Научная статья на тему 'Палеорусла древних рек Зауралья как пласты-коллекторы для безопасного захоронения жидких токсичных отходов'

Палеорусла древних рек Зауралья как пласты-коллекторы для безопасного захоронения жидких токсичных отходов Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
467
13
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Болтыров В. Б.

В Зауралье под мощной толщей непроницаемых глинистых и песчано-глинистых отложений располагается сеть палеорусел древних юрских рек. врезанных в кристаллические породы палеозойского фундамента. Русла выполнены песчано-гравийным материалом с высокими коллекторскими свойствами, благодаря которым они могут стать коллекторами жидких токсичных отходов

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Болтыров В. Б.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Палеорусла древних рек Зауралья как пласты-коллекторы для безопасного захоронения жидких токсичных отходов»

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

]. Декларация безопасности малосернистого хвостохранилища обогатительной фабрики и цеха двойного суперфосфата ОАО "Средиеуральский медеплавильный завод". Ревда, 2001.

2. Обоснование инвестиций в консервацию пиритного хвостохранилища обогатительной фабрики Срсднеуральского медеплавильного завода. 1219-ГР.ПЗ. Екатеринбург, 2000.

3. Программа работ: Оценка влияния СУМЗа на состояние водных ресурсов района. 1219-0-0-ПР. Екатеринбург, 1994.

4. Проект предельнодопустимых сбросов (ПДС) загрязняющих веществ в водный объект со сточными водами. Ревда, 2001.

5. Рабочий проект консервации пиритного хвостохранилища ОАО "СУМЗ". 1219.22-ГР.ПЗ(РП). Екатеринбург, 2002.

6. Разрешение на спецволопользование перспективы водоохранных мероприятий с оценкой влияния СУМЗа на состояние волиых ресурсов района. 1219.36-0-0-113. Екатеринбург. 1995.

7. Средние фоновые концентрации гидрохимических элементов в реках и озерах Уральского региона / РосНИИВХ. Екатеринбург, 1994.

УДК 621.039

В. Б. Болты ров

ПАЛЕОРУСЛА ДРЕВНИХ РЕК ЗАУРАЛЬЯ КАК ПЛАСТЫ-КОЛЛЕКТОРЫ ДЛЯ БЕЗОПАСНОГО ЗАХОРОНЕНИЯ ЖИДКИХ ТОКСИЧНЫХ ОТХОДОВ

Обоснование необходимости подземного захоронении жидких токсичных отходов

1 апреля 1996 года Указом Президента России № 440 принята концепция перехода России к устойчивому развитию, т. е. перехода на такую модель развития общества, при котором жизненные потребности нынешнего поколения удовлетворяются без ущерба для будущих поколений. Однако устойчивое развитие для будущих поколений может быть достигнуто только при экологически устойчивой экономике, а экономика может быть экологически устойчивой только тогда, когда она подчиняется принципам устойчивости.

Одним из основных принципов устойчивости является обеспечение качества жизни человека, предполагающее реализацию комплекса мер, направленных на сохранение жизни и здоровья человека, его экологической безопасности.

Сегодня жизни и здоровью челозека угрожают не только 200 тысяч преступлений, которые ежечасно совершаются в мире, как писала об этом газета "Труд" от 3 апреля 2002 года, но и та техногенная среда, которая образовалась в результате нашего, мягко говоря, неразумного хозяйствования.

Сегодняшняя техногенная среда - это миллиарды тонн промышленных отходов, сконцентрированных в отвалах, хвосто- и золохранилищах, на бытовых и промышленных свалках, а зачастую попросту сброшенных в близлежащие водоемы и реки. Особую тревог)' вызывает накопление в нашей стране более миллиарда тонн токсичных отходов, содержащих канцерогенные вещества, которые медленно, но верно укорачивают жизнь человека.

