Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние геоэкологической изученности биотопов «природно-техногенная система-ТЭС» 16
1.1. ТЭС и окружающая природная среда 16
1.1.1. Загрязнение атмосферного воздуха 18
1.1.2. Загрязнение поверхностных вод и почвы 21
1.1.3. Общее загрязнение природной среды золошлако выми отходами 23
1.1.4. Тепловое загрязнение 25
1.1.5. Радиационное загрязнение 26
1.1.6. Электромагнитное загрязнение 27
1.1.7. Шумовое загрязнение 28
1.1.8. Воздействие на биоту
1.2. Инженерно-экологические изыскания на объектах тепловой энергетики 34
1.3. Природоохранные мероприятия в процессе эксплуатации ТЭС 40
1.3.1. Очистка отходящих газов 41
1.3.2. Очистка сточных вод 46
1.3.3. Складирование и утилизация золошлаковых отходов 48
1.3.4. Мероприятия по защите от физических воздействий 51
Заключение к главе 1 53
2. Методика проведения инженерно-экологических изыскательских работ 55
2.1. Территория исследования 57
2.2. Подготовительные работы 59
2.3. Полевые исследования 61
2.4. Камеральные работы
2.4.1. Лабораторные исследования 64
2.4.2. Обработка и анализ результатов полевых и лабораторных исследований 65
Заключение к главе 2 68
Комплексное исследование геоэкологического состояния биотопов ПТС-ТЭС на объектах тепловой энергетики 69
3.1. Золоотвал Черепетской ГРЭС 69
3.1.1. Характеристика природно-техногенных и социально-экономических условий исследуемой территории 72
3.1.2. Многокомпонентное загрязнение природной среды в зоне техногенного воздействия ГРЭС 85
3.1.3. Гранулометрический и минералогический состав, физические и химические свойства золы 101
3.2. Площадка Мордовской ГРЭС 104
3.2.1. Характеристика природно-техногенных и социально-экономических условий исследуемой территории 107
3.2.2. Многокомпонентное загрязнение природной среды в зоне техногенного воздействия ГРЭС 122
3.3. Склад сухой золы ТЭЦ-22 129
3.3.1. Природно-техногенные условия территории 130
3.3.2. Результаты инженерно-экологических изысканий 131
Заключение к главе 3 136
Оптимизация инженерно-экологических изысканий для строительства тэс и экологического проектирования ТЭС 141
4.1. Об «экологически чистых» ТЭС 141
4.2. Оптимизация инженерно-экологических изысканий для строительства ТЭС и экологического проектирования ТЭС 145
4.3. Прогноз изменения состояния природной среды и предло жения по организации природоохранных мероприятий 152 Стр.
4.3.1. Золоотвал Черепетской ГРЭС 152
4.3.2. Площадка Мордовской ГРЭС 157
4.3.3. Склад сухой золы ТЭЦ-22 160
4.4. Оценка экологичности проекта временного размещения мобильных пиковых газотурбинных электростанций в
Московском регионе 160
Заключение к главе 4 171
Заключение 173
Список сокращений 176
Список литературы
- Загрязнение поверхностных вод и почвы
- Подготовительные работы
- Характеристика природно-техногенных и социально-экономических условий исследуемой территории
- Оптимизация инженерно-экологических изысканий для строительства ТЭС и экологического проектирования ТЭС
Введение к работе
Актуальность темы исследования. В законе РФ «Об охране окружающей среды» 2002 г. сформулированы основные принципы охраны окружающей среды при осуществлении хозяйственной деятельности. Исходя из положений этого закона, а также из положений «Экологической доктрины России», тепловая энергетика, наряду с другими отраслями народного хозяйства должна отвечать определенным природоохранным целям. Эти цели обязывают проектно-изыскательские, строительные и эксплуатирующие организации руководствоваться концепцией рационального использования природных ресурсов с учетом законов природы, потенциальными возможностями окружающей среды, необходимостью воспроизводства природных ресурсов и недопущения необратимых последствий для окружающей среды и здоровья человека.
Основа современной цивилизации связана с наличием природных энергетических ресурсов и вырабатываемой из этих ресурсов энергии, в том числе и ее самого технологичного вида – электроэнергии. Основная роль в производстве электроэнергии в нашей стране, объединенной в крупнейшую в мире энергосистему, принадлежит тепловой энергетике. Последняя также играет ведущую роль в производстве электроэнергии в мировом масштабе.
