при рекультивации и восстановлении водных объектов

Наилучшая защита прилегающих угодий достигается при 50%-й продуваемости насаждения ветром. При этом ширина ветрозащитной зоны определяется по формуле:

В„,с + В(1/с; В„,с = 5Нл/„: В„/с = 20! 1Л.С. (8) где Вв/1 м; В„/с - ширина ветрозащитной зоны с наветренной стороны, м; В,,/!_ то же, с подветренной стороны, м; Нд/„ - высота лесонасаждений, м.

Большего эффекта защиты от ветра можно достичь при сочетании деревьев и кустарников, образующих защитное насаждение: деревья 1-й величины (длинноствольные) — 10...20 %; 2-й величины (короткоствольные) — 30...40%; кустарники — 40...60 % ветрозащитной зоны шириной свыше 300 м.

Способ защиты земель от водной эрозии определяется в зависимости от интенсивности развития эрозионного процесса.

На интенсивность водной эрозии оказывают влияние следующие факторы:

- климатические условия, формирующие величину и интенсивность стока: интенсивность и частота выпадения осадков, характер и величина снежного покрова, интенсивность таяния снега;

- элементы рельефа: площадь водосбора, расчлененность территории, крутизна, форма и длина склонов, местный базис эрозии, которыми определяется формирование,

режим и характеристика поверхностного стока, распределение стока по поверхности, скорости течения;

- физико-механические свойства почв и почвообразующих пород: тип и гранулометрический состав почвы, связность, структура, размокаемость, размываемость;

- наличие, вид и густота растительного покрова, особенность корневой системы растений;

- хозяйственное или иное использование территории, влияющее на рельеф, состояние поверхности, структуру почво-грунтов, поверхностный сток.

Расчетные показатели интенсивности выноса продуктов эрозионного происхождения с пахотных земель по регионам России составляют 0,3...8,б т/га в год. В субъектах Российской Федерации количество эрозионно-опасных земель составляет от 2 до 26% общей площади пашни, с которых смывается более 20 т/га в год.

Поверхностный сток, образующийся на пашне независимо от способов выращивания сельскохозяйственных культур (орошаемое или неорошаемое земледелие), также несет в себе взвешенные вещества эрозионного происхождения, биогены, продукты выноса химических средств защиты растений и удобрений.

Масса сброса загрязняющего вещества с неорганизованным стоком с эродированных и эрозионно-опасных сельскохозяйственных земель определяется по формуле:

Мэ31 =S,1Pqiy„ 10 "5, (9)

где S33- площадь эродированных и эрозионно-опасных земель, га; Р - масса смыва почвы с эродированных и эрозионно-опасных земель т/га в год; q, - содержание i-ro загрязняющего вещества в смываемой почве, кг/т; У„ - удельный вес выноса продуктов эрозии почвы за пределы водосбора, всреднем 3%.

В результате проведенных исследований установлено, что достаточно большое количество загрязняющих веществ, включая биогены (N,P,K), поступает в водные объекты с поверхностным стоком, образующимся на водосборных территориях, с животноводческих ферм и комплексов, с площадок для выгула скота и т.п.

Поверхностный сток, поступающий с территории животноводческих ферм и комплексов, характеризуется содержанием взвешенного вещества 2...3 г/л, азота общего 500...800 мг/л, азота аммонийного 600...2500 мг/л, фосфора З50...900мг/л и калия 400...850 мг/л. Поступление этих веществ в водные объекты провоцирует процессы эвтрофикации и их заиление.

Масса сброса загрязняющих веществ с поверхностным стоком с территории (водосбора) природопользователя определяется по формуле:

Mj = S (WÄ Шщ + WT miT) 10 "6 S„ W„ min Ю"6 , (10) где: S - площадь территории (водосбора) природопользователя, га; W,„ WT, Wn - объем стока соответственно дождевых, талых и поливомоечных вод, м3/га; т,д, mIXi mj„ -концентрация i-ro загрязняющего вещества в стоке соответственно дождевых, талых и поливомоечных вод, мг/л; Sn - площадь водонепроницаемых покрытий, подвергающихся мокрой уборке, га.

Объем стока дождевых вод определяется:

\УД = 2,5 Нл Kq Кв„ (11)

где: Н, - слой осадков за теплый период со средними температурами выше 0°С, определяется но данным метеорологических наблюдений территориального органа Гидрометеослужбы, мм; Kq - коэффициент, учитывающий объем стока дождевых вод в зависимости от интенсивности дождя для конкретной местности продолжительностью 20 мин, Kq = 0,96...0.б; Кв„ - коэффициент, учитывающий интенсивность формирования дождевого стока в зависимости от степени распространения водонепроницаемых поверхностей на площади водосбора, равный 0,4...2,2, в зависимости от отношения

площади водонепроницаемых поверхностей (кровли зданий, дороги, площадки, тротуары и т.п.) к общей площади природопользователя,%. Объем стока талых вод определяется:

\VT-HTKrKB, (12)

где: Н; - слой осадков за холодный период со средними температурами ниже О" С, определяется по данным метеорологических наблюдений территориального органа Гидрометеослужбы, мм; Кг - коэффициент, учитывающий объем стока талых вод в зависимости от условий снеготаяния, Кт = 0,47...0,77; Кв - коэффициент, учитывающий вывоз снега с территории природопользователя (при отсутствии вывоза - коэффициент принимается равным 10, при наличии - уменьшение его значения пропорционально объему вывоза снега).

Объем стока поливомоечных вод определяется

W„= 10 q N К,,ч (13)

где q - расход воды на одну поливку (мойку) твердых покрытий за отчетный период, принимается по данным учета или в размере 1,2-1,3 л/м2; N - количество поливок (моек) в год, принимается по данным учета или в соответствии с нормативными документами, регламентирующими правила эксплуатации промышленных площадок; К„„ - коэффициент стока поливомоечных вод, принимается равным 0,5.

Общий объем поверхностного стока (Wnc):

W„0 = (WJ+WT+Wn). (14)

Способность водного объекта принимать определенную массу веществ в единицу времени без нарушения норм качества воды в контролируемом створе или пункте водопользования (ГОСТ 17.1.1.01-77) можно оценить путем сравнения суммарной антропогенной нагрузки на водный объект с ПДВВ и ПДВА

ПДВВ 2; £ (Мщ + Mi) < ПДВА, (15) где ПДВВ - предельно допустимое вредное воздействие на водный объект, при котором сохраняется естественная структура и нормальное функционирование экосистемы и не причиняется вред здоровью населения; ^ (Мэт, + МО - фактическая антропогенная нагрузка на водный объект; ПДВА - предельно допустимая величина антропогенно)! нагрузки на водный объект, при превышении которой происходят нарушения устойчивого состояния экосистемы, ее естественного развития и ухудшение условий использования водного объекта или его части.

В соответствие с (15) можно оценить и эффективность выполненных и выполняемых природоохранных мероприятий на водосборе, например, выполнение условия^ (MT1i + Mi) > ПДВА, соответствует высокой антропогенной нагрузке на водный объект при плохой эффективности выполненных природоохранных мероприятий или их отсутствии.

В конкретном случае, не снижая мощностей производства, можно добиться существенного снижения антропогенной нагрузки па водные объекты за счет проведения комплекса противоэрозионпых работ.

Все виды прогивоэрозионных мероприятий можно раздели ть на две т руппы:

1.Работы по закреплению поверхности водосбора, выполняемые при использовании (эксплуатации) земельных угодий.

2.Работы по защите территории от дальнейшего развития эрозионных процессов с выращиванием лесонасаждений, строительством противоэрозионпых гидротехнических сооружений.

Основным требованием, предъявляемым к проводимым противоэрозионным мероприятиям и работам, является обеспечение перевода поверхностного стока или его части в грунтовый. При этом достигается уменьшение эрозионного смыва почвы, а при поступлении техногенных веществ на поверхность почвы и проникновение их с поверхностными водами далее вглубь почвы они дифференцируются в пределах профиля почвы, в котором различные генетические горизонты выступают в качестве тех или иных геохимических барьеров, задерживающих часть техногенного потока. Поэтому загрязненные воды, проходя сквозь почву, частично или полностью очищаются от техногенных продуктов, но сама почва, представляющая систему сложных геохимических барьеров, может загрязняться. Загрязнения не будет в том случае, если химические превращения техногенных продуктов приводят к ликвидации их токсичности.

Нейтрализация минеральных кислот в щелочных почвах и щелочей в кислых почвах, разложение и минерализация органических загрязнителей (пестицидов и тяжелых углеводородов), вхождение некоторых мобильных токсичных металлов в ■ кристаллическую решетку вторичных алюмосиликатов с переходом их в иммобильные формы, окислительно-восстановительные реакции и другие процессы способствуют утрате химическими элементами и соединениями их токсических свойств.

В случаях, когда часть поверхностного стока, просачивающаяся за пределы почвенной толщи, не достигает грунтовых вод, техногенные вещества накапливаются ниже корнеобитаемого горизонта, и тем самым исключаются из биологического круговорота и дальнейшей водной миграции. Происходит их естественное захоронение.

Наряду с выполнением на водосборе противоэрозионных работ, необходимо проведение организационно-хозяйственных мероприятий. Они должны быть направлены на предупреждение аккумуляции токсичных веществ и их метаболитов в объектах окружающей среды, за счет использования наименее опасных для водных объектов форм и видов пестецидов и минеральных удобрений, совершенствования технических приемов хранения, транспортировки и применения агрохимикатов, строгого соблюдения технологической дисциплины при использовании средств химизации. Перечисленные организационно-хозяйственные мероприятия позволят существенно уменьшить вынос химических средств защиты растений и удобрений в водные объекты.

Особую роль в загрязнении водных объектов играют сбросы поверхностных вод с городских территорий. Вода, сбрасываемая в водные объекты, загрязняется в основном загрязненным поверхностным стоком, поступающим с территории города.

Уровень загрязнения поверхностного стока, поступающего с городских территорий, очень высокий, и поступает он в водные объекты неравномерно, преимущественно во время дождя, таяния снега или со сбрасываемыми поливомоечными водами. Поверхностный сток, поступающий с городских водосборных поверхностей, отличается высоким содержанием взвеси (от 3 до 5 г/л). Исследования седиментационного состава показали, что качественный состав взвеси представлен в основном мелкодисперсными частицами: 80% из них имеют размер не превышающий 0,05 мм, не менее 15% составляют частицы с размером до 0,005 мм. Кроме того, взвешенные частицы в своем составе несут достаточно большое количество загрязняющих веществ, которые характеризуются следующим составом: ХПК взвеси - 200. ..1500, БПК полное 100. ..300, Азот аммонийный - 5...15, азот общий - 15...40, эфирорастворимые вещества 100...600 мл/л. Наибольшее содержание загрязняющих веществ наблюдается в стоке талых вод.

Взвешенные частицы, приносимые поверхностным стоком в водоемы, образуют дойный осадок, который характеризуется высокой зольностью (70...80%).

Поверхностный сток, поступающий с водосборных территорий промышленных зон города, содержит от 4,5 до 7 г/л взвешенного вещества, с территорий микрорайонов современной застройки - 1,4...1,5, с благоустроенных районов города с интенсивным движением транспорта - 1,7...2,0 г/л. На рис.5 представлена динамика изменения

концентраций взвесей и других загрязнителей в течение года для р. Пресня в ЦО г.Москвы.

Рис. 5. Динамика изменения концентрации взвесей и других загрязняющих веществ в разрезе года в устье реки Пресня (графики построены по материалам МосводоканалНИИпроекта)

Основным источником поступления загрязняющих веществ в данный водный объект является поверхностный сток, сбрасываемый с водонепроницаемых водосборных территорий через ливнесбросную сеть. Из графиков видно, что максимальные значения концентраций загрязнителей, превышающие ПДК, наблюдаются в периоды пиковых

притоков поды.

В диссертации рассмотрена система мероприятий, направленных на снижение поступления загрязняющих веществ с городских водосборных территорий инженерными методами, направленными на уменьшение поступления загрязнений с дождевыми и талыми водами.

Ключевым звеном к осуществлению оптимальной организации водосборной территории является создание систем управления поверхностным стоком в природоохранных целях.

Городская водосборная территория имеет водонепроницаемую часть (асфальтированные дорожные покрытия, крыши зданий и сооружений) и водопроницаемую (скверы, парки, газоны, пустыри, стройплощадки и т. д.). Характер

организации поверхностного стока на этих частях водосборной городской территории принципиально различен.

На водопроницаемых участках водосборной территории необходимо стремиться организовать максимальную инфильтрацию дождевого стока в почву и грунт, и удалять лишь сток, вызывающий опасность неприемлемого затопления и подтопления территории. Одновременно при этом должны быть исключены эрозионные процессы.

В городских условиях значительная часть поверхности земли водонепроницаема, что радикально изменяет условия стока: коэффициент стока многократно увеличивается, а инфильтрация дождевых вод в грунт резко уменьшается. В результате изменения естественного рельефа за счет выполненных планировочных работ уничтожаются естественные системы склонов и тальвегов, а также верхние элементы гидрографической сети, что резко ухудшает дренированность территории и условия естественного стока.

В связи с этим, неизбежным становится устройство в городах искусственной системы отведения дождевых вод во избежание затопления и подтопления территорий.

Создаваемые и существующие в России городские системы водоотведения дождевого стока в большинстве случаев технически несовершенны и не могут удовлетворять современным экологическим требованиям. Оздоровление водных объектов в городах невозможно без экологически ориентированной существенной модернизации и развития систем водоотведения. При этом нужно расширить их функции и обеспечить четкие технические характеристики, соответствующие требованиям охраны природы.

Системы отвода дождевых вод должны служить логическим продолжением существующей гидрографической сети, и не нарушать природных процессов, протекающих в водных объектах.

Ливнесбросные системы на непокрытых асфальтом участках следует дополнить открытой противоэрозионкой сетью, впадающей в дождеприемники, а также илозадерживающкми полосами и инфильтрационными сооружениями.

Таким образом, отводящая природные воды система в общем случае должна иметь собственно ливнесбросную сеть, противоэрозионное обустройство водосборной площади с инфильтрационными и илозадерживающими сооружениями и дренажную сеть.

Ливнесбросная сеть должна заканчиваться водоочистными прудами или отстойниками. В прудах происходит естественная очистка загрязненных вод за счет осаждения взвесей и биохимических и химических процессов окисления с минерализацией органических веществ. Для реальной оценки эффективности очистки воды в прудах необходимого четко определить условия и интенсивность проходящих водоочищающих процессов.

Анализ условий и параметров осаждения взвесей в прудах проводился на основе зависимостей:

исрН^0-иаш) (16) (17)

где: - длина отлета частицы при осаждении, м; иср- средняя скорость потока, м/с; Но -глубина осаждения взвесей, м; Wo - гидравлическая крупность частицы, м/с; имв ~ взвешивающая скорость, м/с; V/ - объем воды в пруде, м3; Р - площадь поперечного сечения потока, м2; г - время, с.

На рис.6, приведены графики продолжительности отстаивания частиц тонких фракций твердого стока в стоящей и медленно текущей воде при глубине потока 1 м, из которых следует, что осаждение частиц 0,005 мм в отстойниках даже при малых скоростях течения, близких к 0, весьма затруднительно. Для осаждения частиц подобного класса предлагается использование многосскционного отстойника. Осветлению мутных потоков были посвящены работы автора по исследованию процессов намыва пульпы из полидисперсного материала, в частности сапропеля, в многосекционные отстойники. На рис.7 приведена схема экспериментальной установки.

<1 мм

Рис. б. Продолжительности осаждения тонких фракций твердого стока в покоящейся и медленно текущей воде при глубине потока 1 м.

Достаточно быстрое и эффективное осаждение полидисперсиых частиц в многосекционном отстойнике в процессе эксперимента достигалось при намыве их в вертикальный отстойник. При этом наилучшее осаждение намываемого материала в условиях турбулентного режима намыва было получено при подаче пульпы в первую секцию многосекционного отстойника с последовательным переливом осветляемой воды в следующие секции и выпуском осветленной воды из последней секции отстойника.

Для лучшего отстаивания стоковых вод, отстойник со стандартными размерами, предлагается разделить не менее чем на три части вертикальными степками-водосливами. При этом в конце последней секции необходимо предусмотреть уловитель нефтепродуктов.

Отстаивание стоковых вод в отстойниках существенным образом снижает степень загрязнения водного объекта, однако, накапливающийся отстой необходимо периодически из отстойников изымать с последующим их захоронением на специально предназначенных полигонах с целью исключения возможности вторичного загрязнения природной среды.

В третьей главе приведены результаты исследований негативного воздействия источников сосредоточенного распространения загрязнений на компоненты природной среды и методов рекультивации загрязненных участков водосбора.

Рост городов и развитие промышленности привело к значительному увеличению количества бытовых и промышленных отходов, которые при сборе в накопители,

обезвреживания и захоронении на свалках и полигонах наносят определенный ущерб окружающей среде, воздействуя практически на все компоненты природной среды.

В процессе захоронения твердых отходов на свалках и полигонах образуются так называемые техногенные или свалочные грунты. Грунты свалок обладают аномальными геофизическими характеристиками (удельное электрическое сопротивление изменяется от 0,2 Ом м/м3 в водонасыщенном состоянии до 20 Ом м/м3 при естественной влажности) и аномальными инженерно-геологическими показателями (средняя плотность 0,6...0,8 т/м3 пористость 60...70 %, влажность 20...60 %), а также неоднородными фильтрационными свойствами (Кг = 0,1...1,5 м/сут.) и плохой водоотдачей.

В толще свалки формируется техногенный водоносный горизонт. Как правило, уровни воды техногенного горизонта заметно превышают уровни нижележащих водоносных горизонтов, что связано с наличием в подошве свалки слабопроницаемого слоя, образовавшегося вследствие скопления тонкодисперсных фракций грунтов, и инфильтрационным питанием по площади свалки.

Рис. 8. Схематизация условий миграции влаги для зон полного и неполного насыщения техногенных (свалочных) и естественных грунтов: 1 - зона аэрации техногенных грунтов; 2 - зона полного насыщения техногенных грунтов; 3 - зона аэрации естественных грунтов; 4 - зона полного насыщения естественных грунтов; 5 - водоупор; 6 - напорный горизонт.

