Помощь студентам в учебе
Поступление загрязняющих веществ с поверхностным стоком городских территорий в р. Ушайку г. Томска
|
Глава 1. Изученность геоэкологической обстановки бассейна р. Ушайки 18
Глава 2. Природные условия г. Томска 21
2.1 Физико-географическое положение г. Томска 21
2.2 Климат 22
2.2.1 Факторы формирования термического режима г. Томска 24
2.2.2 Термический режим г. Томска 25
2.3 Рельеф 33
2.4. Почвенно - растительный покров 36
2.5 Гидрология 37
2.6 Геологическое строение территории г. Томска 41
2.7. Гидрогеологические условия территории г. Томска 52
Глава 3. Оценка хозяйственной деятельности на водосборной территории р. Ушайка в пределах г. Томска 68
3.1 Влияние строительства на водосборной территории на
геоэкологическое состояние р. Ушайки 76
Глава 4. Химический состав природных вод 80
4.1 Химический состав снегового покрова 88
4.1.1. Микробиологический состав снегового покрова 91
Глава 5. Поступление загрязняющих веществ с поверхностным стоком городских территорий в р. Ушайку 94
5.1 Качественная характеристика поверхностного стока с селитебных
территорий и площадок предприятий г. Томска 94
5.2 Определение среднегодовых объемов поверхностных сточных вод 97
5.3 Расчет массы поступающих загрязняющих веществ с ливневыми и талыми водами 99
Глава 6. Рекомендации по снижению загрязнения природных вод и водосборного бассейна р. Ушайки 109
Глава 7. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 112
7.1 Расчет затрат времени, труда, материалов, оборудования 112
7.1.1 Полевые работы 112
7.1.2 Лабораторные исследования 115
7.1.3 Камеральные работы 116
7.2 Расчет затрат на оплату труда основных исполнителей работ 116
7.3 Расчет отчислений на социальные нужды 116
7.4 Расчет затрат на специальное оборудование для лабораторных работ... 117
Глава 8. Социальная ответственность 122
8.1. Анализ выявленных вредных факторов в лабораторных условиях 122
8.2. Анализ опасных факторов в лабораторных условиях 126
8.3 Экологическая безопасность 129
8.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 131
8.5 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 132
Заключение 134
Список публикаций 135
Список использованных источников 138
Приложение 1 150
Глава 2. Природные условия г. Томска 21
2.1 Физико-географическое положение г. Томска 21
2.2 Климат 22
2.2.1 Факторы формирования термического режима г. Томска 24
2.2.2 Термический режим г. Томска 25
2.3 Рельеф 33
2.4. Почвенно - растительный покров 36
2.5 Гидрология 37
2.6 Геологическое строение территории г. Томска 41
2.7. Гидрогеологические условия территории г. Томска 52
Глава 3. Оценка хозяйственной деятельности на водосборной территории р. Ушайка в пределах г. Томска 68
3.1 Влияние строительства на водосборной территории на
геоэкологическое состояние р. Ушайки 76
Глава 4. Химический состав природных вод 80
4.1 Химический состав снегового покрова 88
4.1.1. Микробиологический состав снегового покрова 91
Глава 5. Поступление загрязняющих веществ с поверхностным стоком городских территорий в р. Ушайку 94
5.1 Качественная характеристика поверхностного стока с селитебных
территорий и площадок предприятий г. Томска 94
5.2 Определение среднегодовых объемов поверхностных сточных вод 97
5.3 Расчет массы поступающих загрязняющих веществ с ливневыми и талыми водами 99
Глава 6. Рекомендации по снижению загрязнения природных вод и водосборного бассейна р. Ушайки 109
Глава 7. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 112
7.1 Расчет затрат времени, труда, материалов, оборудования 112
7.1.1 Полевые работы 112
7.1.2 Лабораторные исследования 115
7.1.3 Камеральные работы 116
7.2 Расчет затрат на оплату труда основных исполнителей работ 116
7.3 Расчет отчислений на социальные нужды 116
7.4 Расчет затрат на специальное оборудование для лабораторных работ... 117
Глава 8. Социальная ответственность 122
8.1. Анализ выявленных вредных факторов в лабораторных условиях 122
8.2. Анализ опасных факторов в лабораторных условиях 126
8.3 Экологическая безопасность 129
8.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 131
8.5 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 132
Заключение 134
Список публикаций 135
Список использованных источников 138
Приложение 1 150
Актуальность исследования. В течение долгого времени качество воды постоянно ухудшается и достигает таких уровней загрязнения, когда использование воды в разнообразных целях сильно ограничено или вода может быть вредна для человека. Это ухудшение связано с социально-экономическим развитием в пределах бассейна реки, но атмосферный перенос загрязнителей на дальние расстояния ухудшили положение: даже удаленные районы могут быть подвергнуты непрямому загрязнению.