Наряду с огромной социальной и экономической ролью тепловых электростанций (ТЭС) в обеспечении страны электроэнергией они создают серьезные экологические проблемы из-за неизбежного масштабного загрязнения и техногенных нагрузок на природную среду. Именно тепловая энергетика является отраслью, вносящей наибольший вклад в загрязнение природной среды в масштабе страны. При этом воздействие ТЭС на природную среду и человека носит многофакторный характер и включает загрязнение воздушного бассейна, поверхностных вод, почв, геологической среды, а также тепловое, радиационное, акустическое, электромагнитное загрязнение. Кроме того, ТЭС создают серьезные проблемы, связанные со складированием золошлаковых отходов (ЗШО).
Загрязнение природной среды, вызываемое ТЭС, приводит к очевидным социальным проблемам, и в первую очередь, к нарушениям здоровья и повышенному риску преждевременной смерти населения, проживающего вблизи ТЭС, а также к деградации биоты. Кроме того, строительство и эксплуатация ТЭС связаны с изъятием природных ресурсов (земель сельскохозяйственного назначения, лесов, чистой воды, полезных ископаемых и пр.). Сокращается многообразие животного и растительного сообщества, уменьшается рекреационный потенциал. Совокупность перечисленных негативных факторов сказывается на качестве жизни населения.
Зону техногенного воздействия (ЗТВ) ТЭС, характеризуемую горизонтальными масштабами, составляющими в равнинной части России несколько десятков километров, можно интерпретировать как биотоп – территорию с более или менее однородными условиями, заселенную характерным для конкретной местности сообществом живых организмов. Совокупность биотопа и ТЭС составляет природно-техногенную систему (ПТС).
Исследование природных условий территорий размещения ТЭС для обеспечения экологичности их работы предусмотрено процедурой инженерно-экологических изысканий. Необходимо отметить, что инженерно-экологические изыскания являются новым самостоятельным видом инженерных изысканий, регламентируемым действующими нормативно-техническими документами. До введения в действие этих документов изучение экологических условий территорий размещения ТЭС проводилось обычно в рамках других видов инженерных изысканий либо в процессе специальных научных исследований. В действующих ведомственных строительных нормах теплоэнергетической отрасли инженерно-экологические изыскания не предусмотрены вовсе.
К настоящему времени все еще не просматривается оживления в изыскательской деятельности отрасли. В 2002-2006 гг. введено в лишь 6 новых единиц генерирующих мощностей, в том числе, 4 на действующих объектах (Северо-Западной ТЭЦ, Тюменской ТЭЦ-1, Нижневартовской ГРЭС, Ивановской ТЭЦ-2), пущены в эксплуатацию Сочинская и Калининградская ТЭЦ. Инженерно-экологические изыскания на большинстве из перечисленных объектов проводились по сокращенной программе.
Следствием указанных обстоятельств явилось то, что научно-исследовательскими и изыскательскими организациями не наработано сколь-нибудь серьезного опыта в практике проведения инженерно-экологических изысканий для объектов теплоэнергетики. Можно перечислить лишь несколько площадок ТЭС, на которых проводились полноценные инженерно-экологические изыскания: площадка Сочинской ТЭЦ, а также (при участии автора) территория золоотвала № 4* Черепетской ГРЭС, площадка Мордовской ГРЭС, участок склада сухой золы ТЭЦ-22.
В то же время, повышение уровня экологизации промышленного производства, и, в частности, производства электроэнергии, декларируемое на всех уровнях государственного и отраслевого управления, не может быть достигнуто без детального изучения экологического состояния природной среды, адекватный учет которого необходим при разработке проектных решений инженерной защиты окружающей среды и природоохранных мероприятий. Попытка сокращения объемов инженерно-экологических изыскательских работ неизбежно скажется в конечном счете не только на уровне экологической безопасности, качестве жизни населения и общей стоимости строительства, но и создаст серьезные проблемы для собственника проектируемого объекта в его взаимодействиях с природоохранными регулирующими органами.
ТЭС являются опасными загрязнителями и их совокупное воздействие на человека и окружающую среду весьма масштабно. Наибольший вклад в общее загрязнение биотопов вносят загрязнение атмосферного воздуха, сточных вод и ЗШО. Перечисленные факторы определяют высокие уровни техногенных нагрузок на окружающую природную среду. Это обстоятельство вынуждает проводить детальное изучение соответствующих природных и техногенных условий и их учет при выполнении предпроектных и проектных работ, строительстве и эксплуатации ТЭС.
