Введение

Цель работы – применить теоретические знания, полученные в курсе «Геоэкологический мониторинг» посредством составления проекта геоэкологического мониторинга на территории Тёйского железорудного месторождения.

В задачи исследований входит:

- с помощью литературных данных описать геоэкологические проблемы территории Тёйского железорудного месторождения;

- составить геоэкологическое задание на выполнение работ;

- обосновать необходимость организации мониторинга почвенного покрова, снегового покрова, атмосферного воздуха, подземных вод;

- обосновать наблюдательную сеть и периодичность отбора проб;

- выбрать методику исследований;

- правильно решить вопросы пробоподготовки и выбора лабораторных методов анализа;

-определить сроки и виды камеральных работ.

Объекты исследования: почвенный покров, атмосферный воздух, снеговой покров, подземные воды.

Материал по Тёйскому железорудному месторождению для выполнения данной работы предлагается в виде реальных данных.

1. Общая характеристика территории

Тёйское месторождение расположено в верховьях р. Тёя и в 1,5 км от её истоков. В 2 – 2,5 км к востоку от него на склонах г. Абагас – 1 находится Абагасское месторождение.

Климат района резко континентальный и характеризуется продолжительной зимой и обильными снегопадами, прохладным влажным летом и низкой среднегодовой температурой, которая колеблется в передах от +1˚С до -2,5˚С.

Источниками образования отходов на руднике являются: добычные карьеры, дробильно-обогатительная фабрика и промышленно-отопительная котельная. На предприятии сформировано четыре отвала вскрышных пород, хвостохранилище, шламоотстойник, золоотвал и золоотстойник.

Руда, привозимая из карьера, проходит следующую схему переработки. Стадия дробления и грохочения на щековых дробилках и конусных дробилках. Стадия обогащения – сухая магнитная сепарация осуществляется на сепараторах. Произведенный первичный концентрат складируется на открытых прирельсовых складах. Отходы обогащения (хвосты) системой ленточных конвейеров направляются в бункер, где разгружаются в автосамосвалы БелАЗ и вывозятся в отвал хвостов.

Шламы образуются при гидрообеспылевании в скрубберах, затем перекачиваются в закрытый отстойник, где отстаиваются и вымываются в шламоотстойник. На промышленно-отопительной котельной отходами являются зола и шлак [3].

2. Геоэкологические проблемы и техногенная нагрузка

Горное производство вызывает два вида загрязнения атмосферного воздуха: запыленность и загазованность. Количество выбросов, их объем и вещественный состав определяются источниками загрязнения. Существенная роль в загрязнении воздушного бассейна принадлежит обогатительным фабрикам и цехам переработки добытых полезных ископаемых, хвостохранилищам и шламонакопителям.

Рядом исследователей установлено, что загрязнение воздуха в районе горных предприятий зависит от климатических и горно-геологических условий разработки месторождений полезных ископаемых, параметров горных выработок, отвалов и других техногенных образований, их расположения относительно господствующего направления ветров.

Выделяются неорганизованные и организованные выбросы в атмосферу. К группе неорганизованных относятся выделения, определяемые ветровой эрозией (дефляцией) нарушенных участков земной поверхности, химические выделения по всей технологической цепи горного производства при буровзрывных работах, экскавации и пр. Такие выбросы рассредоточены на относительно больших территориях.

Одним из интенсивных источников загрязнения атмосферы периодического действия, определяемого технологическими причинами, является массовый взрыв в карьере. Количество выбрасываемых в атмосферу пыли и газов зависит от объема взрываемых пород и количества взрывчатых веществ. При массовых взрывах образуется пылегазовое облако объемом 15-20 млн. м³. Высота подъема выбросов определяется сотнями метров, достигая 1500-1600 м. Пылегазовое облако распространяется на значительные расстояния от места взрыва.

Существенным источником загрязнения атмосферы является автотранспорт. Основные загрязняющие вещества в выхлопных газах включают оксиды углерода и азота, углеводороды, сернистые газы, альдегиды. Отработанные газы двигателей, работающих на бензине, содержат свинец, хлор, бром, иногда фосфор. От дизельных двигателей в атмосферу поступает значительное количество сажи и копоти в виде аэрозолей.

Одним из основных источников запыления атмосферы при производстве горных работ являются внутрикарьерные дороги. Их вклад иногда составляет 80-90 % общего пылевого баланса карьеров [5].

