DOI 10.35776/VST.2021.11.04
УДК 628.472.37:550.461:550.424

Кузьмин Владимир Викторович, Болдырев К. А., Сафонов А. В.

Гидрогеохимическая оценка сорбционных свойств тяжелых металлов на участках воздействия полигонов ТКО на подземные воды

Аннотация

Изложены основы методики прогнозирования распространения тяжелых металлов на участках загрязнения подземных вод фильтратом полигонов твердых коммунальных отходов. Выполнен анализ качества фильтрата полигонов твердых коммунальных отходов и применимости статистических и эмпирических оценок коэффициента сорбции тяжелых металлов. Показана ограниченность применимости статистических оценок для анализа распространения высокоминерализованных вод фильтратов. На основе методологии геохимического моделирования разработана модель определения коэффициентов обмена между растворенной и твердой фазами – коэффициентов сорбции. Приведены результаты определения коэффициента сорбции для широкого круга катионов применительно к условиям вытеснения природных вод фильтратом полигонов твердых коммунальных отходов. Разработанная методика может быть использована для оценки влияния полигонов твердых коммунальных отходов на качество подземных вод, для прогнозирования распространения тяжелых металлов в области потенциального влияния отходов, для проведения работ в рамках ОВОС (Оценка воздействия на окружающую среду) и ПМООС (Перечень мероприятий по охране окружающей среды), для разработки систем инженерной защиты подземных вод от загрязнения. Предложенная модель может служить основой для ее дальнейшего развития с учетом процессов образования устойчивых органических комплексов металлов в водах фильтрата и комплексообразования на твердой фазе пород.

Ключевые слова

ионный обмен , тяжелые металлы , геохимическое моделирование , сорбция катионов , полигон твердых коммунальных отходов

DOI 10.35776/VST.2021.11.05
УДК 550.461:550.424:543.383.2

Кузьмин Владимир Викторович, Болдырев К. А.

Гидрохимическое моделирование миграции растворенных нефтепродуктов в подземных водах

Аннотация

Изложена методика прогнозирования распространения нефтепродуктов группы BTEX (бензол, толуол, этилбензол, ксилолы) в подземных водах на основе гидрохимического моделирования с учетом изменения окислительно-восстановительных и кислотно-щелочных свойств раствора в процессе биодеградации нефтепродуктов. Представлена геохимическая модель биологического разложения нефтепродуктов комплекса BTEX на основе модифицированной кинетики Моно с учетом реакций между акцепторами, продуктами реакции биодеградации и неорганическими компонентами раствора. Приведены примеры геохимического моделирования, демонстрирующие важность учета процессов, связанных с изменением гидрогеохимической обстановки в подземных водах при разложении углеводородов. Разработанная модель может быть использована для выполнения геохимических прогнозов распространения легких нефтепродуктов в подземных водах, проведения работ в рамках оценки воздействия на природную среду, разработки систем инженерной защиты подземных вод от загрязнения нефтепродуктами.

Ключевые слова

ионный обмен , геохимическое моделирование , растворенные нефтепродукты , нефтепродукты группы BTEX , биологическое разложение углеводородов , сорбция углеводородов , донор электронов , акцептор

bbk 000000

УДК 550.424:574

Болдырев К. А., Уткин С. С., Казаков С. В.

Особенности прогнозирования распределения металлов между водной фазой и донными отложениями
(на примере радионуклидов стронция и цезия)

Аннотация

Приведены основные положения разработанного методологического подхода к прогнозированию коэффициента распределения радионуклидов K_d на материале донных отложений и взвешенных веществ водных объектов. В качестве инструмента для прогнозирования коэффициента K_d металлов в условиях изменяющегося химического состава воды предложено использовать геохимическое моделирование. Изложены основные подходы, модели и результаты прогнозирования значений коэффициента K_d металлов в референтном водном объекте (поверхностный водоем – хранилище жидких радиоактивных отходов), для которого характерно значительное загрязнение радионуклидами стронция ⁹⁰Sr и цезия ¹³⁷Cs, а также интенсивное снижение минерализации воды. В процессе работы были детально исследованы особенности гидрогеохимического и гидродинамического поведения металлов в системе водных объектов, а также методы геохимического моделирования. Разработана геохимическая термодинамическая модель сорбции металлов (на примере ⁹⁰Sr и ¹³⁷Сs) взвешенным веществом и слоем донных отложений модельного водоема, позволяющая рассматривать ее как базис для моделирования эволюции реальных загрязненных водоемов по различным сценариям. Рассчитаны значения коэффициента K_d ⁹⁰Sr и ¹³⁷Сs в условиях снижения минерализации воды. Выяснено, что при снижении минерализации значения Kd увеличиваются. Модель может применяться для прогнозирования темпов самоочищения загрязненных водоемов от металлов.

Ключевые слова

геохимическое моделирование , донные отложения , поверхностный водоем , сорбция тяжелых металлов , коэффициент распределения радионуклидов , самоочищение водоема

bbk 000000

УДК 628.171:556:661.843

Болдырев К. А., Савельева Е. А., Капырин И. В., Расторгуев А. В.

Расчет параметров сорбции металлов на примере стронция при высоких концентрациях нитрата натрия

Аннотация

Для достоверной оценки защищенности водозаборов подземных вод необходим комплексный анализ миграции загрязняющих веществ от источника загрязнения. Вопрос влияния солености раствора на распределение веществ между водой и водовмещающей породой в литературе мало освещен вследствие недостаточной параметрической обес­печенности широко распространенных геохимических моделей, а также неполноты применяемых баз термодинамических данных. Зачастую при геохимическом моделировании используются табличные значения коэффициента межфазного распределения. Другим часто реализуемым на практике подходом является перенос измеренных лабораторно значений Kd на геохимическую модель. Применение табличных и экспериментальных данных по коэффициенту межфазного распределения без должной корректировки может приводить к искаженным прогнозам, так как имеющиеся табличные значения Kd металлов для прогнозирования параметров сорбции, как правило, дают лишь рекомендуемую величину для определенного типа водовмещающей породы (песок, суглинок, глина) и (редко) одного-двух типов вод, что явно недостаточно для корректного выбора коэффициента Kd. Высокая минерализация раствора приводит к уменьшению сорбции его компонентов вследствие конкуренции за сорбционные участки и комплексообразования ионов металлов с компонентами раствора. Приведены сложности построения геохимической модели сорбции стронция 90S при высоком содержании растворенного нит­рата натрия. Сорбция стронция твердыми фазами рассмат­ривается с точки зрения ионного обмена и поверхностного комплексообразования. Разработанная модель верифицирована на литературных данных. Рекомендован алгоритм геохимического моделирования распределения растворенных веществ между водой и твердой породой.

Ключевые слова

подземные воды , сорбция , ионный обмен , водовмещающая порода , геохимическое моделирование , коэффициент межфазного распределения