Учет природных и техногенных условий территорий размещения объектов необходим, в частности, для разработки экологически безопасных промышленных технологий очистки дымовых газов, сточных вод, складирования и утилизации ЗШО, защиты от физических воздействий. Важным моментом в разработке проектных решений по защите окружающей среды является установление системы приоритетов по учету различных факторов негативных воздействий ТЭС. Ранжирование таких приоритетов позволяет, с одной стороны, оптимизировать процесс производства инженерно-экологических изысканий, а с другой стороны – процесс проектирования ТЭС.
Таким образом, концептуально актуальность настоящего исследования определяется:
ролью влияния ТЭС на многофакторное загрязнение природной среды в зоне техногенного воздействия ТЭС;
экологическими и социальными проблемами, связанными с локальным загрязнением природной среды от воздействий ТЭС;
необходимостью комплексной оценки геоэкологического состояния биотопов «природно-техногенная система – ТЭС» (ПТС-ТЭС) на стадиях подготовки предпроектной документации и разработки проектов строительства объектов ТЭС.
Объект исследования – биотопы ПТС-ТЭС на примере территорий размещения золоотвала Черепетской ГРЭС, площадки Мордовской ГРЭС, склада сухой золы ТЭЦ-22, площадок мобильных пиковых газотурбинных электростанций (МПГТЭС) в Московском регионе.
Предмет исследования – комплексная геоэкологическая характеристика компонентов природной среды, определяющая состояние биотопов ПТС-ТЭС.
Цель работы состоит в комплексном исследовании геоэкологического состояния биотопов ПТС-ТЭС и разработке схемы оптимизации процесса инженерно-экологических изысканий и экологического проектирования ТЭС.
Методика исследования построена на анализе фондовых и литературных данных, проведении полевых инженерно-экологических изыскательских работ, выполнении лабораторных исследований, обработке и анализе их результатов.
Основные положения, выносимые на защиту:
комплексная геоэкологическая характеристика территорий размещения объектов тепловой энергетики (Черепетской ГРЭС, Мордовской ГРЭС, ТЭЦ-22);
определение зоны техногенного воздействия ТЭС;
прогноз изменений геоэкологического состояния биотопов ПТС-ТЭС в процессе строительства и эксплуатации ТЭС;
схема ранжирования факторов воздействий ТЭС на человека и окружающую природную среду;
обоснование экологичности проекта размещения МПГТЭС в Московском регионе при подготовке материалов по оценке их воздействия на окружающую среду (ОВОС) и материалов раздела проекта «Охрана окружающей среды» (ООС).
Обоснованность и достоверность результатов, полученных в работе, подтверждается:
анализом и сопоставлением результатов с используемыми фондовыми и литературными данными, а также с данными по объектам-аналогам;
использованием современных теоретических и прикладных разработок в области инженерных изысканий и натурных геоэкологических исследований.
Научная новизна. Работа содержит ряд новых научных результатов. Наиболее значительные из них заключаются в том, что:
получены результаты по масштабной геоэкологической оценке состояния биотопов ПТС-ТЭС для территорий размещения крупных объектов тепловой энергетики (Черепетской ГРЭС, Мордовской ГРЭС, ТЭЦ-22);
обосновано задание территорий геоэкологических исследований в практике проведения инженерно-экологических изысканий с учетом уточнения понятия зоны техногенного воздействия ТЭС;
выполнено детальное исследование химических и физических свойств ЗШО Черепетской ГРЭС, обосновывающее возможность экологически безопасного практического использования ЗШО при производстве строительных материалов;
выполнен прогноз изменений компонентов природной среды в результате строительства и эксплуатации ТЭС;
разработана схема ранжирования факторов воздействий ТЭС на человека и окружающую природную среду, позволяющая оптимизировать процесс производства инженерно-экологических изысканий и экологического проектирования;
выполнено экологическое обоснование предпроектной и проектной документации для строительства МПГТЭС в Московском регионе.
Практическое значение и внедрение результатов исследования. Результаты работы использованы в разработке проекта расширения емкости золоотвала Черепетской ГРЭС, проектов строительства склада сухой золы ТЭЦ-22, МПГТЭС «Пушкино» и МПГТЭС «Рублево», а также в принятии решения о строительстве Мордовской ГРЭС.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на VI Международной научно-практической конференции «Проблемы энергосбережения и экологии в промышленном и жилищно-коммунальном комплексах» (Пенза, 2005), III Денисовских чтениях (Москва, 2005), V Международной научно-практической конференции «Экология и безопасность жизнедеятельности» (Пенза, 2005), IV Международной (IX Межвузовской) научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и докторантов «Строительство – формирование среды жизнедеятельности» (Москва, 2006)*, IV Международной научно-технической конференции «Наука, образование, производство в решении экологических проблем» (Уфа, 2007)**. Полностью работа докладывалась на заседании кафедры инженерной геологии и геоэкологии МГСУ в апреле 2008 г.
