Вплив гірничого виробництва на біосферу

Придатність теплоенергетичних вод як джерела тепло-забезпечення визначається в основному їхньою температурою (тепловмістом). Важливе значення мають хімічний склад, агресивні властивості, концентрація водневих іонів (рН), інтенсивність процесів солевідкладення в трубах і агрегатах, умови скидання відпрацьованих вод. Можливість використання цих вод для гарячого водозабезпечення регламентується санітарними правилами експлуатації систем гарячого водозабезпечення із теплових мереж ТЕЦ, які встановлюються Міністерством охорони здоров'я.

За органолептичними і бактеріологічними показниками, жорсткістю, газонасиченістю, вмістом токсичних і радіоактивних речовин вони мають відповідати вимогам стандартів "Вода питна". За погодженням з органами санітарного нагляду дозволяється використовувати для вказаних цілей теплоенергетичні води, які маютьзагальну мінералізацію до 10 г/л при умові, що вона в основним зумовлена наявністю лужних металів - натрію і калію.

В багатьох випадках такі води несуть в собі цінні хімічні елемент та їх сполуки, мають лікувальні властивості, мож> 11 використовуватись для технічних цілей і тому розглядаються иі. комплексна гідромінеральна сировина.

Утилізація відпрацьованих теплоенергетичних вод визначаєтм к відповідними нормативними документами відповідно до напрямки* повторного їх споживання:

теплозабезпечення населених пунктів;

холодозабезпечення;

тваринництво;

теплично-парникове господарство;

вирощування грибів;

підігрів ґрунту;

басейни для плавання;

гаряче водозабезпечення.

Доцільність використання термальних вод за прямим призначенням встановлюється на підставі техніко-економічного обгрунтуваннн (ТЕО) КОНДИЦІЙ, ЯКІ МІСТЯТЬ ВИМОГИ СТОСОВНО ЯКОСТІ І КІЛЬКОСТІ ВОД технічних умов їх добування і відбирання у них тепла, а також іншп\ показників, які визначають ефективність експлуатації родовищ.

Промислові типи родовищ теплоенергетичних вод зустрічаються и артезіанських басейнах платформ, складчастих областей і масив.іч тріщинуватих порід складчастих областей. За величиною теплопродук тивності і дебіту водозаборів родовища поділяються на малі - менші 10 Гкал/год (< 1000 м³/добу), середні від 10 до 50 Гкал/год (< 1000 до 3000 м³/добу), великі - більше 50 Гкал/год (> 3000 м³/добу) тії родовища надпотужної теплопродуктивності, які забезпечують більші' 100 Гкал/год.

Теплоенергетичні підземні води знаходять широке використання м господарстві. Основними напрямками використання пароводяних сумішей слід вважати такі:

виробництво електроенергії;

випарювання висококонцентрованих розчинів;

отримання важкої води;

сушіння лісоматеріалів, діатоміту, рибного борошна;

консервування продуктів;

дистиляція води.

В багатьох випадках такі води несуть в собі цінні хімічні елементи та їх сполуки, мають лікувальні властивості, можуть використовуватись для технічних цілей і тому розглядаються як комплексна гідромінеральна сировина.

Утилізація відпрацьованих теплоенергетичних вод визначається відповідними нормативними документами відповідно до напрямків повторного їх споживання:

теплозабезпечення населених пунктів;

холодозабезпечення;

тваринництво;

теплично-парникове господарство;

вирощування грибів;

підігрів ґрунту;

басейни для плавання;

гаряче водозабезпечення.

Доцільність використання термальних вод за прямим призначенням встановлюється на підставі техніко-економічного обгрунтування (ТЕО) кондицій, які містять вимоги стосовно якості і кількості вод, технічних умов їх добування і відбирання у них тепла, а також інших показників, які визначають ефективність експлуатації родовищ.

Промислові типи родовищ теплоенергетичних вод зустрічаються в артезіанських басейнах платформ, складчастих областей і масивах тріщинуватих порід складчастих областей. За величиною теплопродуктивності і дебіту водозаборів родовища поділяються на малі - менше 10 Гкал/год (< 1000 м³/добу), середні від 10 до 50 Гкал/год (< 1000 до 3000 м³/добу), великі - більше 50 Гкал/год (> 3000 м³/добу) та родовища надпотужної теплопродуктивності, які забезпечують більше 100 Гкал/год.

Теплоенергетичні підземні води знаходять широке використання в господарстві. Основними напрямками використання пароводяних сумішей слід вважати такі:

виробництво електроенергії;

випарювання висококонцентрованих розчинів;

отримання важкої води;

сушіння лісоматеріалів, діатоміту, рибного борошна;

консервування продуктів;

дистиляція води.

Основними напрямками використання термальних вод є: - виробництво електроенергії сушіння органічних матеріалів;

- миття і сушіння шерсті.

Вплив господарської діяльності людини на геологічне середовище проявляється в найрізноманітних формах і, в основному, при розвідці та вилученні з надр корисних копалин (в тому числі і підземних вод), проведенні великих земляних осушувальних і зрошувальних робіт, гідротехнічному будівництві, перерозподілу поверхневого стоку, меліорації, підземному похованні промислових відходів, штучному відновленні запасів підземних вод, створенні підземних сховищ нафти, газу тощо. Підземні води є найбільш чутливим компонентом геологічного середовища і тому швидко реагують на ці впливи. Проникнення в геологічне середовище практично завжди зумовлює міграцію підземних вод, зміну їх складу, гідродинамічних параметрів. Залежно від масштабів проникнення можуть бути порушені природні плотова і вертикальна гідрохімічна зональності, змінені гравітаційне, ісрмічне, електричне, магнітне та інші фізичні поля Землі.

