Бенчарська Вікторія Вікторівна

Факультет екології та хімічної технології

Кафедра Корисні копалини та екологічна геологія

Спеціальність Екологічна геологія

Особливості техногенних змін ландшафтів на полі шахти ім. Калініна і їх вплив на екологічний стан навколишнього середовища

Науковий керівник:д.г.н., проф. Альохін Віктор Іванович

Резюме Біографія Реферат

Реферат з теми випускної роботи

Зміст

• Введення
• Актуальність роботи
• Зв'язок роботи з науковими темами, планами
• Мета досліджень
• Завдання досліджень
• Методи досліджень
• Наукова новизна
• Практичне значення роботи
• Особистий внесок автора
• Апробація результатів роботи
• Публікації
• Огляд і аналіз досліджень по темі
• Геологічна характеристика об'єкта досліджень
• Екологічна характеристика
• Методика досліджень
• Поточні та передбачувані результати роботи
• Висновки
• Список джерел

Введення

Актуальність роботи

Донбас або Донецький кам'яновугільний басейн є одним з найбільших гірничорудних районів Європи і всього світу, де за більш ніж 200 років промислової розробки видобуто понад 8млр.т кам'яного вугілля і антрацитів.

Для Донецько-Макіївського району, як і для більшої частини Донбасу, одним з основних забруднювачів природного середовища є вугільна промисловість. У зв'язку з цим найбільш важливим є вивчення особливостей забруднення навколишнього середовища в результаті діяльності підприємств цієї галузі.

Особливістю вугілля Донбасу є підвищена концентрація в них ряду важких металів і токсичних елементів - ртуть, миш'як, сірка, молібден, берилій. Окремі марки вугілля містять в підвищених концентраціях також літій, талій, скандій та інші хімічні елементи. Значні перевищення кларків осадових порід і вугілля зафіксовані для елементів I-III класу небезпеки: Sb, Pb, V, Cd, Zn, Mo, Li [ 1 ].

На сьогоднішній день основними чинниками, що зумовлюють особливість поширення забруднюючих речовин, є не тільки склад копалин вугілля і специфіка технологічного процесу, а й ландшафти території дослідження. У компонентах ландшафту на всіх рівнях формуються механічні та геохімічні бар'єри, де концентруються забруднюючі біосферу елементи і речовини. Вивчення особливостей розподілу забруднюючих речовин у компонентах ландшафту є актуальним завданням на досліджуваних територіях.

Зв'язок роботи з науковими темами, планами

Проведені дослідження відповідають державній науковій програмі «Державна цільова екологічна програма проведення МОНІТОРИНГУ НАВКОЛИШНЬОГО природного середовища» (постанова Кабінету Міністрів України от 05.12.2007 № 1376).

Робота обгрунтовується вимогами низки нормативних документів: Законом України: Про охорону навколишнього природного середовища від 25.06.91 р. (Стаття 22); Законами України: Про відходи і Про охорону земель; постановою Кабінету Міністрів України від 20 серпня 1993 р., № 661: Положення про моніторинг земель.

Мета досліджень

Метою даної роботи є оцінка техногенних змін компонентів ландшафтів в межах впливу ВП «шахта ім. М. І. Калініна ». Виявлення закономірностей міграції речовин дозволяє встановити джерела забруднення та місця концентрації забруднюючих речовин.

Завдання досліджень

1. Узагальнення інформації щодо стану питання з літературних джерел та фондових матеріалів.
2. Відбір проб води та грунтів, обробка даних аналізів цих проб.
3. Статистична обробка всіх даних.
4. Дослідження особливостей міграції речовин і просторового розподілу в різних компонентах ландшафту - грунтах, водах.
5. Виявлення зв'язків на досліджуваній площі складу вугілля, що добувається з забруднюючими ландшафт хімічними елементами.

Об'єкт дослідження : Проммайданчик і прилегла територія шахти ім. М.І. Калініна.

Предмет дослідження : Просторовий розподіл забруднюючих речовин в ландшафтах.