По теме диссертации опубликовано 11 работ в научных журналах [2, 5, 7, 9-11] и материалах конференций [1, 3, 4, 6, 8], в том числе, 5 работ – в рекомендованных ВАК журналах и изданиях [2, 5, 9-11]. Общий объем опубликованных работ составляет 3.5 печатных листа.
Личный вклад автора в опубликованных в соавторстве работах [2, 5, 7, 10] заключался в участии в полевых исследованиях, анализе фондовых данных и материалов полевых и лабораторных исследований, геоэкологическом обобщении результатов комплексных исследований состояния биотопов ПТС-ТЭС, а также в разработке рекомендаций по оптимизации инженерных изысканий и экологического проектирования ТЭС.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, 4 глав, заключения и списка литературы, включающего 204 источника. Диссертация изложена на 230 страницах и содержит 13 рисунков, 15 таблиц и 4 графических приложения.
Загрязнение поверхностных вод и почвы
Тепловая энергетика относится к отраслям, потребляющим большие объемы свежей воды, которой ежегодно используется около 30 млрд. м [119]. Поэтому ТЭС размещаются главным образом вблизи водотоков и водоемов на поймах и низких пойменных террасах (около 75 %) и лишь немногие площадки ТЭС располагаются на высоких террасах или водоразделах (около 25 %) [58]. Основная часть воды (около 93 % общего расхода) используется для охлаждения конденсаторов паровых турбин, другая часть -для функционирования систем гидрозолоудаления (ГЗУ), химводоочистки, охлаждения и промывки оборудования.
Вода, используемая для охлаждения конденсаторов турбин, нагревается на 8-10 С и возвращается после отработанного цикла практически без изменения химического состава при безвозвратных потерях около 2-3 % [94].
Сточные воды включают также воды, использованные для охлаждения различных агрегатов, сбросные воды системы ГЗУ, отработавшие растворы химводоочистки, а также стоки различного происхождения, загрязненные нефтепродуктами. Воды ГЗУ содержат повышенные концентрации фторидов, мышьяка, ванадия, реже - ртути и германия. Отработавшие воды промывки теплосилового оборудования содержат неорганические и органические кислоты (соляную, серную, плавиковую, лимонную, щавелевую, уксусную и др.) [94, 174]. В регенерационных стоках содержится значительное количество солей кальция, магния, натрия, тяжелых металлов [94, 130, 148]. Кроме того, в поверхностные воды сбрасывается значительное количество радиоактивности, содержащейся в сжигаемых угле и мазуте. Большая часть загряз 22 няющих веществ, и в первую очередь тяжелых металлов, аккумулируется в донном иле.
При сбросах загрязненных вод в естественные водные объекты частично происходит самоочищение воды [148]. Однако такой процесс затрудняется при дефиците кислорода в зимние месяцы из-за ледового покрытия водного объекта и в случаях температурной и кислородной стратификации вод летом. Зачастую происходит изменение солевого режима прудов-охладителей, вследствие проникновения в них высокоминерализованных подземных вод [176].
При работе угольных ТЭС в результате гравитационного осаждения зольных частиц из атмосферного воздуха, а также их вымывания осадками, происходит интенсивное загрязнение почвы металлами. Химическое взаимодействие атмосферной влаги с выбросами из дымовых труб влечет за собой выпадение кислых осадков. Последние смываются в водные объекты, подкисляя поверхностные воды, в результате чего деградируют водные экосистемы. Попутно кислые осадки оказывают негативное влияние на леса и сельскохозяйственные угодья. Фильтрация таких осадков в почву приводит к выщелачиванию металлов и возникновению токсичных химических соединений, способствующих деградации растительного и животного мира [51]. Сток кислых атмосферных осадков в поверхностные воды усугубляет их загрязнение сточными водами, а инфильтрация атмосферных осадков в почву и грунты способна загрязнять подземные воды, используемые в хозяйственном и питьевом водоснабжении [4].