В результате схематизации условий миграции влаги в условиях ландшафта, нарушенного свалками ТБО, прослеживается выделение двух зон полного и неполного

насыщения как для техногенных (свалочных) грунтов, так и для естественных горных пород. Процесс миграции влаги из тела свалки в зону неполного и полного насыщения естественных пород можно проследить, рассмотрев механизм водного питания в каждом горизонте, расположенном в пределах свалки, рис.7. .

Уравнение водного баланса для поверхностных вод будет иметь следующий вид:

= (Р + П„) - (Е„ + С + Фа), (18)

где Д\УП — изменение запаса влаги па поверхности свалки за расчетный период; Р -агмосферные осадки; П„ приток поверхностных вод; — испарение с водной поверхности: С - поверхностный сток; Фа — инфильтрация воды в свалочный грунт.

Уравнение баланса влаги в зоне аэрации техногенных грунтов примет следующий

вид:

Л\Уат = (Фа + Егт + А) - (Т + Е„ + Фг), (19) где Нтт — каиилярный отток влаги с поверхности техногенных грунтовых вод свалки; А -внутренний источник влаги (влага, образующаяся за счет процессов разложения органики); Е„ - испарение с поверхности свалочного грунта; Фг - профильтровавшая влага до уровня техногенных грунтовых вод.

Уравнение водного баланса для техногенных грунтовых вод:

А\Угт = (Фг+Д)-(Фат + ЕД (20) где Фат - инфильтрация техногенных вод в зону аэрации естественных горных пород (поступление фильтрата);

Уравнение баланса влаги в зоне аэрации естественных горных пород:

Д^'а = (Фат + Ег) - Фгт, (21) где Ег - каиилярный отток влаги в зону аэрации естественных горных пород с поверхности грунтовых вод; Ф,т - профильтровавшая техногенная влага до уровня грунтовых вод.

Уравнение водного баланса естественных грунтовых вод:

А \УГ = ( П,.+ Фгт + П„) - (Ег + Ог). (22) 1де Г1, - приток естественных грунтовых под; Г1„ - приток напорных вод; О, - отток грунтовых вод.

Как видно из уравнений водного баланса естественные горные породы зоны аэрации и подземные воды на участках размещения свалок загрязняются в результате инфильтрации техногенных вод (Фа1) в зону аэрации естественных горных пород и

последующего проникновения профильтровавшейся техноюнной влаги (Ф,1) до уровня грунтовых вод.

В зоне полного насыщения свалочных грунтов образуемся анаэробная зона свалки, в которой за счет протекания процессов деполимеризации, сбраживания, гумификации органического вещества, сульфатредукции и инфильтрационного питания образуется биогаз и фнлт.трат.

Биохимические процессы, протекающие в толще свалки в анаэробных условиях, .можно представить следующим образом:

(С6Н,20б)п -> п (СбНр.Оо); (23)

целлюлоза глюкоза

п(С6Н120б) -> микроорганизмы -> 2п(СН3СН20Н) +2л(С02)+ п(238,6 кДж); (24) глюкоза этанол углекислый газ выделение тепла

2п(СН3СНг0Н) + п{С02) ->метановые бактерии-> 2п(СН3СООН) + п(СН4); (25)

этанол углекислыйгаз уксусняя кислота метан

2n(CH3CH2COOH) -> метановые бактерии-> 2n (СН4) + 2п(С02); (26)

уксусная кислота метан углекислый газ

Суммарную биохимическую реакцию разложения целлюлозы можно представить в таком виде:

(С6Н!20б) —> Микроорганизмы —> Зп(С02) + Зп(СН4) + п(238,6 кДж). (27)

Целлюлоза углекислый газ метан выделение тепла

Как видно из суммарной биохимической реакции, протекающей в анаэробных условиях, 50 % углерода целлюлозы окисляется до углекислого газа, а 50 % — восстанавливается до метана с выделением 238,6 кДж тепла на 1 моль глюкозы. Биогаз, образующийся в толще свалки, содержит компоненты, вредные для здоровья человека. Например, содержание максимальных концентраций загрязняющих веществ, •содержащихся в биогазе, значительно превышает соответствующие им ПДК, определенные для атмосферного воздуха: метан — в 8500 раз, нонан — в 4000, циклогексан — в 8000, пропан — в 3000, этан ■— в 10000, бутан — в 7000, бензол — в 4000, метилбензол — 1025, ксилол — в 35000, кумол — в 2285, хлороформ — в 66000, хяорэтан — в 1320, дихлорэтан — в 98000, тетрахлор-этан — в 2367, сероводород — в 25 тыс. раз. Биогаз подобного состава представляет опасность для живых организмов.

Жидкая составляющая этого биохимического процесса представляет собой фильтрат - уникальный по своей токсичности раствор с минерализацией до нескольких десятков грамм на 1 л, содержанием ионов аммония и хлора, других макрокомпопентов до нескольких грамм на литр, высокими концентрациями тяжелых металлов (цинк, свинец, никель, хром, кадмий и др.). Основные органические соединения фильтрата — это соединения смешанных рядов, ароматические, ациклические карбонильные соединения всех классов опасности. Концентрация взвешенных органических веществ (Сорг) в фильтрате достигает 5 г, а химическая потребность в кислороде (ХПК) — 6 г 02 на 1л.

Техногенные вещества, поступающие с фильтратом, загрязняют горные породы зоны аэрации и подземные воды, что объясняется присутствием в них неорганических компонентов в концентрациях, превышающих ПДК и относящихся к различным классам опасности.

Поверхностные воды, стекающие со свалки, также несут загрязняющие вещества, и при движении по прилегающим территориям загрязняют почвы, а, попадая в водные объекты, ухудшают качество воды и способствуют накоплению загрязняющих веществ в донных отложениях.

Интенсивность накопления загрязняющих веществ в разных средах неодинакова и изменяется так: горные породы зоны аэрации — грунтовые воды — донные отложения. Накопление загрязняющих веществ в этих средах тесно взаимосвязано и увеличивается со временем. Характеризуется оно суммарным показателем загрязнения:

Zc = С)/Сф1+ ... + С„/Сф„ (28) где Ci,..., С„— концентрация загрязняющих веществ; Сф1,...,Сф„— фоновые значения их концентраций; п - идентифицированные загрязняющие вещества.

На степень загрязнения окружающей среды влияют концентрация загрязняющих веществ и продолжительность эксплуатации свалки. Наиболее отрицательно на окружающую среду влияют свалки после 3...4 лет от начала их эксплуатации и в первые 15... 20 лет после их закрытия.

Кроме участков водосбора, нарушенных свалками и полигонами ТБО, в достаточном количестве имеются участки, загрязненные отходами производства, которые также оказывают существенное негативное воздействие на компоненты природной среды.

Учитывая локальный характер их воздействия на компоненты природной среды, можно констатировать тот факт, что при определенных условиях и в конкретных случаях

наступают моменты, когда загрязнение окружающей среды существенно превышает ассимилирующую способность не только отдельных фаций, но и ландшафтов в целом.

Кроме того, высокая токсичность большинства химических соединений, особенно органических веществ, недостаточность информации о их взаимодействии как между собой, так и с другими химическими веществами, слабая изученность их влияния на конкретные компоненты природной среды и способности проявления ими вторичных и долгосрочных эффектов, определяет проблемы не только научно - методического характера, но и практические проблемы в области охраны окружающей среды в будущем.

С этой точки зрения исследуемый участок представляет собой уникальный объект исследований. Уникальным представляется данный объект и в отношении истории его развития, масштабов и длительности воздействия отходов производства и, прежде всего, химического производства на природную среду, этапов и уровней реконструкции предприятия, концентрации производства в пределах определенного ландшафта и т. п.

Природно-хозяйствешше особсппости, современная экологическая ситуация территорий, нарушенных атггропогенной деятельностью, определяют необходимость проведения комплексных инженерно-экологических изысканий с целью обоснования рекультивации этих участков и локализации источников загрязнения. В диссертации сформулирован комплекс инженерно-экологических изысканий, цель проведения которых заключается в определении типа и уровня загрязнения с учетом оценки современного состояния природной среды в исследуемом районе.

Комплекс инженерно-экологических изысканий включает в себя: краткую природно-хозяйственную характеристику района размещения объекта; данные об экологической изученности района изысканий; определение границ территории изысканий по предполагаемым границам зоны антропогенного воздействия; выбор программы и определение методики проведения изыскательских работ.

Программа инженерно-экологических изысканий должна содержать: обзор опубликованных источников и фондовых материалов о состоянии природного комплекса объекта и данные антропогенного на него воздействия; маршрутные обследования территории с покомпонентным описанием природной среды и ландшафта в целом, в том числе состояние наземных и водных экосистем, источников распространения загрязнений; проходку горных выработок - шурфов, расчисток, скважин и т.п., используемых для получения конкретной экологической информации; отбор проб грунта и воды для проведения лабораторных исследований; исследование и оценка радиационной обстановки; ранее не входившие в состав инженерных изысканий геоботанические, биологические, гидробиологические и другие специальные виды работ, выполняемые с привлечением специализированных организаций.

В состав инжеиерно-экологичсских изысканий в качестве самостоятельной программы может быть включено более детальное изучение отдельных компонентов природной среды, наиболее значимых при оценке экологической безопасности принимаемого мероприятия.

По результатам инженерно-экологических изысканий, с учетом предлагаемой методики комплексной оценки состояния окружающей среды, проводится .моделирование экологической ситуации с целью прогноза изменения природной среды под влиянием антропогенной нагрузки.

При выполнении инженерных мероприятий, направленных на снижение техногенных воздействий па природную среду, инженерно-экологические изыскания должны быть продолжены посредством организации экологического мониторинга за состоянием природно-техногенных систем с целью оценки эффективности выполненных защитных и природоохранных мероприятий и прогноза экологической ситуации.

Исследуемая территория расположена в западной части природно-территориального комплекса, приуроченного в геоморфологическом отношении к

крупной структуре - Мещерской озерно-ледниковой низменой равнине, отличающейся сложным гетерогенным сочетанием различных компонентов регионального ландшафта.

Большей однородностью литогенной основы ландшафта, почвенного покрова и растительности отличается собственно типологический ландшафт с низкими абсолютными отметками 125..,140м, представленный древнеаллювиальной равниной и занимающий почти 70% площади регионального ландшафта. Данный аллювиальный ландшафт сформировался в условиях относительно теплого климата - при среднегодовой температуре воздуха 3,2...3,50° С, годовом количестве атмосферных осадков от 600 до 650 мм и радиационном балансе в 39,0...40,5 ккал/см2.

Исследуемая территория находится в наиболее промышленно освоенной части Подмосковья, в которой сконцентрированы такие крупные промышленные центры как г.г. Железнодорожный, Электросталь, Электроугли, Ногинск, Балашиха, поселок Тимохово и другие. Только на исследуемой территории расположено более 15 крупных и средних предприятий химической, текстильной, легкой промышленности и предприятий по производству строительных материалов.

Анализ формирования загрязнений на исследуемом участке в течение длительного времени в условиях конкретного аллювиального ландшафта позволяет оценить не только общую экологическую ситуацию, но и характер антропогенного воздействия на каждый компонент природной среды - атмосферный воздух, почвенный покров, породы зоны аэрации, поверхностные и подземные воды.

По результатам выполненных маршрутных гео-экологических обследований па исследуемой территории был выявлен участок наибольшего загрязнения площадью около 2 га, представляющий собой старый полигон утилизации отходов химико-фармацивтического производства.

Наиболее информативным видом инженерно-экологических изысканий явились буровые работы. С помощью буровой установки марки УРБ - 2А было пробурено 5 скважин глубиной от 5 до 20 м каждая, при суммарном объеме бурения 52 м. При этом глубина каждой скважины определялась нижней границей загрязнения грунтов, слагающих основание полигона.

В каждой из пробуренных скважин в соответствии с ГОСТ 17.4.3.01 - 83 "Охрана природы, почвы. Общие требования к отбору проб", были отобраны пробы по методу "конверта" на глубинах 0,2 м; 1,0 м; 5,0 м; 10 м и 20 м. Всего было отобрало 25 проб, каждая массой не менее 1 кг. Отобранные пробы были использованы для проведения химического анализа пород зоны аэрации на содержание органических соединений (летучих и полулетучих), тяжелых металлов, а также для проведения радиохимического анализа. Для этих целей поглубинно готовились в полевых условиях смешанные пробы.

В ходе проведения буровых работ было выполнено описание морфологического состава свалочного грунта. Характеристика морфологического состава свалочного грунта приводится как по результатам визуальных наблюдений на территории нарушенного участка, так и по данным бурения скважин, выполненного в составе инженерно-экологических изысканий. При этом следует отметить крайнюю неоднородность морфологического состава свалочного грунта, встречаемого на относительно небольшом по площади участке: здесь встречаются отходы химико-фармацевтического производства, строительные, твердые бытовые отходы и привозной грунт, глубина 0...5,0 м. В основании полигона залегают мелко- и средпезернистые пески, глубина 5,0.. .20,0 м

Анализ за1рязнения покровных отложений и пород зоны аэрации проводился по следующим типам загрязняющих веществ: тяжелые металлы, органические соединения (летучие и полулетучие), радиохимическим ингредиентам.

Тяжелые металлы: медь, цинк, марганец, никель, хром, кадмий и свинец -определялись в видимой области спектра спектрографическим методом, а ртуть - атомно-абсорбционной спектрофотометрией по методу холодного пара. Следует отметить, что все

лабораторные исследования отобранных образцов выполнялись в соответствии с нормативными документами.

Анализ полученных результатов показал, что:

- содержание"меди."'цинка и хрома в исследованных образцах оказалось ниже предела обнаружения (чувствительности) принятой методики, и изменение их концентраций по глубине бурения незначительно (<0,001 ...0.23 мг/кг, что в несколько десятков раз ниже, чем их ПДК);

максимальные концентрации загрязняющих веществ: 132 мг/кг марганца обнаружены в образцах, поднятых с глубины 2 м, 300 мг/кг свинца - с глубины 10 м, 600 мг/кг кадмия - с 1 лубины 10м.

Содержание загрязнителей (марганец, свинец и кадмий) в указанных концентрациях превышает их предельно допустимые значения концентраций.

Ртуть присутствует во всех пробах, хотя при сравнении с ПДК концентрация ее содержания зпашггелмго пиже норматива.

мг/нг;

■■ В.о?,

го ¡м

о агн в ог ,-" ..." .'* лаг;

-'" о ао/ , ¡'сг

"МП ее ач -

о £О 'А'оЬ"г:

в- '"•¿оо-"' | снижен ■ -

т> юа .".•даБг': лоо дао^я^мпв

о

Рис. 9. Эпюры распределения в вертикальном разрезе исследуемого участка тяжелых металлов в свалочном грунте и горных породах

По результатам выполненных исследований сделан вывод, что наиболее загрязнены тяжелыми металлами горные породы зоны аэрации, залегающие на глубине до

Юм.

Органические соединения в пробах определялись методом хроматомасс-спекгромстрии, причем для лабораторных исследований летучих органических соединений использовалась система "выдувание-улачливаиие". а для нолулегучих соединений - экстракции хлористым метиленом.

Было идентифицировано 124 вида органических соединений (90 легучнх и 34 полу летучих), причем все они относятся к продуктам химико-фармацевтического производства. Их можно разделить на следующие группы:

- растворители (метанол, ацетон, хлористый метилен, бензол и др.);

- реагенты, используемые в синтезе лекарственных препаратов (2-метилпиридин, хлорбензол, стирол, хлорнитростирол, 4-нитроацетонфенол и т.д.);

лекарственные препараты (никатинамид, амидопирин, сульфадиазин, сулъфаметопиразин и т.д.);

продукты окисления и метаболизма, перечисленных выше полютантов, (бутаноль, 4-формилфемиловый эфир уксусной кислоты, гидроксиметилпиридин т.д.).

максимальные концентрации: 106,1 изопропанол, 74,76 метанол, 69,88 - этанол, 25,87 - (1-хлорэтинил)-бензол, 20,35 - хлорбензол, 17,66 - 1.2-дихлорэтан13,30 мг/кг -толуол и другие легколетучие органические соединения обнаружены в образцах поднятых с глубины 5м и 17,14 мг/кг - ацетон обнаружен в образцах поднятых с глубины Юм;

- максимальные концентрации: 68,42 - сера, 38,14 -амидопирин, 32,78 - никотин 17,39 - 2-изопропилпиридин, 16,81 мг/кг и другие полулетучие соединения обнаружены в образцах, отобранных на глубине 2,0.. .5,0 м.

На рис. 10 и 11 приведены наиболее характерные эпюры распределения легколетучих загрязнителей по глубине исследуемого участка.

Как показали результаты лабораторного анализа, в наибольшей степени загрязнены горные породы зоны неполного насыщения легколетучими органическими соединениями с максимальными концентрациями 6,35... 106,1 мг/кг на глубине 5 м.

В наибольшей степени загрязнены грунты полулетучими соединениями на глубине 0,2...5м, и характер изменения их концентраций по глубипе свалочных грунтов зарязненного участка примерно одинаковый.

—ЫШвнОП -в- 1

-^-Яиртъи

Рис. 10. Эшора распределения в вертикальном разрезе исследуемого участка, легколетучих органических соединений в свалочном грунте и горных породах

Рис. 11. Эпюра распределения в вертикальном разрезе исследуемого участка, легколетучих органических соединений в свалочном грунте и горных породах

На рис. 12 приведены наиболее характерные эпюры распределения полулетучих загрязнтелей по глубине исследуемого участка.

Радиохимический анализ отобранных проб проводился сцинтилляционным методом. Концентрации техногенных радионуклидов, включая ураи-238, торий-232, калий-40, цезий-137, а также общая (5- активность соответствуют фоновому уровню. На рис. 12 приведены эпюры распределения радиоактивных элементов в свалочном грунте в вертикальном разрезе исследуемого загрязненного участка.

