Диссертация (1141600), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Установлено, что существенный эффект по улучшению сорбционных свойств торфа даетмодификация химическими агентами различных классов (кислотами, щелочами, органическими веществами) [82, 90, 110, 122, 132, 149, 157, 163, 164, 165, 224, 231, 237, 241,246, 257, 258, 276, 287, 291, 324].Исследования Н.Н. Данченко и др. [83] показали, что комбинированный торфяно-гелевый материал может быть использован в качестве наполнителя для проницаемыхгеохимических барьеров.Другим направлением исследований является изучение поглотительной способности торфа по отношению к загрязняющим веществам, источниками которых являютсяжилищно-коммунальное хозяйство и сельскохозяйственное производство. В работахН.П.
Ахметьевой, Н.С. Ларионова, H.J. Bavor, G.L. Bruland, P. Kangsepp, M. Koiv и др.[9 - 11, 141, 307, 308, 320] показана роль торфяников как природного барьера, препятствующего быстрому распространению поллютантов со свалок твердых бытовых отходовисельскохозяйственныхпредприятий.ПомнениюВ.М. Колупаевой,О.Ф. Филипповой и др. [123, 276], благодаря высокому содержанию органических веществ (гуминовых кислот и битумов) торф может применяться для детоксикации остатков гербицидов в почвах.В многочисленных работах отечественных и зарубежных ученых предлагаетсяиспользовать природные и искусственно созданные болота (ветланды) в качестве вторичного отстойника для сточных вод, прошедших биологическую очистку, или в качестве биологических прудов для очистки хозяйственно-бытовых сточных вод [7, 11, 95,104, 153, 174, 186, 211, 214, 215, 221, 238, 239, 250, 268, 269, 306, 323, 330, 336, 337, 339].С 1995 проводится международный симпозиум «Круговорот питательных веществ на природных и искусственных заболоченных территориях», посвященный использованию таких территорий для очистки сточных вод.
А в 1999 году в Великобритании создано общество «The Constructed Wetland Association» (CWA) для решения проблем, связанных с проектированием, эксплуатацией подобных систем очистки [311]. В30работах А.П. Носаля, P.D. Hedges, G. Langergraber [177, 319, 325] приводятся моделиочистки сточных вод при сбросе их на болото.Следует подчеркнуть, что из-за недостаточной изученности проблемы в Россииотсутствуют нормативные документы, регламентирующие сброс сточных вод в болота.Торф имеет сложный и разнородный химический состав с широким содержаниемразличных органических и неорганических соединений [139, 242, 274, 275, 296]. Поэтому при оценке результатов мониторинга загрязнения следует рассматривать только теорганические и неорганические вещества, которые попадают в болотные массивы вместе со сбрасываемыми сточными водами объектов жилищно-коммунального хозяйства ипромышленных предприятий.Большинство исследователей изучали сорбционные свойства на высушенных образцах торфа при комнатной температуре в статических условиях [142, 232], в то времякак механизм сорбции органических веществ изменяется в зависимости от влажностисреды [167].Обзор литературы показал, что сорбционные свойства торфа по отношению к неорганическим веществам, нефти и нефтепродуктам изучены подробно, торф находитпрактическое применение, в частности, при создании сорбентов.
Однако в опубликованных работах проблема десорбции загрязняющих веществ, прочности их связи с торфом исследована недостаточно. При исследовании болот не выявлено, задерживаютсяли поллютанты в торфяном массиве, будут ли они в последующем выноситься грунтовыми водами, а если будут, то как долго?Поэтому одной из задач, поставленных в настоящей работе, является изучениесорбционных и десорбционных свойств верхового торфа.Выводы по главе 11. Анализ литературных источников показывает, что практика складирования отходов и сброса сточных вод на заболоченной территории является весьма распространенной.
В ряде работ обосновывается использование болот в качестве вторичного отстойника или биологических прудов для хозяйственно-бытовых сточных вод.312. При прогнозе изменения во времени состояния природно-техногенной системы,представляющей собой торфяной массив, загрязненный промышленными и бытовымиотходами, адекватность расчетной модели определяется качеством исходных данных.