Методи досліджень

1. Аналіз наявних геологічних і екологічних матеріалів за площею досліджень.
2. Систематизація даних хімічного складу шахтних вод і грунтів.
3. Польові дослідження території з відбором додаткових проб.
4. Методи статистичної обробки геохімічних даних.
5. Методи побудови спеціалізованих карт, діаграм та ін

Наукова новизна

1. Вперше для даної території були виділені ділянки максимального накопичення елементів в грунтах і виявлено зв'язок між ореолами забруднення і особливостями ландшафту.
2. Виявлено особливості впливу складу шахтних водах на зміну концентрацій ряду речовин у водах балки Ігнатіївському і Кальміуського водосховища.
3. Визначено характер впливу різних факторів (техногенних і природних) на зміну складу вод, що скидаються.

Практичне значення роботи

У результаті проведення роботи встановлені ділянки грунтів з найбільш сильним забрудненням, які будуть негативно впливати на навколишнє середовище району дослідження. Виявлені закономірності дозволяють при подальших дослідженнях обгрунтовувати глибину відбору проб. Встановлено просторові і часові закономірності зміни складу вод в ланцюжку: шахтна вода до очищення - шахтна вода після очищення - води б. Ігнатіївська - річка Кальміус.

Особистий внесок автора

Були відібрані, оброблені проби води і грунтів на досліджуваній ділянці, проведено детальний аналіз хімічного складу шахтних і поверхневих вод, а також грунтів на 2 глибинних рівнях. Побудовано графіки зміни концентрацій забруднюючих речовин в шахтних водах у міру їх очищення в залежності від сезону і віддалення від точки первинного скидання.

Побудовано карти розподілу речовин і елементів в грунтах і почвогрунтах. Встановлено ділянки і глибини максимального накопичення елементів.

Вивчено вплив особливостей ландшафтів на розподіл забруднюючих речовин на поле шахти.

Апробація результатів роботи

Автор брав участь у VII Міжнародній науково-практичною конференції студентів та молодих вчених Донбас - 2020: перспективи розвитку очима молодих вчених з доповіддю «Особливості техногенного зміни складу грунтів на полі шахти ім. М.І. Калініна »

Публікації

Тези на тему «Особливості техногенного зміни складу грунтів на полі шахти ім. М.І. Калініна »опубліковані в збірнику статей VII Міжнародної науково-практичною конференції студентів та молодих вчених Донбас - 2020: перспективи розвитку очима молодих вчених з доповіддю« Особливості техногенного зміни складу грунтів на полі шахти ім. М.І. Калініна »стор 65-69.

Огляд і аналіз досліджень по темі

Дослідження близькі до теми даної роботи висвітлені в ряді публікацій.

Волковою Т.П. і Фалевич В.В. [ 2 ] виконаний аналіз впливу вугледобувних підприємств на стан навколишнього природного середовища на прикладі шахтного поля шахти «Лідіївка». Вивчено статистично-просторовий розподіл елементів в грунтах, робляться висновки про ділянках максимального накопичення елементів.

У роботі «Оцінка впливу вугільної шахти на довкілля» [ 3 ] розглянуто причини виникнення на землі екологічної кризи, як результат промислового розвитку країн світу. Вугільна промисловість неминуче негативно впливає на навколишнє середовище, забруднюючи і порушуючи її. Для вирішення даної задачі були визначені перспективні екологічно чисті технології, екологічні процеси і устаткування.

Робота «Оцінка негативного впливу роботи шахти на природу» [ 4 ] присвячена вивченню основних джерел забруднення природного середовища та визначенню впливу діяльності шахти на прилеглу територію на прикладі шахти Засядько.

У ході досліджень впливу промислових об'єктів простежується значний вплив ландшафтів на формування ореолів забруднення. Геохімічні дослідження ландшафтів широко застосовуються для оцінки забруднення навколишнього середовища.