о 1а за м 72 Мг/кг

Рис.13. Эпюра распределения в вертикальном разрезе исследуемого участка

полулетучих органических соединений в свалочном грунте и гориьтх породах

Щ

00 £*р/кг

^ГГв

тагнзнг го

Ни

-м- тор^л-гзг

Рис. 14. Эпюра распределения радиоактивных соединений в вертикальном разрезе исследуемого участка в свалочном грунте и горных породах

С целью исследования распространения загрязняющих веществ по глубине исследуемого участка составлены частные уравнения водного баланса. Уравнение баланса поверхностных вод:

А= (Р + П„) - (Е„ + С + Фа), (29)

где Д1^ - изменение запаса влаги на поверхности свалки за расчетный период; Р -атмосферные осадки; Пп приток поверхностных вод; Е, - испарение с водной поверхности; С - поверхностный сток; Фа - инфильтрация воды в свалочный грунт.

Уравнение баланса влаги в зоне неполного насыщения техногенных грунтов и естественных горных пород примет следующий вид:

ДАУа = (Фа + Ег) - (Т + Еп + ФД (30) где Еп - испарение с поверхности свалочного грунта; где Ег - капилярный отток влаги в зону аэрации естественных горных пород с поверхности грунтовых вод; Фгт -профильтровавшая техногенная влага до уровня грунтовых вод.

Уравнение водного баланса естественных грунтовых вод:

д^/, = (пг+фгт + п„) - (Ег+ог), (з 1)

где Пг - приток естественных грунтовых вод; Пн - приток напорных вод; Ог - отток ■ грунтовых вод.

Как видно из уравнений водного баланса, распространение загрязняющих веществ по глубине грунтового массива происходит главным образом за счет инфильтрационпого вымывания токсикантов с переносом их в нижележащие горизонты. В результате этого произошло серьезное загрязнение тяжелыми металлами и органическими соединениями.

Наиболее опасными органическими соединениями являются: 1.2-дихлорэтан, 1.1.2-трихлорэтан, хлорбензол, цяклогексанон, фенол, относящиеся к 3 классу опасности в соответствии с ПДК и ОБУВ вредных веществ, определяемых для водоемов рыбохозяйственного назначения, бромбензол и анилин, относящиеся к 2 классу опасности.

Для моделирования экологической ситуации, с целью прогноза изменения природной среды под влиянием интенсивной антропогенной нагрузки и оценки эффективности предлагаемых природоохранных мероприятий, использована математическая модель, (32). Предложенная в работах А.И.Голованова математическая модель, наиболее полно отражает комплекс физико-химических процессов, протекающих при миграции загрязнителей через песчаную толщу пород зоны неполного насыщения при воздействии антропогенной нагрузки, которая имеет следующий вид:

с(ш)/ & = д/дг{шО дС/дг) - ЗДО)/ & - дУди (32) где С - концентрация загрязнителя в растворе, г экв/л; ш - объемная влажность пород зоны аэрации, м3 в/м3; Б - коэффициент конвективной диффузии, м 2/сут; дБ/а -интенсивность сорбции (или десорбции) загрязнителя, г экв/л/сут. Как справедливо отмечает А.И.Голованов, данная модель может быть использована не только для долговременных прогнозов миграции загрязнителя, но и при обосновании природоохранных мероприятий по защите подземных вод от загрязнения или снижении интенсивности конвективного переноса движущимся потоком воды.

В качестве расчетной схемы принимаем полуограниченное тело с граничными условиями:

С (г = 0; 0 =С0 при всех I > 0 и С„ (А) = 0, (33) где Со - начальная концентрация загрязняющих веществ в свалочных грунтах, мг/кг; С„ (Уа> - начальная концентрация загрязняющих веществ в породах зоны аэрации, мг/кг.

Рассматривая толщу пород зоны аэрации в качестве сорбционного и гидрофизического барьера, для оценки времени начала загрязнения подземных вод 0) используем полученное А.И. Головановым выражение:

1= [сй(1+а)(8Ш.6)/ау] [1 - ->¡1 -Ь62 ¡(Ы + ] , (34)

где V - промываемоеть пород зоны аэрации, то есть скорость фильтрации, м/сут; а -коэффициент сорбции; X - параметр гидродисперсии, м; Ц - мощность пород зоны аэрации, м.

В условиях несорбируемых средне и-крупнозернистых песков, и при миграции

консервативного загрязнителя (хлорпроизводного органического мигранта), а —> со и X —> 0 выражение (34) преобразуется в следующий вид:

г = й)Ь5/у (35)

Применительно к условиям исследуемого участка, рис. 4.19, при ш = 0,35 и V ~ 450 мм/год (интенсивности инфильтрации с учетом техногенной составляющей) и при Ьб = 1 Ом время напала загрязнения грунтовых вод оценивается 7,8 лет, что объясняет условия конвективного переноса загрязняющих веществ из свалочного грунта в горные породы зон аэрации и полного насыщения.

Достаточно близкие результат были получены при оценке защищенности подземных иод от техногенного загрязнения по формуле, предложенной А.П. Бедоусовым и Д.А. Манукьяном:

1 = тш(1-п)Кр/уу, (36)

где т - мощность пород зоны аэрации, м; п - коэффициент пористости; Кр -коэффициент распределения, л/кг; у - плотность твердой фазы пород зоны аэрации, т/м .

При принятых граничных условия (33), применительно к условиям исследуемого участка время, начала загрязнения грунтовых составит I = 6,5 лет.

Следует отметить, что величина времени до начала загрязнения подземных вод под влиянием сосредоточенного источника распространения загрязнений может рассматриваться как интегральная оценка экологического ресурса (или надежности экологического барьера) зоны аэрации для конкретного вида антропогенного воздействия на ландшафт.

Исходя из того, что наиболее существенным фактором проникновения загрязняющих веществ в различные компоненты ландшафта (в данном случае в подземные воды) является интенсивность инфильтрационного питания в техногенных и естественных условиях, основной целью природоохранных мероприятий должно быть снижение инфильтрационного питания в границах загрязненного участка. Тогда при v —» 0 в (35) и (36) величина 1->°о, что характеризует переход миграции из режима конвективного переноса в режим молекулярной диффузии.

Выполненные исследования схематизации и формализации условий миграции загрязняющих веществ позволили разработать методологию гидротехнических методов и способов снижения не1ативного воздействия импактных источников распространения загрязняющих веществ на природную среду. Как отмечалось ранее, к источникам импактного распространения загрязняющих веществ относятся места накопления и захоронения отходов. Накопление и захоронение твердых отходов производят в специальных могильниках, полигонах, свалках, несанкционированных или стихийных свалках. В наибольшей степени негативное воздействие практически на все компоненты природной среды оказывают санкционированные и стихийные свалки. Методологический подход к проектированию мероприятий по защите окружающей среды заключается в выделении методов и способов защиты компонентов природной среды. К методам снижения вероятности загрязнения природной среды в местах накопления и захоронения твердых отходов можно отнести следующие гидротехнические приемы, направленные на уменьшение инфильтрационного питания: ограждение от притока поверхностных, грунтовых и грунтово-почвенных вод; внутренняя и поверхностная гидроизоляция; поверхностная гидроизоляция; контурная гидроизоляция; понижение уровня техногенных грунтовых вод.

Перечисленные методы снижения загрязнения природной среды в местах накопления и захоронения твердых отходов можно выполнить следующими способами:

создание нагорных, ловчих и нагорно-ловчих каналов; создание системы противофильтрационных экранов; устройство поверхностного противофильтрационного экрана; создание противофильтрационных завес; устройство горизонтального дренажа д ля отвода фильтрата; устройство систем вертикального и горизонтального дренажа.

С целью исключения загрязнения горных пород в зоне аэрации и грунтовых вод, в местах размещения импактных источников распространения загрязняющих веществ необходимо при строительстве новых полигонов устраивать нижний противофилыграционный экран, и по его верху укладывать горизонтальный трубчатый дренаж для отвода инфильтрационных техногенных вод (фильтрата).

В диссертации разработана методика расчета внутреннего горизонтального трубчатого дренажа, расположенного на водоупоре, устраиваемого в основании полигонов обезвреживания и захоронения твердых бьгговых отходов, для сбора и отвода фильтрата из толщи свалочного грунта.

На объемы фильтрата, образующегося в толще полигонов, существенное влияние ■ оказывают атмосферные осадки и плотность складированных ТБО. Уплотнение отходов на свалке снижает проницаемость свалочного грунта, что уменьшает объем образующегося в нем фильтрата, но не решает всех проблем негативного воздействия на окружающую среду. Поэтому на полигонах захоронения ТБО необходимо предусматривать строительство внутреннего дренажа. Схема для расчета горизонтального трубчатого дренажа, располагаемого в основании проектируемого полигона, приведена на рис. Расчет дренажа предлагается вести в следующей последовательности.

Вначале определяют приток фильтрата к дрене, мЗ/ сут, приходящийся на 1 м погонной ее длины,

С^ЯрШд,, (37)

где qp - расчетное инфильтрационное питание, принимаемое как максимальное значение из расчетных значений инфильтрационного питания зимне-весеннего яр(з/в) или летне-осеннего яр(л/о) периодов, м/сут; Р- водосборная площадь полигона, м2; 1др - длина дрены, м.

Рис. 15. Схема для расчета дренажа: а - для одиночной дрены;:1 - тело полигона; 2 - дно котлована; 3 - дрена; 4 -депрессмониая кривая; О - осадки; Е - испарение; Н - напор; яР - фильтрационный приток фильтрата к дрене; К - горизонтальная проекция депрессионной кривой; Вк - ширина котлована; Н - норма осушения

Расчетное значение инфильтрационного питания за зимне-весенний период

ЧР(з/в)=[а О (з/в) - Е(з/В)] / Т(э/В), (38) где а - доля осадков, впитавшихся в почву (в зимне-весенний период, когда грунт еще не оттаял, а=0,6, в летне-осенний период а = 1,0); 0(з/в) - осадки за зимне-весенний

расчетный период, приведенные к 10%-й обеспеченности, мм; Е(з/В, - испарение с поверхности полигона ТБО за зимне-весенний расчетный период; Т(з/В^ продолжительность зимне-весеннего периода, сут.

Осадки за зимне-весенний расчетный период, приведенные к 10%-й

обеспеченности, ~ " - ____

0,;„, - О0 pik (39) где Оо - среднешгоголетяее значение осадков 50%-й обеспеченности, определяемое по справочнику; pi- процентное распределение элементов водного баланса для осадков за зимне-весенний период;

к - коэффициент, учитывающий изменение количества осадков при переходе к другой расчетной обеспеченности, k = f(Cvi ), Cvi - Cv v, Cv - коэффициент вариации, определяемый по справочнику, равный 0,3...0,5; v - поправочный коэффициент, при площади водосбора F= О...50 га, v = 1,25.

Испарение с водной поверхности полигона ТБО за зимне-весенний период, мм,

=ЕЙ Р2 1ч, (40)

где Ео - испарение с водной поверхности, принимают по справочной литературе, мм; р2 - процентное распределение элементов водного баланса; ki - коэффициент приведения испарения с водной поверхности к испарению с поверхности полигона ТБО, к, =0,7.

Осадки за летне-осенний расчетный период, приведенные к 10%-й обеспеченности 0(л/0) = Оо рз к (41)

где рз - процентное распределение элементов водного баланса для осадков летне-осеннего периода.

Испарение с поверхности полигона за летне-осенний период

Е(л/Р> =Е„ р4 к (42)

где р4 - процентное распределение элементов водного баланса для испарения с водной поверхности за летне-осенний период.

Расчетное инфильтрационное питание за летне-осенний период Чр(л/0) = [а 0(л/о) - Ь(„/0)] / 1 (л/о), (43) где Т(л/С) - продолжительность летне-осеннего расчетного периода, сут.

За расчетное значение инфильтрациошюго питания принимается максимальное значение из расчитанных по формулам (4.15) и (4.20).

После этого можно определить положение кривой депрессии па границах полигона. При устройстве одиночной дрены, расположенной в середине основания полигона, высота выклинивания депрессионной кривой на откосе полигона

Н- ^QR/Kr , (45)

где R - горизонтальная проекция кривой депрессии, м; Kf - осрсднешшн коэффициент фильтрации свалочного грунта, м/сут.

В случае высокого подъема депрессионной кривой и высачивания фильтрата на откосах полигона, одиночной дрены, расположенной посередине основания полигона, недостаточно. Поэтому необходимо рассмотреть устройство нескольких дрен. Тогда, задаваясь требуемой нормой осушения тела полигона Н¡. вычисляют междреиное расстояние, м,

В = 2Hi jKj]~q~r , (46) Следовательно, для обеспечения требуемой нормы осушегшя расчетное число дрен

N = BK/B, (47)

где В„ - расчетная ширина (длина) котлована, м; В - междренное расстояние, м. Уточненное междренное расстояние, м

B,=BK/N. (48)

Затем определяется удельный приток фильтрата, приходящийся на 1 м погонной длины дрены, мЗ/сут,

д.^рМдрК (49)

Расход фильтрата в устье дрены:

(¿уы^С}^^ (50)

Задаваясь значением продольного уклона дрены, по справочнику подбирают соответствующий внутренний диаметр дренажных труб.

Собираемый и затем отводимый дренажной системой фильтрат токсичен, поэтому перед сбросом в природную среду его очищают от загрязняющих веществ.

Для более полного снижения инфильтрационного питания техногенных грунтовых вод в теле полигона необходимо выполнить следующий комплекс работ.

В период строительства по периметру полигона необходимо устройство системы нагорно-ловчих каналов со сбросом поверхностных вод из них в водопоглощающие колодцы.

После завершения эксплуатации полигонов необходимо произвести их перекрытие. Перекрытие должно включать систему чередующихся гидроизоляционных и фильтрующих слоев, обеспечивающую максимальное отведение поверхностных вод с территории полигона.

Исследуемый в диссертации загрязненный участок можно отнести к категории несанкционированных свалок отходов.

Как было отмечено ранее, наиболее существенным фактором проникновения загрязняющих веществ в различные компоненты ландшафта является интенсивность инфильтрационного питания, и основной целью природоохранных мероприятий должно быть обеспечение снижения инфильтрационного питания в границах загрязненного участка, учитывая факт, что при V—> 0 в (35) и (36) величина 1->оо, что характеризует переход миграции из режима конвективного переноса в режим молекулярной диффузии.

Существенного снижения инфильтрационного питания можно добиться путем устройства противофильтрационного экрана и системы нагорных каналов, предназначенных для отвода поверхностного стока. Поверхностный нротивофильтрационный экран, устраиваемый по верху загрязненного участка, должен состоять из системы чередующихся герметизирующих и фильтрующих слоев.

Можно использовать в качестве герметизирующего слоя устройство глиняного замка, состоящего из двух слоев глины с Кг = 10 ... 10"6м/с, отсыпаемых в два слоя, толщиной не менее 0,25 м каждый из условия производства работ, на предварительно спланированную поверхность загрязненного участка, рис. 16.

Рис. 16. Прогнозируемое изменение концентраций тяжелых металлов, легколетучих органических веществ, полулетучих соединений, радиоактивных элементов, общей Р - активности после проведения рекультивации: 1 - свалочный грунт, 2 -горные породы зоны аэрации, 3 - зона насыщения, 4 - глиняный экран, 5 - фильтрующий материал, 6 - потенциально-плодороднй слой грунта, 7 - плодородный слой почвы, т/м -

тяжелые металлы, л/л - легколетучие оргаиичеекие вещества, п/л - полулетучие соединения, р/а - радиоактивные вещества, р - общая активность.

____ В качестве дренирующего слоя, отсыпаемого по верху глиняного замка, можно

использовать гравийно-щебепочную подушку, толщиной 0,2...0,3 м. По верху дренирующего слоя необходимо отсыпать слой потепциально-плодордного грунта толщиной 0,3...0,б м, а зависимости от последующего нелепого использования рекультивируемого участка. В качестве потенциально плодородного грунта можно использовать супесь, суглинок н др. С целью обеспечения последующего биологического этапа рекультивации нарушенного участка по верху экрана отсыпают плодородный слой почвы толщиной не менее 0,15м.

В завершающую стадию следует включить мероприятия по отводу поверхностного стока, поступающего на рекультивируемую территорию с выше расположенных участков. Обычно подобным мероприятиям предшествует строительство нагорно-ловчего канала или водоотводных каналов. Сброс вод пз каналов желательно осуществлять в водопоглащающие колодцы, устраиваемые пиже рекультивируемых участков.

В биологический этап рекультивации нарушенного участка необходимо включить мероприятия, направленные на реабилитацию и восстановление земель, выполняемые вслед за нанесением почвенного слоя, за счет возделывания однолетних и многолетних травосмесей с неглубокой корневой системой. Продолжительность биологического этапа рекультивации обычно составляет от 2 до 5 лет, в зависимости от климатических условий и степени предварительной очистки реабилитируемого участка.

Биологические методы рекультивации загрязненных земель предполагают фитомслиорацию загрязненных земель и формирование внешнего вида природно-технотенного ландшафта, и являются завершающей стадией : восстановления благоприятной экологической ситуации на загрязненных и прилегающих к ннм землях.

В местах захоронения отходов отмечается заметное ухудшение экологической обстановки, связанное с загрязнением практически всех компонентов природной среды: атмосферы, почвенного покрова, поверхностных и подземных вод. В связи с этим, в местах утилизации отходов необходимо организовывать мониторинг, представляющий собой систему дискретных и непрерывных наблюдений за состоянием природной среды и ее оценки для своевременного выявления и устранения негативных процессов, с пелыо осуществления комплекса эффективных природоохранных мероприятий на основе оперативных и среднесрочных прогнозов состояния природной среды.

В четвертой главе разработаны критерии выбора способов и методов восстановления экологического состояния водных объектов.

Возможность водных объектов поддерживать экологически устойчивое состояние в условиях постоянной антропогенной нагрузки характеризуется предельно допустимой величиной антропогенной нагрузки на него. На величину предельно допустимой антропогенной нагрузки на водный объект оказывает влияние: целевое его использование, морфо- и гидрометрические показатели, тип питания, наличие стратификации, уровень минерализации, трофности, показатели сапробпости, токсобности и др.