Не нужно далеко ходить за примером. Вблизи Санкт-Петербурга расположен полигон "Красный бор", созданный в 1970 году для захоронения токсичных отходов I и II классов опасности, содержащих мышьяк, ртуть, свинец, синильную кислоту, фтор, фосфор и множество других токсичных элементов. На площади 60 тыс. кв. км находится 71 котлован, нашпигова-шые отходами гальванических и органических производств, а также нефтепродуктами, которые не подлежат регенерации. Предполагалось, что отходы из-за надежного водоупора - кембрийских водонепроницаемых "синих" глин - не будут загрязнять водоносные горизонты, но они распространяются через поверхностные горизонты, распыляются по воздуху и создают особо тревожную обстановку в Ленинградской области. Полигон был создан в порядке эксперимента на три

года, но используется и до сих пор, т. е. функционирует более 30 лет. И сегодня его закрыть нельзя, потому что предприятиям Санкт-Петербурга и области некуда свозить свои смертоносные отходы.

Таких химических "бомб" замедленного действия, хотя и меньших по уасштабам, чем полигон "Красный бор", в России насчитывается десятки тысяч. При этом каждый четвертый из действующих в стране 10 тысяч специальных накопителей не имеет защитного экрана (покрытия), препятствующего загрязнению водоносных горизонтов.

Справедливости ради нужно отметить, что наряду с поверхностным захоронением токсичных отходов, безусловно, экономически выгодным для предприятий-загрязнителей в силу дешевизны, используются и более дорогостоящие способы утилизации и переработки токсичных отходов. Наиболее перспективными из последних являются термический метод обезвреживания путем сжигания токсичных отходов или переработки токсичных органических веществ с помощью микробов, однако все эти и другие известные способы требуют значительных экономических затрат. Например, переработка одной тонны химических отходов в Европе стоит 160-200 долларов.

Одним из Прогрессивных, экологически безопасных и относительно недорогих способов считается подземное захоронение токсичных отходов в недра Земли, широко применяемое и за рубежом, и у нас в России.

Так, почти все европейские страны направляют свои токсичные отходы в Германию для их захоронения в выработанных соляных колях. В России более 30 лет эксплуатируются полигоны подземного захоронения: Томск-7, Красноярск-26, Дмитровград, Тамбов, Новомосковск [1]. Как свидетельствуют данные многолетних наблюдений [1], даже достаточно крупные концентрированные полигоны подземного захоронения с производительностью 3 00С - 5 000 куб. м отходов в сутки обычно работают при очень низких давлениях на устьях нагнетательных скважин, а радиусы распространения отходов в пластах-коллекторах за 25-30 лет не превышают 3-4 км.

На парламентских слушаниях в Госдуме 17 июня 1997 года было отмечено, что подземное захоронение экологически опасных отходов на сегодня является эффективным природоохранным способом обращения с ними и заслуживает широкого применения в промышленности, сельском и коммунальном хозяйстве нашей страны.

Согласно данным Госцентра "Геомониторинг" и ГТП "Гидроспецгеология" (I), система мер по обеспечению экологической безопасности подземного захоронения жидких токсических отходов (ЖТО) включает выполнение трех основных условий: правильный выбор геологической структуры (участка недр) для размещения отходов; техническое соответствие подземных хранилищ требованиям локализации отходов и их изоляции от биосферы, создание эффективной системы мониторинга геологической среды на период эксплуатации и последующей консервации подземного хранилища отходов [ ]. Сущность этих условий конкретизирована в табл. 1

Таблица 1

Основные условия обеспечения экологической безопасности подземного захоронения ЖТО

Мероприятия Основные условия обеспечения экологической безопасности подземного захоронения жидких отходов

Правильный выбор геологической структуры (участка недр) Наличие пласта-коллектора с параметрами, обеспечивающими прием заданного количества отходов в течение периода эксплуатации. Надежная естественная гидродинамическая изоляция пласта-коллектора от поверхностных вод и пригодных для использования водоносных горизонтов

Техническое соответствие подземных хранилищ требования локализации отходов и их изоляция от биосферы Конструкции и технические решения подземных хранилищ (в первую очередь, нагнетательных скважин), обеспечивающие поступление отходов только в предусматривасу ые проектом пласты-коллекторы. Отсутствие или своевременное выявление и л>квидация возможных искусственных нарушений гидродинамической изоляции пласта-коллектора (в первую очередь, посторонних скважин). Отработка технологии хим подготовки жидких отходов для обеспечения совместимости закачиваемых стоков с пластовой водой и породами.

