авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Техногенез окружающей среды и мониторинг асбестовского промышленного узла (средний урал)

-- [ Страница 2 ] --
Номер пробы Концентрация взвешенных веществ, мг/л Формула химического состава талой воды Интенсивность накопления взвешенных веществ за сезон, мг/м2
1 183,75 M0,06 HCO353 SO428 Cl 19 pH7,3 Ca48 Mg40 6640
2 346,25 M0,06 HCO371 Cl 17 SO412 pH7,05 Ca61 Mg29 9620
3 812,20 M0,05 HCO371 Cl 20 pH6,9 Ca60 Mg30 18050
4 431,35 M0,07 HCO354 Cl23 SO423 pH7,18 Mg48 Ca47 15580
5 1052,9 M0,08 HCO367 Cl 25 pH7,35 Ca49 Mg45 23390
6 445,7 M0,09 HCO354 SO426 Cl 20 pH6,9 Ca44 Mg40 9900

Электронно-микроскопический анализ пыли показал присутствие в пробах большого числа волокон асбеста, имеющих волокнистое строение (рис. 3). В пылевых остатках проб методом рентгеноструктурного анализа выявлено присутствие в пыли серпентина (хризотила), талька, возможны примеси доломита и магнетита, после обработки HCl фиксируется хлорит.

В пылевых остатках снеговых проб выявлен достаточно широкий спектр тяжелых металлов. В концентрациях, превышающих предельно допустимые значения, фиксируются Cu, Zn, Pb, Ag, Cr, Ni, Co, Mn. Интенсивность накопления пыли и тяжелых металлов в снежном покрове Асбестовского промузла приведена в таблице 2.

Рис. 3. Электронно-микроскопический снимок пыли с волокнами асбеста

Таблица 2. Интенсивность накопления пыли и тяжелых металлов в снежном покрове

Номер пробы Интенсивность накопления пыли, мг/м2 Содержание тяжелых металлов, мг/м2
Cu Zn Pb Cr Ni
1 2 3 4 5 6 6640 9620 18050 15580 23390 9900 1,992 1,443 3,61 2,337 3,51 1,98 2,656 2,886 5,415 4,67 7,017 5,94 0,664 0,866 0,903 1,558 2,34 2,97 9,96 14,43 27,08 15,58 46,78 17,82 1,992 9,62 36,1 7,79 42,102 14,85

Анализ химического состава талой снеговой воды и пылевой составляющей снега показал, что состав воды формируется в нарушенных условиях антропогенного воздействия. За зимний период в снеге накапливается достаточно широкий спектр тяжелых металлов, но основными элементами-загрязнителями в пылевых остатках являются Ni, Cr, Cu, Zn, Pb, Co, Mn. Химический состав талой снеговой воды преимущественно гидрокарбонатный магниево-кальциевый с минерализацией 0,05-0,09 г/л. В воде наблюдаются высокие концентрации ионов аммония (NH4+), достигающие 6 % -экв. в катионном составе воды. Оценка загрязнения снегового покрова в пределах ПТС Асбестовского промышленного узла показывает, что накопление тяжелых металлов и асбеста связано с пылевыми выбросами, что как следствие приводит к загрязнению почвенного покрова и поверхностных вод.

Величина показателя суммарного химического загрязнения (Zc) на исследованной территории варьирует от 1,33 (удовлетворительное экологическое состояние территории, допустимая категория загрязнения почв) до 34,9 (почвы чрезвычайной экологической ситуации, опасная категория загрязнения почв). Максимальное загрязнение (Zc=17,8-34,9) отмечается для грунтов, отобранных вблизи карьера, обогатительной фабрики и отвалов вскрышных пород. При удалении от карьера на границе селитебной территории фиксируются значения Zc, соответствующие относительно удовлетворительному экологическому состоянию территории при слабо опасной категории загрязнения почв (3,5-8,0). На расстоянии более 1,5 км от карьера наблюдается существенное снижение показателя Zc, соответствующее допустимой категории загрязнения (1,5-2,5).

