Керівник: Виборов Сергій Герасимович
Материалы по теме выпускной работы: Про автора
Реферат за темою випускної роботи
- Алехин В.И., Мигуля П.С., Проскурня Ю.А. Минералого-петрографические и эколого-геохимические особенности пород терриконов Донбасса (на примере Донецко-Макеевского промышленного района). Сб. научн. тр. НГА Украины. – Днепропетровск. – 1998. – Т. 5, №3. – С. 35-39.
- Алехин В.И., Проскурня Ю.А. Экологические аспекты геохимии породных отвалов шахт. Сб. мат. конф. «Актуальные проблемы геологии Украины». – Киев. – 1998. - С. 53.
- Проскурня Ю.А. Диссертационная работа на соискание степени кандидата геологических наук на тему: «Минералогия породных отвалов угольных шахт Донбасса (на примере Донецко-Макеевского промышленного района)». ДонГТУ, Донецк, 2000. 165 с.
- Аммосов И.И. Геология месторождений угля и горючих сланцев СССР. – М.: Гостехиздат, 1963. – Т. 1: Донбасс. – 1210 с.
- Инструкция по геохимическим методам поисков рудных месторождений. - М: Недра, 1983. - 191с.
- Войткевич Г.В., Мирошников А.Е. и др. Краткий справочник по геохимии – М.: Недра, 1970. – 280 с.
- Экология и геохимическая деятельность микроорганизмов. Под ред. М. В. Иванова. Пущино, 1976. 179 с.
- Леонов П.А., Сурначев Б.А. Породные отвалы угольных шахт. – М.: Недра, 1970. – 112 с.
- Панов Б.С., Алехин В.И., Мигуля П.С. и др. Изучение шахтных терриконов Донецко-Макеевского района как новых видов минерального сырья. Отчет по НИР. – Донецк: Фонды ДонГТУ. – 1993. – 70 с.
- Панов Б. С, Проскурня Ю. А. Новые виды минерального сырья Донбасса. Сб. мат. конф. «Донбас 2020: наука і техніка - виробництву» – ДоНТУ, Донецк 2002 – С. 74-77. http://nich.donntu.ru/konf/konf4/sek_01_mineraly/s01_04.pdf
Актуальність теми
У теперішній час на території міста Донецька знаходиться за різними розрахунками від 120 до 138 породних відвалів, котрі займають територію, що дорівнює 1000,71-1104,20 га. Кількість діючих породних відвалів – 32, з них горять – 28. Сумарний об`єм породи складає близько 336-337 млн. кубометрів. Породні відвали являються джерелом серйозної загрози для навколишнього природного середовища. Терикони, особливо ті що горять, – це джерело надходження до атмосфери, гідросфери та ґрунтів різноманітних шкідливих, токсичних сполук та пилі. Водна ерозія бортів териконів призводить до розширення їх площі. Часто породні відвали розташовані у безпосередній близькості від селітебної зони міста.
Актуальність дослідження різних аспектів у зв’язку з породними відвалами обумовлена, перш за все, їх високою екологічною небезпекою для міста. Крім того, відвали займають величезні площі потрібної для інших цілей землі. Поруч з цим, відвальні породи можуть представлять інтерес у якості вторинної мінеральної сировини. Нарешті, в умовах активного розвитку міста як культурно-історичного центра наявність породних відвалів небажана з естетичної точки зору.
Роботи по дослідженню породних відвалів м. Донецька часто носили розрізнений, часто спеціалізований характер, носили вибірковий, достатньо безсистемний характер. Накопичений матеріал потребує систематизації з урахуванням науково-технічного прогресу.
Стан вивченості питання
У останні роки значний розвиток здобуло вивчення негативного впливу порідних відвалів на навколишнє природне середовище, що пов’язано в першу чергу з постійним збільшенням об’ємів складованої у відвали породи та як наслідок посилення техногенного навантаження на навколишнє середовище.
Детальні результати досліджень цієї проблематики з’являються у 80 рр. минулого сторіччя. Вони пов’язані з такими організаціями як: ВО «Укрвуглегеологія», ДРГП «Донецькгеологія», ВАТ «Донгіпрошахт», проте всі дослідження орієнтовані в першу чергу на оцінку можливості використання породних відвалів у народному господарстві, питання екології в цих роботах розглянуті дуже мало у рамках проектів гасіння та рекультивації териконів. Ці роботи пов’язані з іменами таких дослідників як: Канона Я. Ф., Ганопольський Ф. І., Пелипенко С. А. Частина спеціалізованої інформації знаходиться у міських та районних СЕС.