В свою чергу істотно впливають на геологічне середовище експлуатація підземних вод та інтенсивний водовідлив при веденні і ірничо-експлуатаційних робіт. Зміни, що відбуваються в геологічному середовищі, тим суттєвіші, чим інтенсивніше і триваліше здійснюється водовідбір. В цих умовах формуються потужні регіональні і локальні депресійні воронки, в яких осушуються гірські породи. Площа розвитку воронок може досягати декількох десятків і псяч квадратних кілометрів, а потужність осушених порід - 200 і більше метрів.

Мають місце процеси осушення, які охоплюють поверхню Землі, шіаслідок чого дренуються джерела, осушуються заболочені території, шне рослинність. При експлуатації напірних водоносних горизонтів і комплексів часто спостерігається осідання і деформації поверхні, які супроводжуються руйнуваннями споруд і підземних комунікацій, мюринною консолідацією осушених рихлих порід і депресійним ущільненням піщано-глинистих порід. Зв'язок осідання, деформації Поверхні і споруд з експлуатацією родовищ підземних вод (подібні чншца відбуваються і на родовищах нафти) підтверджується пиїженням швидкості осідання і подальших деформацій відповідно зі шеншенням, стабілізацією і тим більше з припиненням водовідбору. * Чобливо інтенсивно піднімається поверхня при закачуванні у иодоносні горизонти води або стиснутого повітря. Таким чином, інтулюванням інтенсивності водовідбору і підтриманням пластового ГИСку можна попередити осідання поверхні, а закачуванням води чи загальну мінералізацію до 10 г/л при умові, що вона в основному зумовлена наявністю лужних металів - натрію і калію.

В багатьох випадках такі води несуть в собі цінні хімічні елементи та їх сполуки, мають лікувальні властивості, можуть використовуватись для технічних цілей і тому розглядаються як комплексна гідромінеральна сировина.

Утилізація відпрацьованих теплоенергетичних вод визначається відповідними нормативними документами відповідно до напрямків повторного їх споживання:

теплозабезпечення населених пунктів;

холодозабезпечення;

тваринництво;

тепдично-парникове господарство;

вирощування грибів;

підігрів ґрунту;

басейни для плавання;

гаряче водозабезпечення.

Доцільність використання термальних вод за прямим призначенням встановлюється на підставі техніко-економічного обгрунтування (ТЕО) кондицій, які містять вимоги стосовно якості і кількості вод, технічних умов їх добування і відбирання у них тепла, а також інших показників, які визначають ефективність експлуатації родовищ.

Промислові типи родовищ теплоенергетичних вод зустрічаються в артезіанських басейнах платформ, складчастих областей і масивах тріщинуватих порід складчастих областей. За величиною теплопродуктивності і дебіту водозаборів родовища поділяються на малі - менше 10 Гкал/год (< 1000 м³/добу), середні від 10 до 50 Гкал/год (< 1000 до 3000 м³/добу), великі - більше 50 Гкал/год (> 3000 м³/добу) та родовища надпотужної теплопродуктивності, які забезпечують більше 100 Гкал/год.

Теплоенергетичні підземні води знаходять широке використання в господарстві. Основними напрямками використання пароводяних сумішей слід вважати такі:

виробництво електроенергії;

випарювання висококонцентрованих розчинів;

отримання важкої води;

сушіння лісоматеріалів, діатоміту, рибного борошна;

консервування продуктів;

дистиляція води.

Основними напрямками використання термальних вод є: - виробництво електроенергії;

осушення органічних матеріалів;

миття і сушіння шерсті.

Вплив господарської діяльності людини на геологічне середовище проявляється в найрізноманітних формах і, в основному, при розвідці та вилученні з надр корисних копалин (в тому числі і підземних вод), проведенні великих земляних осушувальних і зрошувальних робіт, гідротехнічному будівництві, перерозподілу поверхневого стоку, меліорації, підземному похованні промислових відходів, штучному підновленні запасів підземних вод, створенні підземних сховищ нафти, газу тощо. Підземні води є найбільш чутливим компонентом геологічного середовища і тому швидко реагують на ці впливи. Проникнення в геологічне середовище практично завжди зумовлює міграцію підземних вод, зміну їх складу, гідродинамічних параметрів. 'Залежно від масштабів проникнення можуть бути порушені природні плотова і вертикальна гідрохімічна зональності, змінені гравітаційне, термічне, електричне, магнітне та інші фізичні поля Землі.

В свою чергу істотно впливають на геологічне середовище експлуатація підземних вод та інтенсивний водовідлив при веденні гірничо-експлуатаційних робіт. Зміни, що відбуваються в геологічному середовищі, тим суттєвіші, чим інтенсивніше і триваліше здійснюється водовідбір. В цих умовах формуються потужні регіональні і локальні депресійні воронки, в яких осушуються гірські породи. Площа розвитку воронок може досягати декількох десятків шсяч квадратних кілометрів, а потужність осушених порід - 200 і більше метрів.