В прошлом загрязнение вод в развивающихся странах происходило в основном от сбрасывания необработанных сточных вод. Теперь эти проблемы более сложны в результате производства опасных отходов производства и быстро возрастающего применения пестицидов в сельском хозяйстве. В действительности, загрязнение вод сегодня в некоторых развивающихся странах, как минимум развивающих новую промышленность, представляет более серьезную проблему, чем в развитых странах. К несчастью, развивающиеся страны в целом сильно отстают в контролировании своих основных источников загрязнения. Как одно из последствий, состояние окружающей среды в развивающихся странах постоянно ухудшается [17].
Выбор темы выпускной диссертационной работы обусловлен социально-экономической значимостью Томской области, а именно г. Томска, как индустриально развивающегося города. Активная хозяйственная деятельность, усугубляющаяся ростом плотности населения города, приводит к возрастанию антропогенного влияния на водный объект, а именно р. Ушайку.
Формирование целостных представлений об антропогенном воздействии на экосистему бассейна реки Ушайки (в пределах г. Томска) требует, в первую очередь, чтобы в системе оценок геоэкологического состояния района особое внимание было уделено антропогенным изменениям гидросферы. В связи с чем, весьма актуальной научнопрактической задачей является расчет количества загрязняющих веществ, поступающих в реку Ушайку с поверхностным стоком с водосборной территории в пределах г. Томска в условиях интенсивного хозяйственного использования, и степени антропогенного воздействия на гидросферу района [66].
Объект исследования - река Ушайка и ее водосбор в пределах г. Томска.
Предмет исследования - загрязняющие вещества, поступающие с поверхностным стоком с водосборной территории р. Ушайки в пределах Томска.
Целью исследования является расчет массы загрязняющих веществ, поступающих с поверхностным стоком в прибрежной зоне р. Ушайка в пределах г. Томска.
Основными задачами данной работы являются:
1. Обоснование, в соответствии с природными условиями территории, деятельности на водосборной территории с качественной оценкой геоэкологической ситуации и разработкой рекомендаций по ее улучшению;
2. Выявление участков, в пределах которых водосборная территория подвергаются негативному техногенному воздействию.
3. Геоэкологический анализ нагрузки загрязнёнными и неочищенными сточными водами на воды реки Ушайки, провести оценку влияния ливневой канализации;
4. Изучение водоотведения стационарных источников загрязнения реки, составить схему водоотведения ливневых сточных вод;
5. Провести комплексное изучение химического и микробиологического состава снегового покрова, а также химического
состава воды реки в местах, выбранных с учетом расположения их в различных условиях антропогенной нагрузки;
6. Расчет массы загрязняющих веществ, поступающих с поверхностным стоком с водосборной территории р. Ушайки в пределах г. Томска.
7. Создание графического материала.
Фактический материал и методы исследования
В основу диссертационной работы положены результаты исследований проведенных лично автором и совместно с сотрудниками кафедры Г идрогеологии, инженерной геологии и гидрогеоэкологии и НОЦ «Вода» ИПР ТПУ в период с 2013-2016 гг., а также результаты предоставленные Департаментом природных ресурсов и охраны окружающей среды, Томским отделом СИГЭКиА. Автором был произведен отбор 6 проб снегового покрова для изучения экологогеохимического состояния снеговых вод. Также проанализирован химический состав воды в период 2008-2015 гг.
Снеговой покров отбирался в марте в соответствии с РД 52.04.186-89 «Руководство по контролю загрязнения атмосферы», в местах, где он не был нарушен, не было наносов и свалок. Снеговой покров растапливали при комнатной температуре и проводили анализ снеговой воды.
Кроме этого использованы результаты работ Е.Ю. Пасечник, К.И. Кузеванова, Н.Г. Наливайко, О.Г. Савичева, С.Л. Шварцева и др.