Одним из направлений повышения ассимилирующей способности водного объекта служит ограничение поступления загрязняющих веществ (очистка сбросов, ликвидация очагов концентрированного загрязнения). Другое напрвление - доочистка поверхностного стока и сбросов в акваториях водных объектов инженерными методами до безопасных значений.

Для этого предлагается проводить следующие мероприятия: инвентаризация и привязка на местности всех источников распространения загрязняющих веществ; установление роли каждого источника распространения загрязняющих веществ в формировании качества воды водного объекта и разработка норматива предельно допустимого вредного воздействия на водный объект применительно к качеству

сбрасываемых поверхностных и сточных вод; разработка мероприятий, направленных па снижение концентраций загрязняющих веществ, воздействующих на водный объект, по каждому источнику распространения загрязняющих веществ.

В водных объектах функционируют природные процессы самоочистки, но их возможности небезграничны. Стабилизировать или активизировать эти процессы без специального инженерного вмешательства, особенно в малых водных объектах, не удается по ряду причин.

В качестве инженерных мероприятий предлагается создание в водных объектах режимов, обеспечивающих эффективное функционирование различных очищающих процессов, а таюке ликвидация источников руслового загрязнения.

К инженерным методам активизации очищающих процессов в водных объектах можно отнести: создание биоводохранилищ с целью окисления и минерализации органических загрязнений и очистки воды от других загрязняющих компонентов; устройство прудов-отстойников для осаждения взвесей; реализацию очищающих ■ процессов замедлением двюкения воды за счет создания русловых бъефов; активизацию окислительных процессов за счет насыщения воды кислородом аэраторами различной конструкции; очистку воды от загрязнителей посредством устройства проточных мелководий-биоплато, биолагун; очистку воды фильтрованием через грунт или химически активные засыпки; использование биофильтров и фильтров, устраиваемых по дну и берегам в русловой части водного объекта.

Все перечисленные методы являются инженерной интерпретацией существующих в природе аналогов. В качестве технических средств, обеспечивающих достижение перечисленных целей, используют водоочищающие гидротехнические сооружения, формирующие необходимые условия функционирования очищающих процессов в водных объектах.

Для очистки воды от взвешенных минеральных частиц и загрязняющих веществ устраивают так называемые верховые пруды-биоотстойники. В среднем течении малых рек устраивают пойменные водохранилища-биоотстойники, предназначенные для очистки воды от взвешенных минеральных частиц, загрязняющих веществ, а также для выравнивания стока.

С целью очистки от загрязнений воды в малых реках, подверженных антропогенному воздействию, можно использовать так называемые фильтрующие плотины и запруды с добавлением специального материала, например, природного цеолита, вступающего во взаимодействие с химическими веществами, содержащимися в очищаемой воде.

Использование фильтрования через грунт в естественных условиях сопряжено с определенными трудностями из-за слабой водопроницаемости материала, из которого возводят фильтрующие плотины и запруды, а также нестабильности процесса фильтрования за счет кольматации и осаждения наносов

Достаточно хороших результатов очистки воды в малых реках можно достичь путем устройства каскада подпертых бьефов в пределах русла без выхода на пойму и аэрирования. Длину бьефа и высоту перепада-аэратора определяют из условия обеспечения очищающих процессов и топографии.

Русловые запруды и полузапруды представляют собой располагаемые в пределах русла переливные камненабросные плотины. Эффект очистки воды при устройстве русловых запруд и полузапруд аналогичен эффекту, достигаемому при устройстве русловых бьефов с аэраторами.

Для очистки водных объектов, загрязненных различными химическими веществами, в том числе и тяжелыми металлами, используют биоплато, которые устраивают по берегам или в русле малых рек.

Береговые биоплато располагают по берегам реки, образуя мелководные участки путем вертикальной планировки прибрежной полосы. Русловые биоплато имеют вид

мелководья, полностью перегораживающего русло реки и расширяющегося в результате планировки береговой полосы,

Основные размеры бпоплато зависят от его очищающей способности, гидравлических и гидрологических условий водного объекта.- Отмирающую водную растительность в процессе эксплуатации бпоплато скашивают и удаляют. """

Эффект очистки достигается за счет прохождения загрязненной волы через мелководный участок, засаженный водными растениями-сапрофитами.

Особенностью процессов самоочистки, протекающих в акваториях естественных водных объектов, является их низкая интенсивность, эффективность которой достигается лишь при невысоких начальных концентрациях загрязняющих веществ.

Возможны случаи, когда очистка от некоторых компонентов загрязняющих веществ в акваториях водных объектов не происходит вообще. Например, водные объекты, подверженные большой антропогенной нагрузке, имеют загрязненные донные отложения. Поэтому после ликвидации первичных источников загрязнения подобные донные отложения вызывают вторичное загрязнение водного объекта. С целью ликвидации источников вторичного загрязнения необходимо произвести работы но извлечению загрязненных донных отложений, их обезвреживанию и утилизации.

Изъятие донпых отложений с из водных объектов осуществляют в нескольких случаях, когда: донные отложения накопились в объемах, при которых становится невозможным дальнейшее эффективное использование водного объекта; накапливаемые донные отложения могут использоваться в качестве нерудных строительных материалов или органо-минералъных удобрений, например сапропель; донные отложения в своем составе накопили критические концентрации загрязняющих веществ и способны вызывать вторичное загрязнение водного объекта, а использование других методов избавления от их негативного воздействия нет. После принятия решения об изъятии донных отложений необходимо решить целый ряд организационных вопросов: определение объемов и продолжительности выполнения работ по очистке водного объекта, выбор способа производства земляных работ, подбор площадок под сооружения размещения донных отложений после их изъятия и другие вопросы.

Объем донных отложений, подлежащих разработке (изъятию), их качество и характер их последующей утилизации определяют на основе результатов проводимых инженерно-экологических изысканий.

Изъятие донных отложений из водного объекта осуществляют механизированным и гидромеханизировапным способами.

Достаточно часто очистку от донных отложений малых водоемов с объемом воды до500 тыс. м3 осуществляют механизированным способом с производством земляных работ "насухо". Это требует предварительного их опорожнения, отвода вновь поступающей воды с поверхностным и грунтовым стоком, проведения мероприятий по осушению донных отложений нарезкой в них дренажных траншей и водоотводных каналов.

Одним из существенных вопросов, решаемых при организации производства земляных работ "насухо", является выбор способа опорожнения водоема и опенка продолжительности опорожнепия.

На выбор способа опорожнения влияют многие факторы: топография котловины и прибрежных территорий, геометрические размеры водоема в плане и глубина воды в пем, характер водного питания, происхождение водного объекта (природный или искусственный), наличие водосбросных сооружений, входящих в состав водохранилихцных гидроузлов, и др.

В практике водохозяйственного строительства известно достаточно много приемов осушения (опорожнения) водоемов. Опорожнение водоемов выполняют через: донный водовыпуск, сифонный водовыпуск, устраиваемый на период производства земляных работ, через проран, выполняемый в теле плотины, или с помощью канала, отрываемого в

грунтовом береге природного водоема, с отводом воды в пониженные участки рельефа местности, а также откачкой воды насосами.

После сброса или откачки воды необходимо поддерживать водоем в осушенном состоянии на протяжении всего срока производства работ. Для этого в донных отложениях по дну водоема устраивают систему открытых осушительных каналов с отводом дренажных вод в сторону донного водовьшуска или прорана, а в остальных случаях в колодец-приямок с последующей откачкой воды из него насосом. Особенность технологии строительства осушительных каналов в водонасьпценных донных отложениях после опорожнения водоема заключается в правильной их трассировке и расположении только в выемке. При этом, необходимо соблюдать очередность и последовательность строительства каналов: от "старшего" к "младшему" и снизу вверх против течения. Расстояние между каналами-дренами надо увязывать с рабочими параметрами экскаваторов, которыми будет вестись массовая разработка донных отложений. Расстояние между каналами принимают 2(0,8...0,9)1^™* , из-за того, чтобы за один ' проход разработать пространство от одной дрены до другой (Яр™3* - максимальный радиус копания экскаватора)

При очистке водоемов не менее важным вопросом организации производства работ является выбор места для размещения сооружений складирования донных отложений и определение размеров отводимой для этих целей площадки.

На выбор места влияют многие факторы: качественный и химический состав донных отложений, характеризующий степень их загрязнения, их объем, способ разработки, геометрические формы и размер водоема, рельеф поймы и прибрежных территорий и другие факторы. На первое место можно отнести физико-химические свойства донных отложений, определяющие пригодность продуктов заиления к последующему использованию в качестве удобрения или нерудных строительных материалов. Известно, что донные отложения многих пресноводных озер и некоторых водохранилищ по своим физико-химическим показателям относятся к сапропелям, которые обладают свойствами органо-минеральных удобрений. Минеральные илы и песок используют в строительстве. Донные отложения, вызывающие вторичное загрязнение компонентов природной среды, после их изъятия необходимо размещать в специальные илохранилища-могильники.

Таким образом, физико-химические свойства, механический состав донных отложений и степень их загрязненности определяют временный или постоянный характер их складирования: временный - подразумевает последующее использование донных отложений на удобрение или в строительстве, постоянный - захоронение с целью их обезвреживания.

При временном характере складирования донных отложений, независимо от способа производства работ, илохранилшце располагают на достаточно высоком не затапливаемом паводковыми водами месте, обеспечивающем процесс естественного их обезвоживания с доведением складируемого материала до состояния кондиционного удобрения или строительного материала.

В случае непригодности донных отложений для использования их в качестве удобрения, строительных материалов или при отсутствии их потребителя, для размещения илохранилища-гидроотвала используют мелководные участки самого водоема, или для их размещения стараются приспособить естественные понижения, например, овраги, балки, тальвеги и другие участки, находящиеся невдалеке от очищаемого объекта.

В диссертации приведена систематизация и подробные теоретические проработки особенностей производства земляных работ при очистке водных объектов от донных отложений, включая механизированный способ очистки водоемов с производством земляных работ "насухо", механизированный способ очистки водоемов без опорожнения, очистку водоемов землесосными снарядами.

Для проектирования производства по очистке водных объектов от донных

отложений землесосными снарядами разработаны алгоритмы расчета гидротранспорта пульп, образованных донными отложениями, содержащими в своем составе преобладающее количество полидисперсного материала и органического вещества. При разработке донных отложений с высоким содержанием - органического вещества стандартными земснарядами плотность образующихся пульп при этом практически не отличается от плотности воды. Поэтому для расчета диаметра пульпопровода разработана методика и алгоритм расчета гидротранспорта подобных пульп.

Наиболее ответственным звеном в технологии очистки водоемов от донных отложений является памыв их в илохраншшще-гидроотвал, так как донные отложения, особенно малых водных объектов в свом составе содержат до 40% частиц диаметром менее 0,05 мм.

В диссертации предложена технологическая схема осаждения подобных пульп в отстойниках, сооружаемых перед намывом сразу же на проектную высоту, рис.17.

При крупности частиц диаметром d-0,005 мм, подлежащих осаждению в прудке-отстойнике, гидравлической крупности или скорости осаждения в спокойной воде частиц U = 0,123'10"4 м/с, время, в течение которого произойдет их осаждение на требуемую глубину Н> 0,2 м, определяется:

T=H/U (51)

Сброс осветленной воды осуществляют с верхних горизонтов прудка-отстойника глубиной Н = 0,15...0,2м.

По пути следования от места вылива пульпы до прудка-отстойннка ее количественный состав постоянно меняется за счет потерь на фильтрацию и инфильтрацию свободной воды и частичного попутного осаждения более крупных частиц твердого стока. С учетом этого, расход пульпы в прудке-отстойнике будет несколько отличен от первоначального ее расхода в момент вылива из пульпопровода и примет значение Qnp.

Частицы диаметром d< 0,005 мм в прудке отстойнике за время Т проходят путь и оседают на глубину Н>0,2 м. При этом величина средней скорости движения осветляемой воды в прудке отстойнике и определяется:

и„„ = 2 Q„p /3B„,,h , (51) где Б1ф - ширина прудка-отстойника по урезу воды в створе сбросных колодцев; h -глубина воды в прудке отстойнике, принимаемая равной 0,3...0,4 м.

Тогда длина пути L«, на котором произойдет осаждение класса частиц с d < 0.005 м на глубину Н>0,2 м, определится

Loe - v„p Т (52)

Осаждение частиц требуемого класса будет обеспечено при выполнении условия: Loe á L-ф, где Ьф - расстояние от точки вылива пульпы до створа сбросных колодцев.

В диссертации рассмотрены особенности складирования (утилизации) донных отложений. содержащих загрязняющие вещества, при производстве работ механизированным и гидромеханизированным способами,

Технология складирования донных отложений, содержащих загрязняющие вещества, отличается от традиционных технологий и имеет свою специфику. Донные отложения, разрабатываемые экскавацией со дна очищаемого водоема, имеют относительную влажность в природном сложении от 30 до 70%, в зависимости от содержания органического вещества (чем большее содержание органики в донных отложениях, тем выше их влажность при одной и той же консистенции) и сравнительно низкую несущую способность. Учитывая слабую несущую способность, их загрузку в нлохраншшще желательно вести поярусно, с высотой каждого яруса 2...2,5 м и изоляцией каждого слоя несвязным минеральным грунтом толщиной до 0,5 м, что позволяет обеспечить проходимость строительной техники в процессе производства работ и повысить несущую способность нагружаемого илохранилища в целом. В связи с этим,

илохраншшще устраивают в полувыемке. Отметка заглубления илохранилища определяется потребностью в минеральном грунте, используемом для строительства ограждающих дамб, послойной изоляции укладываемых донных отложений, и уровнем залегания уровня грунто-вых вод. Уровень грунтовых вод должен бьгть ниже днища илохранилища на 1 м и более.

Рис. 18. Схема намыва донных отложений в илохранилшце: 1 -распределительный пульпопровод; 2 - поток пульпы по пути следования к прудку-отстойнику; 3 - прудок-отстойник; 4 - пляж намыва; 5 - намытый материал; б - сбросной колодец; 7 -водоотводная труба; 8 - ось ограждающей дамбы; 9 - водоотводная труба.

В процессе заполнения илохранилища за счет поступления атмосферных осадков образуется избыточная влага, которая постепенно скапливается в его основании, образуя токсичный фильтрат. Поэтому для исключения загрязнения поверхностных и грунтовых вод необходимо предъявлять требования по водопроницаемости основания илохранилища. Основание днища илохранилища должно иметь слой глинистого грунта толщиной не менее 0,5 м с коэффициентом фильтрации не более 10"5 см/с (0.0086 м/сут.) или противофильтрационный экран.

Перед устройством противофильтрационного экрана основание илохранилища предварительно выравнивают и выполняют его планиовку с небольшим уклоном в сторону дренажной траншеи, рис. 19. По верху изолирующего слоя укладывают защитный (переходный) слой грунта толщиной не менее 0,2 м. Сверху защитного слоя отсыпают фильтрующий слой из зернистого материала, выполняющего роль пластового дренажа. Пластовый дренаж соединен с дренажной траншеей, устраиваемой вдоль длинной стороны илохранилища. На дне дренажной траншеи укладывают перфорированную трубу с уклоном в сторону резервуара-накопителя, устраиваемого за пределами илохранилища, из которого периодически производят откачку фильтрата в автоцистерну для отправки на очистные сооружения.

Из очищаемого водоема донные отложения природной влажности доставляют в илохранилшце на временные разгрузочные площадки. В качества временных разгрузочных площадок используют подготовленное днище илохранилища или верх изолированного минеральным грунтом яруса.

Ярусы заполняют отдельными картами. Ширина каждой карты назначается равной максимальному значению радиуса выгрузки экскаватора. Длину карты принимают равной длине илохранилища. Вначале карта загружается донными отложениями, а затем засыпается изолирующим слоем минерального грунта.

Минеральный грунт из временных отвалов, сформированных из грунта, ранее вынутого в основании илохранилища, доставляют в зону действия одноковшового экскаватора, с помощью которого ведут его отсыпку по верху в пределах карты утилизируемых донных отложений.

После заполнения первого яруса, в той же последовательности ведут загрузку второго и последующих ярусов, заполняя илохранилище до проектных отметок.

- После заполнения илохранилища до проектных отметок его перекрывают кровлей, состоящей из прозивофйлътрационного глиняного экрана толщиной не менее 0,5 м, укладываемого по верху последнего яруса заскладированных донных отложений. Далее по верху противофилырацнонного экрана укладывают фильтрующий слой, потенциально плодородного грунта, плодородный слой почвы соответственно 0,2, 0,3 и не менее 0.15м. С целью снижения эрозионных процессов поверхность илохранилища я откос ограждающей дамбы засевают дернообразующими травами.

Рис.19. Схема складирования донных отложений, содержащих загрязняющие вещества в отвал.

1 - очищаемый водоем; 2 - уровеньгрунтовых вод; 3 - ограждающая дамба; 4-водоупорное основание илохранилища; 5 - пластовый дренаж; 6 - дренажная траншея; 7 -дренажная труба; 8 - противофильтрационный экран; 9 - - донные отложения; 10 -

изоляционные слои минерального грунта.

В качестве примера рассмотрим работу по расчистке р. Клязьмы землесосными снарядами. Река была заилена и загрязнена сбросными водами со старинных фетровых фабрик. Разрабатываемые землесосным снарядом донные отложения, состоящие из мелкодисперсных илов с остатками красителя и шерсти, невозможно было уложить намывным способом в обычный гидроотвал (илохранилнше).

С целью лучшего осаждения загрязненных донных отложений был предложен способ намыва их в гидроотвал, поделенный продольными перегородками на секции (не менее 3), рис.20.