Основні ідеї та положення геохімії ландшафту були сформульовані в серії блискучих статей 40-50х років Б.Б.Полиновим [ 5 ]. За умовами міграції хімічних елементів Б.Б. Полинов виділив три основних елементарних ландшафтів: елювіальний, супераквальний (надводний) і субаквальний (підводний). Полинов показав, що міграція хімічних елементів зв'язує між собою гірські породи, грунту, живі організми, природні води і атмосферу, що, вивчаючи цю міграцію, ми тим самим розкриваємо сутність взаємин між зазначеними компонентами ландшафту, пізнаємо його як єдине ціле.

Далі ця тема розкривається в кількох виданнях навчального посібника «Геохімія ландшафту» [ 6, 7, 8 ]. Були сформульовані головні концепції науки, засновані на ідеях В.І. Вернадського та Б.Б. Полинова: провідна роль живої речовини в міграції атомів в природному ландшафті і біосфері загалом, зв'язок геохімії елементів в природному ландшафті і біосфері загалом, уявлення про ландшафтно-геохімічні системи і геохімічні бар'єри і вплив цих зв'язків на міграцію техногенного речовини.

У роботах Алексєєнко В.А. [ 9 ] розглянуті завдання, що стоять перед цією наукою, в тому числі пов'язані з можливими негативними наслідками антропогенної діяльності. Теоретичні положення екологічної геохімії викладаються у тісному зв'язку з практичними питаннями господарської діяльності. Містить велику кількість ілюстрацій.

Малишева Л.Л. у своїй роботі «Теорія і методика ландшафтно-геохімічного аналізу й оцінки екологічного стану територій» [ 10 ] обгрунтувала методику ландшафтно - геохімічного аналізу й оцінки екологічного стану територій (алгоритм, критерії, система показників), яка була випробувана в зонах впливу АЕС, промислових зонах, агроландшафтах, міських ландшафтах, рекреаційних зонах. Визначено принципи класифікації основних типів ландшафтно - геохімічних структур.

Так основні принципи ландшафтної екології застосовуються на практиці для всіх промислових підприємств і дозволяють виділити основні закономірності техногенного забруднення.

Основні закономірності просторового розподілу забруднюючих речовин розглядаються в статті «Промислові атмосферні викиди - джерело забруднення грунту» [ 11 ]. Наводиться короткий опис видів деградації грунту внаслідок забруднення.

У монографії присвяченій проблемам грунтів міських територій, автори Н.Г. Федорець і М.В. Медведєва [ 12 ] відзначають, що важкі метали, що надійшли на поверхню грунту, накопичуються в грунтовій товщі, особливо у верхніх гумусових горизонтах і повільно видаляються, їх концентрація різко знижується з глибиною, а накопиченню сприяють глинисті мінерали і органічну речовину.

У своїй роботі Медведєва М.В., Федорець Н.Г., Яковлєв О.С. [ 13 ] аналізують характерні риси техногенного характеру забруднення. Висновок - кількість важких металів у верхньому горизонті перевищує в кілька разів кількість, яка витрачається на подальшу трансформацію біотою і винесення в нижчезалягаючу товщу в складі різних хімічних сполук.

Огляд літератури показав, що багато питань техногенних змін ландшафту на площах вугільних розробок ще недостатньо вивчені. Особливо це стосується впливу локальних ландшафтних факторів на концентрацію забруднюючих речовин. Дослідженню цих факторів присвячена дана магістерська робота

Геологічна характеристика об'єкта досліджень

Стратиграфія і літологія

В геологічній будові поля шахти беруть участь відкладення світ C₂⁵, C₂⁴ і C₂³ середнього карбону. Стратиграфічно вищерозміщена товща (свита C₂⁶, C₂⁷) належить полях шахт ім. Засядька, Червоногвардійська, Ганзовская-2.

Кам'яновугільні відкладення представлені напівскельними і скельними породами (моноклинально залягаючими аргілітами і алевролітами з рідкісними прошарками вапняків), перекриті четвертинними утвореннями, представленими лессовидними суглінками, глинами потужністю до 15 м і грунтово-рослинним шаром потужністю 0,3-0,5 м.

З поверхні дані відкладення на значній території перекриті техногенними грунтами різної потужності.

