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 | 2 || 4 |

Экологическое обоснование организации и технологии ведения горно-экологического мониторинга региональных природно-горнотехнических систем на юге дальнего восто

-- [ Страница 3 ] --

Количество учтенных факторов, имеющих экологическое значение, определялось наличием материалов, отвечающих принципу относительной равномерности освещения огромной территории Дальнего Востока.

Разработанная шкала балльной оценки экологического риска эксплуатации месторождений цветных и редких металлов позволила выделить на территории юга Дальнего Востока геоэкологические ситуации различной сложности, оценить негативное суммарное воздействие на окружающую среду в пределах всего горнопромышленного региона. Всего было учтено 106 факторов, которые имеют то или иное смысловое значение. Они объединены в 20 объектах учета (таблица 1). Из общего количества учтенных факторов (106) - 21 относятся к природным, 22 – характеризуют специфику месторождения, 30 – минеральный состав, 30 – геохимические особенности и 3 относятся к категории прочих.

Горнорудные районы на карте представлялись в виде слившихся ареалов трех первых зон загрязнения, которые образуются при отработке каждого отдельного месторождения. Внешняя граница слившейся третьей зоны принималась за контур района. Области и провинции выделялись по сближенной совокупности районов.

В результате на прогнозно-экологической карте, впервые построенной для этого региона исходя из изложенных выше концептуальных положений и принципов, выделены следующие провинции: Хингано-Баджальская и Приморская. В центральной части Приморской провинции обосабливается крупная Уссури-Бикинская область, включающая в свой состав 4 из 6 районов названной провинции. Особенность географической позиции Приморской провинции определяется отчетливой ее приуроченностью к региональному водоразделу. При этом преимущественный сток поверхностных вод с территории провинции происходит в направлении Приханкайской и Средне-Амурской впадины, а не в сторону близ расположенного Японского моря. Исключением из этого правила является только Дальнегорско-Кавалеровский район. Хингано-Баджальская провинция занимает меньшую площадь и не так протяженна, как Приморская. В ее состав входят всего 3 района, два самых крупных из которых формируют Комсомольско-Баджальскую область в северо-восточной части провинции. Положение области контролируется региональным водоразделом, а остальные части провинции – водораздельным пространством М. Хингана. Преимущественный сток поверхностных вод с площади провинции происходит в сторону Средне-Амурской впадины.

Площадь Хингано-Баджальской провинции составляет 54,375 · 103 км2, а Комсомольско-Баджальской области 25,000 · 103 км2. Они дренируются речными системами II-V порядка. Площадь Приморской провинции – 121,875 · 103 км2, а Уссури-Бикинской области – 64,687 · 103 км2. Их дренируют речные системы III-VI порядка.

На карту наряду с РПГТС, вынесены главные элементы обобщенной модели миграции загрязняющих веществ с континента, что позволяет оптимально разместить посты ГЭМ по наблюдению за развитием функционирующих РПГТС и это является немаловажным, т.к. существующие посты Федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу (количество которых неуклонно сокращается) размещены не по бассейновому, а по административному принципу деления территории, без учета преобладающих направлений миграции вещества и энергии в местных условиях, а также взаиморасположения региональных объектов.

Таким образом, мелкомасштабная прогнозно-экологическая карта природно-горнотехнических систем в районах добычи цветных и редких металлов юга Дальнего Востока представляет собой обобщенное изображение существующих и возможных в будущем РПГТС, возникающих при данном виде горного производства в увязке с основными элементами, которые управляют миграцией загрязняющих веществ с континента.

Второе защищаемое положение - Разработана технология проведения первого этапа ГЭМ, которая учитывает: современное состояние мониторинговых исследований в регионе, специфику формируемых техногенных потоков, плохую транспортную доступность и слабую экологическую изученность территории, а также реальные трудности финансирования работ. Она включает: принципы выбора площадей и размещение на них минимального количества точек наблюдения, обоснование состава и периодичности наблюдений, спектра типоморфных химических элементов, характеризующих техногеохимические потоки загрязняющих веществ, а также рекомендуемые среды опробования и виды аналитических исследований.

Как видно на рисунке 2, региональная наблюдательная сеть неполно охватывает водотоки, дренирующие уже сформированные ПГТС, и не всегда соответствует своему назначению – перехвату потока загрязненных веществ, т.к. при её проектировании не учтена сырьевая направленность экономики региона.