В целом для почв промузла фиксируется слабое негативное влияние отвалов вмещающих пород. По результатам исследований почв и ландшафтов в районе отвалов отмечаются аномально высокие валовые содержания Ni (4-12 кларка), Co (1,4-8), Cr (2-5), Mn (до 7,5), Cu (2-7,5), Zn (до 5,5), Pb (до 5), Cd (до 5). Наибольший вклад в загрязнение почв вносят Ni (содержания составляют 60-1500 мг/кг, превышают ПДК в 1,2-30 раз), Cr (100-1500 мг/кг, 1-15 ПДК), Mn (400-9000 мг/кг, до 6 ПДК). Высокие концентрации Ni, Cr и Mn связаны с особенностями почвенного субстрата (ультраосновные породы). В подвижной форме вероятна миграция меди, цинка, хрома, никеля, в меньшей мере – кобальта. Превышение предельно допустимой концентрации для подвижных форм характерно только для никеля, что связано с его свойством легко высвобождаться из горных пород и мигрировать в легкорастворимых органических хелатных комплексах.

Наличие в почвах в высоких концентрациях хрома, никеля и марганца определяется высокой значимостью в балансе загрязнителей аэрогенного поступления пылевых выбросов при рыхлении взрывами породных масс и их транспортировке, в составе которых преобладают тонкие частицы вмещающих пород месторождения.

Зоны загрязнения почв тяжелыми металлами приурочены к периферии отвалов и производственным зонам: карьеру и обогатительной фабрике, составляя 150-250 м.

Основными направлениями воздействия на поверхностные воды в пределах ПТС Асбестовского промышленного узла являются: забор воды из поверхностных источников; забор воды из подземных источников; шахтный водоотлив; сброс дренажных вод. Дренажные воды Баженовского месторождения имеют гидрокарбонатный и хлоридно-гидрокарбонатный магниевый состав при минерализации до 1,3 г/дм3. Обращает внимание высокое содержание в дренажной воде ионов аммония (до 31,5 мг/дм3), нитритов (до 18 мг/дм3) и нитратов (до 80 мг/дм3). Основными источниками поступления азотных соединений являются: утечки из канализационных систем г. Асбеста и завода «Порэмит».

Многолетний водоотлив привел к формированию депрессионной воронки площадью около 30,5 км2. В плане депрессионная воронка вокруг карьера имеет субмеридионально вытянутую (по простиранию пород) форму, согласующуюся с общим расположением открытых выработок и дренажной системой. Максимальное понижение уровня грунтовых вод в центре депрессии – 300 м.

Подземные воды загрязнены тяжелыми металлами и соединениями азота. Соотношение соединений азота в %-экв. форме отличается в поверхностных и подземных водах (рис. 4). В поверхностных водах постоянно присутствует NH4+ (до 10-40 %) и появляется NO2- (до 8%). Дренажные воды выделяются высокими содержаниями NO2- (до 30 %) и NH4+ (до 40 %). По разнице доли NH4+ в трещинных водах западнее карьера (собирающих сток с городской территории) и дренажных вод можно судить о количественной доле загрязнения последних за счет взрывчатых веществ.

В коммунальных водах стабильно преобладает NH4+ как показатель свежего загрязнения. В чистых трещинных водах, используемых для хозяйственного и питьевого водоснабжения, показатели свежего загрязнения практически отсутствуют.

Выявленная тенденция по качественному составу соединений азота в водах прослеживается в течение анализируемого периода (1996-2003 гг.). По результатам полного анализа воды в наблюдательных скважинах очевидно, что отвалы являются источниками загрязнения соединениями азота, в основном в форме нитратов (до 10-15 %-экв/л), см. рис. 4.

 Распределение азотных соединений в подземных и поверхностных водах-8

Рис. 4. Распределение азотных соединений в подземных и поверхностных водах Асбестовского промышленного узла

Положение 3. Главным методом оценки изменения компонентов окружающей среды является локальный экологический мониторинг, для ведения которого с целью обработки и анализа экологической информации реализована модель геоинформационной системы.

Пространственные границы экологического мониторинга Асбестовского промышленного узла определены с учетом возможных миграционных путей загрязнения окружающей среды: атмосферных по преобладающим направлениям ветра, с осадками, поверхностных - текущими водами на основе особенностей рельефа и направлений поверхностного стока территории, подземных вод - на основе закономерностей рельефа и тектоники с учетом депрессионной воронки карьерного водоотлива и имеющихся водозаборных сооружений.

Масштабы Баженовского месторождения и время его разработки обусловливают следующую специфику экологического мониторинга: основные объекты воздействия на компоненты окружающей среды – карьер и его водоотлив, отвалы, обогатительная фабрика; исходное состояние природной среды нарушено, так как карьер отрабатывается с конца XIX в., а наблюдения за состоянием природной среды ведутся последние несколько десятков лет; долгосрочные перспективы комбината не обозначены, поэтому система мониторинга рассчитана с учетом того, что параметры основных производственных процессов остаются теми же.