Каждая секция была оборудована индивидуальными отводами от распределительного пульпопровода с задвижкой и колодцем для сброса осветленной воды. Заполнение гидроотвала донными отложениями производилось поочередным наполнением пульпой каждой секции, подаваемой от землесосного снаряда производительностью 1200 м3/ч (по воде) при закрытых сбросных колодцах. Заполнение одной секции производилось в течение суток, в двух других предварительно заполненных секциях происходило осаждение грунта в неподвижной воде. Сброс осветленной поды производился с малым расходом после отстоя пульпы в течение 24...48 ч, освобожденные от осветленной воды секции, после слива вновь поочередно заполнялись пульпой. При такой технологии намыва грунта достигалось достаточно хорошее осветление сбросной воды, и вторичного загрязнения очищаемого водного объекта не наблюдалось. Основной недостаток данного способа заключается в постоянном маневрировании шандорами водосбросных сооружений как в период заполнения секции пульпой, так и при сбросе осветленной воды.

В последствии были проведены лабораторные исследования по совершенствованию технологических приемов намыва мелкодисперсных донных отложений в илохраншгаща-накопители. Хорошие результаты были получены при намыве подобных пульп в илохранилище-накопитель, в котором дамбы обвалования построены на проектную высоту с уплотнением грунта, а образовавшееся при этом пространство поделено поперечными перегородками на секции, рис.21.

Рис. 20. Технологическая схема намыва загрязненных донных отложений в систему параллельных секций гидроотвала: 1 очищаемый водный объект; 2 - земснаряд; 3

- плавучий пульпопровод; 4 - дамбы обвалования отстойника; 5 - параллельные секции; 6

- внутренние перегородки; 7- сливной патрубок с задвижкой; 8 - сбросной колодец; 9 -распределительный пульпопровод; 10 - магистральный пульпопровод; 11- плавучий пульпопровод; 12-траншея для отвода осветленной воды; 13-биоплато.

Высота внутренних перегородок назначалась несколько ниже основных дамб обвалования из условия недопущения перелива пульпы через их гребень. В последней секции был сооружен водоотводной колодец, построенный сразу на проектную высоту гидроотвала. В первую секцию был подведен распределительный пульпопровод.

Рис. 21. Технологическая схема намыва загрязненных донных отложений в систему последовательных секций гидроотвала: 1 очищаемый водный объект; 2 -биоплато;.3 - секции отстойника; 4 - дамбы обвалования отстойника; 5 -распредедителный пульпопровод; б - сбросиой колодец; 7 - магистральный пульпопровод; 8 - плавучий пульпопровод; 9 - земснаряд.

Намыв осуществлялся непрерывной подачей пульпы в первую секцию. После заполнения первой секции частично осветленная пульпа в первой секции перетекала во

вторую секцию с постепенным ее наполнением. После наполнения второй секции начинался перелив пульпы через перегородку третьей секции, заполняя ее до проектных отметок. После наполнения всех трех секций пульпой на проектный уровень открывали верхние шандоры водосбросного колодца и начинали производить сброс осветленной воды с верхних горизонтов илохранилшца-наконителя. Дальнейший процесс" намыва донных отложений продолжался непрерывно при наполненных пульпой секциях и сбросе осветленной воды с верхних горизонтов наполненной третьей секции. В процессе намыва обеспечивалось полное осаждение намываемого материала, а сбрасываемая пода практически не содержала взвесей.

Водные объекты по своей природе чрезвычайно динамичны. Их положение и состояние постоянно изменяются. Понятия окончательного состояния водного объекта пе существует. Поэтому постоянно возникает необходимость проведения целого ряда дополнительных работ по обустройству берегов практически любого водного объекта.

Вопросам теории берегоукрепления посвящено мпого работ как у нас в стране, так и за рубежом. Крепление берегов только инженерными методами противоречит естественному процессу развития водного объекта. Однако применение чисто биологических методов закрепления берегов, включая высадку тростника, черенков ивняка, посев травянистых растений, требует достаточно большого промежутка времени, а поэтому недостаточны для укрепления берегов, подверженных опасности разрушения.

Для обеспечения сохранности береговых склонов применяют их облицовку, защищающую от: воздействия волн, продольного течения воды, ледяного припая, ледохода, а в надводной зоне - ветровой и водной эрозии. Для повышения устойчивости берет овых склонов подверженных суффозионным воздействиям, возникающим в результате выхода на поверхность грунтовых вод, а также при замерзании и оттаивании воды в переувлажненных грунтах, требутся устройство откосных дренажей на всем протяжении выклинивания грунтовых вод. Устройство дренажа пе исключав! необходимости последующего крепления откосов в соответствии с гидрологическим режимом водного объекта.

В условиях незначительной интенсивности размыва подводной зоны береговых откосов, являющейся наиболее сложной для осуществления берегоукрепительных работ, их укрепление выполняют устройством опоясков и контрбанкетов для крутых откосов, каменной наброской. Укрепление пологих береговых склонов осуществляют железобетонными плитами и тюфяками. Между разными типами крепления по высоте склона устраивают промежуточные бермы, а в подошве крепления - упоры.

Достаточно большое распространение получили железобетонные плиты. Каменные крепления применяют при наличии на месте камня. Устройство крепления подводных откосов из железобетонных плит и тюфяков требует предварительной планировки закрепляемой поверхности путем отсыпки гравийно-щебеночной пли гравийной подготовки.

Опояски устраивают методом отсыпки каменных материалов непосредственно в воду без предварительной подготовки гагатгровки откоса.

В настоящее время в практике гидротехнического п водохозяйственного строительства широкое распространение получили берегоукрепительные конструкции, выполняемые из коробчатых габионов или матрасов.

Тип и конструкцию крепления откосов выбирают в соответствии с положением каждой зоны берегового склона по отношению к уровню воды, характером воздействия водного потока, инженерно-геологическими и климатическими условиями, с учетом метода производства работ, использования местных строительных материалов, требований благоустройства, судоходства и др.

Наибольший успех достигается при использовании комбинированных методов защиты берегов представляющих сочетание технических средств берегоукрепления с биологическими методами. Эффективность последующего использования прибрежной

территории обеспечивается устойчивостью береговой линии водного объекта. Берега должны обладать достаточной устойчивостью в неукрепленном состоянии, для этого они должны быть выположенны для достижения ими устойчивого состояния.

Устойчивое состояние береговых склонов, находящихся под водой и в зоне переменных уровней, обеспечивается при их крутизне от 1:1,5 до 1: 5,0 при высоте откоса до 10 м, в зависимости от вида грунта. Значения устойчивой крутизны надводной части береговых склонов должны быть не более 1:1,25 ...1:1,75.

Для защиты надводной зоны береговых склонов применяют биологические (растителыше) покрытия: залужение склонов и посадку древесно-кустарниковой растительности.

Для зоны переменного уровня береговых склонов водных объектов и выше желательно применять также биологическое крепление с подбором видов растений, наиболее устойчивых к условиям временного затопления (при скоростях течения менее 1 м/с, высоте волны до 0,25 м и незначительном ледоходе). При скоростях течения от 1 м/с до 4 м/с, высоте волны до 1,25 м и отсутствии явлений ледяного припая желательно применять габионы и, в отдельных случаях, железобетонные плиты крепления.

Прибрежная растительность успешно выполняет функции по укреплению береговых склонов, препятствует стоку поверхностных вод, ослабляет эрозионные процессы. Для закрепления береговых склонов от разрушений желательно использовать посадку ивовых пород деревьев, которые достаточно хорошо укрепляют почву образующейся корневой системой. Посаженные и разросшиеся растения требуют постоянного квалифицированного ухода, без которого невозможно обеспечить их берегоукрепляющее действие в течение длительного времени.-

Габионы и матрасы, аккумулируя в себе частицы грунта, приобретают еще большую прочность и становятся частью природного ландшафта. Сетка двойного кручения позволяет данным конструкциям противостоять внешним нагрузкам без разрыва, поглощать возможные осадки грунта основания без разрушения самого берегового укрепительного сооружения.

Высокая проницаемость конструкций из габионов исключает возникновение гидростатических нагрузок. Высокая проницаемость и устойчивость делает конструкции из габионов идеальными для защиты берегов. Эффективность защиты берегов габионами возрастает с годами, т.к. со временем происходит заполнение порового пространства частицами грунта и зарастание их растительностью.

Завершающим элементом в восстановлении экологического состояния водных объектов является организация водоохранной зоны. Водоохранной зоной является часть прибрежной территории, прилегающей к акваториям рек, озер и водохранилищ, в пределах которой устанавливают специальный режим, направленный на предотвращение загрязнения, засорения и заиления водных объектов.

Водоохранная зона создается как составная часть природоохранных мероприятий, направленных на улучшение гидрологического режима, технического состояния водных объектов и благоустройство их пойменно-прибрежных территорий. В состав водоохранных зон включают поймы, надпойменные террасы, бровки и крутые склоны коренных берегов, а также балки и овраги, непосредственно впадающие в речную долину или озерную котловину.

В пределах водоохранных зон по берегам рек, озер и водохранилищ выделяются прибрежные полосы, представляющие собой территорию строгого ограничения хозяйственной деятельности.

Размеры водоохранных зон и прибрежных полос определяются с учетом физико-географических, почвенных, гидрологических и других условий, а также интересов всех водопользователей.

Для озер и водохранилищ минимальную ширину водоохранных зон (считая от среднемноголетнего уреза воды в летний период) принимают в зависимости от площади

акватории: для малых водоемов, имеющих площадь акватории до 2 км ширину

водохранной зоны принимают равной 300м.

Прибрежные полосы, как правило, должны быть заняты древесно-кустарниковой растительностью или залужены.

В питой главе диссертации рассмотрена эколого-экономическая оценка процесса формирования загрязнения водных ооъектов с учетом определения предотвращенного ущерба за счет проведения природоохранных мероприятий.

Пока сохраняется способность водных объектов к ассимиляции поступающих загрязняющих веществ, не происходит существенного изменения качества воды в них. Это объясняется тем, что в природе активно идет биологическое окисление углеводородов, в том числе и нефти, разложение продуктов органического синтеза, поглощения тяжелых металлов. Эти процессы осуществляются биотой - консорциумами организмов различных таксометрических групп, сложившимися при самоочистке водных обьектов.

Возможности биологической очистки, ю есть удаления загрязнителей посредством стимуляции деятельности биоты, не беспредельны. Так как загрязнения любых чипов при самоочистке водных объектов в конечном счете (в виде продуктов жизнедеятельности и отмерших тел микроорганизмов, растений и питающихся ими животных) оказываются сконцентрированными на дне, в детрите, в иловой массе, возможно вторичное загрязнение. То есть наступают моменты, когда величина антропогенной нагрузки на водный объект превышает ее допустимую величину.

Снижения антропогенной нагрузки, способствующей восстановлению экологической обстановки в водных объектах, можно добиться путем осуществления комплекса организационных и природоохранных мероприятий, выполняемых на водосборе, прибрежных и пойменных территориях и непосредственно в пределах акватории водных объектов.

Все загрязняющие вещества являются следствием хозяйственной деятельности человека и продуктом действия вполне определённого источника загрязнения, а поступление большей их части в водные объекты осуществляется неорганизованным поверхностным стоком. В связи с этим организационные мероприятия, направленные на сокращение поступлений загрязняющих веществ в водные объекты, должны включать в первую очередь систему штрафов за неорганизованный сброс загрязняющих веществ в водные объекты, в объемах превышающих установленные предельные нормативы сброса..

В соответствии с методическими указаниями по разработке нормативов предельно допустимых воздействий на поверхностные водные объекты (утв. МПР РФ, Госкомэкологии РФ, 26 февраля 1999 г.), плату за неорганизованный сброс загрязняющих веществ в размерах, не превышающих установленные природопользователю предельно допустимые нормативы сбросов, определяют:

п

П„ вод ~ ^ К„„Д Сн> вод М; вод, при М, вод < М[1] вод, (53)

<«1

где Пц ши - плата за сбросы загрязняющих веществ в размерах, не превышающих предельно допустимые нормативы сбросов (руб.); К1ШД - коэффициент индексации платы; С,,, »од - ставка платы за сброс ! тонны ¡-о загрязняющего вещества в границах предельно допустимого норматива сброса (руб/т); М, ВОд - фактический сброс 1-го загрязняющего вещества (т); Мш мд - предельно допустимый сброс ¡-го загрязняющего вещества (г); 1 -вид загрязняющего вещества @ = 1,2,..., п); п - количество загрязняющих веществ.

Сн| вод" Нй ВОД Кэ ВОД (54)

где: Нб1 вод - базовый норматив платы за сброс 1 тонны грузоотправителя загрязняющего вещества в размерах, не превышающих предельно допустимого норматива сброса (руб/т); К, ВОд - коэффициент экологической ситуации и экологической значимости поверхностного водного объекта.

Плату за неорганизованный сброс загрязняющих веществ в пределах установленных лимитов определяют как плату за разницу между лимитными и предельно допустимыми сбросами загрязняющих веществ и последующего суммирования полученных результатов по видам загрязняющих веществ:.

п

Пл ВОД- ^ К ИНД С„| ВОд (М; вод - Мш вод), при М„| вод < М, вод вод (55)

«I

где Пл вод- - плата за сбросы загрязняющих веществ в пределах установленных лимитов (руб.); К„1|д - коэффициент индексации платы; С„, вод - ставка платы за сброс 1 тонны ¡-го загрязняющего вещества в пределах установленного лимита (руб/т); М| ВОд -фактический сброс ¡-го загрязняющего вещества (т); М.„ вод - сброс ¡-го загрязняющего вещества в пределах установленного лимита (т);

СЛ1 ВОД Нб.п вод Кэ вод> (56)

где Нбл, вод - базовый норматив платы за сброс 1 тонны ¡-го загрязняющего вещества в пределах установленного лимита (руб/т).

Плату за сверхлимитный неорганизованный сброс 1-го загрязняющего вещества определяют как плату за загрязнение в пределах установленного лимита, в пределах величины превышения фактической массы сброса над установленным лимитом, с учетом коэффициента индексации платы и повышающего коэффициента с последующим суммированием по каждому виду загрязнителя:

п

Пел ВОД 5 ^ КИ„дСд| вод вод ВОД) (57)

ы

где Пи, вод - плата за сверхлимитный сброс загрязняющих веществ (руб.);

Общая плата за неорганизованный сброс загрязняющих веществ определяется суммированием ее составляющих, рассчитанных в соответствии (2.1,2.3 и 2.5):

У. Пвод ~ Пн вод + Пл вод, Пел ВОД» (58)

Величина предотвращенного ущерба наносимого природной среде, в соответствии с Временной методикой, утвержденной Госкомэкологии РФ в 1999 г., определяются по следующей зависимости

Уф = I У'м ДМ/ КЛД; ЛМ/= М," - мл (63)

где Упрг - эколого-экономическая оценка величины предотвращенного ущерба

и

водным ресурсам, руб; ^У'^ - сумма показателей удельного ущерба водным ресурсам, .и

наносимого единицей приведенной масс загрязняющих веществ на конец расчетного периода для .¡-го водного объекта в г-том регионе, руб; ДМГ* - предельная масса загрязняющих веществ ликвидируемых в результате природоохранной деятельности и осуществления соответствующих водоохранных мероприятий в г -ом регионе в пределах расчетного периода, руб; К/ - коэффициент экологической ситуации и экологической значимости состояния водных объектов; - индек-дефлятор по отраслям промышленности; МЛ Мг" - приведенная масса сброса загрязняющих веществ в водные объекты, соответственно на начало и конец расчетного периода, тыс. усл. т; п -количество учитываемых загрязняющих веществ.

В связи с рассмотренными эколого-экономическими требованиями, решение проблемы рекультивации и восстановления водных объектов должно строиться на уменьшении неорганизованного сброса загрязняющих веществ при природопользовании и проведении природоохранных мероприятий и работ, в соответствии с Приказом Госкомэкологии РФ от 31 декабря 1998 г. №786 "О реализации Национального плана действий по охране окружающей среды Российской Федерации на 1999 - 2001годы", направленного на предотвращение наносимого ущерба природной среде.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основе обобщения результатов многолетних экспериментальных п теоретических исследований, выполненных в области восстановления и рекультивации водных объектов от продуктов заиления, утилизации, отходов заиления, утилизации отходов производства и потребления, рекультивации нарушенных земель и т.п. в заключении по диссертации могут быть сформулированы следующие выводы и рекомендации:

1. Выявлены и проанализированы основные факторы антропогенно! о воздействия различных источников распространения загрязнения и их воздействия на компоненты природных ландшафтов, разработана классификация источников загрязняющих веществ с учетом их воздействия на водные объекты, рассматриваемые как зоны конечной стоковой аккумуляции.

2. Разработана классификация водных объектов по комплексу природных и технических показателей, включающих тип водного объекта, объемы, функциональное назначение, характер загрязнителя и т.п.

3. Предложена структурно-логическая схема и функциональная схема воздействия загрязняющих веществ различного уровня экологической опасности на компоненты ландшафтов в границах водосборов.

4. Определен комплекс природоохранных мероприятий и работ во всех звеньях элементарной ландшафтно-геохимической каскадной системы, исходя из особенностей ее структуры и основных целей проведения работ по природообустройству водных объектов и всего водосбора в целом, включающих стабилизацию состояния последнего и восстановление утраченных свойств по самоочистке.

5. Природоохранные мероприятия, проводимые на водосборе и направленные на уменьшение поступления загрязняющих веществ в природную среду, должны включать системы по нормированию отходов н неорганизованных сбросов загрязняющих веществ в водные объекты, по организации экологического контроля в системе обращения с отходами, а также разработку схем санитарной очистки городов и населенных пунктов, проведение инвентаризации объектов и мест размещения отходов. Внедрение малоотходных и безотходных технологий, создаваемых на основе рециклинга отходов.

6. Природоохранные мероприятия и работы, выполняемые на прибрежных и пойменных территориях, должны включать работы по воссозданию устойчивого травяного покрова и древесно-кустарниковой растительности, препятствующих эрозионным процессам. Выполнение работ по озеленению должно служить переводу большей части поверхностного стока в подземный горизонт с целью его очистки, используя почвы и горные породы зоны аэрации прибрежной зоны и пойменный земель в качестве геохимического барьера.

7. Сформулированы требования и состав инженерно-экологических изысканий, необходимых для выполнения комплексной оценки экологической ситуации в зонах сосредоточенного загрязнения природной среды отходами производства для выбора эффективных методов и технологии рекультивации загрязненных участков.