Воздействие горного производства на водный бассейн проявляется в изменении водного режима, загрязнении и засорении вод. Отличительной особенностью горного производства является необходимость осушения месторождения полезных ископаемых для обеспечения возможности их разработки. Основным способом осушения зоны горных работ является водопонижение посредством проходки различных горных выработок, откачки или отвода самотеком, а затем сброса значительных объемов подземных вод в гидрографическую сеть за пределы разрабатываемого участка. Естественный режим подземных вод нарушается с момента вскрытия технологическими горными и дренажными выработками первого от поверхности водоносного горизонта и после откачки из него воды. При этом запасы подземных вод сокращаются, а состояние и качество поверхностных вод существенно ухудшается. На значительной площади месторождения образуется депрессионная воронка. В результате водопонижения уровень подземных вод снижается на площади, превышающей площадь разработки месторождения иногда в десятки и сотни раз. На поверхности земли нарушения состояния подземных и поверхностных вод проявляются в полном осушении заболоченных участков, уменьшении запасов вод в поверхностных водоемах и водотоках, осушении колодцев и неглубоких водозаборных скважин, иссякании источников и пр. Истощаются запасы высококачественных пресных вод. Попадая в систему дренажных канав, водосборников и коллекторов, пресные воды загрязняются и приобретают свойства «рудничной» воды, а затем загрязняют поверхностные воды. При срабатывании динамических ресурсов подземных вод возникает опасность загрязнения пресных вод минерализованными, что может привести к снижению качества или сделать вообще непригодными для питьевого использования. Существенное влияние на режим и состояние подземных вод оказывают отвалы и гидротехнические сооружения горных предприятий. Инфильтрация вод в основании отвалов и гидротехнических сооружений приводит, как правило, к подъему уровня грунтовых вод и заболачиванию прилегающей территории по контуру сооружений, а также к подпитке подземных водоносных горизонтов, особенно верхних [5].

Антропогенное воздействие ведет к деградации почв. Это влечет необратимые изменения в структуре и функционировании почв, что приводит к невозможности выполнения почвами их экологических функций.

С момента начала эксплуатации в районе месторождения произошли существенные изменения геологической среды. Формирование трёх карьеров при отработке месторождения и четырёх отвалов существенно меняют ландшафт района.

В результате деятельности карьеров и отвалов происходит загрязнение атмосферы газопылевыми выбросами, отчуждение земель из сельско- и лесохозяйственного пользования, нарушение форм рельефа и ландшафтов, уничтожение плодородных почв, загрязнение их сдуваемой пылью. Значительные площади заняты под отвалы вскрышных пород, а хвостохранилище бедных руд заполняет долину р. Тузухсу. Породы Южного отвала загрязняют поверхностные воды р. Тея в результате сброса дренажных вод, часто повышенной кислотностью, что приводит к загрязнению почв и является причиной нарушение гидрологического режима прилегающего района и образование обширной депрессионной воронки.

Существенное влияние на загрязнение почвенного покрова оказывает промплощадка с установленными на ней котельной, автозаправочной станцией (АЗС), складом горюче-смазочных материалов (ГСМ) и складом взрывоопасных веществ (ВВ), дробильно-обогатительной фабрикой (ДОФ), а также взрывы на карьере, загрязняют атмосферу пылегазовыми выбросами этих объектов, содержащими сажу, нефтепродукты, подвижные формы тяжёлых металлов (Pb, Zn, Co, Ni, Cu, Cr, Fe) и другие загрязняющие вещества. Также происходит сброс промышленных стоков, содержащих смазочные вещества, нефтепродукты и другие загрязняющие вещества.

Каждый из инженерных объектов является в той или иной мере источником техногенного загрязнения окружающей среды. Воздействие шламохранилища и хвостохранилища проявляется в виде интенсивного пылевыделения в результате ветровой эрозии их поверхности, сбросов дренажных вод с высоким содержанием взвешенных частиц и химических веществ, в виде локального заболачивания прилегающих территорий, ухудшении гидрологического режима [8].

В результате освоения объекта сформированы вторичные техногенные месторождения рудных элементов, запасы которых с каждым годом возрастают.

В результате деятельности всех источников загрязнения, можно описать техногенную нагрузку, согласно классификации (Трофимов и др., 1995) (табл. 1; рис. 1) [7].