Мають місце процеси осушення, які охоплюють поверхню Землі, її наслідок чого дренуються джерела, осушуються заболочені території, і іше рослинність. При експлуатації напірних водоносних горизонтів і комплексів часто спостерігається осідання і деформації поверхні, які супроводжуються руйнуваннями споруд і підземних комунікацій, шоринною консолідацією осушених рихлих порід і депресійним щільненням піщано-глинистих порід. Зв'язок осідання, деформації ікшерхні і споруд з експлуатацією родовищ підземних вод (подібні чишца відбуваються і на родовищах нафти) підтверджується іиііженням швидкості осідання і подальших деформацій відповідно зі іменшенням, стабілізацією і тим більше з припиненням водовідбору, і >собливо інтенсивно піднімається поверхня при закачуванні у иодоносні горизонти води або стиснутого повітря. Таким чином, ічтулюванням інтенсивності водовідбору і підтриманням пластового шіку можна попередити осідання поверхні, а закачуванням води повітря у водоносний горизонт можна навіть в значній мірі відновити гіпсометричне положення земної поверхні.

Таке відновлення можна здійснити тільки за умови, коли пружні деформації порід на ділянці осідання не перейшли в пластичні.

Пагубні наслідки пониження поверхні землі найбільш впливово проявляються в прибережних районах, де затоплюються понижені ділянки, підтоплюються населені пункти, в тому числі й великі міста. Все це потребує вирішення складних інженерних задач та здійснення проектів великої вартості.

В світовій практиці є чимало випадків, коли внаслідок вторинної консолідації і депресійного ущільнення осушених порід осідання поверхні супроводжувалось місцевими землетрусами і розривними деформаціями з утворенням великих наскрізних тріщин.

В процесі експлуатації родовищ напірних підземних вод спостерігається перетікання води з суміжних водоносних горизонтів у горизонти, що експлуатуються. Велику увагу потрібно приділяти вивченню вод дренованих горизонтів, якщо вони поганої якості, оскільки внаслідок перетікання і потрапляння у водоносний горизонт, який експлуатується, змішана вода може не мати відповідних кондицій і не відповідати вимогам стандартів. Перетікання води із сусідніх водоносних горизонтів, збільшуючи запаси підземних вод в цільовому горизонті, також сприяє зменшенню темпів зниження динамічного рівня і тим самим віддаляє термін розвитку депресійної вирви до поверхні і деформацію останньої.

Основними заходами попередження і припинення подальшого зниження рівня підземних вод і опускання земної поверхні є їх прогнозування при проектуванні водозаборів, скорочення водовідбору на діючих водозаборах, штучне поповнення експлуатаційних запасів підземних вод для їх збільшення і підтримання пластового тиску. Підтримання тиску можна досягти також закачуванням повітря під тиском у водонасичені горизонти.

Необхідно глибше вивчати режим підземних вод. Це дасть можливість створювати моделі керування і оптимізації використання ресурсів підземних вод, прогнозів впливу господарської діяльності на якість і кількість підземних вод, правильних оцінок наслідків, що зумовлюються змінами гідрогеологічних умов.

Господарська діяльність людини на поверхні і в надрах Землі, яка зростає з кожним роком, створює загрозу забруднення і виснаження запасів підземних вод. У зв'язку з цим виникла нагальна необхідність в розробці ефективних методів і заходів попередження або обмеження цих вкрай негативних явищ.

Під забрудненням розуміють зміни природних фізичних, хімічних, біологічних та інших властивостей підземних вод, обумовлених порушенням природного середовища надр, внаслідок чого води повністю або частково стають непридатними для використання за заданим призначенням. На першому етапі забруднення вміст шкідливих речовин у воді помітно зростає і, не дивлячись, що він ще залишається нижче гранично допустимих концентрацій (ГДК), це є сигналом про необхідність термінового вживання заходів.

На другому етапі їх концентрація, перевищивши ГДК, робить воду непридатною для споживання. В цьому випадку потрібно припинити експлуатацію каптажів до здійснення заходів очищення, або використовувати воду для інших цілей.

Під виснаженням запасів підземних вод розуміють відпрацювання динамічних рівнів нижче гранично допустимої величини, встановленої при підрахунку експлуатаційних запасів. Там, де гранично допустиме пониження не встановлювалось, під виснаженням розуміють стійке зниження динамічних рівнів при експлуатації, яке загрожує повним осушенням водоносного горизонту. Обидва випадки свідчать про значне перевищення водовідбору над поповненням експлуатаційних

запасів.

Забруднення підземних вод і виснаження їх запасів вкрай негативно характеризують умови експлуатації водозаборів, але забруднення є небезпечнішим.