8. По данным выполненного комплекса инженерно-экологических изысканий па конкретном участке загрязнения природной среды отходами химико-фармацевтического производства установлены закономерности миграции большого комплекса загрязняющих веществ (летучих и полулетучих органических соединений, тяжелых металлов и радионуклидов) в условиях конкретного природного ландшафта.

9. На основании выявленных закономерностей миграции загрязняющих веществ в насыщенной и ненасыщенной зонах техногенных и горных пород источников сосредоточенного распространения загрязнений, разработаны методы и технологии

рекультивации загрязненных участков водосборов, основанные на использовании технических и биологических этапов стабилизации экологической ситуации.

10. Определены цели и задачи экологического мониторинга на загрязненных участках, предложены виды и объемы мониторинговых исследований на указанных территориях, направленных на изучение природно-антропогенных процессов и оценку эффективности выполненных природоохранных мероприятий.

11. Результаты исследований, объединенные в сложный природно-технологический комплекс по поддержанию и восстановлению благоприятной экологической ситуации в границах водосбора и на загрязненных участках, позволяют сформулировать направления дальнейших исследований:

• дальнейшие более глубокие исследования по использованию ландшафтно-геосистемного подхода при обосновании выбора места размещения полигонов по складированию и переработке отходов производства и твердых бытовых отходов с целью уменьшения их негативного воздействия на компоненты природной среды;

• разработка методов изучения и описания природно-антропогенных процессов, протекающих на водосборах, в водных объектах, в границах отдельных элементов природных ландшафтов для решения локальных задач по рекультивации и восстановлению измененных в результате антропогенной деятельности природной среды;

• совершенствование методов и технологии рекультивации малых водных объектов и локальных загрязненных участков на основе современных технических средств и материалов.

Список опубликованных работ по теме диссертации

По теме диссертации опубликовано более 40 печатных работ, включающих 4 монографии, статьи и тезисы научно-технических конференций объемом более 40 печатных листов. Из них автору диссертации принадлежит более 30 печатных листов.

1. Сметанин В.И. Выбор рациональных параметров гидротранспортирования сапропеля на поля. // Гидротехника и мелиорация. 1982. №2

2. Сметанин В.И. Повышение эффективности землесосно-гидротранспортных комплексов при очистке водоемов от сапропелей.// Сборник трудов МГМИ. 1986.

3 Сметанин В.И., Фомин А.И., Бакеев С.А. Методические указания по расчету гидравлического транспорта сапрпелей. - М.: ВНИИГиМ, 1981, - 52 с.

4. Сметанин В.И. Повышение экологической надежности полигонов твердых бытовых отходов. Тезисы выступлений на международной научно-практической конференции по использованию достижений науки и техники в развитии города Москвы, ноябрь 1996.

5. Рудобашта С.П., Барановский Н.И., Сметанин В.И. и др. Тепло- и водоснабжение сельского хозяйства (учебники и учебные пособия для студентов высших учебных заведений). - М.: Колос, 1997. - 506 с. (46 е., 2 гл.)

6. Сметанин В.И. Утилизация донных отложений, содержащих токсичные вещества. Тезисы докладов научно-технической конференции, посвященной 110 -летию со дня рождения академика ВАСХНИЛ, члена-корреспондента АНСССР А.Н.Костякова. -М.: МГУП.1997.

7. Сметанин В.И., Кучменов Э.А. О совместном захоронении твердых бытовых отходов и осадка сточных вод. Тезисы докладов научно-технической конференции, посвященной 110 летию со дня рождения академика ВАСХНИЛ, члена-корреспондента АНСССР А.Н.Костякова, М.: МГУП,1997.

8.Сметанин В.И., Кучменов Э.А. Захоронение отходов в отвал. В кн. Природообустройство - важная деятельность человека. - М.: МГУП, 1998.

9. Сметанин В.И. Очистка и обустройство водоемов: Учебное пособие / Московский гос. университет природобустройства, - М.: 1996. - 154 с.

10.. Сметания В.И., Авинель В.И. Способы улучшения качества природных вод в малых водоемах. В кн. Природообустройство,- важная деятельность человека. - М: МГУП, 1998.

11.Сметании В.И., Мапукян Д.А., Авинель В.И.. Очистка загрязненных водоемов в границах мегаполисов. Тезисы докладов научно-технического семинара, ГУГ1 "ВИМГГ. -М.:!999.

12. Счеташш В.И. Рекультивация и обустройство нарушенных земель. - М.: Колос. 2000. - 95 с.

13 Сметашш В.И. Защита окружающей среды от отходов производства и потребления. - VI.: Колос, 2000. - 232 е., ил.

!4. Сметашш В.И., Кучменов Э.А. Способ совместною захоронения осадков сточных вод и гвердых бытовых отходов. Патент РФ №2115492 -1998.

15. Сметашш В.И. Кучменов Э.А. Способ захоронения отходов в oibiu. Патент РФ № 36402 - 1949.

16. Соломин И.А., Сметанин В.И. Переработка строительных отходов (на примере города Москвы). В кн. "Природообустройство - важная деятельность человека",- Vi.: МГУП, 199S. - с 61...67.

17. Соломин И.А., Сметании В.И Организация системы очистки крупных городов от строительных отходов (на примере г. Москвы). В сборнике докладов участников IV Международной конференции "Проблемы управления качеством окружающей среды", М.: 1999.-С.48...50.

Общая характеристика работы

1. Проблемы загрязнения, классификация источников загрязнения и оценка воздействия их на компоненты природной среды

1.1. Источники загрязнения водных объектов

1.2. Малые водные объекты, как объект исследования. Классификация водных объектов.

1.3. Процессы, протекающие в водных объектах

1.4. Научно-методические принципы и критерии оценки экологической ситуации в границах природных и природно-техногенных ландшафтов

Выводы по главе

2. Снижение поступления загрязняющих веществ в водные объекты от источников рассредоточенного их распространения

2.1. Мероприятия, направленные на снижение поступления загрязняющих веществ в водные объекты с водосборов, включающих сельскохозяйственные земли

2.2. Снижение поступления загрязняющих веществ с поверхностным стоком с городских территорий

Выводы по главе

3.Снижение негативного воздействия источников сосредоточенного распространения загрязнений на компоненты природной среды и рекультивация загрязненных участков водосбора (на примере исследований в Московской области).

3.1. Изучение воздействия источников сосредоточенного распространения загрязняющих веществ на компоненты природной среды (свалки отходов в условия слабопроницаемых горных пород в основании)

3.2. Изучение воздействия источников сосредоточенного распространения загрязняющих веществ на компоненты природной среды (свалки в условиях сильнопроницаемых горных пород в их основании)

3.2.1. Изучение природно-хозяйственных особенностей исследуемой территории и формализация инженерно-экологических изысканий

3.2.2. Изучение воздействия источников сосредоточенного распространения загрязняющих веществ на компоненты природной среды водосборов на примере исследованного загрязненного участка

3.3. Методологический подход к уменьшению негативного воздействия источников импактного распространения загрязняющих веществ на компоненты природной среды

3.4. Мониторинг природной среды в местах импактного размещения отходов

Выводы по главе

4. Мероприятия, способствующие восстановлению экологического равновесия водных объектов

4.1. Инженерные методы активизации процессов самоочистки в водных объектах

4.2. Очистка водных объектов от донных отложений

4.2.1. Организации работ при очистке водных объектов от донных отложений

4.2.2. Механизированный способ очистки водоемов с производством земляных работ "насухо"

4.2.3. Механизированный способ очистки водоемов без опорожнения

4.2.4. Очистка водоемов землесосными снарядами

4.2.4.1. Разработка донных отложений

4.2.4.2. Гидравлический транспорт донных отложений

4.2.4.3. Намыв донных отложений в гидроотвалы

4.2.5. Особенности утилизации донных отложений, содержащих загрязняющие вещества

4.3. Укрепление береговых склонов

4.4. Водоохранная зона - завершающий элемент в восстановлении природного комплекса водных объектов

Выводы по главе

5. Эколого-экономическая оценка формирования загрязняющих веществ с учетом их воздействия на источники питания водных объектов

Выводы по главе

Актуальность проблемы. В настоящее время на территории России практически нет водных объектов, не затронутых хозяйственной деятельностью человека, качество воды в которых соответствовало бы нормативным требованиям.

Водные объекты представляют собой субаквальные фации в природных ландшафтах, и, в силу своего гипсометрического расположения в ландшафтах, являются конечным звеном в стоковой аккумуляции большей части подвижных техногенных веществ, образующихся на водосборе, поступление которых в водные системы коренным образом изменяет сложившиеся в них природные процессы.

Достаточно большое количество водных ресурсов сосредоточено в так называемых малых водных объектах (МВО), к. которым можно отнести пруды и озера объемом до 1. .2 млн. м и зеркалом водной поверхности до 2 км2. Практика эксплуатации подобных водных объектов показывает, что они в наибольшей степени чувствительны к антропогенной нагрузке, в сравнении с более крупными водными объектами, так как процессы самоочищения в них весьма ограничены.

Из-за постоянно нарастающей антропогенной нагрузки на все компоненты природной среды возникают определенные проблемы рационального использования водных объектов, особенно малых. Миграция загрязняющих веществ и поступление их в водные объекты приводит к загрязнению водных объектов различными химическими элементами и их соединениями, в том числе тяжелыми металлами и нефтепродуктами.

Попадание сырой нефти и нефтепродуктов в водные объекты приводит к образованию масляной плёнки, которая затрудняет газообмен и препятствует прохождению солнечного света в толщу воды, ухудшает кислородный режим водоёмов, угнетает жизнедеятельность водных организмов.

Накопление в водных объектах загрязняющих веществ в концентрациях, превышающих ПДК, ухудшает их санитарно-эпидемиологическое состояние, снижает водохозяйственный потенциал, сокращает возможности использования их в хозяйственных и рекреационных целях, изменяет природную среду, приводит к деградации водных экосистем, к изменению среды обитания и состояния здоровья человека. Большинство водных объектов экологически неполноценны и не способны выполнять свои основные функции - поддерживать сложившиеся в результате длительной эволюции биологическое разнообразие и равновесие.

Приостановить подобные изменения можно только целенаправленным воздействием на факторы, способствующие снижению загрязнения сбросных вод и активизации внутриводоемных процессов самоочистки, что соответствует основному положению устойчивого развития современного общества - существование не за счет основных фондов, а за счет процентов с них, то есть за счет возобновляемых ресурсов, к которым относится и вода.

Цель и задачи исследований. Целью выполненных исследований является теоретическое обоснование технических средств, организационных основ и технологических приемов рекультивации и восстановления водных объектов и снижения негативного воздействия источников диффузионного и сосредоточенного распространения загрязняющих веществ на компоненты природной среды. Достижение указанной цели связано с решением целого ряда новых задач, включающих:

- анализ существующих теоретических представлений о ландшафтном подходе применительно к проблеме восстановления природных свойств нарушенных водных объектов;

- разработку классификации отходов, как источников распространения загрязняющих веществ, образующихся в результате производственно-технологической деятельности человека, с учетом их влияния на компоненты природной среды и воздействия на экологическое состояние водных объектов;

- разработку классификации стоковой аккумуляции загрязнений в водных объектах, с учетом ландшафтного подхода;

- изучение миграции техногенных веществ в ландшафтно-геохимических системах и анализ процессов самоочистки водных объектов с учетом их ассимилирующей способности;

- изучение способов снижения негативного воздействия источников сосредоточенного (импактного) и рассредоточенного (диффузионного) распространения загрязняющих веществ на компоненты природной среды;

- научное обоснование методов рекультивации и восстановления водных объектов, направленных на поддержание в них ассимилирующих процессов и повышение качества воды.

Методология исследований. Исследования базировались на методах системного анализа и проведения теоретических, лабораторных и полевых исследований. В качестве изучаемой системы рассматривались малые водные объекты, как природно-техногенные элементы в составе природных ландшафтов.

Научная новизна работы Научная новизна работы заключается в применении ландшафтно-геосистемного подхода к решению проблемы рекультивации и восстановления нарушенных антропогенной деятельностью водосборов, малых водных объектов и загрязненных участков. На основе большого комплекса теоретических и экспериментальных исследований получены новые научно-методические и практические результаты, выносимые на защиту:

1. Основные закономерности воздействия загрязняющих веществ на различные компоненты ландшафта в границах водосбора.

2. Предложена классификация водных объектов, рассматриваемых в качестве элементов конечной стоковой аккумуляции, с учетом ландшафтно-геосистемного подхода.

3. Усовершенствована, на основе экспериментальных исследований, модель миграции загрязняющих веществ в различных компонентах ландшафта.

4. Предложены принципиально новые методы и способы предупреждения загрязнения окружающей среды в местах размещения отходов.

5. Сформулированы требования к объемам и видам работ, проводимых в составе инженерно-экологических исследований, необходимые для комплексной оценки экологической ситуации в зонах расположения источников сосредоточенного загрязнения природной среды.

6. Разработаны методы, способы и технологии восстановления водных объектов и рекультивации загрязненных участков на водосборах в зависимости от их экологического состояния. Отдельные способы снижения техногенной нагрузки на компоненты природной среды защищены патентами на изобретения.

Практическая значимость работы. На основании выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработана и обоснована общая схема снижения воздействия антропогенных загрязняющих веществ на компоненты природно-техногенных ландшафтов, включая водные объекты.

Сформулированные в диссертации методы и технологии рекультивации и восстановления водных объектов вошли в учебники и учебные пособия, рекомендованные для студентов высших учебных заведений и специалистов: "Очистка и обустройство водоемов" (МГУП, 1996), "Тепло-водоснабжение в сельском хозяйстве" (Колос, 1996), "Рекультивация и обустройство нарушенных земель" (Колос, 2000), "Защита окружающей среды от отходов производства и потребления" (Колос 2000). Результаты исследований были использованы при разработке проекта рекультивации загрязненного участка на территории ОАО "Химфармкомбинат".

Личный вклад в решение проблемы. Диссертация является результатом более чем шестнадцатилетних исследований автора, которые проводились на кафедре организации и технологии гидромелиоративных работ Московского государственного университета природообустройства. Постановка проблемы, формулирование всех рассмотренных задач, поиск путей их решения, реализация этих решений теоретическими и экспериментальными методами, а также приведенные в диссертации научные и практические результаты, их анализ, формулирование итоговых выводов осуществлены лично автором диссертации. Проведенные в рамках работы лабораторные и теоретические исследования осуществлялись при участии аспирантов и сотрудников кафедры автора диссертации при непосредственном участии и под научным руководством автора.

В части исследований, изложенных в диссертации, принимал участие аспирант автора - к.т.н. И.А. Соломин. При постановке ряда перечисленных выше задач автор диссертации получал ценные советы от академика РАСХН д.т.н., профессора И.П.Айдарова, д.т.н., профессора А.И.Голованова, д.т.н., профессора Д.В. Щтеренлихта, д.т.н., профессора Д.А. Манукьяна. Всем перечисленным учителям, коллегам и ученикам автор диссертации выражает свою искреннюю и глубокую благодарность.

Апробация работы. Основные результаты исследований,, выполненных автором в рамках настоящей диссертационной работы, обсуждались и были одобрены на научно-технических конференциях МГУП в 1984-2000гг.; международной научно-практической конференции по использованию достижений науки и техники в развитии города Москвы, 1922 ноября 1996 г.; всероссийском научно-техническом семинаре во Всероссийском институте межведомственной информации (ВИМИ), 1999 г.; 4-ой международной конференции "Проблемы управления качеством окружающей среды", Москва, 1999 г.

Объем, структура диссертации и публикации по теме исследований. Диссертация имеет общий объем 240 страницы машинописного текста, включая 66 рисунков, структурно состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы, и приложения.

Основные результаты научно-методических исследований, выполненных автором, опубликованы в 17 научных работах, включая 12 статей, 5 учебников и учебных пособий, предназначенных для студентов ВУЗов и специалистов, объемом свыше 40 условных издательских листов. По результатам исследований получены одно авторское свидетельство и два патента на изобретения.

Выводы по главе 5

1.Водные объекты являются конечным звеном аккумуляции большей части подвижных токсичных веществ, а также продуктов ветровой и водной эрозии в ландшафтно-геохимических системах. Миграция вещества между блоками и внутри блоков идет во всех фазовых состояниях, часто с переходом из одной фазы в другую.

2. Существенный ущерб природной среде и водным объектам наносит неорганизованный сброс загрязняющих веществ на рельеф местности при природопользовании.

В условиях села наибольшее количество загрязняющих веществ поступает с орошаемых и осушаемых земель, с территорий животноводческих ферм и птицефабрик, с эродированных и эрозионно-опасных земель сельскохозяйственного назначения.

В городских условиях это с полей фильтрации очистных сооружений, а также с площадей природопользователей, в зависимости от степени урбанизации территорий и ее функционального использования.

3.3а неорганизованный сброс загрязняющих веществ на рельеф местности с природопользователей взымается плата, размер которой устанавливается в зависимости от норматива сброса: в пределах предельно допустимого норматива сброса, в пределах установленного лимита сброса и сверхлимитного сброса загрязняющих веществ. Максимальные ставки и повышающиеся тарифы применяют к природопользователям, которые осуществляют сверхлимитные сбросы загрязняющих веществ на рельеф местности и не проводят природоохранных мероприятий и работ. При проведении природоохранных мероприятий и работ плата за несанкционированные сбросы загрязняющих веществ резко сокращаются, что позволяет на ряду, с уменьшением антропогенной нагрузки на природную среду, улучшить экономическую ситуацию природопользователя и достичь одного из следующих результатов:

- стабилизации состояния природного комплекса;

- улучшения состояния природного комплекса;

- восстановления утраченных элементов или полного объема природного комплекса.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ДИССЕРТАЦИИ

На основе обобщения результатов многолетних экспериментальных и теоретических исследований, выполненных в области восстановления и рекультивации водных объектов от продуктов заиления, утилизации отходов заиления, утилизации отходов производства и потребления, рекультивации нарушенных земель и т.п., в заключении по диссертации могут быть сформулированы следующие выводы и рекомендации:

1. Выявлены и проанализированы основные факторы антропогенного воздействия различных источников распространения загрязнения и их воздействия на компоненты природных ландшафтов, разработана классификация источников загрязняющих веществ с учетом их воздействия на водные объекты, рассматриваемые как зоны конечной стоковой аккумуляции.