Таблица 1

Классификация техногенных воздействий на геологическую среду

(Трофимов и др., 1995)

Класс и подкласс воздействия		Тип воздействия	Вид воздействия	Компоненты геологической среды	Потенциальные источники воздействия
1		2	3	4	5
Физическое воздействие	Механическое воздействие	Уплотнение	Статическое (гравитационное)	ПГИ	Здания, сооружения
			Взрывоуплотнение	ПГИД	Взрывы
			Виброуплотнение	ПГИД	Вибромеханизмы
			Укатывание	ПГИД	Автотранспорт, горная техника
		Разуплотнение	Динамическая разгрузка	ГИРД	Взрывы, котлованы
		Планировка рельефа	Строительная планировка	ПГИРД	Строительство
		Внутреннее разрушение массива	Дробление	ГИ	Горные комбайны
			Откалывание	ГИ	Карьеры
			Взрывное разрушение	ГИД	Взрывы на карьерах
		«Аккумуляция рельефа»	Отвалообразование	ИРД	Пром. котельная, ДОФ, отвал «Южный», «Северный»
			Создание насыпей	ИРД	ДОФ
		«Эрозия рельефа»	Формирование выемок	ПГИРД	Карьеры
			Подрезка склонов	ГРД	Дорожное строительство
			Рытье разрезов	ПГИРД	Котлованы
	Гидромеханическое воздействие	Гидроаккумуляция рельефа	Намыв золоотвалов	ИРД	Хвостохранилище, ЗШО
			Намыв насыпей, массивов	ИРД	ЗШО

Окончание таблицы 1

1		2	3	4	5
		Гидроэрозия рельефа	Гидроразмыв массивов	ГИРД	Карьеры, хвостохранилища, шламоотстойник
	Гидродинамическое воздействие	Повышение напора	нагнетание	ПГИВД	Закачки, сбросы
		Снижение напора	Откачки	ПГИВД	Водозаборы
			Осушение	ПГИВ	Дренажные системы
	термическое	нагревание	Конвективное (до 100˚С)	ПГИВ	ДОФ, пром. котельная
	Электромагнитное	стихийное	Наводка электрических полей	ПГИ	электросети
Физико - химическое воздействие		Гидратное	Капиллярная конденсация	ПГИ	Асфальтовые покрытия
			Дегидратация (сушка)	ПГИ	Дренажные системы
Химическое воздействие		Загрязнение	Тяжелыми металлами	ПГИВ	Транспорт,карьеры, хвостохранилище, АЗС, ГСМ, склад ВВ, АТЦ, ЗШО, шламоотстойник, отвалы, ДОФ, пром. котельная
			углеводородное	ПГИВ	Транспорт, вибромеханизмы, горная техника на карьерах, АТЦ, ГСМ, АЗС

Примечание. В четвертой графе указаны компоненты геологической среды, на которые потенциально может передаваться данный вид техногенного воздействия: П – почвы, Г – горные породы, И – искусственные грунты, В – подземные воды, Р – рельеф, Д – динамические процессы.

Техногенная нагрузка на территорию месторождения проявляется в следующих видах воздействия:

- механическое (уплотнение и разуплотнение массива, планировка рельефа, его внутреннее разрушение массива, аккумуляция и эрозия рельефа) – в результате деятельности карьеров, разрезов, отвалов, ДОФ, сооружений, вибромеханизмов, автотранспорта, взрывов, строительства, пром. котельной;

- гидромеханическое (гидроаккумуляция и гидроэрозия рельефа) – действие карьеров, ЗШО, хвостохранилища;

- гидродинамическое (повышение напора, снижение напора) – в результате сбросов и закачек, водозаборов, дренажных систем;

- термическое (нагревание) – действие горячих цехов, ДОФ, пром. котельной;

- электромагнитное (стихийное) – проводка электросети;

- физико-химическое (гидратное) – действие асфальтных покрытий и дренажных систем;

- химическое (загрязнение тяжелыми металлами, углеводородное) в результате деятельности АЗС, АТЦ, склада ГСМ и склада ВВ, ДОФ, пром. котельной, транспорта, выбросов, карьеров, хвостохранилищ, золоотстойника, отвалов, горной техники на карьерах, вибромеханизмов.

СХЕМА техногенной нагрузки рис. 1