Простягання порід південно-західне, падіння на північний захід під кутом 10 градусів. Алевроліти зеленувато-сірі, буро-сірі (за рахунок просочення гідроксиди заліза в місцях інтенсивної тріщинуватості), з блискітками слюди по площинах нашарування. Тріщинуватість алевролітів нерівномірна. Аргіліти зеленувато-сірі, вивітрілі, тріщини вивітрювання закриті, гідроксиди заліза присутні у вигляді прожилків. Вапняки буро-сірі зустрічаються у вигляді прошарків потужністю 0,3-1м, сильно тріщинуваті.

Таблиця 1 - Характеристика кам'яновугільних відкладень поля шахти

                                                                                                                                                                                                        

Свита	Потужність свити	пісковики,%	сланці піщані,%	сланці глинисті,%	Вапняки,%	вугілля,%
1	2	3	4	5	6	7
C13	350	44	48	5	2,9	0,1
C27	500	30	45	20	3,5	1,5
C26	300	40	40	16,4	2	1,6
C25	380	36	30	30	2,8	1,2
C24	250	30	45	23,2	0,8	1,1
C23	470	30	35	33	0,7	1,3

Тектоніка

Поле шахти розташоване в південно-східній частині південного крила Кальміус-Торецька улоговини, в центральній частині Донецько-Макіївського геологопромислового району. Тектонічна будова обумовлена розташуванням шахтного поля в перехідній зоні від тектонічно простої західній частині району до складної східної.

Поле шахти розташоване в лежачому крилі регіонального Французького насуву, його граничними структурними елементами є: на заході - Французький насув (лежаче крило), на південному заході - Мушкетівський насув (висяче крило), на сході - Калінінський насув (висяче крило). Вищеперелічені насуви мають складну ступеневу будову і характеризуються наявністю потужних зон дроблення та інтенсивної тріщинуватості. У зоні дроблення і поблизу тектонічного контакту розвинена дрібна складчастість і підкоміри пластів, а також оперяють мелкоамплітудні порушення.

З Французьким генетично пов'язані розриви Поперечний, Центральний, Коксовий, Пастуховский, Орджонікідзевський. Калінінський насув з боку його висячого крила супроводжує цілий ряд порушень (один з них насування ДC₂), які значно ускладнюють тектонічну структуру оцінюваної площі в східній частині шахтного поля.

З Мушкетівським насувом пов'язано утворення Кальміуського скида, скида «А», № 2.

Слід зазначити, що зони тектонічних порушень не стабільні, а схильні до так званих «переміщень» у відповідь на сейсмічні рухи земної кори різної інтенсивності. При цьому блоки, розділені тектонічними порушеннями, рухаються у вертикальному та горизонтальному напрямках відносно один одного.

Кам'яновугільні породи в тектонічних (геодинамічних) зонах роздроблені, системи тріщин орієнтовані в одному напрямку (в межах однієї зони) і ці зони дроблення поширені на велику глибину, розділяючи досліджувану територію на кілька блоків.

У північно-східній частині резервного блоку, у висячому крилі Поперечного насуву, в зоні його зчленування з Французьким і Калініским насувами виявлена антиклинальная складка по пластах h₁₀, h₈. До плікатівних форм тектоніки відноситься також полога синклінальна складка по пласту h5.

Диз'юнктивні форми тектоніки представлені порушеннями переважно насувного типу, відзначено розвиток мілкоамплітудних скидів [ 14 ].

Вугленосність

У відкладах середнього карбону, віднесених до поля шахти укладено 54 вугільних пласта і пропластками. З них 11 досягають кондиційної потужності на всій площі або на окремих дільницях.

В свиті с25 оцінюються пласти k₅¹, k₅, k₄^2B, k₄. Пласти вельми тонкі. Характерною їх особливістю є наявність розмивів і зменшення потужності до неробочий, що знижує їх промислову цінність.

Найбільш продуктивною є свита с23. Містить 16 вугільних пластів, з яких 5 пластів мають основну промислову цінність (h₁₀, h₈, h₇, h₆, h₅). Крім робочих вугільних пластів у межах поля шахти є малопотужні, вкрай нестійкі пласти. Їх потужність 0,05-0,40 м.