Забруднення підземних вод здебільшого відбувається в процесі природного кругообігу води внаслідок забруднення атмосфе-ри, поверхні Землі і поверхневих вод. За підрахунками фахівців, загальна кількість промислових відходів, що скидаються у водойми і водотоки, на поверхню і в надра Землі, становить - 43 млрд. м/рік. У зв'язку з інтенсивним зростанням усіх галузей виробництва та зі зростанням загальної чисельності народонаселення до 2010 року кількість промислових відходів зросте в 1,5-2 рази. При спалюванні усіх видів енергетичної сировини в атмосферу щорічно потрапляє близько 25 млрд. тонн вуглекислого газу, більше 150 млн. тонн сірчистого ангідриду, окислів азоту, фенолів та інших інгредієнтів. Тільки 400 найбільших промислових міст світу викидають щорічно в навколишнє середовище близько 1 млрд. тонн різних аерозолей, а вся світова промисловість, крім всього іншого, викидає щороку більше 700 млн. тонн різного пилу. В значній кількості випадків шкідливі речовини надходять безпосередньо в підземні води через гірничі виробки і свердловини, місця витоків із систем промислової каналізації і продуктопроводів, нафтогазосховищ та інших об'єктівповітря у водоносний горизонт можна навіть в значній мірі відновити гіпсометричне положення земної поверхні.

Таке відновлення можна здійснити тільки за умови, коли пружні деформації порід на ділянці осідання не перейшли в пластичні.

Пагубні наслідки пониження поверхні землі найбільш впливово проявляються в прибережних районах, де затоплюються понижені ділянки, підтоплюються населені пункти, в тому числі й великі міста. Все це потребує вирішення складних інженерних задач та здійснення проектів великої вартості.

В світовій практиці є чимало випадків, коли внаслідок вторинної консолідації і депресійного ущільнення осушених порід осідання поверхні супроводжувалось місцевими землетрусами і розривними деформаціями з утворенням великих наскрізних тріщин.

В процесі експлуатації родовищ напірних підземних вод спостерігається перетікання води з суміжних водоносних горизонтів у горизонти, що експлуатуються. Велику увагу потрібно приділяти вивченню вод дренованих горизонтів, якщо вони поганої якості, оскільки внаслідок перетікання і потрапляння у водоносний горизонт, який експлуатується, змішана вода може не мати відповідних кондицій і не відповідати вимогам стандартів. Перетікання води із сусідніх водоносних горизонтів, збільшуючи запаси підземних вод в цільовому горизонті, також сприяє зменшенню темпів зниження динамічного рівня і тим самим віддаляє термін розвитку депресійної вирви до поверхні і деформацію останньої.

Основними заходами попередження і припинення подальшого зниження рівня підземних вод і опускання земної поверхні є їх прогнозування при проектуванні водозаборів, скорочення водовідбору на діючих водозаборах, штучне поповнення експлуатаційних запасів підземних вод для їх збільшення і підтримання пластового тиску. Підтримання тиску можна досягти також закачуванням повітря під тиском у водонасичені горизонти.

Необхідно глибше вивчати режим підземних вод. Це дасть можливість створювати моделі керування і оптимізації використання ресурсів підземних вод, прогнозів впливу господарської діяльності на якість і кількість підземних вод, правильних оцінок наслідків, що зумовлюються змінами гідрогеологічних умов.

Господарська діяльність людини на поверхні і в надрах Землі, яка зростає з кожним роком, створює загрозу забруднення і виснаження запасів підземних вод. У зв'язку з цим виникла нагальна необхідність в розробці ефективних методів і заходів попередження або обмеження цих вкрай негативних явищПід забрудненням розуміють зміни природних фізичних, хімічних, біологічних та інших властивостей підземних вод, обумовлених порушенням природного середовища надр, внаслідок чого води повністю або частково стають непридатними для використання за заданим призначенням. На першому етапі забруднення вміст шкідливих речовин у воді помітно зростає і, не дивлячись, що він ще залишається нижче гранично допустимих концентрацій (ГДК), це є сигналом про необхідність термінового вживання заходів.

На другому етапі їх концентрація, перевищивши ГДК, робить воду непридатною для споживання. В цьому випадку потрібно припинити експлуатацію каптажів до здійснення заходів очищення, або використовувати воду для інших цілей.

Під виснаженням запасів підземних вод розуміють відпрацювання динамічних рівнів нижче гранично допустимої величини, встановленої при підрахунку експлуатаційних запасів. Там, де гранично допустиме пониження не встановлювалось, під виснаженням розуміють стійке зниження динамічних рівнів при експлуатації, яке загрожує повним осушенням водоносного горизонту. Обидва випадки свідчать про значне перевищення водовідбору над поповненням експлуатаційних запасів.

Забруднення підземних вод і виснаження їх запасів вкрай негативно характеризують умови експлуатації водозаборів, але забруднення є небезпечнішим.

Забруднення підземних вод здебільшого відбувається в процесі природного кругообігу води внаслідок забруднення атмосфе-ри, поверхні Землі і поверхневих вод. За підрахунками фахівців, загальна кількість промислових відходів, що скидаються у водойми і водотоки, на поверхню і в надра Землі, становить - 43 млрд. м /рік. У зв'язку з інтенсивним зростанням усіх галузей виробництва та зі зростанням загальної чисельності народонаселення до 2010 року кількість промислових відходів зросте в 1,5-2 рази. При спалюванні усіх видів енергетичної сировини в атмосферу щорічно потрапляє близько 25 млрд. тонн вуглекислого газу, більше 150 млн. тонн сірчистого ангідриду, окислів азоту, фенолів та інших інгредієнтів. Тільки 400 найбільших промислових міст світу викидають щорічно в навколишнє середовище близько 1 млрд. тонн різних аерозолей, а вся світова промисловість, крім всього іншого, викидає щороку більше 700 млн. тонн різного пилу. В значній кількості випадків шкідливі речовини надходять безпосередньо в підземні води через гірничі виробки і свердловини, місця витоків із систем промислової каналізації і продуктопроводів, нафтогазосховищ та інших об'єктів Залежно від джерел забруднення може мати регіональний або локальний характер.

