Оценка степени загрязнения почв в зоне техногенного воздействия на окружающую среду горнодобывающего предприятия (на примере шахты №40)
Автор: Карали М.Д, Разумова В.В.
Источник: Сборник материалов Всеукраинской студенческой научной конференции «Современные проблемы геологии». Донецк, 2011 - 83с.
Аннотация: В статье рассмотрена проблема техногенного воздействия угледобывающего преприятия на окружающую среду. В результате этого воздействия происходит интенсивное химическое изменение почв, приводящее к образованию комплексной геохимической аномалии.
Содержание работы:
Горное производство оказывает сильное отрицательное воздействие на окружающую природную среду. Извлечение из земных недр огромных масс горных пород, изъятие и механическое повреждение значительных земельных массивов, преобразование природных ландшафтов при добыче и переработке сырья приводят к значительным изменениям всех элементов биосферы: водного и воздушного бассейнов, земель, недр, растительного и животного мира.
Особых масштабов эти изменения достигли в Донбассе, где вокруг горных (преимущественно угледобывающих) предприятий, сконцентрированы производственные мощности по переработке, использованию минерального сырья и образованы промышленно-городские агломерации. В этих районах геологическая среда представляет собой сложную геолого-техногенную систему.
Геохимическая специализация углей Донбасса на отдельные химические элементы (в том числе такие токсичные, как ртуть и мышьяк) приводит к тому, что при добыче, обогащении, сжигании и переработке таких углей происходит техногенная миграция и накопление этих элементов во всех компонентах окружающей среды.
В период прохождения учебной геолого-съемочной практики в городе Донецке было исследовано влияние терриконов, расположенных в центральной части города на природную среду. Объектом исследования являлись почвы - основная депонирующая природная среда, в которой концентрация компонентов-загрязнителей находится в прямой зависимости от длительности, интенсивности и масштабов антропогенного воздействия.
Эколого-геохимическое картирование почв проводилось в соответствии с «Временными методическими рекомендациями по проведению геолого-экологических исследований при геологоразведочных работах».
Оценка химических изменений почв производилась по результам анализа в лаборатории ИГЭПД спектральным методом концентраций в них таких химических элементов, как Сu, Рb, Zr, Hg, Ga. Результаты лабораторных анализов обрабатывались с помощью специализированной компьютерной программы Gold Digger.
Терриконы шахты №40 расположены на границе Куйбышевского и Киевского районов (западнее микрорайона Центральный). В рельефе участка выделяются узкая балка Скоморощина, простирающаяся с северо-запада на юго-восток, а также 3 террикона.
Анализ концентраций в почвах пяти изученных химических элементов показывает, что четыре из них – Hg, Pb, Cu и Zr формируют положительные аномалии различной интенсивности, а Ga деконцентрируется в почвах участка.
Наиболее контрастную техногенную аномалию в почвенном слое образует ртуть. Данная аномалия в пределах изученной территории не оконтурена, и на севере, востоке и юго-западе участка выходит за его пределы. Эпицентр аномалии локализуется в районе террикона, расположенного в центре участка. Вероятно, ее образование происходит за счет эрозии поверхности отвала, в котором ртуть может находиться в свободном виде или в виде киновари.
Несколько менее интенсивная аномалия ртути приурочена к месту расположения террикона на северной границе участка, где концентрации ртути в почвах достигают 10 значений фона.
Почвы, содержащие ртуть, со значением коэффициентов концентрации 2-3 фона наблюдаются в пределах жилого квартала на пересечении улиц Шахтеров Донбасса и Калинина. На территории 1-й городской больницы и улицы Розы Люксембург, в северо-восточной части исследуемого участка, концентрация ртути в почвах достигает 10 значений фона.
Какой-либо отчетливой связи между локализацией аномалий ртути и природными ландшафтными условиями участка не наблюдается. Очевидно, что местоположение очагов загрязнения почв ртутью контролируется расположением отвалов шахты, в которых она находится в аномальных концентрациях, и миграцией ртути из них в окружающую среду под воздействием ветровой и водной эрозии.