Определение макрокомпонентного и микробиологического состава проводили сразу в лаборатории, не оставляли пробы на хранении. Анализ проводился в аккредитованной проблемной научно-исследовательской гидрогеохимической лаборатории НОЦ «Вода» ИПР ТПУ, там же определялись тяжелые металлы.
Защищаемые положения
1. Основными источниками загрязнения р. Ушайка являются автотранспорт, сточные воды промышленных и жилых объектов, гаражные комплексы, строительный мусор, скопившейся на прибрежной территории, поверхностный сток, поступающий с городских территорий. Снеговой покров является идеальной средой для выявления источников загрязнения поверхностных вод города, а также оценки качественного и количественного состава загрязняющих веществ, поступающих в природные воды с наступлением весеннего периода. При анализе снеговой воды выявлено, что максимальное негативное воздействие испытывают центральные районы города Томска. Основными источниками загрязнения снеговых вод является автотранспорт, выбросы промышленных предприятий. В снеговой воде г. Томска выявлены микроорганизмы различных физиологических групп, связанных с геохимическими циклами таких биогенных веществ как углерод, кислород, азот, фосфор, сера: гетеротрофы, мезофильные и психрофильные сапрофиты, олиготрофы, нефтеокисляющие, денитрифицирующие, сульфатвосстанавливающие. Эти микроорганизмы отражают степень загрязнения природных вод и являются наиболее чувствительными показателями, т.к. они очень чутко реагируют на небольшое загрязнение.
2. Строительство новых объектов в водоохранной зоне р. Ушайки привело к значительному ухудшению прибрежной территории, так как обнаружены участки складирования строительного мусора 1, 2, 4 классов опасности.
3. Расчет массы загрязняющих веществ, поступающих с поверхностным стоком с городских территорий в р. Ушайку показал, что в настоящее время экологическое состояние реки улучшилось.
4. Необходимо провести ряд мероприятий по реконструкции городской канализации, уничтожению врезок частного сектора в систему ливневой канализации с целью снижения загрязнения водного объекта.
Практическая значимость работы.
Данная работа представляет несомненный интерес для экологических служб города. Благодаря проделанной работе выявлены источники загрязнения природных вод территории г. Томска, а также использована методика расчета массы загрязняющих веществ, поступающих с поверхностным стоком городской территории в пределах г. Томска.
Апробация работы
Основные результаты диссертационной работы докладывались на всероссийских конференциях различного уровня: XVIII, XK, XХ Международных научных симпозиумах студентов, аспирантов и молодых ученых им. академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 2014, 2015, 2016), Всероссийская научная конференция с международным участием «Теоретические основы гидрогеологии,
инженерной геологии и гидрогеоэкологии» (Томск, 2015).
Автор выражает глубочайшую благодарность своему научному руководителю к.г.-м.н. Е.Ю. Пасечник, а также научному руководителю по разделам микробиологии вод доценту Н.Г. Наливайко за внимание, ценные советы и помощь при выполнении работы. Особо признателен автор сотрудникам НОЦ «Вода» ГИГЭ ИПР ТПУ, А.А. Хващевской. Также проф. В.К. Попову, проф. О.Г. Савичеву, доценту К.И. Кузеванову, а также сотрудникам Департамента природных ресурсов и охраны окружающей среды.
В прошлом загрязнение вод в развивающихся странах происходило в основном от сбрасывания необработанных сточных вод. Теперь эти проблемы более сложны в результате производства опасных отходов производства и быстро возрастающего применения пестицидов в сельском хозяйстве. В действительности, загрязнение вод сегодня в некоторых развивающихся странах, как минимум развивающих новую промышленность, представляет более серьезную проблему, чем в развитых странах. К несчастью, развивающиеся страны в целом сильно отстают в контролировании своих основных источников загрязнения. Как одно из последствий, состояние окружающей среды в развивающихся странах постоянно ухудшается [17].
Выбор темы выпускной диссертационной работы обусловлен социально-экономической значимостью Томской области, а именно г. Томска, как индустриально развивающегося города. Активная хозяйственная деятельность, усугубляющаяся ростом плотности населения города, приводит к возрастанию антропогенного влияния на водный объект, а именно р. Ушайку.