У більш пізній період з’являються узагальнюючі роботи співробітників різних кафедр ДонНТУ, ДонНАСА, ДонНУ та ін. У цих роботах вже приділяється більш уваги питанням екологічної безпеки порідних відвалів.
Найбільший інтерес представляють роботи Панова Б. С., Проскурні Ю. А., Альохіна В. І., Мігуля П. С., Гайко Ю. І., Ступіна А. Б.
Ціль та завдання дослідження
Ціль даної роботи полягає у вивченні екологічних наслідків процесів мінералого-геохімічного перетворення відвальних порід териконів.
Для реалізації цілі роботи вирішені наступні завдання:
– Зроблена систематизація даних щодо порідних відвалах міста Донецька.
– Вивчені первинні мінералого-петрографічні та геохімічні особливості порід, що розміщуються у териконах.
– Вивчені мінералого-геохімічні особливості процесів перетворення відвальних порід.
– Дана комплексна оцінка негативного екологічного впливу вивчених процесів перетворення відвальних порід.
– Визначені основні шляхи міграції, умови та процеси локалізації основних забруднюючих речовин.
– Надані рекомендації по зменшенню негативного впливу породних відвалів на навколишнє природне середовище.
Об’єкт дослідження – породні відвали, що розташовані у межах адміністративної межі м. Донецька. Детально досліджені терикони шахти Горького та №1-7 «Вітка» ш. ім. Засядько, ґрунти зони їх впливу, ґрунти зони аерації та породи що вміщують воду на прилеглих територіях, що були вивчені у процесі інженерно-геологічних досліджень.
Предмет дослідження – порода що складована у породний відвал, ґрунти, ґрунти основаній будівель та споруд м. Донецька.
Методи дослідження:
– узагальнення результатів досліджень, що були проведені раніше;
– польові дослідження породних відвалів та ґрунтів;
– лабораторні дослідження проб грунтів, що відібрані у межах породних відвалів та прилеглих до них площ;
– вивчення мінералого-петрографічних особливостей порід;
– обробка польових та лабораторних даних.
Наукова новизна – зроблена систематизація та зведення до єдиної форми даних щодо порідних відвалів міста Донецька. Вивчені мінералого-геохімічні особливості процесів перетворення відвальних порід, що є основними генетичними джерелами забруднення навколишнього середовища. Встановлені шляхи міграції та умови локалізації забруднюючих речовин, генетично пов’язаних з териконами.
Практична цінність роботи полягає у тому, що визначені найбільш екологічно небезпечні фактори впливу породних відвалів, включаючи інженерно-геологічний аспект, розглянуті варіанти використання породної маси відвалів у народному господарстві, що призведе до зниження техногенного навантаження на навколишнє природне середовище та дозволить отримати додаткові ресурси вторинної мінеральної сировини. Отримані результати дослідження можна використати при плануванні робіт по гасінню, рекультивації, озелененню та розробці порідних відвалів.
Публікації: За матеріалами досліджень опублікована 1 стаття, а також тези докладу на всеукраїнській студентській науковій конференції.
Основний зміст роботи
1. Систематизація матеріалів попередніх досліджень
У першому розділі магістерської роботи розглянуті результати досліджень, присвячених проблемам негативного впливу породних відвалів на навколишнє середовище та напрямків можливого використання відвалів у народному господарстві таки дослідників як: Канона Я. Ф., Ганопольський Ф. І., Пелипенко С. А., Панов Б. С., Проскурняк Ю. А., Альохін В. І., Мігуля П. С., Гайко Ю. І., Ступіна А. Б.
