Автореферат диссертации (Прогнозная оценка продолжительности восстановления загрязненного торфяного массива для строительно-хозяйственного освоения)

  На правах рукописиТЕЛЬМИНОВ ИЛЬЯ ВАЛЕНТИНОВИЧПРОГНОЗНАЯ ОЦЕНКА ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ВОССТАНОВЛЕНИЯЗАГРЯЗНЕННОГО ТОРФЯНОГО МАССИВАДЛЯ СТРОИТЕЛЬНО-ХОЗЯЙСТВЕННОГО ОСВОЕНИЯСпециальность 25.00.36 – Геоэкология (строительство и ЖКХ)Авторефератдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукАрхангельск - 20182Работа выполнена в Федеральном государственном автономном образовательномучреждении высшего образования «Северный (Арктический) федеральный университетимени М. В.

Ломоносова».Научный руководитель:Невзоров Александр Леонидовичдоктор технических наук, профессорОфициальные оппоненты:Офрихтер Вадим Григорьевичдоктор технических наук, доцент,Федеральное государственное бюджетноеобразовательное учреждение высшегообразования «Пермский национальныйисследовательский политехническийуниверситет», кафедра «Строительноепроизводство и геотехника», профессорТупицына Ольга Владимировнадоктор технических наук,Федеральное государственное бюджетноеобразовательное учреждение высшегообразования «Самарский государственныйтехнический университет», кафедра«Химическая технология и промышленнаяэкология», профессорВедущая организация:Федеральное государственное бюджетноеучреждение науки Федеральныйисследовательский центр комплексногоизучения Арктики имени академикаН.П. Лаверова Российской академии наукЗащита состоится «11» октября 2018 г.

в 1400 часов на заседании диссертационногосовета Д 212.138.13, созданного на базе ФГБОУ ВО «Национальный исследовательскийМосковский государственный строительный университет», по адресу: 129337,г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, зал Ученого Совета.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВО «Национальныйисследовательский Московский государственный строительный университет» и на сайтеwww.mgsu.ru.Автореферат разослан «___» _________________2018 г.Ученый секретарьдиссертационного советаСлесарев Михаил Юрьевич3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы исследованияОдним из последствий урбанизации и хозяйственной деятельности человекаявляется формирование из промышленных и бытовых отходов техногенных массивов,оказывающих негативное воздействие на все компоненты природной среды.Специфической особенностью Европейского Севера является весьма распространеннаяпрактика размещения их на болотах, занимающих до 20% территории и считающихсябросовыми землями.

Более того, болота использовали в качестве вторичныхотстойников или биологических прудов для доочистки сточных вод небольшихнаселенных пунктов и предприятий. Благодаря высокой пористости иводопроницаемости торфа поллютанты распространялись по всей торфяной залежи имигрировали в водоемы.До сих пор у различных исследователей нет единого мнения о том, какие процессыпревалируют в торфе после прекращения сброса отходов, их изоляции или утилизации,а именно, фиксируются ли загрязняющие вещества в торфяной залежи за счет сорбциирастительными остатками и продуктами их разложения (твердой фазой) или имеетместо самоочищение болота благодаря инфильтрации атмосферных осадков и выносуполлютантов грунтовыми водами. При этом стационарные наблюдения выполнялись вокрестностях действующих свалок и выпусков сточных вод, то есть в условияхпостоянного поступления поллютантов.Определение возможности и сроков восстановления нарушенных территорий иоценки перспектив их строительно-хозяйственного освоения возможно лишь порезультатам длительного мониторинга за состоянием торфяного массива с такназываемыми «старыми техногенными нагрузками».Таким образом, исследование состояния природно-техногенной системы (ПТС),сформировавшейся в результате размещения отходов хозяйственной деятельностичеловека на болоте, с целью создания научно обоснованного метода прогнозаинтенсивности выноса поллютантов из торфяного массива грунтовыми водами, оценкивозможности и определения сроков начала строительно–хозяйственного освоениянарушенной территории является актуальным.Тема диссертационной работы соответствует паспорту специальности 25.00.36Геоэкология (строительство и ЖКХ), пункт 5.6: «Природная среда и ее изменения подвлиянием урбанизации строительной и хозяйственной деятельности человека:загрязнение почв, горных пород, поверхностных и подземных вод, возникновение иразвитие опасных природных и техноприродных процессов.

Характеристика, оценкасостояния и управление современными ландшафтами» и пункт 5.10: «Геоэкологическиеаспекты природно-техногенных (в т.ч. строительных) систем. Мониторинг ихсостояния».Степень разработанности темы исследованияПроблематике, связанной с оценкой состояния и восстановления природнотехногенных систем, сформировавшихся в результате складирования твердых бытовыхотходов, а также деятельности предприятий горнодобывающей, нефтяной и газовойпромышленности посвящены работы Ф.Ф. Брюханя, А.М.

Гальперина, М.В. Графкиной,4И.М. Евграфовой, В.И. Осипова, В.Г. Офрихтера, А.Д. Потапова, В.И. Сметанина,Д.Ю. Ступина, В.И. Теличенко, О.В. Тупициной, К.Л. Чертеса, Е.В. Щербины,И.К. Яжлева и др. ученых.Методологическим аспектам анализа состояния ПТС посвящены работыМ.А. Глазовской, М.В. Графкиной, А.Н. Гулькова В.В. Дмитриева, И.И. Мазура,В.И. Осипова, О.В. Тупицыной, Л.М Фалейчик, М.Г Ясовеева и др.Анализ литературных источников показал, что практика складирования отходов ивыпуска сточных вод на заболоченные территории является весьма распространенной.Загрязнение болот и процессы их восстановления изучались Н.П.