Кроме того, в реально выполняемый в настоящее время состав работ на пунктах наблюдения Государственного мониторинга не входит отбор и анализ проб донных осадков и почвенного покрова, который, учитывая высокую эффективность этого способа изучения техногенных потоков, обязательно проводят при экологических исследованиях горнопромышленных районов. При анализе проб воды не исследуется такой важный показатель как химический состав сухого остатка (известно, что в этих районах от 60 до 80 % экологически опасных и токсичных элементов переносятся не в растворенной, а во взвешенной формах – коллоидные и тонкодисперсные частицы).

Следовательно необходимость постановки ГЭМ определяется реальным положением дел в регионе и необходимостью получения надежной и своевременной информации о состоянии природной среды, динамики её изменения под воздействием горного производства, для планирования комплекса мероприятий по охране окружающей среды и рациональному использованию природных ресурсов. Данные ГЭМ имеют также решающее значение для определения размеров платежей горного предприятия за загрязнение окружающей среды.

В основу разработки технологии проведения первого этапа горно-экологического мониторинга РПГТС автор положила следующие базовые положения: 1) открытость системы и возможность использования подсистемы более низкого уровня; 2) охват всех источников загрязнения, связанных с горным производством; 3) использование в качестве научной основы разработки мелкомасштабной прогнозно-экологической карты.

Перечисленные положения определяют следующие особенности описываемой системы мониторинга: а) мониторинг является полисредовым, т.к. включает почвы, грунты, поверхностные и подземные воды, атмосферу и растительность; б) приоритетно наблюдаемыми являются процессы массообмена и трансформации вещества, которые в конечном счете оказывают воздействие на животный и растительный мир; в) объектами наблюдений являются разноранговые ПГТС, образующиеся в процессе отработки месторождений; г) пространственно-временные границы мониторинговых исследований должны выходить за пределы горного отвода, а сроки - за сроки эксплуатации конкретного месторождения.

Поскольку постановка РГЭМ для всей территории и, согласно перечисленным требованиям, связана с большими затратами, ниже мы остановимся на обосновании упрощенного варианта первого этапа региональных мониторинговых исследований крупных сырьевых территорий. При этом следует иметь в виду, что региональные экологические проблемы горного производства в России ещё только начинают изучать.

Разработка первого этапа РГЭМ осуществлялась путем решения следующих частных задач: 1) обоснование рационального размещения сети пунктов мониторинга, опираясь на бассейновый принцип миграции вещества и энергии с континента; 2) определение объектов опробования и контролируемых параметров, увязав эти вопросы с минералого-геохимическими особенностями отрабатываемых месторождений и природными условиями формирования техногенных потоков; 3) определение необходимой периодичности опробования различных компонентов природной среды; 4) обоснование необходимых видов аналитических исследований.

При определении географического положения точек РГЭМ и состава работ на них исходили из следующих принципов: 1. Техногенное загрязнение бассейна водосбора того или иного порядка происходит закономерно-направлено и в соответствии с природно-естественным механизмом миграции вещества, который упрощенно выражается следующей общей моделью: водораздел – денудационный бассейн - материковый бассейн аккумуляции – морской седиментационный бассейн; 2. Каждый дренирующий водоток соответствующего порядка при выходе за пределы прогнозируемых границ региональной ПГТС должен быть охарактеризован хотя бы одной точкой сети; 3. Используются все существующие пункты Государственного мониторинга с организацией на них недостающих видов исследования; 4. На всех пунктах ГЭМ проводится единообразное опробование необходимых компонентов природной среды с предлагаемой ниже периодичностью, а также обоснование состава работ на пунктах; 5. Наблюдения увязывают с существующими требованиями. При этом учитывают реальную сложившуюся обстановку в регионе и пионерный характер исследований.

Рекомендуемая последовательность организации РГЭМ в пределах территориально сближенной совокупности месторождений цветных и редких металлов представлена на рисунке 3.

Рис. 3. Рекомендуемая последовательность горно-экологического мониторинга

региональных ПГТС

При выполнении площадных исследований в качестве объектов опробования обычно выступают – почвы, донные осадки и поверхностные воды. Эти же объекты опробуются при изучении техногенных потоков в горнорудных районах.