У процесі розвідки та дорозвідки шахтного поля було встановлено, що токсичними елементами у вугіллі є сірка і ртуть [ 14 ]. Їх зміст по деяким пластам перевищує межі, при яких можливе утворення токсичних сполук перевищують ГДК.

Екологічна характеристика

Забруднення атмосфери

Викид вентиляційного повітряного струменя при відпрацюванні вугільних пластів супроводжується виносом з гірничих виробок в атмосферу вуглекислого газу, метану, оксидів від вибухових робіт, пилу, конденсату, тепла та ін домішок.

Згідно з літературними даними [ 15 ] щодоби вугільного пилу викидається від 0,1 до 0,18% від загального обсягу добового видобутку, метану від 200 до 300 тис.м3, вуглекислого газу від 35 до 65 тис м3, тисячі кубічних метрів окислів, одержуваних при вибухових роботах від 180 до 360 тис. КДж тепла.

Вихід вихідного струменя повітря з шахти ім. М.І. Калініна здійснюється вентиляційним стволом, з пластів Смоляниновської свити головним скіповим стволом. В атмосферу викидається СО₂ - 4608 м3/добу; 0 - 944640 м3/добу; СН₄ - 13824 м3/добу. Існує цілий ряд стаціонарних джерел забруднення о.с.

Таблиця 2 - Характеристика джерел виділення та викидів шкідливих речовин

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            

Найменування джерела виділення вв, розміри (висота, діаметр)	Найменування вв	Кількість речовин, що відходять від джерела всього, т / рік	Кількість речовин, що відходять від джерела, що потрапляють в атмосферу, т / рік
1	2	3	4
1. Котельна труба (45м, 1,5 м)	Вуглецю окис Азоту окис	46,68    20,64	46,68    20,64
2. Мехцеха, зварювальний і газового різання апарати, труба (2м, 1м)	звар. аерозоль Окисли марганцю Вуглецю окис Азоту окис	0,0223 0,0027 0,0058 0,00048	0,0223 0,0027 0,0058 0,00048
3. Стройцех, деревообраб. верстати, труба (10м, 0,5 м)	Зважені речовини	0,066	0,066
4. Склад інертного пилу, пересипання (2м, 1м)	Зважені речовини	0,0381	0,0381
5. Сортування, місце вивантаження породи (2м, 1м)	Зважені речовини	0,790	0,790
6. Сортування, вивантаження вугілля (2м, 1м)	Зважені речовини	1,195	1,195
7. Те ж, місце навантаження породи в автомашини	Зважені речовини	0,294	0,294
8. Ковальський цех, труба (10м, 6м) Ковальський цех, горн	Зважені речовини Вуглецю окис Азоту оксиди Сірчистий ангідрит.	0,298    0,034 0,011 0,0158	0,298    0,034 0,011 0,0158
9. Ковальський цех, бічний вентилятор	Зважені речовини Вуглецю окис	0,300    0,072	0,300    0,072
10. Ковальський цех, аераційний проріз	Зважені речовини Вуглецю окис	0,02    0,0063	0,02    0,0063
11. Електровозний гараж, даховий вентилятор, труба	Аерозоль їдких лугів	0,0032	0,0032
12. Те ж, зварювальний пост	Зварювальний аерозоль Марганця окисли Вуглецю окис Азоту оксиди	0,100    0,0015 0,12 0,039	0,100    0,0015 0,12 0,039
13. Електровозний гараж ділянки МДО	Зварювальний аерозоль Марганця окисли Вуглецю окис Азоту оксиди	0,19    0,0013 0,068 0,02	0,19    0,0013 0,068 0,02
14. Ділянка УКТ (2м, 1м)	Зварювальний аерозоль Марганця окисли Вуглецю окис Азоту оксиди	0,0176    0,0022 0,00022 0,00022	0,0176    0,0022 0,00022 0,00022
15. Фарбувальний цех (2м, 1м)	Зважені реч. уайтспіріт Бутилацетат Бутанол Етанол Толуол Етілцеллозоль	0,18    0,03 0,0384 0,072 0,096 0,0384 0,0384	0,18    0,03 0,0384 0,072 0,096 0,0384 0,0384
16. Породний відвал 75м	Зважені реч. Вуглецю окис Азоту оксиди Сарн. ангідрид Сірководень	102,92    3144,5 31,4 314,5 157,2	102,92    3144,5 31,4 314,5 157,2
17. Склад привізного вугілля (2м, 1м)	Зважені реч.	3,907	3,907
18. Складування і формування поверхні аварійного складу	Зважені реч.	3,335	3,335
19. Породний комплекс з пересипанням породи в приймальний бункер	Зважені реч.	1,157	1,157
20. Те ж, в автомашину	Зважені реч.	0,46	0,46