2. Разработана классификация водных объектов по комплексу природных и технических показателей, включающих тип водного объекта, объемы, функциональное назначение, характер загрязнителя и т.п.

3. Предложена структурно-логическая схема и функциональная схема воздействия загрязняющих веществ различного уровня экологической опасности на компоненты ландшафтов в границах водосборов.

4. Определен комплекс природоохранных мероприятий и работ во всех звеньях элементарной ландшафтно-геохимической каскадной системы, исходя из особенностей ее структуры и основных целей проведения работ по природообустройству водных объектов и всего водосбора в целом, включающих стабилизацию состояния последнего и восстановление утраченных свойств по самоочистке.

5. Природоохранные мероприятия, проводимые на водосборе и направленные на уменьшение поступления загрязняющих веществ в природную среду, должны включать системы по нормированию отходов и неорганизованных сбросов загрязняющих веществ в водные объекты, по организации экологического контроля в системе обращения с отходами, а также разработку схем санитарной очистки городов и населенных пунктов, проведение инвентаризации объектов и мест размещения отходов. Необходимо также внедрение малоотходных и безотходных технологий, создаваемых на основе рециклинга отходов.

6. Природоохранные мероприятия и работы, выполняемые на прибрежных и пойменных территориях, должны включать работы по воссозданию устойчивого травяного покрова и древесно-кустарниковой растительности, препятствующих эрозионным процессам. Выполнение работ по озеленению должно служить переводу большей части поверхностного стока в подземный горизонт с целью его очистки, с использованием почвы и горных пород зоны аэрации прибрежной зоны и пойменный земель в качестве геохимического барьера.

7. Сформулированы требования и состав инженерно-экологических изысканий, необходимых для выполнения комплексной оценки экологической ситуации в зонах сосредоточенного загрязнения природной среды отходами производства, для выбора эффективных методов и технологии рекультивации загрязненных участков.

8. По данным выполненного комплекса инженерно-экологических изысканий на конкретном участке загрязнения природной среды отходами химико-фармацевтического производства, установлены закономерности миграции большого комплекса загрязняющих веществ (летучих и полулетучих органических соединений, тяжелых металлов и радионуклидов) в условиях конкретного природного ландшафта.

9. На основании выявленных закономерностей миграции загрязняющих веществ в насыщенной и ненасыщенной зонах техногенных и горных пород источников сосредоточенного распространения загрязнений, разработаны методы и технологии рекультивации загрязненных участков водосборов, основанные на использовании технических и биологических этапов стабилизации экологической ситуации.

10. Определены цели и задачи экологического мониторинга на загрязненных участках, предложены виды и объемы мониторинговых исследований на указанных территориях, направленные на изучение природно-антропогенных процессов и оценку эффективности выполненных природоохранных мероприятий.

11. Результаты исследований, объединенные в сложный природно-технологический комплекс по поддержанию и восстановлению благоприятной экологической ситуации в границах водосбора и на загрязненных участках, позволяют сформулировать направления дальнейших исследований:

• дальнейшие более глубокие исследования по использованию ландшафтно-геосистемного подхода при обосновании выбора места размещения полигонов по складированию и переработке отходов производства и твердых бытовых отходов, с целью уменьшения их негативного воздействия на компоненты природной среды;

• разработка методов изучения и описания природно-антропогенных процессов, протекающих на водосборах, в водных объектах, в границах отдельных элементов природных ландшафтов, для решения локальных задач по рекультивации и восстановлению измененных в результате антропогенной деятельности природной среды;

• совершенствование методов и технологии рекультивации малых водных объектов и локальных загрязненных участков на основе современных технических средств и материалов.

1. Авакян А.Б. и др. Водохранилища. М.: Мысль, 1987. - 325 с.

2. Аверьянов С.Ф. Борьба с засолением орошаемых земель. М.: Колос, 1978.-288 с.

3. Алексеев В.В. Динамические модели водных биоценозов. В кн. Человек и биосфера. -М.; 1973, вып.1. с. 3. 137.

4. Алексеев Г.А. Динамика инфильтрации дождевой воды в почву. Труды ГТИ, вып. 6 (60), 1948.

5. Алехин Ю.А. Экономическая эффективность использования вторичных ресурсов в производстве строительных материалов. М.: Стройиздат, 1988. - 275 с.

6. Алтунин B.C., Сичинава О.А. Способы защиты равнинных рек и каналов от береговых деформаций //Гидротехника и мелиорация. 1985. №5.

7. Анненская Г.Н., Жучкова В.К. Калинина В.Р. и др. Ландшафты московской области и их современное состояние. / Под ред. И.И. Мамай. -Смоленск: Издательство СГУ, 1997. с, 296.

8. Атабаев Ш. Т. Пестициды и гигиена внешней среды в условиях жаркого климата. Ташкент: Медицина, 1972. - 144 с.

9. Ю.Балков В.А. Охрана малых рек от истощения путем мелиорации на их водосборе.// Проблемы природного районирования и охраны природы. -Уфа: Изд-во Башкирского ун-та. 1982. с. 53-61

10. Барышников Н.Б. Влияние морфологии участка на русловые процессы и гидравлику потоков в руслах с поймами. м.: Изд-во МГУ, 1983. -с. 176-182.

11. Батоян В.В. К исследованию самоочищения поверхностных вод от загрязнения нефтью. В кн.Техногенные пототки вещества в ландшафтах и состояние экосистем. М.: Наука., 1981. с. 128. 133.

12. Белов С.В. и др. Охрана окружающей среды. М.: Высшая школа, 1983 -264 е., ил,

13. Белоцерковский М.Ю. и др. Эрозионные процессы на Европейской части СССР, их количествення оценка и районирование // Вустник МГУ. Сер. 5. География. 1990, №2.

14. Беспамятнов Г. П., Богушевская К. К., Беспамятнова А. В. и др. Предельно-допустимые концентрации вредных веществ в воздухе и воде. -М.: Химия, 1975,-456 с.

15. Бобрицкая М.А. Вымывание питательных элементов из пахотных почв Нечерноземной зоны. // Агрохимия. №11. с. 142-153.

16. Богословский Б.Б., Самохин А.А. и др. Общая гидрология. JL: Гидрометеоиздат, 1984.-е. 422.

17. Бозилов В. А., Коропалов В. М., Малахов С. М. и др. Атмосферный перенос ДДТ. Тезисы Советско-американского симпозиума «Миграция и превращение пестицидов в природных средах». 20—27 октября 1976 г.^ Тбилиси, с. 2-5.

18. Болтнева JI. И., Сисигина Т. И., Назаров И. М. О прогнозе поражения растительности выбросами промышленных предприятий в атмосферу. В кн.: Растения и промышленная среда. Киев: Наукова думка, 1976, с. 61—63.

19. Боровков B.C. Русловые процессы и динамика речных потоков на урбанизированных территориях. JL: Гидрометеоиздат 1989. - 286 с.

20. Василевская В.Д., Шибаева И.Н.Миграция железа, марганца, цинка и меди в природных водах ландшафтов Верхнего Поволжья. // Вести Моск. Ун-та. Сер. 17. Почвоведение. М.: 1988. №2

21. Великанов М.А. Русловой процесс (основы теории). М.: Физматгиз, 1958.- 256 с.

22. Величко А.Б. Роль защитных лесных насаждений в очистке загрязненного загрязненного поверхностного стока. // Мелиоративная роль лесных насаждений. Харьков: 1968. с. 64 -71.

23. Воронков Н.А. Роль лесов в охране вод. Л.: Гидрометеоиздат, 1988.-с. 278.

24. Винберг Г.Г. и др. Биологические пруды в практике очистки сточных вод. Минск: Белорусь, 1966. - 231 с.

25. Воронин А.Н. и др. Технологический комплекс по переработке материалов от разборки пятиэтажных зданий. Ж. Промышленное и гражданское строительство. №5, 1996.

26. Восстановление и охрана малых рек: Теория и практика/Под редакцией К.К. Эдельштейна и М.И. Сахаровой. М.: Агропромиздат, 1989. - с. 317.

27. Временная инструкция по проектированию сооружений для очистки поверхностных вод. СН 496 -77. М.: Стройиздат, 1978.

28. Временные правила охраны окружающей среды от отходов производства и потребления. / Введены приказом № 01 15/29 - 2115 от 21.07.94./-М.: 1995.

29. Временное положение о порядке работ по рекультивации несанкционированных свалок в г. Москве. / ТСН 11 30/97 / М.: 1997. - 29 с.

30. Временные рекомендации по проектированию сооружений для очистки поверхностного стока с территории промышленных предприятий и расчету условий выпуска его в водные объекты. М.: ВНИИВодГео, 1983.

31. Временные методические рекомендации по предотвращению загрязнения вод поверхностным стоком с городских территорий (дождевыми, талыми, поливочными водами. М.:Росгипрониисельстрой, 1979.

32. Временный классификатор токсичных промышленных отходов и методические рекомендации по определению класса токсичности промвшленнывх отходов. М.: Минздрав СССР, 1987.

33. Всесторонний анализ окружающей среды. Труды III Советско-американского симпозиума. Ташкент 10 14 октября 1977. JL: Гидрометеоиздат, 1978.

34. Гаврил енко М.Я., Сиренко J1.A. Цветение воды и евтрофирование. Киев: Наукова думка, 1978. - 232 с.

35. Голованов А.И., Зимин Ф.М. Природообустройство. (Курс лекций) М.: МГУП, 2000. - с. 157

36. Голованов А.И. Мелиорация ландшафтов.//Мелиорация и водное хозяйство. 1993, №3

37. Горев JI.H., Пелешенко В.И. Мелиоративная гидрохимия. Киев: Вища школа, 1984. -256 с.

38. ГОСТ 17.1.1.02 77. Гидросфера. Классификация водных объектов. - М.: Госстандарт России, 1992. - 34 с.

39. Глазовская М.А. Ландшафтно-геохимические системы и их устойчивость к техногенезу. в кн. : Биохимические циклы в биосфере.: Материалы VII пленума СКОПЕ.- М.: Наука, 1976 - с. 99. 118.

40. Глазовская М.А. Теория геохимии ландшафтов в приложении к изучению техногенных потоков рассеяния и анализ способности природных систем к самоочищению. В кн. Техногенные потоки вещества в ландшафтах и состояние экосистем. М.:Наука., 1981, C.7.41.

41. Глазовская М.А Проблемы и методы оценки эколого-геохимической устойчивости почв и почвенного покрова к техногенным воздействиям. // Вести Моск. Ун-та. Сер. 17. Почвоведение. М.: 1999. №1

42. Гольдберг В.М. Гидрогеологические прогнозы качества подземных вод на водосборах. М.: Недра, 1976.

43. Гончарук Е.И., Ципрян В.И., Стефановский К.С. и др. Прогнозирование стойкости пестицидов в воде, почве и растениях.//Гигиена и санитария, 1975, № 10, 18 с.

44. Гришанин К.В. Теория руслового процесса. М.: Транспорт, 1972, 209 с.

45. Инструкция по проектированию, эксплуатации и рекультивации полигонов для твердых бытовых отходов. М.: Минстрой РФ, 1996.

46. Инструкция по проектированию и эксплуатации полигонов для твердых бытовых отходов. М.: Стройиздат, 1983. - 40 е., ил.

47. Дедков А.П., Мозжерин В.И. Эрозия и сток наносов на земле. -Казань:Изд-во Казанского ун -та, 1984. 264 с.

48. Добровольский Г.В., Гришина JI.A. Охрана почв. М.: Издательство московского университета, 1985 - 223 с.

49. Доманицкий А.П., Дубровина Р.Г., Исаева А.И. Реки и озера Советского Союза (Справочные данные). Казань: Изд-во Казанского ун-та, 1971,- 104 с.

50. Железняков Г.В. Гидрология и гидрометрия. М.: Высшая школа, 1981. - 263 с.

51. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. М.: Гидрометеоиздат, 1984. 560с.

52. Израэль Ю. А. Допустимая антропогенная нагрузка на окружающую природную среду. В кн.: Всесторонний анализ окружающей природной срелы (Труды II Советско-американского симпозиума). Л., Гидрометеоиздат, 1976. с. 12—19.

53. Израэль Ю. А., Филиппова JI. М. Оценка и пути достижения желаемого качества окружающей среды. В кн.: Мониторинг состояния окружающей природной среды (Труды I Советско-английского симпозиума). Гидрометеоиздат, 1977, с. 34—40.

54. Инструкция по проектированию и эксплуатации полигонов для твердых бытовых отходов. М.: Минстрой РФ, 1986. - 40 с.

55. Инструкция по проектированию, эксплуатации и рекультивации полигонов для твердых бытовых отходов. М.: Минстрой РФ, 1996. - 50 с.

56. Исаченко А.Г. Ландшафтоведение и физико-географическое районирование. -М.: Высшая школа., 1991.

57. Использование природных и сточных вод. Минск: 1975.

58. Калиниченко Н.П. Организация и технология работ по защите почв от водной эрозии. М.: Высшая школа, 1973.-192 с.

59. Карасев И.Ф. Русловые процессы при переброске стока. Л. Гидрометеоиздат, 1970. - 268 с.

60. Кирейчева Л.В., Глазунова И.В. Методы детоксикации почв, загрязненных тяжелыми металлами. М.: ж. № 7 Почвоведение. 1995.

61. Кожевников Н.Н. Пути технического прогресса в гидромеханизации // Гидротехническое строительство. 1986. № 9.

62. Королев С. М., Рябошапко А. Г. Параметры атмосферного переноса загрязняющих веществ с суши на океан.- В кн.: Загрязнение и охрана окружающей среды. ВНИИГМИ МИД. Экспресс-информация, 1977, вып. 1.- 24 с.

63. Коплан-Дикс И.С., Назаров Г.В., Кузнецов В.К. Роль минеральных удобрений в эвтрофикации вод суши. Л.: Наука, 1985. - 184 с.

64. Косов В.И., Иванов В.Н., Иванов Г.Н. Экологический мониторинг. / Учебное пособие. Тверь.: Тверской гос. тех. университет., 1996.- 108 с.

65. Косов В.И., Шульгин Д.Ф. Теоретические основы экологии и рационального природопользования. / Учебное пособие. Тверь.: Тверской гос. тех. университет, 1994. - 174 с.

66. Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия. М.: Министерство охраны окружающей среды и природных ресурсов РФ, 1992.

67. Круговорот веществ в природе и его изменение хозяйственной деятельностью человека. / Под редакцией A.M. Рябчикова. М.:Изд-во МГУ, 1980.-272 с.70. , Кузнецов С.И. Микрофлора озер и ее геохимическая деятельность. JL: Наука, 1970. - 210 с.

68. Лапнева О.М. Поглощение тяжелых металлов растениями и загрязнение почв в городских условиях. Сб. статей Общие проблемы биоценологии. М.: 1986.

69. Леви И.И. Инженерная гидрология. М.: Высшая школа, 1968.

70. Лен П.Н. Комплексное решение природоохранных вопросов в производстве синтетических лекарств. В кн. Снижение уровня загрязнения окружающей среды. М.: 1986.

71. Мандер Ю.Э. Эффект очистки склонового стока в водоохранных полосах.// Сельское хозяйство и охрана природы. Тарту: 1985. - с. 77-89.

72. Манукьян Д.А., Рошаль А.А. и др. Определение параметров миграции для прогноза изменения качества подземных вод. //Разведка и орана недр. 1973. №11

73. Маслов Б.С., Минаев И.В. Мелиорация и охрана природы. М.: Россельхозиздат, 1985.-271 с.

74. Методические рекомендации по нормированию размещения отходов в регионе, Экологические требования к размещению отходов производства и потребления. М.: 1996. - 26 с.

75. Мантелла Ч. и др. Твердые отходы: (Возникновение, сбор, обработка и удаление). Сокр. Пер. с англ. / Под ред. Ч. Мантелла. М.: Стройиздат, 1979. - 519 е., ил.

76. Меламут Д. Л. Гидромеханизация в мелиоративном и водохозяйственном строительстве. М.: Стройиздат, 1981, - 303 с.

77. Методические указания по расчету платы за неорганизованный сброс загрязняющих веществ в водные объекты (утверждены Минприроды 26.01.93, зарегестрированы в Минюсте России 24.03.93, per. №190).

78. Мирный А.Н. и др. Санитарная очистка и уборка населенных мест. Справочник / под ред. д.т.н. А.Н. Мирного /. М.: АКХ, 1997. - 320 е., ил.

79. Михович А.И. Водоохранные лесонасаждения. Харьков: Прапор, 1981.-63 с.

80. Молоков М.В., Шифрин В.Н. Очистка поверхностного стока с территории городов и промышленных площадок. М.: Стройиздат 1977.

81. Молчанов А.А. Гидрологическая роль леса в различных природных зонах СССР. // Гидрологические исследования в лесу. М.: Наука, 1970.-с. 5-78.

82. Мягкова А.Д., Строганова М.Н. и др. Методические указания по оценке почв при разработке градостроительной и архитектурно-строительной документации. М.: МГУ, 1996.

83. Нежиховский Р.А. Гидролого-экологические основы водного хозяйства. JL: Гидрометеоиздат, 1990. - 229 с.

84. Никаноров A.M. Качество поверхностных вод суши России и совершенствование государственной системы мониторинга // Материалы Международного конгресса "Вода: экология и технология" М.,1994. - с. 1049- 1057

85. Николаенко В.Т. Лес и защита водоемов от загрязнения. М.: Лесная промышленность , 1980. - 264 с.

86. Николадзе Г.И., Сомов М.А. Водоснабжение. М.: Стройиздпт, 1995, - 688 е.: ил.

87. Общесоюзные нормы технологического проектирования систем удаления и подготовки к использованию навоза(СНТП -17 86), 1986

88. Одум Ю. П. Основы экологии. М.: Мир, 1975. 740 с.

89. Охрана вод от загрязнения поверхностным стоком. Харьков:1983.

90. Оуэн О.С. Охрана природных ресурсов / Пер. с англ. М.: Колос, 1977.-336 с.