У результаті роботи зведені дані по 138 териконам, що займають площу близько 1000,71-1104,20 га. Кількість відходів, що розміщені у відвалах, знаходиться в межах 604994-606588 тис. т. Найбільша кількість териконів виникла у процесі експлуатації таки шахт: ім. «Засядько» (11); ім.. «Горького» (9); ш/у «Петровське» (14); Мушкетівська (12); ш/у «Червона Зірка» (17); Моспинська (11). Найбільша кількість відходів виникла у результаті діяльності шахт: ім. «Засядько» (33916 тис. т.); ім. «Чєлюскінцев» (31420 тис. т.); ш/у «Петровське» (43201 тис. т.); Абакумова (42509 тис. т.); Заперевальна №1 (34848 тис. т.); Мушкетівська (42845 тис. т.); ЦЗФ «Чумаковська» (86058 тис. т.). Найбільші площі займають терикони шахт: ім. «Засядько» (81,2 га); ім. «Горького» (53,5 га); ім. «Чєлюскінцев» (53 га); ш/у «Петровське» (83,2 га); Абакумова (64,8 га); Мушкетівська (80,6 га); ш/у «Червона Зірка» (в інтервалі 82,2-163,8 га); ЦЗФ «Чумаковська» (в інтервалі 82,4-108,1 га).
Відвальна маса вивчених шахтних териконів має зольність у межах 57–99%, у середньому складає 88,5%. Вологість змінюється від 0,2% до 11,7%, складає в середньому 3,4%. Вміст загальної сірки у відвалах коливається від 0,01% до 10,9%. У складі загальної сірки переважає сірка сульфідна (84%) [1, 2].
Основна маса будь-якого шахтного терикона складається з різноманітної крупності уламків осадових гірських порід: аргілітів, алевритістих та вуглистих аргілітів, різних за крупністю та складом алевролітів та пісковиків, вуглистого матеріалу, рідше уламків вапняку. Деякі з перерахованих порід, особливо вуглисті аргіліти з почв і кровлі, із порід прошарків містять украплення, іноді у великій кількості, сульфідів заліза (пірита та марказіта), конкреції та неправильної форми стягнення карбонату заліза – сидериту. Головними породотворними мінералами перерахованих вище порід є: гідрослюда, що входить до складу аргілітів (95-100%), а також до складу цементу алевролітів та пісковиків (до 30%), кварц – породотворний мінерал алевролітів та пісковиків (65-95%), а також у вигляді домішок у глинистих породах (1-5%), мусковіт – породотворний мінерал алевролітів та пісковиків (1-5%), у вигляді рідкісних зерен зустрічаються польові шпати, циркон, пірит, лімоніт. Вивітрілі породи старих закритих териконів містять у своєму складі підвищені концентрації гідроокисів заліза, рідше карбонати, каолініт. Породи, що перегоріли, відзначаються високим вмістом окислів та гідроокисів заліза, особливо характерне гематит.
Хімічний склад порід визначають петрогенні компоненти або макрокомпоненти, що входять до складу породотворних мінералів. Вони мають високий вміст – більш 0,1%. До них відносять кремнезем (SiO2), глинозем (Al2O3), окисли кальцію, магнію, заліза, натрію, калію, тітану, водню, вуглецю та сірки. Для них характерне стійке розподілення всередині літотипів порід, а змінення концентрацій супроводжується суттєвими змінами мінерального складу.
Геохімічна спеціалізація порід визначається розподілом мікроелементів, концентрація котрих рідко перевищує 0,1%. Вони утворюють розсіяну мінералізацію, котра не є породотворною, або входять до складу інших мінералів у якості ізоморфних домішок. В органічній частині вугілля вони утворюють складні металоорганічні сполуки. Власне органічна частина вугілля часто концентрує широкий спектр мікроелементів, відновлюючи їх рухомі форми із різних розчинів (висхідних або низхідних, гідротермальних або інфільтрогенних) [3].
2. Геологічна будова району дослідження
У другому розділі роботи докладно розглянута геологічна будова району дослідження, освітлені такі питання як якість вугілля, мінералого-геохімічна характеристика товщі, тектоніка.
Геологічний опис. У геологічній будові Донецько-Макіївського району приймають участь відкладення середнього та верхнього карбону, майже скрізь перекриті четвертинними та частково палеогеновими та неогеновими відкладеннями. У крайній західній частині району на розмитій поверхні карбону залягають породи юрського та крейдяного віку.
Нижнєкам’яновугільні відкладення розповсюджені за межами Донецько-Макіївського району та їх виходи облямовують район по його південній окраїні.