Регіональне забруднення підземних вод здебільшого відбувається в гірничодобувних басейнах і районах (Донецький, Криворізький, Львівсько-Волинський і тощо), великих індустріальних містах, на земельних масивах, де широко застосовуються хімічні добрива і засоби боротьби з сільськогосподарськими шкідниками, під великими водоймами з забрудненою водою. При цьому площа водоносних горизонтів з непридатною водою вимірюється сотнями і навіть тисячами квадратних кілометрів.

Локальні забруднення виникають при обмежених або в розмірі, або в часі джерелах забруднення, таких як аварійні короткочасні викиди забруднювальних речовин, сховища відходів шкідливих виробництв, погано обладнані склади хімічних матеріалів, тваринницькі ферми тощо. В цих випадках шкідливі речовини, що потрапили в підземні води, поширюються на обмеженій площі, яка вимірюється долями і одиницями квадратних кілометрів.

Інтенсивність надходження забруднювальних речовин у водоносні горизонти залежить від ступеня його захищеності. Більш глибоко залягаючі та ізольовані слабопроникними породами напірні води рідше підлягають забрудненню, ніж вкрай погано або взагалі незахищені горизонти ґрунтових вод.

Шляхи надходження забруднювальних речовин в підземні води різні. В урбанізованих районах і зонах інтенсивного землеробства це переваж-но інфільтрація промислових стічних вод на території підприємства, атмосферних опадів на ділянках зберігання відходів виробництва, добрив, ядохімікатів. Такі джерела забруднень є практично постійно діючими внаслідок систематичних витоків і випадкових розливів стічних і технологічних вод із цехів, комунікацій, різної тари для зберігання сировини, продуктів, відходів виробництва тощо. Істотно впливають на забруднення ґрунтових вод газодимові викиди підприємств, теплоенергетичних установок, автомобілів, що попадають на поверхню Землі і проникають в надра при інфільтрації та інфлюації атмосферних опадів. Це ж саме впливає і на проникнення в підземні води різноманітних речовин звалищ і продуктів розкладання, розчинення, вилуговування відходів, що виносяться атмосферними опадами.

Джерелами значного локального біологічного забруднення є місця складування гною на тваринницьких фермах і силососховища. Наприклад, 1 тонна силосу дає 273 л стійкого забруднювача (в тому числі фенолів), здатного на десятиріччя зробити води непридатними

для використання. Досить поширеною причиною регіональних ііібруднень підземних вод є інфільтрація з сільськогосподарських полів, які зрошуються, удобрюються і оброблюються ядохімікатами. І Іри застосуванні зрошення земель в першу чергу підвищується іагальна мінералізація ґрунтових вод. Надмірне використання мінеральних добрив призводить до підвищеного вмісту у воді нітратів. І [априклад, на півдні України це перевищення на окремих локальних ділянках становить 5-10 разів. Через надмірне використання мінеральних добрив часто фіксується підвищений вміст у воді фтору.

Велику групу забруднювачів представляють промислові і побутові підходи, шкідливі речовини яких надходять у водоносні горизонти з шламосховищ, хвостосховищ, ставків-накоплювачів, гідрозоловідва-лііі, відстійників, випарників, полів фільтрації промислових стоків, покинутих і дефектних шурфів, колодязів, різних свердловин, гірничих щіробок. Таким шляхом найбільш забруднюються водоносні горизонти, що залягають на малій глибині.

Об'єктами інтенсивного забруднення підземних вод є розчинні речовини, що містяться в сировині, продуктах і відходах виробництва, а також флотореагенти, які використовуються збагачувальними фабриками. Велику небезпеку для підземних вод являють поглинаючі фекальні колодязі, приповерхневі поховання відходів боєн, кладовища, скотомогильники, скидні брудні промстоки, відпрацьовані кар'єри, в яких складаються різні тверді відходи виробництва.

Скельні породи днищ кар'єрів характеризуються значною тріщинуватістю і тому мають високу водопроникність, яка сприяє інтенсивному проникненню забруднювальних речовин у водоносні горизонти. Воднораз необхідно відзначити, якщо названі джерела і.іоруднення забруднюють в основному перший від поверхні водоносний горизонт, то свердловини і підземні гірничі виробки можуть стати причиною надходження шкідливих речовин і в глибоко іалеглі горизонти підземних вод. Досить часто забруднюються якісні питні і лікувальні мінеральні води внаслідок потрапляння води з одного горизонту в інший, що відбувається внаслідок низької якості і юляції водоносних горизонтів в стволах свердловин, аварій в них, а гакож поганої їх консервації або ліквідації. Особливо небезпечним є протікання високомінералізованих вод і нафти по стволах свердловин На родовищах нафти і природного газу, де нафто- і водоносні пласти характеризуються високими напорами.

