Забруднення грунтів

На территории городов почвы подвергаются загрязнению, которое можно подразделить на механическое, химическое и биологическое.

Механическое загрязнение заключается в засорении почв крупнообломочным материалом в виде строительного мусора, битого стекла, керамики и других относительно инертных отходов. Это оказывает неблагоприятное влияние на механические свойства почв.

Химическое загрязнение почв связано с проникновением в них веществ, изменяющих естественную концентрацию химических элементов до уровня, превышающего норму, следствием чего является изменение физико-химических свойств почв. Этот вид их загрязнения является наиболее распространенным, долговременным и опасным.

Биологическое загрязнение связано с привнесением в почвенную среду и размножением в ней опасных для человека организмов. Бактериологические, гельминтологические и энтомологические показатели состояния почв городских территорий определяют уровень их эпидемиологической опасности. Эти виды загрязнения подлежат контролю прежде всего на территории селитебных и рекреационных зон.

Процессы химического загрязнения почв. На урбанизированных территориях загрязнение почв обычно происходит в результате выбросов промышленных предприятий, транспорта, предприятий теплоэнергетики, утечек из канализации и отстойников, воздействия промышленных и бытовых отходов, а также в определенной мере за счет использования удобрений и пестицидов.

Для городских условий загрязненные почвы рассматривают, прежде всего, как источник вторичного загрязнения атмосферного воздуха. В качестве индикатора неблагополучного состояния атмосферы и оценки степени опасности загрязнения территории для здоровья населения используют уровень химического загрязнения почв. Базой для оценки уровня загрязнения почв в этом случае является значение фоновой концентрации рассматриваемого вещества в почвах региона. Обычно такие подходы используют при анализе загрязнения территории тяжелыми металлами и другими токсичными элементами.

Геохимическим фоном называют среднее содержание химического элемента в почвах по данным изучения статистических параметров его распределения. Геохимический фон является региональной или местной характеристикой почв и пород.

Участок территории, в пределах которого статистические параметры распределения химического элемента достоверно отличаются от геохимического фона, называется геохимической аномалией. Геохимические аномалии, в пределах которых содержание загрязняющих веществ достигает концентраций, оказывающих неблагоприятное влияние на здоровье человека, называют зонами загрязнения. Уровень загрязнения характеризуется величиной коэффициента концентрации К_С, которую определяют из соотношения:

К_С = С/С_Фі, (2.1)

где С — концентрация загрязняющего вещества в почве; С_Фі — фоновая концентрация загрязняющего вещества, мг/кг почвы.

Загрязнение обычно бывает полиэлементным, и для его оценки рассчитывают суммарный показатель загрязнения, представляющий собой аддитивную сумму превышений коэффициентов концентраций над фоновым уровнем:

, (2.2)

где К_Сі — коэффициент концентрации элемента; n — число элементов с К_C > 1.

Величину суммарного показателя загрязнения почв используют для оценки уровня опасности загрязнения территории города. Значения суммарного показателя загрязнения до 16 соответствуют допустимому уровню опасности для здоровья населения; от 16 до 32 — умеренно опасному; от 32 до 128 — опасному; более 128 — чрезвычайно опасному.

Отрицательное влияние на состояние почвы в городе оказывает использование поваренной и других солей для борьбы с гололедом в зимний период и утечки высокоминерализованных технологических растворов. Это приводит к возрастанию количества фитотоксичных соединений в составе почв. Аналогичные последствия может иметь использование сточных вод с высоким солесодержанием для полива зеленых насаждений. Поэтому предельная величина минерализации воды, используемой для полива, не должна превышать 2—3 г/дм³, а концентрация бикарбоната натрия в воде — 2,5 мг∙экв/дм³

Критерием оптимального соотношения катионов в составе солевого комплекса является показатель SAR, который рассчитывают по формуле Ричардсона:

SAR = , (2.3)

Предельно допустимая величина SAR составляет 10 при минерализации вод до 1 г/дм³ и снижается до 4 при повышении минерализации до 3 г/дм³.