Середньокам’яновугільні відкладення, залягають узгоджено на породах нижнього карбону, мають наступні властиві особливості:
а) літологічний склад відкладень переважно алевроліто-аргілітовий (64-79%) з підпорядкованим значенням пісковиків (19-34%), вапняків (0,6-3,0%) та вугілля (0,25-2,2%);
б) залягання світ – узгоджене, без перерв, наявні внутріформаційні розмиви;
в) відзначається залежність міри промислової вугленосності окремих світ (крім С24) від відносного вмісту пісковиків: в основних вугленосних світах С23, С25 і С26 пісковики складають 32–34%, у менш вугленосних світах – С21 С22 і С27— 19—20%;
г) потужність світ послідовно та закономірно збільшуються у напрямку з південного заходу, де сумарна потужність світ складає 1800–1900м, на північний схід, де вона дорівнює 3400–3450 м.
Для верхньокам’яновугільних відкладень властиво:
а) узгоджене залягання на породах світи С27;
б) поява у розрізі червонокольорових глинистих порід (строкатокольори), що складають потужні шари особливо у середній та верхній частині розрізу;
в) різке зменшення ступеню вугленосності.
Мезозойські відкладення у крайній західній частині залягають на розмитій поверхні карбону з явним кутовим неузгодженням. Ці відкладення дуже слабо дислоковані, подані рихлими осадами нижньоюрського та верхньокрейдяного віку та розвинуті у вигляді неширокої смуги під палеогеновими породами в осьовій частині Вовчанської синкліналі.
Юрські відкладення (J11+2) подані глинистими і піщаними породами: слабо зцементовані пісковики, кварцити, конгломерати (в основі товщі), зрідка зустрічаються вуглисті піщано-глинисті прошарки, лінзи та конкреції сидеритів, а також прошарки глинистих слабодоломитизованих вапняків. Більшість досліджень по комплексу флори та за результатами споро-пилового аналізу відносять цю товщу до нижньоюрської (ново райська світа). Потужність юрських відкладень непостійна і максимально досягає 185 м (район м. Красногоровки).
Верхньокрейдяні осадки залягають на розмитій поверхні юрських відкладень. Вони подані глауконітовими пісками з рідкісними конкреціями фосфоритів, спонголитами, що змінюються угору послідовно білою крейдою та товщею зеленувато-сірих рухляків з крем’янистими стягненнями. Потужність крейдяних відкладень дуже непостійна та змінюється від 8 до 80 м.
Відкладення палеогену і неогену залягають на розмитій поверхні мезозойських і палеозойських осадків з різким кутовим неузгодженням на півночі та заході району. Напевно виділяються породи харківського ярусу та полтавської світи; проблематично встановлена наявність порід бучакского ярусу. На давніх вододілах верхня частина розрізу неогенових відкладень окремими дослідниками відноситься до сарматського ярусу.
Четвертинні відкладення майже скрізь покривають площу району, за винятком деяких річних долин, верхоріч балок та ярів, на крутих бортах котрих відслоняються корінні породи. Вони подані відкладеннями вододілів, схилів річок та балок та алювіальними утвореннями. Відкладення вододілів характеризуються червоними гіпсоносними глинами в основі та жовто-бурими лесовидними суглинками з викопними ґрунтами у верхній частині розрізу. Потужність червоних глин коливається від кількох до 20 м; потужність лесових суглинків до 10 м. Відкладення схилів річок і балок уявляють собою перевідкладені червоні глини та суглинки з домішками різних за розміром уламків корінних порід. Алювіальні відкладення складаються з гравію, галечнику, пісків та мулів. Розповсюдження їх по площі з огляду на слаборозвинуту гідрографічну мережу у районі незначне [4].
3. Методика дослідження та фактичні дані
У третій главі розглянуті методичні основи дослідження.
Польове обстеження териконів полягає в оцінці його форми, у детальному дослідженні мінералого-петрографічних особливостей різних типів порід, в тому числі перетворених у процесі окиснення. Особлива увага приділялась місцям виходу (тріщинам, каналам) парогазових викидів та зонам заміщення, котрі виділяються по периферії осередків «горіння». За результатами візуального обстеження намічаються точки відбору проб та зразків порід, що характеризують різні літохімічні різності, а також різну ступінь мінералого-петрографічного перетворення.