В результате инфильтрации атмосферных осадков, талых вод и поверхностного стока в нижележащие грунтовые толщи загрязняющие агенты, увлеченные этими водами, могут проникать в нижние горизонты почвы, поч-вообразующую породу и подстилающие грунты. Однако, как правило, количество загрязняющих веществ, проникающих до подстилающих грунтов, вследствие их сорбции почвой и грунтом незначительно. Так, согласно рабо 23 там [138, 139], основное количество трансурановых элементов задерживается в пахотном слое почвы. Например, в верхнем 5-сантиметровом слое задерживается более 80 % радионуклидов. Аналогичный эффект происходит и с тяжелыми металлами. В работах [7, 8] установлено снижение содержания тяжелых металлов в нижней части почвенно-грунтового профиля. Уже на глубинах 1.2-2.0 м концентрации металлов оказываются в 5-10 раз ниже чем в пахотном слое почвы. Тем не менее, как показано в работе [8], в зависимости от физических и химических свойств почвы, в некоторых случаях может наблюдаться рост концентраций металлов с глубиной.
Ежегодно угольными ТЭС и котельными в масштабе страны вырабатывается 22-30 млн. т ЗШО при средней зольности угля 21.8 % [162, 163]. Из этих 22-30 млн. т предприятиями среднего и малого бизнеса перерабатывается лишь около 10 %.
Для ЗШО характерно содержание широкого спектра загрязнителей, а также ЕРН. Из золы токсичные компоненты способны выщелачиваться непосредственно в окружающую среду [51, 192, 197]. Способность токсичных элементов выщелачиваться из зольной пыли имеет серьезные последствия там, где такая зола вносится в земли сельскохозяйственных угодий как стабилизатор почв [128, 177]. Растения, произрастающие на почве, удобренной угольной зольной пылью, проявляют способность поглощать ряд потенциально токсичных элементов [128, 187]. Более того, трава и бобовые, растущие на почвах, занятых для мест свалки зольной пыли, могут стать обогащенными потенциально токсичными элементами [166, 202].
Подготовительные работы
Состав полевых исследований, проводимых в рамках инженерно-экологических изысканий, предусматривает маршрутное обследование территории, выбор точек отбора проб, проходку горных выработок и последующее опробование компонентов природной среды [143]. Программой полевых работ предусматривается также выполнение газогеохимических и радиационных исследований.
В процессе маршрутного обследования проводится обход территории, анализ и описание ландшафтов, возможных загрязнений компонентов природной среды и источников загрязнений. Для получения ландшафтной характеристики территории могут использоваться данные аэрокосмических снимков и другие материалы.
С учетом ландшафтных особенностей, экологического состояния местности, наличия источников загрязнения выбирается система точек отбора проб. При их выборе учитываются также основные направления воздушных потоков, поверхностного и подземного стока, уклонов поверхности, особенности расположения геоморфологических элементов и других факторов [143]. Проходка горных выработок осуществляется главным образом для отбора проб почв, грунтов и подземных вод.
Отбор проб почв, грунтов, донных отложений и поверхностных вод на исследуемой территории проводится согласно требованиям СП 11-102-97 [143], ГОСТ [40-44, 46], а также нормативным документам Санэпиднадзора РФ и Росгидромета. Точки опробования компонентов природной среды фиксируются в ведомости отбора проб и на карте местности.
При опробовании поверхностных вод (из водотоков, водоемов и морей), подземных вод (из скважин, колодцев и других горных выработок) и дождевых осадков для их последующего химического анализа используются приборы и методики, нормируемые ГОСТ 17.1.5.04-81 [41]. Отбор проб снега, проводимый для оценки количества загрязняющих веществ, осаждающихся на земную поверхность, регламентируется ГОСТ 17.1.5.05-85 [42]. При отборе проб почвы для химического и микробиологического анализов используются рекомендации СП 11-102-97 [143] и требования ГОСТ 17.4.3.01-83, ГОСТ 17.4.4.02-84, ГОСТ 28168-89 [43, 44, 46]. Опробование донных отложений водных объектов для анализа их загрязненности проводится согласно требованиям ГОСТ 17.1.5.01-80 [40]. Для возможности сопоставления результатов исследования загрязненности почв в ЗТВ ТЭС с уровнем загрязнения почв, не подвергнутых воздействию ТЭС, производится отбор фоновых проб. Последние отбираются на землях, не загрязненных пестицидами и гербицидами, удаленных с наветренной стороны от поселений и автомобильных дорог [143].