91. Пашковский И.С., Рошаль А.А. и др. Исследование и моделирование ресурсов и загрязнения подземных вод. В кн. Доклады международного семинара 21-27 августа 1994 (Чешская Республика). -М.:1994.

92. Перелыгин В.М., Разнощик В.В. «Гигиена почвы и санитарная очистка населенных мест» М.:Медицина, 1977. - 192 с.

93. Подьяков Г.М., Кожевников Н.Н. Использование гидромеханизации на расчистке малых рек. //Ж. Гидро-техническое строительство, №6, 1998 , 41.44.

94. Покровская С.Ф. Новые тенденции в компостировании городских отходов. / Зарубежный опыт /. М.: 1991.

95. Протасов В.Ф., Молчанов А.В. Экология, здоровье и природопользование в России / Под ред. В.Ф.Протасова. М.: Финансы и статистика, 1995, - 528 е., ил.

96. Пупырев Е.И. Опыты конструктивной экологии. М.: Прима-Пресс, 1997.-142 е., ил.

97. Пупырев Е.И. Система экомониторинга Москвы (состояние и перспектива). В кн. Экология большого города. М.: Прима-Пресс, 1996. -180 с., ил.

98. Пупырев Е.И., Ищенко И.Г., Кузьмина Н.П. и др. Комплексный экологический мониторинг и система управления качеством воды реки Москвы. //Ж. Экология и промышленность России. № 4, 1998. с. 16. .20.

99. Раткович Д.Я. Многолетние Колебания речного стока. Д.: Гидметеоиздат, 1976. - 256 с.105., Рахманов В.В. Водохрання роль лесов. М.: Гослесбумиздат, 1962.- 136 с.

100. Рахманов В.В. Лесная гидрология. Обзор // Итоги науки и техники. Сер. Лесоведение и лесоводство. -М.: ,1981. 181 с.

101. Ржаницын Н.А. Руслоформирующие процессы рек. Д.: Гидметеоиздат, 1985. -263 с.

102. Романенко В.Д. и др. Экологическая оценка воздействия гидротехнического строительства на водное хозяйство. Киев: Наукова думка., 1990.

103. Рудобашта С.П., Барановский Н.И., Сметанин В.И. и др. Тепло- и водоснабжение сельского хозяйства (учебники и учебные пособия для студентов высших учебных заведений). М.: Колос, 1997. - 506с.

104. Румянцев И.С. Развитие теории, методов расчетного обоснования и проектирования водопропускных сооружений речных гидроузлов и мелиоративных систем. Диссертация на соискание ученой степени доктора тех. наук, м.:1990. - с. 465.

105. Санитарные нормы и правила. СанПиН 2.2.1/2.1.657-96 "Санитарно-защитные зоны". М.:1997. - с. 47.115. «Сборник нормативных материалов по вредному воздействию шумов, инфразвука, вибрации, электромагнитных полей», М. 1993, с 12-54.

106. Синельников В.Е. Механизм самоочищения водоемов. М.: Стройиздат, 1980

107. Сиренко JI.A., Топачевский А.В., Циб Я.Я. Антропогенное евтрофированне водохранилищ, цветение воды и методы его регулирования. -Водные ресурсы, 1975, №1, с. 46.60.

108. Смит Дж. М. Модели в экологии. М.: Мир, 1976. - 184 с.

109. Сметанин В.И. Выбор рациональных параметров гидротранс портирования сапропеля на поля. // Гидротехника и мелиорация. 1982. №2

110. Сметанин В.И. Повышение эффективности землесосно-гидротранспортных комплексов при очистке водоемов от сапропелей.// Сборник трудов МГМИ. 1986.

111. Сметанин В.И. Методические указания по расчету гидравлического транспорта сапрпелей. М.: ВНИИГиМ, 1981, - 52 с.

112. Сметанин В.И. Повышение экологической надежности полигонов твердых бытовых отходов. Тезисы выступлений на международной научно-практической конференции по использованию достижений науки и техники в развитии города Москвы, ноябрь 1996.

113. Сметанин В.И. Утилизация донных отложений, содержащих токсичные вещества. Тезисы докладов научно-технической конференции, посвященной 110 -летию со дня рождения академика ВАСХНИЛ, члена-корреспондента АНСССР А.Н.Костякова. М.:МГУП,1997.

114. Сметанин В.И.,Кучменов Э.А. Захоронение отходов в отвал. В кн. Природообустройство важная деятельность человека. - М: МГУП, 1998

115. Сметанин В.И. Очистка и обустройство водоемов: Учебное пособие / Московский гос. университет природобустройства, М. 1996. - 154

116. Сметанин В.И., Авинель В.И. Способы улучшения качества природных вод в малых водоемах. В кн. Природообустройство.- важная деятельность человека. М: МГУП, 1998

117. Сметанин В.И., Манукян Д.А., Авинель В.И. Очистка загрязненных водоемов в границах мегаполисов. Тезисы докладов научно-гехнического семинара,ГУП "ВИМИ". М.:1999.

118. Сметанин В.И. Рекультивация и и обустройство нарушенных земель. М.:Колос, 2000. - 154 с.

119. Сметанин В.И. Защита окружающей среды от отходов производства и потребления. М.:Колос,2000. - 270 е., ил.

120. Сметанин В.И., Кучменов Э.А. Способ совместного захоронения эсадков сточных вод и твердых бытовых отходов. Патент РФ №2115492 -1998.

121. Сметанин В.И. Кучменов Э.А. Способ захоронения отходов в этвал. Патент РФ № 2136402 1999.

122. Соломин И.А., Сметанин В.И. Переработка строительных этходов (на примере города Москвы). В кн. "Природообустройство важная деятельность человека".- М.: МГУП, 1998. - с 61.67.

123. Соломин И.А., Сметанин В.И Организация системы очистки крупных городов от строительных отходов (на примере г. Москвы). В сборнике докладов участников IV Международной конференции "Проблемы управления качеством окружающей среды", М.: 1999. с.48.,.50.

124. Солнцева Н.П. Методика ландшафтно-геохимических исследований влияния техногенных потоков на среду. В кн. Техногенные гютоки вещества в ландшафтах и состояние экосистем. М.: Наука, 1981. -;.41.71.

125. Солнцева Н.П. Геохимическая устойчивость природных систем к гехногенным нагрузкам (принципы и методы изучения, критерии прогноза) // Добыча полезных ископаемых. М.: Наука, 1982. - с.181 .216.

126. Справочник по очистке природных и сточных вод/JI,JI, Пааль, Я.Я.Кару, Х.А. Мельдер, Б.Н. Репин. М.: Высшая школа, 1994. - с.336

127. Справочник лесохимика. М.: Лесная промышленность, 2987

128. Строительные нормы и правила СНиП II-12-77, часть II, глава 12 :<3ащита от шума», М.1978, с. 49.

129. Требования к качеству вод и их осадков, используемых для эрошения и удобрения. М.: Минсельхозпрод РФ, 1995. - с. 36.

130. Уголовный кодекс Российской Федерации.- М.: ТЕИС, 1996.176 с.

131. Указания по проектированию водоохранных зон и прибрежных толос рек, озер и водохранилищ в РСФСР. М., 1990. - 12 с.

132. Федеральный классификационный каталог отходов. / Приложение к Приказу Госкомэкологии России от 27.11.97 № 527. М:. Госкомитет РФ по охране окружающей среды, 1997.

133. Федоров В.В. Гидрология и водные изыскания. Л.: Речной гранспорт, 1960. - 343 с.

134. Филиппова Л. М. Генетические аспекты определения допустимых нагрузок. В кн.: Всесторонний анализ окружающей среды (Труды II Советско-американского симпозиума). Л., Гидрометеоиздат, 1976. - с. 136143.

135. Фомин А.И. Технология добычи местных удобрений. М.: Высшая школа, 1969, 200 с.

136. Фомченко В.М., Холоденко В.П. и др. Биотестирование интегральной токсичности загрязнения почв и вод. Обзорная информация. Вып. ЗМ.: 1996.

137. Храменков С.В. Волков В.З. Горбань О.М. идр. От истока до Москвы. М.: Издательство Прима-Пресс-М,1999. 312 с Издатель Н.В. Ефимова

138. Храмова С.И. Фитомелиорация природной среды как средство снижения антропогенной нагрузки. Гигиена и санитария, вып. 12. М.: Медицина. 1989.

139. Хрисанов С.М. и др. Управление евтрофированием водоемов. С.-П.: Гидрометеоиздат, 1993. 280 с.

140. Черп О.М., Виниченко В.Н. Проблема твердых бытовых отходов: комплексный подход,- М.: Эколайн, 1996. 48 с.

141. Шевцов К.К. «Охрана окружающей природной среды в строительстве», М.,1994, с. 237.

142. Шикломанов И.А. Влияние хозяйственной деятельности на речной сток. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - 334 с.

143. Шкундин Б.М. Машины для гидромеханизации земляных работ. М.: Стройиздат. 1982.

144. Экология, охрана природы и экологическая безопасность. / Под ред. В.И. Данилова-Данильяна. М.: МНЭПУ, 1997. - 425 с , ил.

145. Эрозия почвы /Пер. с англ. И предисловие М.Ф. Пушкарева. -М.: Колос, 1984,415 с.

146. Юнге X. Химический состав и радиоактивность атмосферы. М.: Мир, 1965. 69 с.

147. Юфин А.П. Гидромеханизация. М.: Госстрсйиздат, 1965.- 496 с

148. Яковлев С.В., Карелин Я.А., Ласков Ю.М. и др. Водоотведение и очистка сточных вод. М.: Стройиздат, 1996. 591с.: ил.

149. Янкевич М.И., Квитко К.В. Биоремедиция нефтезагрязненных водоемов. Ж Экология и промышленность России №12, 1998. с. 21.26.

150. Ясинецкий В.Г., Фенин Н.К. Организация и технология гилромелиораивных работ. 3-е изд. Перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1986.- 352 е., ил.

151. Яцык А.В., Шмаков В.М. Гидроэколгия. Киев, 1992. - 192 с.

152. Водный кодекс Российской Федерации. -М: 'Ось 89", 1995.80 с.

153. Air pollution across national boundaries. The impact on the environment of sulfur in air and precipitation. Sweden's case study for the UN conference on the human environment. Stockholm, 1971. 48 p.

154. Allred P. M., Strange J. R. The effects of 2,4,5-tetrachlorodiben-/o-p-dioxin on developing chick embryos. Accepted by Arch. Env. Cont. Toxicol., 1978.

155. Aliev T.A. Safety of hydraulic structures and canals built of spelling soils.-6th Int. Cong, on Ezp. Soils, 1-4 December, 1937, New Delhi, India, pp. 359-366

156. A1 Hasan R.H., Sorkhoh N.H., A1 Bader D., Radwan S.S. Utilization of hydrocarbons by cyanobacteria from microbial mats on only coasts of the Gulf //Appl. Vicrobial Biotechnol. 1994. 41. p. 15.619.

157. Bateman A. J. Testing chemicals for mutagenicity in a mammal. -"Nature", 1966, 210, p. 205—206.

158. Bateman A. J., Ep stein S. S. Dominant lethal mutations in mammals.- In: Chemical mutagens principles and methods for their detection. A. Holaender (ed.). Vol. 2 N. Y. Plenum Press, 1971, p. 541-568.

159. Boesmans В., Crushing and separating techniques for demolition material. EDA/RILEM Conference «Re-use of concrete and brick materials " June 1985,p.4-15.

160. Friesenbord B.R. Genenger, F. Orlowski. Recycling of waste concrete. Betonwerk and Fertigteil-Tecnik. Heft 12. 1984.p. 830.

161. Yoshio Kasai. Studies into the reuse of demolishes concrete in Japan. EDA/RILEM Cjnference "Re-use of concrete and brik materifls" June 1985. p. 17-25.

162. Little W.S., Mayer P.G. An experimental study of canal armoring, -"Sedimentation", Fort Collins,Colorado,US A, 1971.174., Mc Donald H. The effect of pressure gradient on the wall for turbulent flow. J.Fluid Mech., 1959,v.35, N.2,pp.311-336.

163. Neck R.J., Baev A.D. The periodic viscous sublayer in turbulent flow.- AICHE J., 1970, v. 16, N.5.

164. Nee V.V. Kovansnay I.S.G. Simple phenomenological theory of turbulent shear flows. Phys. Fluids, 1969, v. 12, pp. 473-484.

165. Peng Ming-Chang, Simons D.P., Richardson E.V. Total bedmaterial discharge in alluvial channels, - Proc. XII Congress of IAHR, Sept. 11-14, 1967, v.l, Colorado State University, Fort Collins, Colorado, USA.

166. Phillips B.C., Sutherland A.I. Diffusion models applied to channel degradation. Journal of Hydraulic Research, v.25, 1983, N.3.

167. Gessler J. Aggradation and degradation. River Mechanics, Fort Collins, Colorado, USA, 1971.

168. Gessler J. Beginning and ceasing of sediment motion. River Mechanics, Fort Collins, Colorado, USA, 1971.

169. Johansson A. V., Alfredsson F.H. Structure of turbulent channel flow.- J.Fluid Mech., 1982, v. 122, pp.293-314.

170. Jones V.P., Launder B.E. The calculation of low Reynolds number phenomena with a two-equation model of turbulence Int. J.Heat Mass Transfer, 1973, v.16, pp. 1119-1130.

171. Jones W.P., Launder B.E. The prediction of laminariation with a two-equation model of turbulence. Int. J.Heat Mass Transfer, 1972, v.13, pp. 301-314.

172. Kennedy I.F. The mechanics of dunes and antidunes in crobbled channels. J.Fluid Mech, 1963, № 4

173. Ashida K., Mishine M. An investigation of river bed degradation downstream of a dam. IAHR, 14th Congress, Paris, 1971, p. - 30.

174. Bettess R. Imitation of sediment transport on gravel streams Proc. Inst. Civ. Eng., 1984, 77, March, pp. 79-88.

175. Bogardi L. Sediment transport in alluvial streams. Budapest, 1974.

176. Chrigttensen B.A. Incipient motion on cohesionless channel banks. -"Sedimentation", Fort Collins, Colorado, USA, 1971.

177. Clauser F.H. The turbulent boundary layer. Adv. Appl. Mech. ,1956, v.4, pp. 1-51.

178. Carter C. D. e. a. Tetrachlorodibensodioxin: an accidental poisoning episode in horse arenas. "Science", 1975, 188, p. 738—740.

179. Cattanach В. M. Induction of parental sex-chromosome losses and deletions and of autosomal gene mutations by the treatment of mouse post-meiotic germ cells with triethylenmelamine. "Mut. Res.", 1967, №4, p. 73—82.

180. Cattanach В. M. Specific locus mutations in mice. In: Chemical mutagens, principles and methods for their detection. A. Holaender (ed.). Vol. 2, N. Y„ Plenum Press, 1971, p. 535—539.

181. Courtney K.D., Moore J.A. Teratology studies with 2,4,5,-trichlorophenoxyacetic acid and 2. 3, 7, 8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin. -"Toxicol. Appl. Pharmacol", 1971, 20, p. 396—403.

182. Cranmer M. F. Estimation of risks due to environmental carcinogenesis — "Med. Ped. Oncology", 1977. 3, p. 169—198.

183. Cranmer M. F. Hazards of pesticide development and mammalian toxicity: carcinogenicity teratogenicity, and mutagenicity.- In: Proc. Intern. Congr. Entomology, 1977, p. 719—735.

184. Nansen Т., Narnd H. Stringth of recycled concrete made from brashed cjncrete coarse aggregate.// Concrete international. 1983, №1. p.79 -83.

185. Acid precipitation and its effects in Norway. Ministry of Environment, Oslo, Norway, 1974. 16 p.

186. Brosset C., Andreasson K., Ferm M. The nature and possible origin of acid particles observed at the Swedish west coast. "Atmosph. Environment", 1975. vol. 9, p. 631—642.

187. Cramer J. Model of circulation of DOT on earth.—"Atmosph. Environment", 1973, vol. 7. 241 p.

188. Edwards C. A. Environmental toxicology of pesticides, London., Plenum Press., 1972. 432 p.

189. Environmental dynamics of pesticides. H. Riswanul, V. H. Freed (eds.). N. Y. London, Plenum Press, 1975.- 387 p.

190. Fisher В. E. A. The long range transport of sulfur dioxide. "Atmosph. Environment", 1975, vol. 9, p. 1063—1070.

191. French J. G. Effects of suspended sulfates on nTnrianAheaIth. "Environment Health Perspect, 1975, v. 10, pp. 35-37.

192. Garland J. A., Branson J. R. The mixing height and mass balance of SO2 in the atmosphere above Great Britain. "Atmosph. Environment", 1976, vol. 10, p. 353-362.

193. Garland J. A. e. a. Deposition of gaseous sulfur dioxide to the ground. -"Atmosph. Environment", 1974, vol. 8, p. 75—79.

194. Hogstrom U. Wet fallout of sulphurous pollutants emitted from a city during rain or snow. "Atmosph. Environment", 1974, vol. 8, p. 1291 - 1303.

195. Makhon'ko K. P. Simplified theoretical notion of contaminant removal by precipitation from the atmosphere. "Tellus", 1967, vol. 19 p. 467 - 476.

196. Owers M. J., P о well A. W. Deposition velocity of sulfur dioxide onл ^land and water surfaces using a S tracer method. "Atmosph. Environment", 1974, vol. 8, p. 63—67.

197. Payrissat M., Beiike S. Laboratory measurements of the uptake of sulfur dioxide by different European soils. "Atmosph. Environment", 1975, vol. 9, p. 211—217.

198. Position paper on regulation of atmospheric sulfates. US EPA-450/2-75-007, 1975, p. 78.

199. Sciven R. A., Fisher В. E. The long range transport of airborne material and its removal by deposition and washout. "Atmosph. Environment"» 1975, vol. 9, p. 49-68.

200. Whelpdale D. M., Shaw R. W. Sulfur dioxide removal by tur. bulent transfer over grass, snow and water surfaces.- "Tellus", 1974, vol. 26, № 1—2, p. 196—205.,