На териконах частково розібраних або спланованих проби відбираються із врізів, уступів, стінок останців з таким розрахунком, щоб охарактеризувати негорілі, слабогорілі та спіклі різності пород. Відбір зразків пород супроводжується їх макроскопічним описом.
Лінійні проби відбираються при вивчені асиметрично витягнених структур (зони розломів, шари, лінійні рудоносні структури). Площадні проби відбираються при вивчені площадних ізометричних структур або пухких перемішаних природних або антропогенних утворень. Лінійні проби відбираються методом пунктирної або суцільної борозни. Площадні проби складаються з декількох точкових проб. Вага кінцевої проби повинна перевищувати 1 кг [5, 6].
Для дослідження умов локалізації забруднюючих речовин, що розповсюджуються збоку териконів, були відібрані пробі ґрунтів зони впливу териконів ш. Горького та №1-7 «Вітка», а також проби пухких ґрунтів зон аерації та водонасичення в процесі інженерно-геологічних досліджень площадок будівництва, розташованих у центрі міста (вул. Р. Люксембург та вул. Чєлюскінцев).
Відібрані літохімічні проби були відправлені до центральної лабораторії ДРГП «Донецькгеологія» для виконання комплексу хіміко-аналітичних досліджень.
У кожній з відібраних проб кількісними методами біли визначені концентрації мікроелементів: свинцю, кадмію, миш’яку, ртуті. Виконані спектральні аналізи на 40 елементів. У частині проб визначені концентрації водорозчинних солей, визначено катіонний та аніонний склад. Для вивчення процесів перетворення відвальних порід в процесі окиснення в пробах, що були відібрані з виділених зон, визначені концентрації основних породотворних окислів силікатним аналізом. Для вивчення мінералого-петрографічних особливостей різних структурно-речовинних типів порід під мікроскопом з відібраних зразків виготовлені шліфи.
Усього біло відібрано 20 проб відвальних порід териконів, 74 проби ґрунтів, 25 проб ґрунтів зон аерації та водонасичення, виготовлено 10 шліфів.
Результати польових та лабораторних робіт були оброблені на ПК із застосування сучасного програмного забезпечення.
4. Мінералого-геохімічні особливості відвальних порід і процесів їх перетворення
Середній літологічний склад відвалів відображає склад вугільної товщі. Це аргіліти (60—80%), алевроліти (10—30%), пісковики (4—10%), вапняки (рідко до 6%, звичайно менш), а також значні домішки вугілля (6—20%). Крім того, відвали містять значну частку техногенних матеріалів – дерев’яного кріплення, металевих виробів, дротів та ін.
Породи карбону, що потрапляють до териконів, значно перетворюються. Це пов’язано з процесами вивітрювання, які супроводжуються зміною мінерального та хімічного складу порід. Поряд з вивітрюванням, яке розповсюджено у зовнішній частині териконів, усередині них виникають сприятливі умови для окиснення й послідуючого займання. Ведуча роль при цьому належить діяльності мікроорганізмів [7].
Окислення та горіння пород супроводжується викидами широкого спектру летких компонентів. Основним компонентом викидів є водяний пар, який утворюється при випаровуванні й сублімації атмосферних опадів, що попадають у зону горіння, а також при звільненні порової й зв’язаної води мінералів і порід. Вода є мінералотворчим середовищем для більшої частки новоутворених мінералів: сульфатів, гідрокарбонатів, карбонатів, фосфатів, арсенатів та ін. Терикони що горять виділяють пари, у яких крім води містяться: сірчана кислота, вуглекислота, двооксид азоту. У разі недостачі кисню у осередках горіння у парогазових викидах міститься сірководень, вуглеводні, аміак, оксид вуглецю.
Осередки горіння це джерело гарячих мінералізованих, хімічно агресивних, насичених мікроелементами водних флюїдів. При виході на поверхню частка компонентів флюїдів, потрапляє в умови низьких температур та рясноти кисню, виділяється у вигляді корок, налетів, натічних, кристалічних, сферолітових агрегатів нових мінералів, серед котрих переважають сульфати, сульфіди й окисли. Інша частина звітрювається до атмосфери та поповнює її шкідливими речовинами.