Система мониторинга окружающей среды Асбестовского промузла включает мониторинг атмосферного воздуха (и снегового покрова), почв, грунтов, поверхностных и подземных вод, а также производственный контроль за источниками выбросов и сбросов загрязняющих веществ в окружающую среду с целью контроля выполнения предприятиями установленных нормативов ПДВ и ПДС; наблюдения за состоянием инженерных сооружений – устойчивостью отвалов, бортов карьеров, состоянием плотин, дамб; наблюдения за количеством воды при отборе и дренаже и т.п.

Создание информационной основы системы локального мониторинга является необходимым для принятия и контроля эффективности управленческих решений в области природоохранной деятельности, в т.ч. при чрезвычайных ситуациях природного и техногенного характера. По мере перехода от первичных результатов мониторинга окружающей среды к знаниям о состоянии окружающей среды меняются методы работы с информацией. Соответственно, в экологической информационной системе (ЭИС) можно выделить три уровня, отличающиеся по методам работы с экологической информацией: верхний уровень должны составлять программные модули для поддержки принятия решения, средний – программное обеспечение, позволяющее провести системный анализ информации о состоянии окружающей среды, нижний – модуль хранения и обработки первичной экологической информации. В диссертации рассматривается программный продукт, обеспечивающий решение задач нижнего и частично среднего уровня экоинформационной системы. Особенность разработанной системы: в структуру базы данных включены следующие объекты мониторинга: атмосферный воздух, подземная гидросфера, поверхностная гидросфера, почвы, грунты, снеговой покров; пункты контроля по всем средам имеют единую координатную привязку; параметры мониторинга окружающей среды выбраны с учетом воздействия предприятия на компоненты по средам; первичная обработка выполнена в различных временных режимах; имеется возможность формирования отчетов по состоянию окружающей среды.

Созданный для Асбестовского промузла программный продукт "Мониторинг окружающей среды" представляет собой специализированную экоинформационную систему управления базой данных (СУБД), предназначенную для долговременного хранения параметров локального мониторинга основных компонентов окружающей среды (атмосфера, подземные, поверхностные и сточные воды, снеговой покров, почвенный горизонт) в районе влияния предприятия; оперативного извлечения необходимой пространственно ориентированной информации и ее комплексного статистического анализа с целью оперативного отслеживания состояния окружающей среды, экологического прогноза и создания обоснования для принятия решений на уровне администрации предприятия. Программный продукт является интегрированной информационной средой, состоящей из двух основных частей – ядра (собственно базы данных – БД) и программы-оболочки, представляющей собой клиентскую систему управления базой данных (СУБД) и содержащей интерфейсную часть программы.

Ядро, представленное реляционной базой данных, интегрирует совокупность пространственно ориентированных исходных данных экологического мониторинга окружающей среды (результаты определений загрязняющих веществ), атрибутивной информации о различных объектах (пункты наблюдения, наблюдательные скважины), а также разнообразной справочной информации (единицы измерения, ПДК, сведения об организациях и сотрудниках и т.п.). Все данные хранятся в двухмерных таблицах и связаны между собой по типу "один к одному" или "один ко многим" по общим полям (рис. 5).

 Структура базы данных локального экологического мониторинга (фрагмент) -9

Рис. 5. Структура базы данных локального экологического мониторинга (фрагмент)

Физически ядро (БД) представляет собой mdb-файл, который размещен на сетевом сервере и имеет общий доступ при сетевой организации рабочего пространства. В случае сетевой организации работы программа представляет собой систему с архитектурой типа "файл-сервер". Доступ к БД осуществляется с использованием сетевых имен пользователей и паролей, создаваемых и контролируемых администратором базы данных. Задачами ядра является долговременное хранение данных, обеспечение их ссылочной целостности, разграничение доступа пользователей, формирование наборов данных по запросам конечных пользователей.

Программа-оболочка, представляющая интерфейсную часть программы, содержит набор основных экранных форм, формы диалога с пользователем, системные справочники. Основной задачей СУБД является пользовательское управление всей совокупностью разнообразной информации базы данных, что включает не только ввод, редактирование и быстрый поиск информации, но и формирование тематических пользовательских запросов на извлечение данных из ядра, визуализация полученных наборов данных в различных вариантах (рис. 6).