Ахметьевой,Р.Г. Джамаловым,А.А. Зубайдуллиным,Л.В. Карпенко,А.Ю. Беляевым,К.И. Лопатиной, А.П. Носаль, А.Ю. Опекуновым, В.В. Пановым, Т.М. Потаповой,О.Г. Савичевой, В.И. Суворовым, М.А. Торопиным и др. В ряде работ обосновываетсяиспользование болот в системе очистки хозяйственно-бытовых сточных вод.Исследованиям сорбции загрязняющих веществ торфом посвящены работыР.Ф. Абдрахманова,Т.П. АлексеевойН.П. Ахметьевой,Т.И. Бурмистровой,И.И Волковой, М.А.

Глазовской, Е.Э. Езупенок, А.В. Жуйковой, Е.Г. Захаровой,Л.В. Карпенко,Т.Я. Кашинской,Е.Е. Ляпиной,Л.К. Мамаевой,С.Г Маслова,А.М. Межибор, А.Э. Овсепян, Я.В. Пащенко, Т.А. Подворко, Л.И. Разворотневой,И.А. Тябова Н.В. Чухаревой. Л.И. Шабаровой, H.J. Bavor, G.L. Bruland M.P. Kangsepp,M. Koiv, F. Winde и др. Обзор работ указанных авторов показал, что основноевнимание в них уделялось сорбционным свойствам торфа по отношению кнеорганическим веществам, нефти и нефтепродуктам, тогда как проблемы, связанные сдесорбцией загрязняющих веществ, прочности их связи с органическим веществомторфа, исследованы недостаточно.Результаты изучения водно-физических свойств торфа представлены в работахЛ.С.

Амаряна, Е.Т. Базина, Н.Ф. Бондаренко, А.Д. Брудастова, Ш.И. Брусиловского,Ф.Н. Винокурова, И.Е. Евгеньева, Л.С. Евстафьева, К.Е. Иванова, Н.И. Ильина,Л.И. Инишевой, Н.П. Коваленко, В.Д. Казарновского, П.А. Коновалова, И.И. Лиштвана,К.П. Лундина, В.А. Миронова, Н.Н. Морарескула, А.Ф. Печкурова, А.Е.

Тетеркина,А.Д. Худякова, М.А. Шапошникова и других. Анализ характеристик торфа, таких каквлажность, плотность, плотность частиц, зольность, водопроницаемость, полученныхразличными исследователями, показывает их широкую изменчивость в зависимости отсостава и генезиса торфа, соотношения его органической, минеральной и водной фаз,условий питания торфяной залежи и климатических условий.Цель диссертационной работы. Создание научно обоснованного метода прогнозаизменения во времени состояния природно-техногенной системы, сформировавшейся врезультате размещения отходов хозяйственной деятельности человека на болоте, и еговерификация по данным длительного мониторинга для оценки возможности и сроковстроительно-хозяйственного освоения территории.В соответствии с поставленной целью были сформулированы и решеныследующие задачи:- анализ существующих подходов к оценке состояния природно-техногенныхсистем, сформировавшихся в результате складирования промышленных и бытовыхотходов на заболоченной территории, и обобщение экспериментальных данных по5динамике восстановления загрязненного торфяного массива;- исследование интенсивности и продолжительности выноса поллютантов иззагрязненного торфяного массива грунтовыми водами путем проведения длительногомониторинга;- разработка метода и проведение лабораторных исследований сорбции-десорбцииторфом поллютантов, характерных для изучаемой природно-техногенной системы, атакже водопроницаемости торфа с учетом его фильтрационной анизотропии;- разработка метода прогноза продолжительности выноса поллютантов изторфяного массива на основе численного моделирования гидрогеологического режимаболота для оценки пригодности территории к строительно-хозяйственному освоению.Научная новизна работы состоит в следующем:1.

Разработан и реализован метод определения водопроницаемости торфа ввертикальном и горизонтальном направлениях на одном и том же образце приодноосном компрессионном уплотнении, впервые для Европейского Севера полученазависимость коэффициента фильтрационной анизотропии верхового торфа от нагрузки.2. Разработан и реализован метод исследования сорбции-десорбции торфомполлютантов, содержащихся в фильтрующейся жидкости, впервые экспериментальноопределена сорбционная способность верхового торфа по отношению кдвухкомпонентному раствору фенола и гваякола.3.

Впервые по данным длительных натурных наблюдений полученаэкспериментальная зависимость снижения концентрации поллютантов в торфяноммассиве во времени, установлена зависимость концентрации от объемапрофильтровавшейся воды.4. Разработан метод прогноза продолжительности выноса поллютантов изторфяного массива на основе численного моделирования гидрогеологического режимаболота, предназначенный для оценки пригодности территории к строительнохозяйственному освоению.Объект исследования: методология и результаты исследований природнотехногенных систем, сформировавшихся в результате загрязнения торфяного массивапромышленными и бытовыми отходами.Предмет исследования: методология прогнозирования изменения во временисостояния природно-техногенной системы, сформировавшейся в результате размещенияотходов хозяйственной деятельности человека на болоте.Теоретическая значимость результатов работы.Создан научно обоснованный метод прогноза изменения во времени состоянияприродно-техногенной системы, сформировавшейся в результате размещения отходовхозяйственной деятельности человека на болоте, для оценки возможности и сроковстроительно-хозяйственного освоения территории.Практическая значимость и реализация результатов работы.Предложен метод прогноза изменения во времени концентрации поллютантов вторфяном массиве, служившем для размещения отходов и выпуска сточных вод,позволяющий определять сроки восстановления нарушенной территории, оценитьвозможность и обосновать сроки начала ее строительно-хозяйственного освоения.6Результаты диссертационных исследований использованы при выполнении НИР"Проведение экологического мониторинга участков складирования отходов ОАО«Онежский ЛДК» на болоте Конинник (г.