С этих позиций выявилась следующая логика исследования загрязнения окружающей среды: 1. - Почвы являются основным объектом окружающей среды депонирующим различные виды загрязнения и выполняющим при этом роль как буфера, так и детоксиканта. 2. - Донные отложения местных водотоков, формирующихся в условиях активного водообмена, также обладают высокой способностью к накоплению многих химических элементов. Переход последних в осадок осуществляется механическим осаждением взвесей, отложением на дне водоемов обогащенных металлами органических осадков, соосаждением при выпадении солей и непосредственно сорбцией. Одна из главных особенностей воздействия ГОКов на характер миграции элементов в водных системах – резкое увеличение доли взвешенных форм. 3. - Особенность водной миграции в горнопромышленных районах - формирование контрастных и протяженных литохимических потоков рассеяния рудных и сопутствующих им химических элементов в донных отложениях. Переходу химических элементов в водные потоки способствуют природно-климатические особенности Дальнего Востока с характерными для этого региона влажным муссонным климатом. Важное значение при этом имеют температурные контрасты, предопределяющие усиление процессов окисления сульфидных руд в зоне гипергенеза и формирование ионных растворов металлов.

Таким образом, обоснование состава работ на пунктах наблюдения увязывают с существующими требованиями и спецификой техногенных потоков, возникающих при данном виде антропогенной деятельности. При этом учитывают реально сложившуюся обстановку в регионе.

В данной работе мы останавливаемся только на химическом загрязнении, в основном тесно увязывающимся с составом добываемых руд. Геохимический спектр месторождений цветных и редких металлов представлен следующим рядом элементов, классифицированным в соответствии с ГОСТ 17.4.1.02-83 по степени их опасности: I класс - As, Cd, Hg, Pb, Zn, F; II класс - Co, Ni, Mo, Cu, Sb, Cr; III класс – В, Ba, W, Mn, Sn, Bi, Ag, Te, Tl, Fe.

В поверхностных водотоках исследуемого региона преобладают взвешенные формы нахождения элементов и их соединений (70-90%). По составу выделяемых аномальных потоков в донных осадках к числу приоритетных загрязнителей относится широкий комплекс элементов (Pb, Zn, As, Cd, Bi, Sb, Sn, B, Cu, Ag и тд.), которые в виде различных соотношений составляют большинство техногеохимических аномалий.

Основная масса (> 50%) солей ТМ (Pb, Zn, As, Cu, Fe, Mn и др.) в воде находится во взвешенном состоянии (взвесь). Однако по ряду химических элементов, доля растворенных форм существенно повышается, это характерно для водотоков дренирующих рудные месторождения с высоким содержанием сульфидов, в которых формируются кислые воды (PH < 5) с высокой концентрацией сульфат-иона. Поэтому более объективной оценкой загрязнения водных потоков является определение интегрального содержания (концентрации) химических элементов в растворенной и взвешенной формах.

Как видно из графика на рисунке 4 с расстоянием от техногенного источника расход воды нарастает и к впадению в р. Амур составляет более 17 м3/с. Это свидетельствует о том, что разбавление боковыми притоками происходит интенсивно, т.е. если связывать загрязнение только солями ТМ (что и анализируется на региональной сети), то оно должно закономерно уменьшаться. Если же обратимся к графику на рисунке 5, который составлен по тем же точкам, что и график на рисунке 4, то увидим, что вынос ТМ от источника загрязнения во взвешенном состоянии уверенно нарастает и это подтверждает вывод наших исследований о том, что в районах деятельности горнорудных предприятий от 70 % до 90 % экологически опасных и токсичных элементов переносятся водой не в растворенной, а взвешенной формах.

 Зависимость расхода воды от расстояния до начала техногенного потока-2

Рис. 4. Зависимость расхода воды от расстояния до начала техногенного потока

р. Силинки

 Зависимость выноса тяжелых металлов во взвешенном состоянии от-3

Рис. 5. Зависимость выноса тяжелых металлов во взвешенном состоянии от расстояния до начала техногенного потока р. Силинки