Газогеохимические исследования выполняются на участках насыпных грунтов с примесью мусора и бытовых отходов. С поверхности почвы на таких участках может выделяться биогаз, большей частью состоящий из метана и двуокиси углерода с примесью тяжелых углеводородов, оксидов азота, аммиака, угарного газа, сероводорода и других, оказывающий токсическое воздействие на организм человека и способный формировать агрес 63 сивные среды по отношению к строительным материалам. Измерение концентраций метана и углекислого газа с различных глубин обычно производится шахтным интерферометром.
Радиационные исследования обычно выполняются специализированными лабораториями Роспотребнадзора либо изыскательскими организациями, аккредитованными в Роспотребнадзоре. Они предусматривают гамма-съемку территории и измерение плотности потока радона с поверхности почвы. Проведение радиационных исследований регламентируется требованиями норм радиационной безопасности (НРБ-99) [93] и основных санитарных правил обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99) [98].
Маршрутная гамма-съемка территории проводится с одновременным использованием поискового радиометра и дозиметра. Для оценки внешнего гамма-излучения и выявления его возможных аномалий территория подвергается сплошному «прослушиванию» радиометром по маршрутам с шагом 1.5-2.0 м. Измерение мощности эквивалентной дозы (МЭД) внешнего гамма-излучения выполняется с помощью дозиметра в контрольных точках на высоте 10 см от поверхности земли. В случае необходимости измерение МЭД гамма-фона проводится и в скважинах [143].
Плотность потока радона (ПИР) измеряется на тех участках исследуемой территории, где предусматривается строительство жилых и производственных зданий. Для этого в контрольных точках устанавливаются накопительные камеры, в которых через определенное время (4 часа) с помощью специального многофункционального измерительного комплекса измеряется количество радона, поступившего в камеру. Затем вычисляется плотность потока радона.
В зависимости от техногенных условий, наряду с газогеохимическими и радиационными полевыми исследованиями, могут измеряться также напряженность ЭМП, характеристики шумовых и тепловых полей.
Характеристика природно-техногенных и социально-экономических условий исследуемой территории
Анализ динамики водопотребления и сброса сточных вод по годам показал, что сокращение выработки электроэнергии приводит к их уменьшению.
Для получения характеристики химического состава поверхностных вод было отобрано и протестировано 5 проб воды в пределах западного склона золооотвала, из пруда с внешней стороны аккумулирующей дамбы, из Черепетского водохранилища у водозабора ГРЭС, из пруда осветленной воды золоотвала и из ручья Лютинки, впадающего в золоотвал.
Лабораторными исследованиями установлено, что загрязняющими микроэлементами поверхностных вод являются мышьяк, селен, барий, бор, марганец, алюминий, стронций, железо, концентрации которых находятся выше значений ПДК. Высокие концентрации алюминия, селена, марганца обусловлены присутствием этих элементов в сжигаемом угле.
Загрязнение почв, грунтов и зольных отложений. Общеизвестно, что почвы и грунты способны накапливать значительные количества загрязняющих веществ и оказывать как непосредственное влияние на состояние здоровья населения, так и опосредованное - через потребляемую сельскохозяйственную продукцию.
В рамках полевых работ проведен отбор проб гумусового и переходного горизонтов почвы, почвообразующей породы, техногенных грунтов. Опробование проведено исходя из предполагаемого направления распространения загрязнений. Пробы золы отобраны по периферии СЗЗ и далее по 8 румбам горизонта с шагом 1-2 км.
По результатам лабораторных исследований проведена оценка загрязнения почв и грунтов техногенных территорий, сельскохозяйственных и лесных угодий. Поскольку ПДК (ОДК) некоторых химических элементов для почвы не разработаны, для анализа загрязненности почв и грунтов в качестве ОДК согласно рекомендациям [80] принимались удвоенные значения региональных фоновых концентраций. Степень загрязненности почвы различными элементами определялась в соответствии с критериями [143].
Земли, граничащие с СЗЗ золоотвала. Валовое содержание свинца и бора в большинстве проб составляет 30-40 мг/кг. Намечается слабая тенденция возрастания их концентраций по глубине почвенного профиля. В то же время, для большинства элементов характерно уменьшение концентраций с глубиной. Характер изменения концентраций металлов по глубине остается типичным для почвенного профиля. Степень загрязнения почв свинцом - от слабой до очень сильной, бором и бериллием - слабая.
Согласно полученным результатам загрязнение бенз(а)пиреном по северному, восточному и западному флангам золоотвала - среднее, по южному - среднее и сильное. Содержание подвижных форм вредных веществ в почвах и грунтах значительно ниже ПДК.