Создание эффективной системы мониторинга геологической среды на период эксплуатации и последующей консервации под-земного хранилища Создание сети наблюдательных скважин и проведение мониторинга гидрогеологической обстановки в Iласте-коллекторе, соседних водоносных горизонтах, на участках жеплуатации и (или) естественной разгрузки подземных вод. Разргботка сценариев возможных откпонений от регламента эксплуатации хранилища и способов их устранения.

Сущность предлагаемого способа »лхороненни /КТО в палеоруслах древних рек Зауралья

Из табл. 1 видно, что основными условиями правильного выбора геологической структуры, благоприятной для создания полигона захоронения ЖТО, являются:

- наличие пласта-коллектора с параметрами, обеспечивающими прием необходимого количества отходов в течение длительного периода эксплуатации:

- надежная естественная гидродинамическая изоляция пласта-коллектора от поверхностных вод и пригодных для использования водоносных горизонтов.

Предлагаемый способ захоронения ЖТО полностью соответствует названным условиям.

Захоронение жидких токсичных отходов предлагается провести в палеоруслах древних рек, сеть которых открыта в Зауралье в пределах Курганской, Свердловской и Тюменской областей [2, 3].

Русла древних юрских рек погребены под мощной (400 м и более) толщей водоупорных красноцветиых алевролитов и глин. Сами русла, врезанные в кристаллические породы палеозойского фундамента на 100 - 200 м, представляют собой протяженные корыто- или трубообразные структуры, выполненные песчано-гравийным материалом. Именно последние благодаря высоким коллектореким свойствам могут стать вместилищами Ж'ГО. Весьма благоприятны для захоронения ЖТО также гидродинамический и гидрохимический режимы палеорусловых вод. Водонасыщенные русловые отложения характеризуются практически застойным режимом, солоноватыми и солеными водами преимущественно гидрокарбонатно-хлоридно-натриевого состава при восстановительной гидрохимической обстановке и повышенной щелочности. Все это при отсутствии гидродинамической связи юрского водоносного горизонта с вышележащими песчано-глинистыми отложениями свидетельствует о том, что выявленные природные коллекторы жидких отходов надежно изолированы от среды обитания человека и могут быть успешно использованы для их захоронения (табл. 2).

Таблица 2

Основные параметрические характеристики ЖТО

Характеристика | Показатели

Геологическая структура Палеорусла корыто- и каньонообразного поперечного профиля

Состав порол пласта-коллектора, мощность Чередующиеся слои серо цветных галечников и песков. Мощность 60 м

Перекрывающие толщи, мощность Непроницаемые глинистые и песчамо-глинистые поролы с буферными водоносными горизонтами с восстановительной гидрохимической обстановкой. Мощность дэ 400 м

Полстилаюшие пороли Кристаллические породы

Гидродинамический режим вол пласта-коллектора Застойный (градиенты гидростатического напора 0.001-0.003)

Гидрохимический режим Восстановительный слабощелочной (рН 8-9)

Тип вод в пласте-коллекторе, содержание солей Солоноватые и соленые (1.5-13 г/ку<5.дм)

Скорость движения вод 2.6 ч'гол

Состав вод Гилрокарбонатно-хлоридио-натриевые

Расчетный путь распространения от нагревательных скважин за 300 и 1000 лет 0.8 км 2.6 км

Границы распространения отходов Естественные границы боттов палеодолины

Возможные масштабы захоронений Неограниченные, из расчета закачивания 2.7 млн куб. м через одну ячейку

Захоронение отходов будет производиться через нагнетательные скважины при одновременной разгрузке пласта-коллектора откачкой чистой воды из разгрузочных скважин. Применение разгрузки благоприятств)ет равномерному заполнению пласта-коллектора жидкими отходами, снижает развивающиеся пластовые давления.