Навколо осередків горіння формується своєрідна зональність, обумовлена перерозподілом початкового речовинного складу. в різних місцях териконів невеличкі ділянки, де збереглись первинні крихкі відвальні породи. Навколо цих ділянок встановлюється суміжна зона заміщення, яка проявляється в зміненні первинного кольору порід до бурих, вишневих відтінків, на фоні котрих розвиваються сульфати жовтого кольору. Далі за напрямом від ділянок первинних порід виділяється зона розвитку білої сульфатної мінералізації, котра пропитує окислені цегляно-червоні породи. За межею цієї зони розташовуються великі ділянки окислених порід цегляно-червоного кольору без видимих ознак розвитку сульфатів. Ці дві зони (жовта та біла) є проміжними між окисленими породами та первинними.
Поведінка значної частки компонентів породної маси в процесі її окислення має закономірний та цілком пояснимий характер. Так ріст концентрації в окислених породах відносно до початкової встановлюється для наступних породотворних компонентів: кремнезем (від 50,21% до 54,36%); глинозем (від 17,73% до 20,86%); Fe2O3 (від 6,31% до 9,43%); CaO (від 0,93% до 1,3%); Na2O (від 0,93% до 1,05%); SO3 (від 1,93% до 3,27%) (Ріс. 4.1). Зростає майже у два рази концентрація водорозчинного (рухомого) сульфат-іона – SO42- (від 9796,1 мг/кг до 17463,7 мг/кг). Для ряду мікроелементів також відзначається ріст концентрації в окислених породах: Pb (від 25 до 97,1 мг/кг); Cd (від 1,9 до 2,9 мг/кг); Hg (від 0,06 до 0,1 мг/кг); As (від 4,2 до 5,5 мг/кг).
Рисунок 4.1 – Графік поведінки основних макрокомпонентів у зонах ореолу окисненя (9 кадрів; затримка 100, 50; 144 Кбайт; 5 повторів)
5. Екологічні наслідки процесів перетворення відвальних порід
У п’ятій главі розглянуті основні фактори негативного впливу породних відвалів на навколишнє природне середовище, подані рекомендації по зниженню негативного впливу. Проаналізовано рівень забруднення ґрунтів поблизу породних відвалів на прикладі териконів №1-7 «Вітка» та породного відвалу шахти ім. Горького.
Основним компонентом викидів є водяна пара. Разом з паро-газовими викидами до атмосфери збоку териконів можуть потрапляти летючі сполуки токсичних елементів – ртуті, миш’яку, кадмію та ін.
Розігрів органічної частини вугілля в осередках окиснення супроводжується її термічним розкладенням, подібним процесу піролізу. При цьому утворюються шкідливі летючі органічні компоненти. У підвищених концентраціях у породах териконів встановлені:
1. Нафтопродукти у концентраціях до 548,0 г/т. Максимальні концентрації нафтопродуктів спостерігаються у породі териконів шахти "Паравичная" №5 і 1-7 "Ветка".
2. Феноли у концентраціях до 0,22 г/т. Мінімальні концентрації фенолу відмічаються у породах териконів №2 шахти №4 «Ливенка» і №2 шахты «Центрально Заводская» - менш 0,01 г/т, максимальні – у породах терикона шахти №11 – до 0,081 г/т.
3. Формальдегід встановлений приблизно у однакових концентраціях (до 0,22 г/т) в всіх досліджених териконах.
4. Моноетаноламін зафіксовано у пробах с максимальною концентрацією 6,25 г/т в породах терикона шахти «Центрально – Заводская». У відвальних масах терикона шахти №4 «Ливенка» виявлена одна проба з концентрацією моноетаноаміну – 3,65 г/т.
5. Максимальна концентрація діфенілопропану (2,36 г/т) зафіксована у породі терикона шахти "Центрально-Заводская" №1.
У тих же пробах виконувались визначення вмісту таких токсичних і шкідливих хімічних речовин, як: толуол, метапараксилол, бутіл ацетат, хлорбензол, стирол, ацетон, бензол, етилбензол, ортоксилол, етил ацетат, ізопропіл бензол, метанол, пірідін, ацетофенон. З цих компонентів у пробах встановлені: толуол, метапараксилол, бутіл ацетат, хлорбензол, ацетон, бензол, етилацетат, переважно у концентраціях нижче ГДК [7].