Аномальное поле свинца с Кс > 2 занимает более чем 60% площади участка. Эпицентры аномалий, в которых природный фон элемента превышается более чем в 6 раз, приурочены к терриконам шахты №40, территориям кооперативных гаражей вблизи промплощадки шахты и автотранспортного предприятия по пр.Таманскому, а также к участку вдоль пр. Панфилова с оживленным движением автотранспорта. Происхождение данных аномалий обусловлено поступлением свинца в почвы под влиянием вышеназванных техногенных объектов.
Все аномалии выходят за границы изученной территории, при этом первые три из них слились и образуют единое аномальное поле в центральной и юго-западной части участка.
Несколько менее интенсивные и обширные техногенные аномалии образует медь. Максимальные концентрации меди с Кс = 4,8 наблюдаются в месте расположения террикона в центральной части участка, немного ниже интенсивность у аномалии, приуроченной к отстойникам на восточном склоне балки Скоморощина. Повышение концентраций меди в почвах установлено также у террикона на севере изученной территории.
Фоновые и околофоновые содержания данного элемента наблюдаются вдоль русла балки Скоморощина, протягивающегося в субмеридиональном направлении.
Цирконий на большей части изученной территории находится в почвах в фоновых концентрациях (Кс – 0,8-1,5). Аномальные содержания данного элемента установлены на относительно небольшом участке (~0,1 км2) склона балки Скоморощина ниже отстойника и на территории 1-й городской больницы. Максимальные концентрации циркония достигают здесь 3 значений природного фона.
Галлий на исследуемой территории относится к элементам, которые рассеиваются в почвах в результате техногенеза. К терриконам в центральной и северной частях участка приурочены две отрицательные аномалии данного элемента, в пределах которых содержания галлия в почвах снижены по сравнению с фоновыми до Кс = 0,65-0,35. Это связано с разубоживанием содержания галлия в почвах за счет интенсивного поступления элементов-загрязнителей и выноса его из почв в процессе техногенеза.
Для оценки степени опасности загрязнения почв для жизнедеятельности человека на изученной территории был рассчитан суммарный показатель загрязнения Zc=ΣKc - (n - 1), где n – число учитываемых загрязняющих веществ; и построена карта классификации территории по степени загрязнения почв 4-мя металлами (рис.1). Карта показывает, что на большинстве территории наблюдается допустимая степень загрязнения почв, и лишь в центральной части участка в пределах террикона почвы загрязнены до умеренно опасной степени.
Таким образом, проведенное эколого-геохимическое картирование почв в районе шахты №40 позволило установить следующее:
- в результате техногенного воздействия на окружающую среду угледобывающего преприятия произошли интенсивные химические изменения почв, приведшие к образованию комплексной геохимической аномалии. Значение суммарного показателя загрязнения в ее эпицентре превышает 29 единиц, что соответствует умеренно опасной степени загрязнения;
- основным источником загрязнения почв являются породные отвалы, при горении, ветровой и водной эрозии которых элементы-загрязнители мигрируют в депонирующие компоненты биосферы;
- существенное воздействие на формирование аномального техногенного геохимического поля оказывают расположенные в пределах участка другие промышленные предприятия и техногенные объекты (отстойники, АТП, гаражи и т.д.);
Рисунок 1 - Карта классификации территории по степени загрязнения почв металлами - на большей части территории установлено превышение предельно допустимой концентрации свинца в почвах (до 4 значений ПДК в центре участка).
Список использованных источников
1. Временные методические рекомендации по проведению геолого-экологических исследований при геологоразведочных работах. - Киев, ГКГУ «Укргеология», 1990.
2. Временные методические рекомендации по геолого-экологическим работам в пределах горно-промышленных районов Украины. – Донецк, 1992.
3. Григорьев А.А. Города и окружающая Среда. Космические исследования. -М.: Мысль, 1982.
4. Никитин Д.П., Новиков Ю.В. Окружающая Среда и человек. - М.: 1986.
5. Одум Ю. Основы экологии. - М.: Мир, 1975.
6. Радзевич Н.Н., Пашканг К.В. Охрана и преобразование природы. - М.: Просвещение, 1986.