Земли промышленной зоны. Валовое содержание вредных веществ относительно более высокое чем вблизи СЗЗ. Концентрация свинца составляет около 40 мг/кг, бериллия - 5 мг/кг, цинка - 300 мг/кг, меди - 50 мг/кг, бора - 50 мг/ кг. Степень загрязнения очень высокая по свинцу и слабая по остальным веществам. Содержание бенз(а)пирена составляет приблизительно 0.01 мг/кг, что вдвое ниже ПДК.
Пригородные садово-огородные участки. Опробование проведено в 4 точках. Валовое содержание свинца составляет 30-60 мг/кг, бора — 30-40 мг/кг, бенз(а)пирена - около 0.075 мг/кг. Степень загрязнения почв по свинцу очень сильная, по бенз(а)пирену - сильная, по остальным загрязняющим веществам - слабая или средняя.
Земли зоны влияния транспортных магистралей. Отбор проб проведен в пределах придорожной полосы в 3 точках наблюдений. Валовое содержание свинца составляет 30-40 мг/кг, бора - 20-30 мг/кг. Степень загрязнения почв по свинцу - от слабой до очень сильной. По остальным загрязняющим агентам — слабая или средняя.
Земли зоны рекреации водных объектов. Опробование проведено на поймах р. Черепети и ручья Песочного. Валовое содержание свинца составляет около 30 мг/кг, бора - 20-30 мг/кг, бенз(а)пирена — 0.006-0.03 мг/кг. Степень загрязнения по бенз(а)пирену и другим веществам - от слабой до средней.
Земли сельскохозяйственных угодий. Опробование почв проведено в 13 точках. Валовое содержание свинца в гумусовом горизонте составило 10-50 мг/кг, бора - 10-30 мг/кг, цинка - 30-100 мг/кг, меди - 10-40 мг/кг. Концентрация бенз(а)пирена колеблется в пределах 0.0005-0.022 мг/кг. В большинстве проб степень загрязнения по свинцу очень сильная, реже - слабая, бора - слабая. Отмечается слабое локальное загрязнение по меди и цинку, а также незначительное превышение ПДК по бенз(а)пирену в одной пробе.
Лесные земли. Отбор проб проведен в 4 точках, расположенных на опушке леса. Среднее валовое содержание свинца в горизонтах почвы и материнской породе примерно одинаковое: 35-37 мг/кг, бора — 30-35 мг/кг. В одной пробе содержание цинка достигает 100 мг/кг. Концентрация бенз(а)пирена в гумусовом горизонте колеблется в пределах 0.0005-0.0025 мг/кг (загрязнение очень слабое). Определение подвижных форм вредных веществ показало, что содержание свинца составляет 0.2-1.6 мг/кг, кадмия -0.05-0.01 мг/кг и ниже. Степень загрязнения почвы неорганическими веществами - от слабой до средней.
Оптимизация инженерно-экологических изысканий для строительства ТЭС и экологического проектирования ТЭС
Загрязнение поверхностных вод. В ходе полевых работ выполнено опробование поверхностных вод основных рек территории исследований: Мокши и ее правого притока Рябки. Из р. Мокши отобраны пробы у г. Троицка, дер. Рыбкино и г. Краснослободска. Вода из р. Рябки отбиралась у деревень Новая Толковка, Новое Лепьево и Старая Рябка.
По результатам лабораторных анализов было установлено, что содержание в воде загрязняющих агентов значительно ниже ПДК. Тем не менее, прослеживается тенденция увеличения концентрации лития (10.1-11.9 мкг/л), бора (33-38 мкг/л), натрия (16000-17000 мкг/л), алюминия (от менее чем 3 до 5 мкг/л), кремния (9000-9100 мкг/л), марганца (18-110 мкг/л) и меди (от менее чем 0.7 до 2.5 мкг/л) от верховьев к низовьям рек. Концентрации других элементов составляют: кобальта — 0.12-0.13 мкг/л, магния - 14100-15000 мкг/л, брома - 53-60 мкг/л, стронция - 400-450 мкг/л, молибдена - 1.2-1.3 мкг/л, урана — 1.7-1.9 мкг/л, фтора - 400-500 мкг/л. Концентрации титана, ванадия, никеля, цинка, мышьяка, селена, серебра, кадмия, сурьмы, теллура, свинца и висмута оказались ниже точности лабораторных измерений.