2.7 Літогенна основа міських територій

Литосфера, включающая материки и ложе океанов, состоит из ряда литосферных плит, которые медленно, но непрерывно перемещаются относительно друг друга. Граница между Евразийской, Африканской и Австралийской плитами проходит через Альпы, Кавказ, Гималаи, включая в пограничную полосу Карпаты и горный Крым. Зоны контакта между плитами характеризуются активным тектоническим режимом, т.е. высокой частотой землетрясений, проявлением вулканической деятельности, современными вертикальными движениями большой амплитуды. Это находит отражение в особенностях быта, строительства и других видов практической деятельности жителей городов, расположенных в этих зонах. В срединной части плит тектонический режим в современную геологическую эпоху платформенный.

Основная часть территории Украины относится к структурам платформенного типа. Их геологическое строение в схематическом виде можно представить как трехслойное: поверхностный покров современных и четвертичных отложений залегает на складчатом осадочном основании, которое базируется на кристаллическом фундаменте, представляющем собой массивную толщу магматических и метаморфических пород (рис. 2.1). Основная инженерно-строительная деятельность в пределах городских территорий связана с верхним осадочным чехлом, но в зависимости от урболандшафтных условий и специфики производственной деятельности жизненно важную роль в формировании условий городской среды могут играть и породы более глубоко залегающих структурных ярусов.

Рис. 2.1. Схема геологического строения территории: I — чехол современных отложений; II — складчатое основание; III — кристаллический фундамент.

Все горные породы применительно к строительной деятельности можно рассматривать как основание для строительства здания или сооружения, как материал для строительства или как среду, в которой размещается сооружение. Горные породы, а также современные отложения естественного и техногенного происхождения, используемые в строительных целях, называются грунтами.

С инженерно-геологических позиций все горные породы подразделяют на два класса — скальные и нескальные.

Скальные породы залегают чаще на значительной глубине от поверхности земли и относительно редко, по сравнению с рыхлыми осадочными породами, служат основанием городских сооружений. Они являются средой, в которой осуществляется подземное строительство (шахты по добыче полезных ископаемых, тоннели метро, подземные выработки другого назначения). Характерной особенностью скальных пород является их монолитность, обусловленная прочными связями между частицами. Связи эти носят кристаллизационный или цементационный характер и определяют высокую плотность, малую пористость и высокую прочность пород как в сухом, так и в водонасышенном состоянии.

Снижение прочности пород и возрастание водопроницаемости связано с развитием в их массивах трещиноватости. При величине пористости пород более 5% их прочностные показатели значительно ухудшаются и их классифицируют как полускальные породы. Под воздействием движущегося потока воды трещиноватые и пористые породы карбонатного или сульфатного состава могут выщелачиваться с образованием карстовых пустот. Скальные и полускальные породы в условиях воздействия строительных нагрузок ведут себя как упругие твердые тела.

Нескальные горные породы. Среди них выделяют песчаные и крупнообломочные породы, взаимодействие между частицами которых определяется лишь трением и зацеплением, и пылевато-глинистые, или связные, породы. Взаимодействие между частицами связных пород обусловлено наличием водно-коллоидных связей. Различный характер связей, присущий этим породам, определяет различие в их свойствах и поведении в городской среде.

Характерным свойством песчаных и крупнообломочных несцементированных пород является их хорошая водопроницаемость. Она определяет их роль дренирующих или водовмещающих элементов в осадочном комплексе. Показателем водопроницаемости породы является коэффициент фильтрации, величина которого зависит от пористости породы и структуры порового пространства. Пористость обломочных пород колеблется обычно в пределах 20— 45%.

Движение фильтрационного потока в несвязной дисперсной породе создает гидродинамическое давление и может вызвать фильтрационные деформации, которые носят название суффозионных явлений. Фильтрационные деформации будут развиваться в рыхлой обломочной породе в том случае, если в ней имеются частицы, диаметр которых меньше наибольшего фильтрационного хода, и если скорости фильтрационного потока достаточны для перемещения этих частиц.