Всвязи с разнообразием состава и свойств торфов для расчета не представляется возможным использовать данные по фильтрационным и сорбционным свойствам, полученныедругими исследователями. Требуемые свойства необходимо определить на образцах,отобранных на объекте исследования.3. Большинство работ, связанных с загрязнением торфа, посвящено процессамсорбции им тяжелых металлов, радионуклидов и нефтепродуктов. В меньшей степениизучено взаимодействие торфа с веществами, источником которых служит жилищнокоммунальное хозяйство. Вопрос поглощения торфом органических поллютантов изучен мало.
Большинство исследователей определяли сорбционные свойства на предварительно высушенном торфе. Процессам десорбции уделялось мало внимания.32ГЛАВА 2. МОНИТОРИНГ ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯОбъектом исследования послужило болото Конинник, расположенное рядом сг. Онега Онежского района Архангельской области (рисунок 2.1).Рисунок 2.1 – Расположение болота Конинник(топографическая основа Google Maps)Город Онега является типичным районным центром Северо-Запада России снаселением 20,3 тыс. человек.
В структуре земельного фонда Онежского района болотазанимают 23,5% [200]. Болото Конинник расположено к северу от города. Сток с болотапроисходит на север через Лов-ручей в Белое море.Начиная с 50-х годов прошлого века на указанном болоте начали размещениетвердых отходов предприятий лесопиления и деревообработки, золошлакового материала и сброс сточных вод гидролизного завода.Из-за накопления массивом торфа загрязняющих веществ к концу 90-х годов наболоте сложилась опасная экологическая обстановка. В 2002 году размещение твердыхотходов и сброс сточных вод предприятий остановлен.33Рядом с исследуемым болотом Конинник расположено болото Рейзен-Мох, не испытывающее столь сильного негативного антропогенного воздействия.
Оно использовалось нами в качестве фонового участка.2.1. Характеристика объекта исследования – болота КонинникОбщая площадь болота Конинник составляет около 4,5 км2. Болото имеет ровныйрельеф и относится к верховому типу. Согласно данным выполненных ранее изысканий256 уклоны минерального дна болота не превышают 6 %. Глубина торфяной залежи всреднем составляет 5 м (рисунок 2.2).Рисунок 2.2 – Продольный разрез I-I болота КонинникБолото является олиготрофным, то есть его питание происходит только за счетатмосферных осадков.Верхний слой болота сложен преимущественно слаборазложившимся (Dpd < 10 %)топяным торфом, содержащим неразложившиеся остатки осоки, пушицы и сфагновыхмхов. Мощность слоя составляет 1 - 3 м.
Под верхним слоем залегает лесотопяной и топяной торф средней степени разложения (Dpd = 22 - 26 %), мощностью 3 - 5 м. Под торфом залегает слой ила мощностью 0,3 - 4,7 м, который подстилается мягко-и тугопластичными суглинками ледникового происхождения.34Болото Конинник в основном покрыто травяным покровом. Растениями, создающими общий фон в напочвенном покрове, являются кустарнички, сфагновые мхи и кукушкин лен. Южная часть болота покрыта сосняком кустарничково-сфагновым. Редкиевозвышенности покрыты мелколесьем (сосна, береза) и кустарником. По контуру болотапроизрастают низкорослые деревья, кустарники, постепенно переходящие в лес среднейгустоты и крупности.Места расположения отвалов промышленных отходов, а также место сбросасточных вод представлены на рисунке 2.3.Рисунок 2.3 – Карта размещениясвалок на болоте Конинник(топографическая основа Google Maps):1 – границы болота,2 – свалка древесных отходов,3 – свалка гидролизного лигнина,4 – организованный золоотвал,5 – зола, размещенная на торфе,6 – свалка отходов лесопиленияДревесные отходы предприятия «Онегалес» размещены на восточной стороне болота (поз.