Викиди збоку териконів можуть розповсюджуватись на сотні метрів, при цьому вони захоплюють великі площі на котрих розташовані селитебні території. Компоненти викидів, коли осаджуються на земну поверхню, забруднюють ґрунти. При цьому формуються ореоли розсіяння. Найбільш забрудненими є заболочені ділянки Долін річок і днищ балок. Досвід проведення періодичного екологічного моніторингу ґрунтів у межах м. Донецька показує, що ґрунти міста мають підвищений загальноміський фон, часто він перевищує ГДК для кадмію, миш’яку, ртуті, свинцю, і сульфат-іона. Джерелами забруднення ґрунтів даними компонентами є також і викиди збоку відвалів.
Власно терикони і ореоли розсіяння забруднюючих речовин у ґрунтах служать джерелами забруднення водного середовища сульфатами і токсичними компонентами. При цьому забруднюється поверхневий стік, який вилуговує розчинні сульфати з поверхні териконів і ґрунтів, і підземні води у процесі інфільтрації забруднених атмосферних опадів. Відомо, що поверхневі і підземні води міської межи мають високу мінералізацію (більш 2 г/л), жорсткість (більш 15 мг-екв/л), сульфатно-натрієвий склад [8].
Негативні геологічні процеси, пов’язані з териконами, проявлені у різних аспектах. Водна ерозія їх бортів призводить до розширення площі відвалів. Породна маса чинить додатковий тиск на ґрунт основи, що може вплинути на зміну його фільтраційних властивостей і чинити локальний вплив на рівне вий режим першого від поверхні водоносного горизонту. Проте найбільш суттєвий негативний вплив терикони чинять завдяки формуванню зон заміщення у ґрунтах зони аерації і у водомістких породах. Вони проявлені розвитком вторинної мінералізації. У природних умовах ця мінералізація подана у вигляді рясноти прожилково-вкрапленних карбонатів, що розвиваються у зоні аерації і у водомістких породах. У межах міської території, де здійснюються викиди вуглекислоти, ангідрид-сульфід та інше, карбонатна мінералізація заміщується гіпсом і содовими мінералами. У межах зон розломів збільшується не тільки кількість гіпсу, але і розміри виділень, які досягають 15-20 см у діаметрі. Проявляється вертикальна зональність, коли у верхній частині зони аерації виділяються конкреції і прожилки землистих агрегатів содових мінералів, нижче по розрізу з’являється гіпс, котрий далі стає основним техногенним мінералом. Ця зональність обумовлена різноманітною розчинністю содових мінералів і гіпсу у воді. Зони заміщення супроводжуються перерозподілом більшої частки макро- та мікроелементів як у ґрунтах зони аерації, так і у водомістких породах і підземних водах. У якості провідників даних процесів служать розломи або геодинамічні активні зони.
Роль териконів у екології міста є винятково негативною. Для її оцінки у кожному окремому випадку потрібно спеціальне геолого-екологічне дослідження для розробки природоохоронних заходів по мінімалізіції негативного впливу. Це, перш за все, запобігання викидів, організація поверхневого стоку, запобігання фільтрації атмосферних опадів у горизонти підземних вод, рекультивація і озеленення. Найбільш оптимальним є розробка відвалів і утилізація породної маси з урахуванням її фізико-хімічних, фізико-механічних, мінералого-геохімічних та інших властивостей.
6. Можливі напрямки використання порід териконів у народному господарстві
У шостому розділі роботи подані рекомендації щодо можливого використання порід териконів у народному господарстві.
На шахтах м. Донецька практично відсутні заходи щодо використання відходів вуглевидобутку – в основному вся порода складується у відвали. Між тим відвальні породи, особливо глинисті сланці, можуть враховуватись новим видом техногенної мінеральної сировини, котра може бути використана для виготовлення будівельної цегли, керамічних виробів, стінового матеріалу, матеріалу для насипних ґрунтів, бетонних заповнювачів та інших цілей.
Породні відвали містять великий спектр елементів, в тому числі кольорових та рідкісних металів [9, 10].
На даний момент дослідження не завершені. Остаточна магістерська робота буде оформлена у грудні 2009 року.
Література
ДонНТУ > Портал магістрів ДонНТУ