Таблиця 3 - кількість викидів шкідливих речовин в атмосферу в цілому по шахті

                                                                                                                                                                                                                                                                

Найменування шкідливих речовин	Кількість речовин, які виділяються усіма джерелами, т / рік	Кількість, потрапляюча на очищення	Всього викинуто в атмосферу, т / рік
Зважені речовини	116,60	1,1	115,5
Вуглецю окис	3191,48	-	3191,48
Сірчистий ангідрид	314,52	-	314,52
Сірководень	157,2	-	157,2
Марганця окисли	0,02314	-	0,02314
Аерозоль їдких лугів	0,0032	-	0,0032
Азоту оксиди	52,11	-	52,11
уайтспіріт	0,03	-	0,03
Бутилацетат	0,0384	-	0,0384
Бутанол	0,072	-	0,072
Етанол	0,096	-	0,096
Толуол	0,197	-	0,197
Ацетон	0,0384	-	0,0384
Етил-целлозоль	0,0384	-	0,0384
Разом	3832,4465	1,1	3831,3465

При розтині, підготовці і в процесі видобутку вугілля на поверхню видається значна кількість породи, яка складується на поверхні у відвалах.

Температурний режим відвалів формується під впливом окислювальних процесів від сірчистих включень, що містяться у вугільній дрібниці і породі, а також температури атмосфери. При горінні порід відвалу утворюється додаткове джерело забруднення і викидів в атмосферу. Осередки горіння породних відвалів є джерелами інтенсивних парогазових виділень. У складі газів присутні метан, оксиди вуглецю, сірки, азоту, сірководень та ін з'єднання, а також ряд радіонуклідів. У місцях виходу газових струменів на поверхні териконів утворюються техногенні мінерали, з яких найбільше поширена самородна сірка і нашатир.

Забруднення грунтів

Верхній шар розрізу представлений грунтово-рослинним шаром, представленим чорноземом з корінням рослин, має потужність від 0 до 1,4 м і поширений фрагментарно.

На більшій частині досліджуваної території залягають антропогенні (насипні) грунти, представлені сумішшю чорнозему, суглинку, шлаку, щебеню, битої цегли, каменів. Так в териконах розміщена відвальна порода, в мулонакопичувачах донні відкладення, що утворюються при розчищенні Першого міського ставка. На ділянці існує велика кількість звалищ побутового та будівельного сміття. Всі ці утворення становлять антропогенний шар різної потужності, що досягає в териконах кілька десятків метрів.

На території проммайданчика шахти розташовані породні відвали, на які відбувається складування значної кількість вміщаючи порід. Породний відвал шахти Калініна є палаючим. Осередки горіння породних відвалів є джерелами інтенсивних парогазових виділень. У місцях виходу газових струменів на поверхні териконів утворюються техногенні мінерали, з яких найбільше поширена самородна сірка і нашатир.

Новоутворені мінеральні форми є нестійкими і легко руйнуються, утворюють легкорухливі іони, сприяють забрудненню підземних і поверхневих вод. Встановлено збагачення локальних ділянок на поверхні породних відвалів талієм, сурмою, ртуттю, свинцем, германієм, хлором, сіркою, миш'яком, вісмутом, які під впливом кислотних атмосферних опадів можуть утворювати легко рухомі з'єднання, що забруднюють грунт, підземні та поверхневі води.