2 на рисунке 2.3). Площадь свалки составляет 4,2 га, высота над поверхностьюболота колеблется от 0,5 до 4 метров. Объем накопленных отходов 127 тыс. м3 (рисунок 2.4).Отходы Онежского лесопильно-деревообрабатывающего комбината представлены щепой и опилками (поз. 6 на рисунке 2.3). По результатам съемки объем свалки составляет 520 тыс.м3.
Отвалы возвышаются от 5 до 7,5 м над поверхностью болота и занимают 9 га (рисунок 2.5).Рисунок 2.5 – Свалка отходов лесопиленияРисунок 2.7 – Cвалка гидролизного лигнинаРисунок 2.4 – Свалка древесных отходовРисунок 2.6 – Зола на поверхности болота3536Онежский гидролизный завод размещал на болоте Конинник золошлаковые материалы (ЗШМ) и гидролизный лигнин.
ЗШМ в первые десятилетия существования заводав виде пульпы сбрасывались на поверхность торфяного массива, а начиная с 90-х годовскладировались в организованный золоотвал, расположенный к юго-западу от свалкиотходов лесопиления (поз. 4 рисунок 2.3). Площадь золоотвала составляет 4,8 га, объем83 тыс. м3 при возвышении отвала от 1,4 до 2,1 м над поверхностью болота. Мощностьслоя ЗШМ на болоте вокруг золоотвала по данным изысканий 1992 г составляла 2 - 5 м[256] (рисунок 2.6).Гидролизный лигнин сбрасывался в отвал на восточной окраине болота (поз. 3 нарисунке 2.3).
Он представляет собой твердый остаток после обработки измельченнойдревесины раствором серной кислоты при температуре 180 - 190С и давлении 1,2 1,5 МПа. Лигнин является сложной смесью веществ гидролитического распада древесных остатков. В него входят собственно лигнин, полисахариды, редуцирующие вещества, минеральные и органические кислоты, смолы, зольные элементы и другие вещества [3]. Площадь отвала равна 24,4 га, высота от 8,5 до 13,7 м, объем 2,55 млн м3 (рисунок 2.7). Отсыпка лигнина на свалку была завершена в 1997 г.Объем сточных вод, сбрасываемых на болото гидролизным заводом по 2002 год,составлял порядка 1,9 млн м3 в год.В результате складирования отходов и сброса сточных вод в болотной экосистемепроизошли изменения. Накопление лигнина, содержащего кислоту, сказалось на реакции омывающей ее поверхностной воды (рН = 4,35).
Реакция фильтрата, стекающего сзолоотвала, является щелочной.Сдвиг кислотности поверхностных и грунтовых вод привел к постепенному изменению состава древостоев и растений напочвенного покрова в средней и северной частиболота. На космическом снимке поверхности болота явно просматриваются границыраздела разных фитоценозов. Так, если в южной части болота, на которую свалки и стоки оказывали меньшее влияние, произрастают естественно сформировавшиеся соснякисфагновые, то средняя и северная часть болота представлена растительностью, характерной для низинных болот.Из покрова вытеснились кукушкин лен, такие кустарнички, как багульник, кассандра, подбел.
Их место заняли вейники, кипрей болотный, щавель прибрежный, крапива двудомная, листоватые мхи – мниумы.37Выступившая по мере накопления отходов и стоков на поверхности болота химически загрязненная вода вызвала асфиксию (задыхание) и отравление корней деревьев споследующим их отпадом в виде сухостоя.Такое же явление наблюдается на западной оконечности болота вблизи места старого сброса жидких отходов гидролизного производства и свалки отходов лесопиленияОнежского ЛДК, где подтопление насаждений, прилегающих к болоту, привело к гибели деревьев.Подтопление насаждений отмечено и на выходе стоков из болота в его севернойоконечности. Здесь часть деревьев также погибла вследствие поднятия уровня воды наповерхность болота. Из-за массового отпада деревьев эта часть болота получила название «Мертвый лес». В настоящее время тонкомерные отпавшие деревья «Мертвого леса» перегнивают в нижней части ствола, на границе поверхности сточных вод и атмосферы, и падают в ручей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