Найінтенсивніше забруднення глибокозалеглих підземних вод має місце при заводненні нафтомістких пластів, а також в процесі буріння і очищенням вибою промисловими рідинами, які крім глини вміщуют різні хімічні реагенти. Навіть дренажні прісні води в гірничих виробках на шляху руху до водозбірника, взаємодіючи з подрібненими пустими породами, речовиною корисної копалини, металом обладнання, кріпленням, рейковими шляхами, а також з рудниковою атмосферою, збагачуються різними компонентами, які роблять ці води високомінералізованими і агресивними, а в біологічному відношенні абсолютно нездоровими.

В останні роки в зв'язку зі зростаючим забрудненням поверхневих водоймищ і водотоків все частіше вибувають з числа діючих водозабори, які побудовані на родовищах інфільтраційного типу. З цієї ж причини не вводяться в розвідку раніше перелективні родовища з водою високої якості. Як відомо, на родовищах подібного типу приповерхневі води є важливим джерелом формування експлуатаційних запасів. У зв'язку з наявністю в їхньому складі шкідливих речовин і відносно швидким надходженням цих вод в цільовий водоносний горизонт можливість подальшої розвідки і освоєння такого родовища потребує ретельного вивчення. При цьому потрібно враховувати не тільки сучасну якість поверхневих вод, які залучаються для поповнення запасів, а й довготривалий прогноз його зміни на увесь розрахунковий термін водоспоживання.

В більшості випадків забруднювальні інгредієнти потрапляють у підземні води з поверхні внаслідок фільтрації атмосферних опадів або вод, які використовуються для зрошення, через фунтовий шар і в цілому через зону аерації.

При тривалій дії джерел забруднення в фунтовому шарі, що є фільтром, накопичуються шкідливі речовини у великій кількості. При цьому особливу небезпеку являють собою такі хімічні забруднення, які не окиснюються, не руйнуються, не сорбуються (феноли, пестициди та інші) і можуть мігрувати на великі відстані.

Прикладів виходу з експлуатації водозаборів із-за забруднення підземних вод дуже багато як в нашій країні, так і за кордоном.

У зв'язку з розвитком великої депресійної воронки над гірничоексплуатаційними підземними виробками також утворюється зона аерації, особливо потужна в центральній частині шахтного поля, де розміщені шахтні стволи.

Оскільки проведення гірничих робіт супроводжується зсуванням гірничого масиву і осіданням поверхні, провалами над її очисними виробками потужних пластів, надходженням у воду забруднювальних речовин відбувається тут інтенсивніше.

При посиленому відборі прісних підземних вод в аридних та напіваридних кліматичних зонах, де вони залягають, можливе

підтягування солоних вод та їх змішування з прісними. При інтенсивній експлуатації водозаборів, розміщених на морському узбережжі, інколи спостерігається помітне зниження рівня підземних вод, яке призводить до інтрузії (впровадження) морських вод.

Внаслідок інтрузії солоних вод порушується нормальне функціонування водозаборів, бо ці води підвищують величину загальної мінералізації змішаної води, що відбирається.

Крім цих, часто водозабори отримують хімічне, бактеріальне, теплове і радіоактивне забруднення.

Хімічне забруднення проявляється збільшенням вмісту у воді деяких хімічних елементів (крім вмістів фонових, передбачених стандартами та технічними умовами) і появою нових, не властивих даним підземним водам мінеральних і органічних сполук. Хімічне іабруднення води може супроводжуватися інтенсивним офарбленням, іапахом, підвищенням температури води. Внаслідок стійкості і міграції на великі відстані хімічне забруднення є досить небезпечним.

Бактеріальне (мікробне) забруднення проявляється появою у воді патогенних мікроорганізмів, вірусів (нараховується близько 700 видів), бактерій, водоростей, найпростіших, грибів, актиномізеталей та інших. Особливо велику небезпеку являють собою хвороботворні бактерії і иіруси. Безпечність води в епідеміологічному відношенні за стандартами різних країн встановлюється в основному за відносними показниками - загальному вмісту бактерій групи кишкової палички. І |,ей вид забруднень носить тимчасовий характер і здебільшого локалізується на невеликих площах.

Теплове (термальне) забруднення підземних вод характеризується аномальним підвищенням температури води і часто проявляється іменшенням вмісту кисню, цвітінням води, зміною хімічного складу і збільшенням кількості мікроорганізмів.

Воно може мати місце при скиданні нагрітих вод із систем кондиціонування теплових електростанцій та інших об'єктів в ставки-накопичувачі або свердловини. Термальне забруднення також можливе на інфільтраційних водозаборах, в які стікають річкові води, нагріті через скидання гарячих стічних вод. Масштаби теплового іабруднення, як правило, невеликі.

Радіоактивне забруднення виявляють за підвищеним порівняно з фоновим вмістом в підземних водах радіоактивних елементів. Воно \арактеризується високим ступенем стійкості в зв'язку з великою іривалістю періоду їх напіврозпаду. Важливе значення при цьому мають сорбція і десорбція цих елементів фунтами і гірничими породами, хімічний склад і їхня валентність, температура гранулометричний і мінералогічний склади порід, їхня катіонообмінна ємність та інші властивості. При значних викидах радіоактивних речовин в атмосферу забруднення вод може мати регіональний характер. Радіоактивному забрудненню найбільше піддаються грунтові води, особливо при малій потужності зони аерації.