Формирование целостных представлений об антропогенном воздействии на экосистему бассейна реки Ушайки (в пределах г. Томска) требует, в первую очередь, чтобы в системе оценок геоэкологического состояния района особое внимание было уделено антропогенным изменениям гидросферы. В связи с чем, весьма актуальной научнопрактической задачей является расчет количества загрязняющих веществ, поступающих в реку Ушайку с поверхностным стоком с водосборной территории в пределах г. Томска в условиях интенсивного хозяйственного использования, и степени антропогенного воздействия на гидросферу района [66].
Объект исследования - река Ушайка и ее водосбор в пределах г. Томска.
Предмет исследования - загрязняющие вещества, поступающие с поверхностным стоком с водосборной территории р. Ушайки в пределах Томска.
Целью исследования является расчет массы загрязняющих веществ, поступающих с поверхностным стоком в прибрежной зоне р. Ушайка в пределах г. Томска.
Основными задачами данной работы являются:
1. Обоснование, в соответствии с природными условиями территории, деятельности на водосборной территории с качественной оценкой геоэкологической ситуации и разработкой рекомендаций по ее улучшению;
2. Выявление участков, в пределах которых водосборная территория подвергаются негативному техногенному воздействию.
3. Геоэкологический анализ нагрузки загрязнёнными и неочищенными сточными водами на воды реки Ушайки, провести оценку влияния ливневой канализации;
4. Изучение водоотведения стационарных источников загрязнения реки, составить схему водоотведения ливневых сточных вод;
5. Провести комплексное изучение химического и микробиологического состава снегового покрова, а также химического
состава воды реки в местах, выбранных с учетом расположения их в различных условиях антропогенной нагрузки;
6. Расчет массы загрязняющих веществ, поступающих с поверхностным стоком с водосборной территории р. Ушайки в пределах г. Томска.
7. Создание графического материала.
Фактический материал и методы исследования
В основу диссертационной работы положены результаты исследований проведенных лично автором и совместно с сотрудниками кафедры Г идрогеологии, инженерной геологии и гидрогеоэкологии и НОЦ «Вода» ИПР ТПУ в период с 2013-2016 гг., а также результаты предоставленные Департаментом природных ресурсов и охраны окружающей среды, Томским отделом СИГЭКиА. Автором был произведен отбор 6 проб снегового покрова для изучения экологогеохимического состояния снеговых вод. Также проанализирован химический состав воды в период 2008-2015 гг.
Снеговой покров отбирался в марте в соответствии с РД 52.04.186-89 «Руководство по контролю загрязнения атмосферы», в местах, где он не был нарушен, не было наносов и свалок. Снеговой покров растапливали при комнатной температуре и проводили анализ снеговой воды.
Кроме этого использованы результаты работ Е.Ю. Пасечник, К.И. Кузеванова, Н.Г. Наливайко, О.Г. Савичева, С.Л. Шварцева и др.
Определение макрокомпонентного и микробиологического состава проводили сразу в лаборатории, не оставляли пробы на хранении. Анализ проводился в аккредитованной проблемной научно-исследовательской гидрогеохимической лаборатории НОЦ «Вода» ИПР ТПУ, там же определялись тяжелые металлы.
Защищаемые положения
1. Основными источниками загрязнения р. Ушайка являются автотранспорт, сточные воды промышленных и жилых объектов, гаражные комплексы, строительный мусор, скопившейся на прибрежной территории, поверхностный сток, поступающий с городских территорий. Снеговой покров является идеальной средой для выявления источников загрязнения поверхностных вод города, а также оценки качественного и количественного состава загрязняющих веществ, поступающих в природные воды с наступлением весеннего периода. При анализе снеговой воды выявлено, что максимальное негативное воздействие испытывают центральные районы города Томска. Основными источниками загрязнения снеговых вод является автотранспорт, выбросы промышленных предприятий. В снеговой воде г. Томска выявлены микроорганизмы различных физиологических групп, связанных с геохимическими циклами таких биогенных веществ как углерод, кислород, азот, фосфор, сера: гетеротрофы, мезофильные и психрофильные сапрофиты, олиготрофы, нефтеокисляющие, денитрифицирующие, сульфатвосстанавливающие. Эти микроорганизмы отражают степень загрязнения природных вод и являются наиболее чувствительными показателями, т.к. они очень чутко реагируют на небольшое загрязнение.