З метою визначення стану грунтів було проведено літохімічні випробування по сітці 500х500м. Проби відібрані в 20 точках способом «конверт». Проби відбиралися у кожній точці з двох рівнів глибин: 0,0-0,05 м і 0,05-0,020 м.

За результатами випробування поряд з важкими металами в грунтах і донних відкладеннях на території виявлено весь комплекс визначених органічних сполук, тобто формальдегід, ацетон, метанол, бензол, фенол, дибутилфталат, сірковуглець, моноетаноламін, ацетофенон, піридин, толуол, стирол, хлорбензол, ксилол, бутанол, диметилфталат, роданіди, ціаніди і нафтопродукти.

Забруднення гідросфери

При проведенні гірничих робіт і видобутку вугілля розкриваються водоносні горизонти в результаті чого виникає необхідність в організації системи водовідливу з метою відкачки шахтної води на поверхню і їх очищення перед скиданням у поверхневі водойми [ 15 ].

Система водовідливу шахти включає в себе: відкачування шахтних вод на поверхню, горизонтальний трисекційний горизонтальний відстійник, знезараження рідким хлором в хлораторній і далі скидання у ставок у балці Ігнатіївська для доосветлення потім вода зі ставка впадає в міський ставок. У пробах води, відібраних у гірничих виробках шахти і в місцях скидання на поверхні визначалися такі органічні сполуки, характерні для техногенного навантаження Донецько-Макіївського промвузла: ацетон, ацетофенон, діфенілол-пропан, піридин, метанол, толуол, хлорбензол, стирол, бутанол, ксилол , ортоксілол, метапараксілол, ціаніди, роданіди, нафтопродукти.

З перерахованих органічних речовин в значущих змістах визначені: фенол - від 0,001 до 0,021 мг/дм3, моноетаноламін - від 0,06 до 0,23 мг/дм3, формальдегід 0,01-0,062 мг/дм3, бензол 0,01 -0,02 мг/дм3, нафтопродукти 0,01-0,25 мг/дм3.

Решта органічні містяться в кількостях нижче порога чутливості методу їх визначення.

Джерела появи в шахтних водах фенолів можна вважати:

1. Вугілля, його окислення при видобутку в результаті механічного руйнування;
2. Рослинність, її розкладання, надходження продуктів розкладання в підземні, а з ними в шахтні води;
3. Мастильні матеріали (масла, емульсії), їх втрати при використанні;
4. Атмосферне повітря, забруднене фенолами.

Причинами появи в шахтних водах нафтопродуктів є: присадки та емульсії, використовувані як мастильних матеріалів, різні види мінеральних масел і палива, природні виділення нафти, а також вуглеці біогенного походження, які є продуктами життєдіяльності мікроорганізмів.

Наявність в шахтних водах формальдегіду не може бути пов'язано з видобутком вугілля на аналізованому підприємстві. Присутність його в значущих змістах може бути пов'язано з роботами в фарбувальних цехах і з загальною техногенним навантаженням на площі Донецько-Макіївського промвузла, в т.ч. шахтного поля, так як формальдегід широко застосовується у виробництві барвників, лікарських препаратів, як дезінфікуючий засіб, у виробництві пластмас на основі формальдегідних смол фенопластів.

Методика досліджень

Основу роботи становить наступний фактичний матеріал:

• Геологічні карти, схеми, плани, розтини досліджуваного об'єкта, екологічні звіти;
• Лабораторні дослідження складу і якості підземних вод (виконані лабораторією «Стандарт») за такими показниками: завислі речовини, ГПК, БПК, азот амонійний, нітрити, нітрати, хлориди, залізо (загальне), мінералізація, сульфати, нафтопродукти, фосфати. Регулярно проби відбираються з відстійника на вході (до очищення) і на виході (після очищення), а також в ставку в балці Ігнатіївському, обсяг проби - 5 л. Відбір проб здійснювався 4 рази на рік.
• Польові дослідження здвоєних точок відбору проб грунтів (на двох рівнях: почва 0-0,05 і грунт 0,05-0,20) і прив'язка до координатної осі.