Собственно суффозия, или механическая суффозия, — явление выноса фильтрационным потоком из толщи породы мелких частиц. При этом увеличивается пористость пород и размеры пор.

К суффозионным породам относят такие, из которых суффозионным потоком выносится более 3% частиц.

Негативные последствия суффозионных деформаций проявляются в формировании зон ослабленной прочности, трещин в связи с изменением гранулометрического состава, плотности и пористости пород, обрушении бортов котлованов, нарушении кровли перекрывающих пород. Врезультате происходит увеличение водопритоков в подземные выработки и котлованы, кольматация и выход из строя обратных фильтров и дренажей водопонижающих устройств.

Пылевато-глинистые породы. Характерной особенностью является способность изменять свою консистенцию при изменении влажности. Показателями этих граничных состояний являются предел пластичности и предел текучести. При влажности ниже предела пластичности глинистая порода имеет твердую консистенцию и свойства, близкие к свойствам твердых тел. При влажности выше предела пластичности порода приобретает текучую консистенцию и свойства жидкости. Содержание физически связанной воды в такой глине достигает 50%. Высокая водопоглотительная способность глинистых пород связана с преобладанием в их составе частиц, обладающих коллоидными свойствами. Для глинистых пород характерна слабая водопроницаемость. В геологическом разрезе они выполняют роль водоупорных слоев. Глинистые породы характеризуются такими свойствами, как усадка и набухание, т.е. уменьшением объема при высыхании и увеличением при увлажнении.

Некоторые тонкообломочные породы в водонасыщенном состоянии обладают специфическим свойством, характерным для коллоидных систем, — при вибрационном воздействии переходить из геля в золь, т.е. разжижаться. Это явление носит название тиксотротш и может быть вызвано также электрическими и ультразвуковыми колебаниями. При снятии воздействия система, постепенно застывая, может снова переходить в гель. Породы, обладающие тиксотропными свойствами и ведущие себя наподобие вязких жидкостей, называют плывунами. При разнообразии зернового состава плывуны обязательно содержат глинистые минералы. Плывуны представляют большую опасность при проходке подземных выработок.

Серьезные проблемы при строительстве создает просадочность пород, т.е. их способность к осадке при замачивании под действием собственного веса или совместного действия собственного веса и внешней нагрузки. Это приводит к деформациям зданий и сооружений, построенных на просадочных породах. Морфологическими признаками, указывающими на возможность просадочных явлений на данной территории, являются такие формы рельефа, как промоины, просадочные воронки вдоль берегов рек, просадочные блюдца на террасах и водоразделах. Типичными для Украины просадочными породами являются лессы и лессовидные породы.

Просадки на территории городов могут происходить при отсутствии регулирования поверхностного стока, при утечках из подземных коммуникаций и подтоплении грунтовыми водами. На просадочность пород влияет инфильтрация из каналов, водохранилищ, подпор рек при их зарегулировании.

Просадки характерны для зон залегания лессовых пород. Просадки приводят к неравномерной осадке сооружений (до 2 м), что влечет за собой образование в зданиях трещин и других деформаций, а нередко и разрушение сооружений. В Днепропетровской и Запорожской областях почти 80% хозяйственных объектов построено на просадочных лессовых грунтах. Просадки лессовых толщ от собственного веса при замачивании достигают в Днепропетровске -–до 0,6м, Никополе – до 1,4м, Запорожье – до 2,2м. Просадочность в лессовых грунтах установлена на 42% площади их развития при общей площади распространения этих пород на 65% территории Украины.

Активная хозяйственная деятельность приводит к интенсификации экзогенных геологических процессов, которые иногда называют техногенными или инженерно-геологическими. Формирование своеобразного селитебного ландшафта с большим количеством выемок, рыхлых техногенных отложений, освоении склонов и заболоченных участков на территории промышленно-городских агломераций привело к резкой активизации этих процессов. В Украине насчитывают более 320 городов и поселков городского типа, которые нуждаются в защите от тех или иных опасных геологических процессов.

Дата добавления: 2014-11-08; просмотров: 433; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!