2. Строительство новых объектов в водоохранной зоне р. Ушайки привело к значительному ухудшению прибрежной территории, так как обнаружены участки складирования строительного мусора 1, 2, 4 классов опасности.
3. Расчет массы загрязняющих веществ, поступающих с поверхностным стоком с городских территорий в р. Ушайку показал, что в настоящее время экологическое состояние реки улучшилось.
4. Необходимо провести ряд мероприятий по реконструкции городской канализации, уничтожению врезок частного сектора в систему ливневой канализации с целью снижения загрязнения водного объекта.
Практическая значимость работы.
Данная работа представляет несомненный интерес для экологических служб города. Благодаря проделанной работе выявлены источники загрязнения природных вод территории г. Томска, а также использована методика расчета массы загрязняющих веществ, поступающих с поверхностным стоком городской территории в пределах г. Томска.
Апробация работы
Основные результаты диссертационной работы докладывались на всероссийских конференциях различного уровня: XVIII, XK, XХ Международных научных симпозиумах студентов, аспирантов и молодых ученых им. академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 2014, 2015, 2016), Всероссийская научная конференция с международным участием «Теоретические основы гидрогеологии,
инженерной геологии и гидрогеоэкологии» (Томск, 2015).
Автор выражает глубочайшую благодарность своему научному руководителю к.г.-м.н. Е.Ю. Пасечник, а также научному руководителю по разделам микробиологии вод доценту Н.Г. Наливайко за внимание, ценные советы и помощь при выполнении работы. Особо признателен автор сотрудникам НОЦ «Вода» ГИГЭ ИПР ТПУ, А.А. Хващевской. Также проф. В.К. Попову, проф. О.Г. Савичеву, доценту К.И. Кузеванову, а также сотрудникам Департамента природных ресурсов и охраны окружающей среды.
В результате проведенных исследований были получены следующие выводы:
1. Выполнено обоснование, в соответствии с природными условиями г. Томска, деятельности на водосборной территории с качественной оценкой геоэкологической ситуации. Были определены стационарные источники загрязнения природных вод и водосбора р. Ушайки в пределах г. Томска, а также проведена оценка влияния строительства на водосборной территории;
2. Отмечено превышение рыбохозяйственных нормативов в р. Ушайка по следующим веществам: фенолы, соединения железа, иона аммония, фторидов и местами нефтепродуктов;
3. Выполнено изучение химического и микробиологического состава снегового покрова. Было выявлено превышение ПДК по содержанию нефтепродуктов в 5 точках, и иона-аммония в 4 точках. Микробиологический анализ снега показал наличие в снегу микроорганизмов различных физиологических групп;
4. Произведен расчет массы загрязняющих веществ, поступающих с поверхностным стоком с водосборной территории р. Ушайки в пределах г. Томска;
5. Предложены рекомендации по снижению загрязнения природных вод и водосборного бассейна р. Ушайка;
6. Выполнен картографический материал - схема водоотведения ливневых сточных вод; схема опробования снегового покрова на территории г. Томска; схема водосборного бассейна с выделением участков водосборной площади на основании особенностей рельефа г. Томска.
1. Выполнено обоснование, в соответствии с природными условиями г. Томска, деятельности на водосборной территории с качественной оценкой геоэкологической ситуации. Были определены стационарные источники загрязнения природных вод и водосбора р. Ушайки в пределах г. Томска, а также проведена оценка влияния строительства на водосборной территории;
2. Отмечено превышение рыбохозяйственных нормативов в р. Ушайка по следующим веществам: фенолы, соединения железа, иона аммония, фторидов и местами нефтепродуктов;
3. Выполнено изучение химического и микробиологического состава снегового покрова. Было выявлено превышение ПДК по содержанию нефтепродуктов в 5 точках, и иона-аммония в 4 точках. Микробиологический анализ снега показал наличие в снегу микроорганизмов различных физиологических групп;
4. Произведен расчет массы загрязняющих веществ, поступающих с поверхностным стоком с водосборной территории р. Ушайки в пределах г. Томска;
5. Предложены рекомендации по снижению загрязнения природных вод и водосборного бассейна р. Ушайка;
6. Выполнен картографический материал - схема водоотведения ливневых сточных вод; схема опробования снегового покрова на территории г. Томска; схема водосборного бассейна с выделением участков водосборной площади на основании особенностей рельефа г. Томска.