Способ определения контура распространения техногенных солевых загрязнений

Способ определения контура распространения техногенных солевых загрязнений

Реферат

 

Изобретение относится к мониторингу окружающей среды и может быть использовано для контроля за миграцией радионуклидов и других компонентов отходов в приповерхностных слоях в геологических формациях. Контур распространения техногенных солевых загрязнений определяют путем анализа пластовых вод, отбираемых из контрольных точек. В пластовых водах определяют концентрацию ионов кальция и/или магния, по увеличению которой судят о движении техногенных солевых загрязнений. Своевременное обнаружение повышения концентрации ионов кальция и/или магния в пластовых водах, по сравнению с естественным уровнем, позволяет оперативно определять, в каком направлении и на каком расстоянии происходит распространение техногенных солевых растворов, а также принять меры, не допускающие распространения загрязнений на поверхности земли. 2 табл.

Изобретение относится к мониторингу окружающей среды и может быть использовано для контроля за миграцией радионуклидов и других компонентов отходов в приповерхностных слоях в геологических формациях.

Известен способ определения распространения техногенных загрязнений, в котором для контроля за возможной миграцией радионуклидов используют метод бурения скважин с отбором керна и анализом на радионуклиды. Место бурения скважин, периодичность и отметки глубины отбора керна выбирают с таким расчетом, чтобы полностью определить контур распространения радионуклидов в горизонтальном и вертикальном направлениях [1].

Известен также метод контроля за распространением техногенных растворов, в котором после глубинной закачки техногенных растворов через скважину обеспечивают контроль за распространением загрязнений с помощью наблюдательных скважин. При этом на определенном расстоянии от эпицентра закачки техногенных растворов в глубинные формации бурят сеть наблюдательных скважин и через определенные промежутки времени отбирают пробы пластовой воды, в которой определяют те ионы, которые присутствуют в техногенных растворах [2].

Известные способы позволяют определять контур распространения техногенных солевых загрязнений только по факту их непосредственного обнаружения в пробах, отбираемых из наблюдательных скважин.

Задачей изобретения является разработка способа, который обеспечивает определение контура распространения техногенных солевых загрязнений, опережающее их появление в наблюдательной скважине.

Поставленная задача решается тем, что в способе определения контура распространения техногенных солевых загрязнений путем анализа пластовых вод, отбираемых из контрольных точек, в пластовых водах определяют концентрацию ионов кальция и/или магния, по увеличению которой судят о движении техногенных загрязнений.

В процессе мониторинга пластовых вод, отбираемых из наблюдательных скважин полигона подземной закачки солевых растворов, нами было установлено, что ионы, находящиеся в природных грунтах и пластовых водах, образуют концентрационный фронт, опережающий движение техногенных загрязнений. Наибольшую достоверность и долгосрочность прогноза распространения техногенных загрязнений дает контроль по ионам кальция и магния, которые присутствуют во всех типах грунтов и пластовых вод и образуют концентрационный фронт, значительно превышающий естественный уровень их содержания в пластовых водах. Контроль по другим ионам не дает такого же результата, более того, продвижение многих ионов (например, циркония, ниобия и других) в геологических формациях может замедляться за счет их сорбции на грунте, комплексования, гидролиза и полимеризации, что затрудняет их использование для решения поставленной задачи.

Пример 1. В нагнетательную скважину проводят закачку техногенного раствора, имеющего следующий состав: Na⁺ - 23 г/л, NH⁺₄ - 0,1 мг/л, Ca⁺² - 27 мг/л, Mg⁺² - 13 мг/л, Al⁺³ - 1160 мг/л, NO^-₃ - 41,17 г/л, Cl^- - 1,6 мг/л, CO^-₃² - 790 мг/л, SO^-₄² - 40 мг/л. Подземная (пластовая вода имеет следующий состав: Na⁺ - 30 г/л, NH⁺₄ - 0,1 мг/л, Ca⁺² - 27 мг/л, Mg⁺² - 13 мг/л, NO^-₃ - <0,5 мг/л, Cl^- - 1,6 мг/л, CO^-₃² - 0,5 мг/л, SO^-₄² - 3 мг/л. Отбор проб пластовой воды проводят из наблюдательной скважины, которая находится от нагнетательной на расстоянии 275 метров. Анализ пластовой воды из наблюдательной скважины по годам приведен в табл. 1.

Из результатов табл. 1 видно, что увеличение концентрации ионов C⁺² (в 1,5 раза) и Mg⁺² (в 2 раза) наблюдается на четвертый год, в то время как нитрат-ион (1,4 мг/л) появляется на седьмой год закачки техногенного раствора. По увеличению концентрации ионов кальция и магния в пластовой воде уже на четвертый год можно было сказать о том, что в направлении наблюдательной скважины происходит движение техногенных растворов.

Пример 2. Определяют распространение техногенных загрязнений в опытах, моделирующих бассейн, засыпанный слоем грунта.

В колонки, состоящие из 6 секций, нижняя из которых высотой 10 см, а 5 следующих - по 7 см каждая, загружают увлажненный грунт, которым засыпан бассейн. Нижние концы колонок опускают в раствор, содержащий нитрат натрия - 30 г/л. Наблюдение проводят в течение 10 месяцев. Затем грунт выгружают из каждой секции и определяют содержание нитрата натрия и кальция в межпоровой жидкости. Результаты опытов, полученные на одной из колонок, приведены в табл.2.

Из результатов таблицы следует, что по мере движения солей натрия за счет капиллярного подъема в межпоровую жидкость из грунта все больше вытесняется кальция. Концентрация кальция в межпоровой жидкости в 6-ой секции колонки увеличилась в 34 раза, в то время как концентрация натрия - только в 1,2 раза. Увеличение концентрации кальция указывает на наличие капиллярного подъема жидкости в грунте. Это явление может быть использовано в качестве теста для выяснения причин появления загрязненности грунта (разлив технологического раствора на поверхности, разнос загрязнений или капиллярный подъем жидкости). Кальций в межпоровую жидкость вытесняется из грунта и может быть в ней только за счет капиллярного подъема жидкости. Своевременное обнаружение этого эффекта позволяет оперативно принять меры, не допускающие распространения загрязнений на поверхности земли.

Формула изобретения

Способ определения контура распространения техногенных солевых загрязнений, включающий анализ пластовых вод, отбираемых из контрольных точек, отличающийся тем, что в пластовых водах определяют концентрацию ионов кальция и/или магния, по увеличению которой судят о движении техногенных загрязнений.

РИСУНКИ

Рисунок 1