В першу чергу були систематизовані дані попередніх досліджень і проводилося випробування грунтів і вод досліджуваної території.

Точки відбору проб грунтів (на двох рівнях по глибині) були зіставлені з розташуванням яружно-балочної мережі, відвалами, виробничими будівлями і т.д. Потім на основі даних про ГДК (мг / кг) (якщо такі були відсутні, то з регіонального фону) були розраховані коефіцієнти концентрації важких металів. При цьому в якості регіонального фону використовувалися середній вміст елементів у грунтах заповідника Приазов'я. При використанні регіонального фону забруднення вважалося за умови подвійного перевищення цього фону. Далі по комплексу елементів був розрахований сумарний показник забруднення для кожної точки відбору проб.

Далі по комплексу елементів був розрахований сумарний показник забруднення для кожної точки відбору проб.

Аналіз результатів опробування вод проводився наступним чином:

• Проводились розрахунки коефіцієнтів концентрації установленнях речовин для всього досліджуваного періоду. При розрахунку використовувалися значення ПДС, установленнях для підприємства.
• Проводилось вивчення змін значень концентрації речовин в просторі та часі.

Були знайдені статистичні характеристики, кореляційні зв'язки, виведені рівняння регресії складу для шахтних вод і грунтів на досліджуваному об'єкті. Розраховані рівняння дозволять визначити залежність вмісту основних компонентів шахтних вод і грунтів від інших показників, які в ній знаходяться.

За результатами досліджень були побудовані моноелементні карти розподілу елементів в почвах і грунтах території, а також карта сумарного забруднення грунтів з метою класифікації території за загальним рівнем забруднення. Для вод були побудовані графіки зміни вмісту речовин за сезонами, роками і в просторі протягом всього ланцюжка шахтна вода - Кальміуське водосховище.

При обробці даних були використані такі програми, як Microsoft Office Excel, SPSS, Surfer, MapINFO.

Поточні та передбачувані результати роботи

В результаті проведеної роботи були побудовані моноелементні карти просторового розподілу елементів на двох рівнях глибин грунтів: 0 - 0,05, 0,05 - 0,20 м. Виявлено дві групи елементів, які відрізняються по глибинах максимальної концентрації. У першу групу входять елементи, для яких характерна концентрація в грунтах до глибини 0,2 м: Ag, Ba, Cu. У другу групу увійшли елементи, які концентруються на глибинах 0,05 -0,20 м. До останніх віднесені: Pb, Nb, Mn, Sn, Zn.

Розподіл геохімічних аномалій за площею вказує на приуроченість їх до основних джерел забруднення: породним відвалам на сході та півночі ділянки, проммайданчику на півдні. Відзначається і вплив долини річки Кальміус, де також відзначаються аномалії геохімічних елементів. Такий розподіл елементів в грунтах зазначалося в багатьох роботах, пов'язаних з оцінкою забруднення грунтів.

Особливий інтерес представляє розподіл по площі концентрацій Pb (рис. 1). Як можна помітити з наведеного рисунка, аномалії Pb з перевищенням ГДК в 2 і 3 рази приурочені до проммайданчику самої шахти, в зоні впливу шахтних стовбурів, а також у південній частині карти. У південній частині досліджуваної площі розташований приватний сектор та автомобільні дороги з великою завантаженістю транспортом.

На північному заході простежується зв'язок аномалій з породним відвалом і ставком. Зазначений ставок є останнім у каскаді ставків-відстійників шахтних вод.

Автором були виявлені в грунтах аномальні концентрації Ge. Цей елемент є характерним елементом для пласта h₁₀, який розробляється шахтою в даний момент. Хоча цей елемент не є токсичним, вивчення його розподілу та порівняння з розповсюдженням забруднюючих елементів дозволяє зв'язати забруднення грунтів і вод з вуглевидобуванням.