По химическому составу вода в р. Мокше - пресная с минерализацией 560-710 мг/л, слабо щелочная рН = 7.3-7.7. Содержание нитратов составляет 2.4-3.8 мг/л, общая жесткость - 4.8-7.4 мг-экв/л, карбонатная (5.4-6.4 мг-экв/л). Вода в р. Рябке - пресная с минерализацией 280-530 мг/л, слабо щелочная и слабо кислая рН = 7.2-6.84. Содержание нитратов - от 0.2 до 2.8 мг/л. Общая жесткость 2.6-3.8 мг-экв/л, карбонатная 1.9-4.4 мг-экв/л.
Сравнение результатов химических анализов показывает, что вода в р. Рябке в целом загрязнена меньше чем в р. Мокше.
Загрязнение почв и грунтов. Ниже рассмотрим химическое и биологическое загрязнение земель лесного землепользования, земель участка проектируемой Мордовской ГРЭС, земель сельскохозяйственного назначения, земель зоны влияния автомобильных дорог.
Земли лесного землепользования. В результате исследований было установлено, что концентрации металлов в пахотном слое почвы в основном незначительно ниже их фоновых значений. Неопределенным остается соотношение для мышьяка, фтора, сурьмы и вольфрама в связи с низкой чувствительностью их определения.
Земли участка проектируемой ГРЭС. Почвы относятся к лесным. Отмечается слабая тенденция возрастания концентрации элементов от почво-образующей породы к переходному и гумусовому горизонтам. Увеличивается также содержание исследуемых элементов от супесчаной к суглинистой почве. Концентрации кадмия, ртути, свинца, цинка, кобальта, никеля, молибдена, меди, хрома, бария, ванадия, стронция незначительно (в 1.1-2.0), марганца — существенно (в 6.9) раза превышают их фоновые значения. В целом, по изученным показателям, земли строительства Мордовской ГРЭС не относятся к загрязненным.
Земли сельскохозяйственного назначения. Сопоставление концентраций химических веществ, полученных в результате лабораторного анализа, с соответствующими фоновыми значениями для гумусового горизонта показывает, что имеет место превышение фона по кадмию в 3.0 раза, свинцу — в 2.3-3.5, цинку - в 2.3-4.8, бериллию - в 7.0-10.0, кобальту - в 4.8-7.4, никелю - в 5.3-10.7, молибдену - в 3.0-9.0, меди - в 3.7-4.1, хрому - в 2.7-7.0, барию -в 3.1-4.3, ванадию-в 3.8-10.7, вольфраму-в 8.5-11.5, марганцу-в 11.8-16.0, стронцию — в 3.5-6.7 раз. Превышения ПДК почв практически не отмечается. Однако сопоставление результатов со средними значениями концентраций элементов для всех видов почв по А.П. Виноградову [25] показывает превышение по свинцу в 1.6-2.4, цинку - в 1.9, бериллию - в 2.3-3.0, кобальту - в 1.7-2.7, марганцу - в 1.1-1.4, ванадию - в 1.6 раза для характерных данных по средней полосе России. Содержание никеля, молибдена, меди, хрома и стронция оказалось на уровне или несколько ниже средних значений концентраций.
На основании полученных результатов следует отметить загрязнение гумусового горизонта суглинистых почв свинцом, бериллием и кобальтом как слабое.
Земли зоны влияния автомобильных дорог. Превышение концентрации веществ в суглинистых и глинистых почвах над фоновыми значениями составило: для кадмия — в 3.1-6.9, свинца - в 2.2-3.5, цинка — в 2.7-4.9, бериллия — в 3.3-10.1, кобальта — в 3.2-6.6, никеля - в 1.8-5.9, молибдена — в 3.8-23.5, меди - в 2.4-5.9, хрома - в 3.1-8.9, бария - в 2.6-4.1, ванадия - в 2.8-7.7, вольфрама - в 6.5-13.5, марганца - в 5.1-10.2, стронция - в 2.8-5.6 раза. Сравнение полученных результатов со средними значениями для всех видов почв по А.П. Виноградову [25] показывает, что наблюдается превышение концентраций, характерных для средней полосы России, по свинцу - в 1.5-2.4 раза, цинку - в 1.1-1.9, бериллию - в 2.7-3, никелю - до 1.1, молибдену - до 3.0, меди - до 2.2 и ванадию до - 1.1 раза. Содержание меди, бария, марганца и стронция оказались ниже ПДК для всех почв. Отмечается относительно высокое содержание сурьмы. В целом загрязнение земель зоны влияния автомобильных дорог свинцом, бериллием, кобальтом, молибденом и медью - слабое и носит локальный характер.