Забруднення глибоких водоносних горизонтів може відбуватись в основному при наявності водопровідних природних і штучних тріщин і гідрогеологічних вікон, які гідравлічно пов'язані з осередками забруднення.

Охорона підземних вод від забруднення і виснаження запасів є великою і складною проблемою, яка нерозривно пов'язана з охороною всього природного середовища, оскільки забруднення відбувається через поверхню - атмосферу, атмосферні опади і фунти, поверхневі води. До того ж перелік і обсяги шкідливих речовин, що потрапляють в підземні води, весь час збільшуються.

Основною метою заходів охорони є запобігання можливому забрудненню і виснаженню запасів підземних вод та ліквідації їх наслідків.

Боротьба з прониклим в підземні води забрудненням є вкрай складною як в технічному, так і в економічному відношенні. Перш, ніж розпочати роботи, пов'язані з очищенням водоносного горизонту, необхідно локалізувати, обмежити подальше поширення забруднення. Це досягається за допомогою спорудження різних перехоплювальних або перегороджувальних пристроїв таких як протифільтраційні і гідравлічні завіси, стінки-бардажі тощо.

Боротьба з забрудненням може бути пасивною і активною. При пасивній боротьбі з забрудненням, коли припиняється експлуатація водозабору і очищення води здійснюється природним шляхом, досягнення успіху визначається швидкістю водообміну, а при біогенному забрудненні - часом виживання патогенних організмів.

Активна боротьба із забрудненням потребує вирішення складних інженерних задач і проведення заходів високої вартості. При малих його масштабах можна досягти успіху шляхом інтенсивного відкачування неякісних вод з каптажів, які опинились в центрі осередку, а також за допомогою спеціальних дренажних виробок. В потужних водоносних горизонтах при гравітаційній диференціації брудної рідини і води внаслідок їхньої різної густини розміщення дренажних виробок (в основному свердловин) інколи вибирають ярусним. При цьому на водозаборі мають бути визначені свердловини, які знаходяться поза впливом осередку забруднення, і встановлений такий режим водовідбору з них, при якому б не залучались зіпсовані

иоди. Одночасно передбачається контроль за якістю вод, що відбираються з покладу.

Є приклади успішного очищення водоносних горизонтів від нафти, нафтопродуктів та інших рідин за їхньою густиною роздільним їх вилученням зануреними насосами, створення глинисто-цементних протифільтраційних екранів з системою дренажних свердловин. Являє іакож інтерес метод гідравлічного екранування, який полягає в створенні зони зниження рівня підземних вод, в яку стікають мбруднювальні речовини і потім вилучаються на поверхню за допомогою відкачувань. Інколи водоносний пласт можна очистити шляхом закачування в нього для його промивання чистої води або відповідних розчинів через систему експлуатаційних і спеціально пробурених свердловин. Найсприятливішими слід вважати заходи для охорони підземних вод, які направлені на запобігання забруднень, основними з яких є такі:

розміщення об'єктів можливого забруднення з урахуванням

надійної природної захищеності водоносного горизонту;

використання замкнених систем виробничого водозабезпечен-

ня і каналізації;

створення "сухих", безстічних або з обмеженим стоком і

твердими відходами виробництва технологій;

утилізація відходів виробництва;

створення і впровадження економних методів очищення

стічних вод для їх використання або безпечного скидання в поверхневі

водоймища і водотоки;

ліквідація або очищення газодимових викидів;

обмеження використання стійких ядохімікатів і добрив у

сільському господарстві, а також синтетичних поверхнево-активних

речовин;

надійне поховання особливо токсичних відходів виробництва,

ніквідація яких економічно не виправдана;

створення зон, які обмежують господарську діяльність в

районах поширення цінних підземних вод, які не мають надійного

природного захисту;

суворе дотримання технологій буріння і обладнання

розвідувальних і експлуатаційних гідрогеологічних свердловин;

-дотримання рекомендованого режиму експлуатації водозборів.

Поряд з наведеними загальними заходами профілактики

проникнення забруднень в підземні води вживаються і спеціальні іаходи, в тому числі будівництво різних інженерних спорудПри використанні їх завжди потрібно враховувати ступінь природної захищеності підземних вод. В першу чергу така оцінка має здійснюватись стосовно хімічного і радіоактивного забруднення, які є найбільш небезпечними.

Захист водоносних горизонтів, яким загрожує забруднення від аварійних витоків, фільтрації промстоків, технологічних та інших токсичних рідин, в більшості випадків зводиться до створення гідроізоляції. Основним конструктивним елементом її є водонепроникний екран з глинобетону, бітумних покрить, поліетиленової плівки та іншого нефільтруючого матеріалу.

В ряді випадків споруджується пластовий дренаж з піску, гравію, щебеню, каменю та інших матеріалів. Дренаж також влаштовується уздовж водотранспортних комунікацій (пульпо- і трубопроводів).

Для вирішення завдань, пов'язаних з охороною підземних вод, завжди приходиться виконувати такі роботи:

виявляти і вивчати площі можливого їх забруднення, шляхи

надходження забруднювальних речовин;

вивчати захищеність підземних вод;

вивчати літологічний склад, будову і параметри водоносних

горизонтів, їх граничні умови для обгрунтування розрахункових схем і

прогнозу міграції забруднень;

встановлювати зміни стану підземних вод в часі;

вивчати і оцінювати масштаби забруднення, прогнозувати

зміни якості води і проектувати захистні заходи.