Обобщая всё выше сказанное и учитывая, что действующими нормативно-техническими документами Росгидромета предусматривается анализ только растворенных фаз элементов, остающихся после фильтрации воды через мембранные фильтры с диаметром пор 0,45-0,50 мкм, а в горнорудных районах во взвешенном состоянии переносится 85% объема элементов-загрязнителей, автор считает необходимым изучение в этих районах, прежде всего, взвешенных форм переноса элементов. Для более объективной оценки загрязнения водных потоков важно проводить анализ сухого остатка, а также твердого осадка снеговой воды. Почвы в соответствии с ГОСТ 17.4.1.02-83 и ГОСТ 17.4.03-85 подлежат контролю на следующие металлы: Pb, Zn, Сu, As, Cd, Hg, Sb. Техногенное загрязнение почв (в т.ч. химическое), как правило, носит площадной характер. Для выявления природы загрязнения почв предлагается коэффициент техногенного загрязнения почв (Кт), вычисляемый по величине отношений концентраций химического элемента или комплекса элементов-загрязнителей, зафиксированных в горизонте «А1» к горизонту «В». Практически это можно рассчитать по формуле:

Кт = (1), Кт = SКтi (2)

Первая формула рекомендуется для вычисления Кт для какого-то элемента по единичной точке опробования, вторая – по всему комплексу элементов загрязнителей. В виду значительного разброса величин Кт (от 1 до нескольких десятков) предложена его 3-х членная градация. При значениях Кт, значительно превышающих 1, природа загрязнения трактуется как техногенная (техногенно-геохимическая); при Кт меньше 1 – техногенное загрязнение отсутствует (т.е. аномалия природная), а при Кт равном 1 – природа смешанная (природно-техногенная).

На уровне горизонта «В» средние содержания элементов по району в целом и вне аномальных полей по величине практически сопоставимы или отличаются не значительно (исключая свинец и сурьму) от таковых в горизонте «А1». В тоже время величины отношений средних содержаний элементов в приведенных выборках существенно различаются, особенно для свинца, цинка, висмута. Отношения средних содержаний этих же элементов горизонта «А» к горизонту «В» в пределах аномальных ареалов района, а тем более в отдельных точках опробования, достигают десятков и сотен единиц.

Приведенные способы эколого-геохимической оценки состояния ПГТС представляют собой качественную меру техногенного привноса или загрязнения компонента среды и вполне приемлемы для сопоставительного анализа в пределах одного района. Однако, учитывая разобщенность площадей оценки и разнообразие элементов-загрязнителей, относящихся к тому же к различным классам опасности, требуется разработка более универсальных критериев эколого-геохимической оценки отдельных компонентов или среды в целом. В качестве такого показателя оценки геохимического загрязнения почв в горнодобывающих районах предлагается индекс техногеохимического загрязнения (Jз), отражающий соотношение показателя суммарного загрязнения с элементами различного класса опасности, приведенных посредством выравнивающих коэффициентов к одному уровню. Формула для вычисления индекса техногеохимического загрязнения (Jз) принимает следующий вид:

Jз = (3),

где: Zc – суммарный показатель загрязнения, n1, n2, n3 – число элементов соответственно 1-го, 2-го и 3-го классов опасности с выравнивающими коэффициентами. В виду того, что при эколого-геохимических исследованиях выявляется в аномальных концентрациях дополнительный комплекс элементов-загрязнителей (Ag, Sn и др.), не учтенных в перечне опасных загрязнителей, предлагается их использовать в формуле 3 в качестве элементов 3-го класса опасности.

Периодичность проведения наблюдений поверхностных вод по гидрологическим и гидрохимическим показателям устанавливают согласно ГОСТа 17.1.3.07-82 для пунктов 1-й, 2-й и 3-й категории. На реках юга Дальнего Востока они осуществляются 5 раз в год: в ливневый межень – пик весеннего половодья – низкий летний уровень – при прохождении дождевого паводка – осенью перед ледоставом. Подобный подход адаптирован к составлению гидрохимических прогнозов на основе прогнозирования стока (водности) исследуемых водных объектов. Для повышения точности гидрохимического прогноза впервые годы мониторинга рекомендуется в комплексе с пробоотбором выполнять гидрометрические наблюдения за расходом (уровнем) воды водотоков и водоемов. Донные отложения на водных объектах отбираются на тех же вертикалях, где производится отбор проб воды. Пробы донных отложений отбираются один раз в год (в летний период).

При организации первого этапа регионального мониторинга, исследования створов на водотоках не предусматривается, а замыкающий контрольный пункт предлагается определить не ниже пересечения водотоком контура исследуемой ПГТС.



Pages:     | 1 | 2 || 4 |
 





 
© 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.