CC BY
173
УДК 556.332:556.388:620.9(571.51)
Г.В. Загривная, Т.П. Иванова
ОАО «Красноярскгеология», Красноярск
ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ПОДЗЕМНЫХ ВОД АЛЛЮВИАЛЬНОГО ГОРИЗОНТА В РАЙОНЕ ЗОЛООТВАЛА КРАСНОЯРСКОЙ ТЭЦ-3
Экологический мониторинг проводится с целью изучения техногенного воздействия на природную среду золошлаковых отходов теплоэлектроцентрали и оценки масштабов загрязнения, программой мониторинга предусматривается непрерывные наблюдения за состоянием поверхностных и подземных вод.
Образующиеся в результате производственной деятельности
золошлаковые отходы, Красноярской ТЭЦ-3 размещаются на золоотвале пойменного типа, состоящего из двух рабочих секций, пруда осветленной воды и пруда отстойника промывочной и ливневой воды. Экологический контроль над изменением состояния подземных и поверхностных вод начат в 1992 г.
В химическом составе теплоэнергетической золы Красноярской ТЭЦ-3 преобладающими являются оксиды кальция (СаО) и кремния ^Ю2), содержание которых достигает 30-50%. Содержание триоксида алюминия (А12О3) изменяется в пределах 10-13%. Содержание оксида магния (MgО) и триоксида железа ^2О3) до 9%. Кроме этого, из нормируемых компонентов в золе часто встречаются и имеют высокие концентрации стронций, барий, титан, марганец, фтор, бор, никель, цинк.
Вместе с тем, зола в отходах представлена не оксидами, окислами и элементами в свободном виде, а в составе минеральных образований. При сжигании углей в мощных котельных установках происходит существенное геохимическое преобразование первичного вещества углей, выражающееся в образовании природных и новых искусственных минералов. Собственные минералы образуют кремний, кальций, алюминий, железо, магний и сера. Натрий, калий и микроэлементы не являются минералообразующими. Они присутствуют в минералах в виде изоморфных примесей к компонентам их химических формул. Минеральный состав золы Красноярской ТЭЦ-3 по данным рентгенофазового анализа представлен альфа-кварцем, кальцитом, ангуритом, муллитом. Основными минералами «сухих» золошлаков являются: шаннонит, алюмоферрит, ангидрит, кальций.
Формирование химического состава водной среды в золошлаковых отвалах обусловлено интенсивным взаимодействием твердой фазы золошлаковых отходов, воды и атмосферного воздуха. При этом происходит интенсивная минерализация и гидратация водной среды, в раствор переходят сульфаты, ионы натрия и хлора. Доминирующее значение имеет катион кальция (до 291 мг/л); минерализация достигает 935 мг/л. Воды характеризуются как сульфатно-гидроксильные кальциевые. В дальнейшем, в результате реакции водной среды с атмосферным воздухом, образуется вторичный кальцит, осаждающийся в золошлаковой толще и на дне водоемов. В процессе осаждения кальцита происходит захват взвешенных частиц, и вода
очищается до прозрачности, но при этом возрастают относительные концентрации сульфатов, кальция и натрия, появляются гидрокарбонаты и магний (при дальнейшем общем снижении минерализации). После осветления вода поступает в отстойник, где возрастает доля гидрокарбонатной составляющей, а также возрастают концентрации магния и аммония.
При изучении воздействия на природную среду при сжигании канско -ачинских углей были получены данные о том, что зола Красноярских ТЭЦ из бородинского и березовского углей имеет повышенные содержания ванадия и хрома.
В процессе эксплуатации золоотвала в бассейне осветленной воды происходит накопление микрокомпонентов, что приводит к росту их концентраций. При этом превышение ПДК происходит по барию в 2,3 раза, по литию - в 1,15 раза, по марганцу - в 1,5 раза, по стронцию в 2,3 раза, по титану - в 4 раза.
Из выше сказанного следует, что при условии взаимодействия сбрасываемых и осветленных вод с подземными и поверхностными водами возможно загрязнение их барием, литием, марганцем, стронцием, титаном и повышение значения рН.
В районе золоотвала имеет распространение современный аллювиальный водоносный горизонт. Современный аллювиальный горизонт развит в пойменных и русловых отложениях р. Енисей. Мощность отложений колеблется от 5 до 17 м. Воды грунтовые, не имеющие напора. Глубина залегания подземных вод изменяется от 1,4 до 2,87 м. Водовмещающими являются гравийно-галечниковые отложения с песчаным заполнителем. Подземные воды, преимущественно, пресные, с
-5
минерализацией 148 - 204 мг/дм в аллювиальных отложениях р. Енисей. В солевом составе преобладают гидрокарбонаты и катионы кальция или магния. Значения pH колеблются от 7,4 до 8,3, что характеризует воды как щелочные. Жесткость воды в пойменных отложениях р. Енисей изменяется
-5
от 1,6 до 1,94 мг/дм . В настоящее время не только поверхностные, но и подземные воды четвертичных отложений подвержены значительному воздействию из различных гидротехнических сооружений, расположенных выше по потоку подземных вод.
