ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

О. Н. Быкадорова, Т. П. Волкова

XX Всеукраїнська наукова конференція аспірантів та студентів «Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів».

Высокие скорости и масштабы техногенных процессов, перемещение горной массы из-под земли на поверхность обуславливает большие объёмы рассеивания многих химических элементов, вызывает накопление в окружающей среде химических элементов в аномальных содержаниях.

Основными техногенными процессами (причинами), приведшими почвы г.Донецка и другие, тесно связанные с ними компоненты окружающей среды, к их современному экологическому состоянию являются физико-химические, механические и биохимические процессы, обусловленные угледобычей, углеобогащением, углепераработкой, промышленным и бытовым сжиганием углей, другими производствами, потребляющими угли Донбасса. Главным образом, эти процессы привели к наиболее обширному (97 кв. км) химическому загрязнению почв на территории многочисленных угольных шахт г.Донецка.

Измененные техногенными процессами почвы, как правило, наследуют геохимическую специализацию перерабатываемого минерального или вторичного сырья - через промышленные отходы или минуя их.

Для Донбасса характерны экологически "грязные" угли. Они геохимически специализированы на ртуть, мышьяк, серу, германий, молибден, бериллий. Отдельные марки углей содержат в повышенных концентрациях также литий, таллий и скандий. Значительные превышения средних значений содержания элементов в осадочных породах и углях зафиксированы для элементов I-III класса опасности: Sb, Pb, V, Cd, Zn, Mo, Li.

В соответствии с нормативными документами опасными химическими элементами- загрязнителями являются:

·        1 класс опасности: ртуть, фтор, свинец, цинк, селен, бериллий, мышьяк, кадмий, фосфор;

·        2 класс опасности: бор, кобальт, никель, молибден, медь, хром, висмут, литий, ниобий, сурьма;

·        3 класс опасности: барий, ванадий, вольфрам, марганец, стронций.

Для оценки состояния почвогрунтов на территории шахты «Лидиевка» были отобраны 151 проба. Определение большинства химических элементов производилось спектральным полуколичественным анализом, содержание ртути установлено атомно-абсорбционным, фтора - спектральным количественным методом.

Оценка уровня загрязнения почв проводилась по коэффициенту концентрации химического вещества (Кс) и суммарному показателю загрязнения (Zс).

Установлено, что во всех пробах региональный фон превышают: Pb, Co, Li, Ba, Nb, Cu, Mn, Zn, V, Ni, а в единичных пробах - Bi, Mo. Содержание ртути превысило допустимые концентрации в одной пробе.

Статистические характеристики распределения отдельных элементов выполнены в полном объеме (табл.1). В результате установлено, что накопление данных элементов обусловлено повышенным содержанием этих элементов в углях и углевмещающих породах.

 

Таблица 1

Статистические характеристики распределения токсичных элементов (в мг/кг)

 

Оценка уровня загрязнения почв проводится по суммарному показателю загрязнения (Zс), который равен сумме коэффициентов концентраций химических элементов-загрязнителей и выражен формулой (1): 

 

Z_c=ΣK_c-(n-1)

 

где: n - число определяемых суммируемых элементов загрязнителей;

К_с - коэффициенты концентрации каждого (i-го) компонента загрязнения

Вычисленная по формуле (1), величина суммарного показателя загрязнения не превысила 16. Оценка степени опасности загрязнения почв комплексом металлов по показателю Zс, проводится по оценочной шкале, приведенной в таблице 2.

Таблица 2

Оценочная шкала опасности загрязнения почв по суммарному показателю загрязнения

 

Согласно приведенной шкале, исследуемые почвы можно отнести к допустимой категории загрязнения. На карте суммарного загрязнения, построенной для всей изученной территории шахты «Лидиевка», установлено, что зоны повышенного суммарного загрязнения приурочены к вентиляционным стволам и промышленным площадкам шахты. Загрязнение в этих местах обусловлено высокой концентрацией оседающей угольной пылью, которая обеспечивает накопление токсичных элементов в почве.

Проведенный корреляционный анализ связей суммарного загрязнения со всеми химическими элементами позволили построить уравнение регрессии:

 

Z_c = 0,380*Ba + 0,346*Pb + 0,264*Zn + 0,216*Li + 0,168*Co + 0,161*Cu + 0, 144* V + 0,144*Bi + 0,128*Mo+ 0,122*Ni + 0,106*Mn -10,359 (1)

Оценка достоверности уравнения регрессии (1) производится на основании рассчитанного коэффициента детерминации (R²) Поскольку R²=0,932 близок к 1, то можно сделать вывод, что полученное уравнение регрессии имеет высокую степень достоверности. Полученное уравнение позволяет с высокой степенью точности прогнозировать участки опасные по содержанию токсичных элементов.