Для захисту підземних вод від забруднення на кожному водозаборі створюються зони санітарної охорони. Перший пояс - це пояс суворого режиму, який охоплює безпосередню площу розміщення каптажної споруди, насосну станцію, установку для обробки води та інші об'єкти. Територія першого поясу огороджується і облаштовусть-ся. Тут забороняється присутність осіб і виконання будь-яких робіт, не пов'язаних з експлуатацією водозабору. Межа першого поясу при експлуатації надійно захищених водоносних горизонтів встановлюється на відстані не менше ЗО м від водозаборної споруди і не менше 50 м -при використанні незахищених і недостатньо захищених водоносних горизонтів.

Межа другого поясу (зони обмежень) визначається гідродинамічними розрахунками з урахуванням конкретних гідрогеологічних і техногенних умов прилеглої, до водозабору території, типу водозабірних споруд і режиму їх роботи. Друга зона у вигляді смуги шириною 20-50 м встановлюється і уздовж водопровідних споруд. На її території забороняється або обмежується господарська діяльність вод і погіршення умов експлуатації иодозабору.

Положення межі третього поясу зони санітарної охорони низначається гідромеханічними розрахунками, виходячи з умови, що якщо за її межами у водоносний горизонт надходять стабільні хімічні забруднення, то вони опиняться поза зоною живлення водозабору або досягнуть його не раніше закінчення розрахункового терміну експлуатації водозабору. На курортах, які експлуатують родовища лікувальних мінеральних вод, створюються округи санітарної охорони, що складаються з трьох зон.

Перша зона суворого режиму охоплює територію, на якій мінеральні води виходять на поверхню.

Друга зона охоплює територію, з якої поверхневі і Грунтові води стікають до місць виходу на поверхню мінеральних вод, до площ неглибокого залягання мінеральних і прісних вод, що беруть участь в живленні мінеральних джерел. Ця ж зона охоплює природні і штучні сховища мінеральних вод, парки, лісопарки та інші зелені насадження, никористання яких без дотримання правил, передбачених для округу, може призвести до забруднення, зміни складу або виснаження запасів лікувальних мінеральних вод.

Третя зона (зона спостережень) охоплює всю область живлення і формування лікувальних вод, а також території, народногосподарське никористання яких без дотримання правил, встановлених для округу емнітарної охорони курорту, може негативно впливати на гідрогеологічний режим родовища.

Запобігання і ліквідація виснаження запасів підземних вод на діючих водозаборах здебільшого полягають в обмеженні кількості Юди, шо відбирається, та відновленні динамічного рівня водоносного горизонту, який експлуатується, до його відповідності допустимому пониженню, що відповідає фактичним гідрогеологічним умовам. Досить широко застосовується також поповнення запасів підземних иод шляхом закачування в підземні горизонти води з інших джерел, іка за якістю відповідає тій воді, що вилучається з водозабору.

Шахтні води вкрай негативно впливають на природне середовище, її юму числі і на підземні води. Вони суттєво відрізняються від дренажних підземних вод. Внаслідок взаємодії у гірничих виробках зі іруйнованими гірськими породами, корисною копалиною, рудничною .іімосферою шахтні води досягають високої мінералізації, яка в 2-1 рази перевищує мінералізацію вихідної підземної води. В них накопичуються солі важких металів, часто токсичні елементи, бактерії, багато завислих частинок, вони агресивні. Тільки в Донбасі щорічношахтною водою виноситься близько 2,5 млн. тонн різних солей, в тому числі приблизно 1,2 млн. тонн сульфат-іонів, 1,4 млн. тонн хімічного еквіваленту сірчаної кислоти.

Однією з вагомих причин надходження в надра забруднених вод є буріння, випробування і експлуатація свердловин, прогрівання їх стволів гарячою водою, паром, гріючим кабелем, а також заводнення нафтовмістних пластів. Щоб зберегти підземні водні ресурси, потрібно грамотно керувати охороною і використанням підземних гідроресурсів. Насамперед, потрібно утилізувати відходи побуту і господарської діяльності, розвивати і впроваджувати техніку і технологію "сухого" і безвідходного виробництва в усіх сферах людської діяльності.

Контрольні запитання

Яке значення для життя на Землі має вода та в яких станах вона знаходиться в її надрах?

Яку роль відіграє підземна вода в геологічному середовищі?

Що таке гідросфера? Охарактеризувати її.

Які проблеми породжує нераціональне використання водних ресурсів?

Розповісти про лікувальні мінеральні води.

Що являють собою термальні води і де вони використовуються?

Які взаємозв'язки існують в системі "господарська діяльність людини - геологічне середовище - підземні води"?

Розповісти про забруднення та виснаження запасів підземних вод.

Проаналізувати хімічне, бактеріальне, теплове і радіоактивне забруднення води.

Як борються із забрудненням води? Які запобіжні і спеціальні заходи вживаються для охорони підземних вод?

Як влаштовується зона санітарної охорони підземних вод?

З яких зон складаються округи санітарної охорони на курортах, що експлуатують родовища лікувальних мінеральних вод

Размещено на Allbest.ru

...