 Пример визуализации динамики показателей в пункте наблюдения Основные формы-10

Рис. 6. Пример визуализации динамики показателей в пункте наблюдения

Основные формы предназначены для ввода, редактирования исходных и атрибутивных данных; формирования пользовательских тематических запросов; просмотра и статистического анализа данных в виде различных сводных таблиц, карт-схем и комплексных диаграмм, вывода подготовленных типовых отчетных таблиц на бумажный носитель. Возможен также экспорт данных в формат электронных таблиц *.xls для дальнейшей обработки их во внешних статистических (MS Excel, Statistica, Statgraphics, MathCad) или геоинформационных (ArcCad, AutoCad, Surfer, ArcView, MapInfo и др.) специализированных пакетах программ.

Справочные формы разработаны для просмотра и редактирования системных справочников, при помощи которых возможно настроить программу для эффективной работы. Редактирование справочников может производить лишь администратор базы данных. Основные типы системных справочников: единицы измерения, параметры мониторинга (с ПДК по объектам мониторинга), организации, сотрудники, типы и категории выработок, типы отверстий фильтров выработок, объекты мониторинга. Необходимо понимать, что информация справочников служит источником строк для многочисленных полей с выпадающими списками. При этом в самом поле хранится не значение поля (например, Фамилия), а идентификатор этого значения в справочнике, т.е. ссылка на справочник. Таким образом, становится понятно, что к редактированию справочников необходимо подходить крайне осторожно, а удалять записи из справочника нельзя. В противном случае произойдет нарушение ссылочной целостности записей, что приведет к нарушению полноты и достоверности информации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

  1. На основании проведенных исследований изучены основные закономерности формирования и функционирования природно-технической системы Асбестовского промышленного узла, показаны геохимические особенности природных комплексов, обусловленные повышенным содержанием тяжелых металлов в ультраосновных породах субстрата.
  2. Основным фактором, определяющим экологическую ситуацию Асбестовского промузла, является негативное воздействие многолетней добычи и переработки нерудного сырья – хризотил-асбеста. При этом происходит поступление в окружающую среду не только асбестовой пыли, но и ряда тяжелых металлов.
  3. Установлено, что взаимодействие поступающих в окружающую среду пылевых выбросов приводит к загрязнению компонентов окружающей среды тяжелыми металлами при низком уровне загрязнения в локальных зонах. Загрязнение подземных вод происходит за счет процессов выщелачивания тяжелых металлов из минералов пылевых выбросов, а также связано с технологическими процессами при ведении горных работ.
  4. Локальный мониторинг экологического состояния территории Асбестовского промышленного узла, разработанный на основе полученных данных, позволяет производить систематические наблюдения за состоянием всех компонентов природной окружающей среды, дает основание для прогноза её неблагоприятных изменений и принятия управленческих решений.
  5. Разработанная структура информационного обеспечения локального мониторинга позволяет оптимизировать процессы обработки накопленных режимных наблюдений, получать качественную и своевременную информацию для последующих прогнозов, обеспечивать перспективное планирование инфраструктуры региона и его экономическое развитие.

Опубликованные работы по теме диссертации

Статья, опубликованная в ведущем рецензируемом научном журнале, определенном Высшей аттестационной комиссией:

1. Захаров А. В. Особенности локального экологического мониторинга окружающей среды объектов горнопромышленного производства на примере Среднего Урала / О. М. Гуман, А. В. Захаров, А. Б. Макаров // Известия Вузов. Горный журнал. 2007. – № 2. – С. 56-59.

Статьи, опубликованные в других изданиях:

2. Захаров А. В. Использование ГИС-технологий для экологического мониторинга (на примере Асбестовского ГОКа) // Областной конкурс студенческих работ. Направление «Естественные науки». – Екатеринбург: УрГУ, 2002. – 43 с.

3. Захаров А. В. Создание картографической основы мониторинга окружающей среды (на примере Асбестовского ГОКа) // Геологи XXI века: Материалы Всесоюзной научной конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов. – Саратов: СО ЕАГО, 2002. – С. 312-313.

4. Захаров А. В. База данных локального экологического мониторинга / О. М. Гуман, В. Н. Довгополый, А. В. Захаров // Экологические проблемы промышленных регионов. – Екатеринбург, 2003. – С. 172-174.



Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.