Средние концентрации ряда компонентов превышают их фоновые значения (рН, железо общее, медь, перманганатная окисляемость, барий, титан и никель).
В скважинах, расположенных выше по потоку от золоотвала, отмечено повышенное содержание относительно фона: марганца, рН, иона аммония, бария, никеля, титана, перманганатной окисляемости, что говорит о возможности поступления этих элементов в подземные воды до возможного влияния золоотвала. Очевидно, что в результате проницаемости противофильтрационного экрана имеет место поступления фильтрационных утечек от промбассейнов (шламонакопителей ОАО "Красноярский алюминиевый завод", золоотвала котельной ОАО "Красноярский металлургический завод", иловых полей левобережных очистных
сооружений городского «Водоканала» в подземные воды). С этим же фактором связывается и повышенное содержание в р. Черемушка: рН, иона аммония, железа, никеля, титана, фенолов, нефтепродуктов (точка отбора выше золонакопителя №1), что еще раз подтверждает поступление этих элементов, как в поверхностные воды реки Черемушка, так и в подземные воды до возможного влияния золоотвала.
Наиболее значимое загрязнение вод р. Черемушка вызвали: марганец, железо и нефтепродукты. Концентрации бария, хлоридов и сульфатов не превышают ПДК.
Концентрации подавляющего большинства нормируемых элементов в режимных скважинах экологического мониторинга не превышают ПДК и имеют значительно меньшие концентрации, чем выше по потоку (табл. 1).
Таким образом, внедрение зольных вод приводит к резкому снижению концентраций большинства элементов. Но, вместе, с тем для некоторых элементов характерен рост концентраций, при этом рост не создает экологической опасности, так как концентрации этих компонентов не превышают ПДК.
По утвержденным РАО «ЕЭС России» рекомендациям по контролю за состоянием грунтовых вод в районе размещения золоотвалов ТЭС в качестве общих гидрохимических показателей в обязательном порядке необходимо определять те показатели, значения которых могут изменяться под воздействием фильтрационного потока, идущего из золоотвала. Это позволило бы рассмотреть вопрос взаимодействия фильтрационного потока и подземных вод. Такими показателями являются общие характеристики воды - рН и общая минерализация (сухой остаток), ХПК, а также показатели, общие для всех природных вод и воды золоотвалов: общая жесткость, кальций-, сульфат-, хлорид-, карбонат- и гидрокарбонат-ионы. Так же важным можно считать бактериальный состав подземных вод, учитывая наличие выше по потоку коммунальных очистных сооружений.
К обязательному определению подлежат также следующие компоненты: алюминий, ванадий, марганец, мышьяк, селен, фтор, хром.
Таблица 1. Сопоставление фоновых концентраций нормируемых компонентов подземных вод до золоотвала и после него
Показатели ПДК хоз- питьево е Показател ь вредности Класс опаснос ти Фоновое содержание до золоотвала Фоновое содержание после золоотвала Коэффициент концентраци и (гр. 6:гр.7)
1 2 3 4 5 6 7
рН 6 - 9 - - 7.96 8.6 1.08
Хлориды 350 - - 119.2 48.4 0.41
Сульфаты 500 Орг 4 188.1 78.2 0.42
Гидрокарбонаты - - - 661.3 152.5 0.23
Нитраты 45 Орг 3 57.2 0.1 0.002
Нитриты 3 Орг 2 42.8 0.01 0.0002
Натрий (+калий) 200 С-т 2 53.5 41.4 0.77
Магний - - - 76.5 6.9 0.09
Кальций - - - 117.9 33.5 0.28
Аммоний 2 17.9 0.9 0.05
Рбобщ 0,3 Орг 3 1.91 1.1 0.58
С02св - - - 26.4 16.4 0.62
Окисляемость перманганатная 5 - - 20.5 0.8 0.04
Сухой остаток 1000 - - 1274 246.4 0.19
Жесткость общая 7 - - 12.2 2.7 0.22
Медь 1 Орг 3 0.015 0.022 1.47
Цинк 1 Орг 3 0.022 0.017 0.77
Свинец 0,03 С-т 2 0.004 0.007 1.75
Алюминий 0,5 С-т 2 0.09 0.14 1.56
Хром общий 0,3 0.03 0.132 4.40
Фенолы 0,001 Орг 4 0.15 0.161 1.07
Ва 0,1 С-т 2 0.13 0.031 0.24
Т1 0,1 С-т 2 0.04 0.066 1.65
N1 0,1 С-т 3 0.05 0.023 0.46
Марганец 0,1 Орг 3 0.7 0.005 0.01
Фтор 1,5 С-т 2 5.4 0.152 0.03
Нефтепродукты 0,1 - - 0.099 0.094 0.95
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Методические указания по контролю за режимом подземных вод на строящихся и эксплуатируемых тепловых электростанциях. РД 153-34.1-21.325-98. -Утверждены Департаментом стратегии развития и научно-технической политики РАО «ЕЭС России» 30.06.98. - М.: ОРГРЭС, 1999 - 35 с.
© Г.В. Загривная, Т.П. Иванова, 2005