Предлагаемый способ (патент 252001 "Способ подземного захоронения жидких радиоактивных отходов". Заявка № 9610249/25 от12.02 96) предусматривает захоронение по пятящемуся методу - от низовьев выбранного участка палеодолины к ее верховьям, что позволяет использовать разгрузочные скважины предыдущей ячейки в качестве контрольных и наблюдательных скважин на последующей ячейке. Узкая канализация могильника Ж'ГО в палеодолине позволяет поддерживать количество наблюдательных и контрольных скважин в каждой ячейке закачивания в соотношении 1:1 (4].

Отходы при захоронении локализуются в объеме палеодолины. Направление растекания после закачки проектного объема ЖТО будет определяться природной гидродинамикой порового раствора, поскольку прекращение техногенных возмущений в виде избыточного градиента пластового давления приведет сразу же к восстановлению естественного режима. Дальнейшее смещение объемов отходов, заполняющих напорный водоносный горизонт, будет происходить со скоростью движения подземных вод.

Предложенный способ захоронения ЖТО в глубокозалегаю щие палеорусловые песчано-галечниковые горизонты позволяет надежно законсервировать ЖТО в пределах естественных границ бортов палеодолин с весьма незначительным их распространением по уклону (2,6 км за 1 ООО лет). Кроме того, при использовании данного способа снижаются расходы на бурение скважин, специализированные исследования, реагенты и оборудование.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Грабовников В.А., Татарчук Ю.С., Шипулин Ю.К. Условия обеспечения экологической безопасности подземного захоронения токсичных отходов // Разведка и охрана недр. 1999. №4. С. 41-44.

2. Лисицын А.К., Марков С.Н., Попоннна Г.Ю. Долматовскос месторождение в Зауралье как пример геологической ситуации, пригодной для безопасного захоронения радиоактивных отходов// Геология рудных месторождений, 1993. Т. 35. № 4. С. 360 - 368.

3. Лучинин И.Л. Перспективы ураносности Уральского региона // Отечественная геология. 1995. №6. С.39-42.

4. Патент 2122755. Россия, кл.О 21 Р 9/24 / Болтыров В.Б., Лещиков В.И., Лучинин В.И., МарковС.Н. № 96102497/25. Заявлено 12.02.1996 года; опубликовано 27.11.1998 г// Бюл. № 33.

УДК 550.01

Э.Ф. Емлин

УРАЛЬСКИЙ ГОРОД КАК ФЕНОМЕН ГЕОТЕХНОСФЕРЫ

Преамбула

Город - ровесник цивилизации. Его возраст не превышает пяти тысячелетий [10], но современная экспансия индустриальных городов, этих новейших геотехногенных систем, занимая последние три века, столь же стремительна, сколь и непонятна. Город преображает лицо планеты, се рельеф, синтезирует новый геохимический мир, меняет направление V. состав водных и воздушных потоков, создает своеобразные биоценозы, стимулирует мутагенез и, наконец, образует новую технологию, новый этнос, новую культуру.

Геоурбанистика - это, прежде всего, попытка города осознать самого себя как целостную сложную развивающуюся биокоснук: геотехническую систему, понять если не цели, то хотя бы пределы экспансии города, проследить его траекторию в пространстве-времени природы, истории и культуры [2, 4, 6).

Город на Урале содержит рудиментарные черты первых (палеолитических?) поселений, скрытые, но не стертые технологическим порывом новейшего индустриального века [6].

Город - всегда преобразованное и перемещенное земное вещество, и в то же время есть в нем несводимая только к веществу и энергии составляющая. « которой яккумупироланы мысль и чувство каждого жителя, его горе и радость, его вера и неверие, его жизнь и смерть.

Город - это мир. Мир. объединяющий и разделяющий, созидающий и разрушающий: технику и природу, человека и общество.

Гсоурбанистика - это все о горэде, о его рождении, жизни и смерти (9).

Геоурбанистика - это наука о мире, в котором рождаются, живут и умирают города.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.