Автор: Пряничникова Елена Владимировна
Название работы: Эколого-геохимическая оценка горнорудного района (на примере Садоно-Унальской котловины, республика Северная Осетия-Алания)
|
Присвоенная ученая степень: кандидат геолого-минералогических наук
Специальность: 25.00.09 - геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых
Классификационный индекс:
Ведущая организация: МГУ
Руководитель:
доцент доктор геолого-минералогических наук Матвеев Алексей Алексеевич;
с.н.с кандидат химических наук Шестакова Татьяна Владимировна;
Оппонент:
профессор доктор геолого-минералогических наук Филатов Евгений Иванович;
кандидат геолого-минералогических наук Волосов Александр Георгиевич;
Место защиты: Москва
Дата защиты: 2005
Издательство:
Количество страниц:
Язык: русский
Реферат:
Актуальность темы. Горные районы являются территориями с особой уязвимостью к антропогенному воздействию и с высоким риском экологических и техногенных катастроф. Учитывая,
что Северный Кавказ обладает репрезентативными для молодых горных сооружений природными характеристиками и особой значимостью экологических проблем, участники I Международной
конференции Экологические проблемы горных территорий (г. Владикавказ, октябрь 1992 г.) рекомендовали рассматривать Северную Осетию как оптимальный полигон для отработки
новых технологий и апробации научных разработок в экологии горнорудных районов. Важность и актуальность эколого-геохимических исследований в районах Горной Осетии определяется
целым рядом причин. Исследования проведены на территории Садонского рудного района, где поиски, разведка, добыча и переработка полиметаллических руд ведутся с середины XIX
века. В районе известно около 300 жильных свинцово-цинковых месторождений и рудопроявлений, большинство из которых выходит на уровень современного эрозионного среза промышленными
интервалами оруденения, что в условиях активно денудируемых районов определяет образование высококонтрастных вторичных ореолов рассеяния в современных элювио-делювиальных
образованиях и лито-и гидрохимических потоков рассеяния в современных аллювиальных отложениях и речных водах. Главные компоненты руд свинец и цинк занимают ведущие места в
ряду токсичных химических элементов, угрожающих здоровью человека. Вся инфраструктура горнодобывающих предприятий (рудники, обогатительные фабрики, хвостохранилища, дороги)
приурочена к густо населенным долинам основных водных систем республики. В связи с этим выявление техногенных аномалий в компонентах природной геологической среды (ПГС) горнорудных
районов, установление их элементного состава и форм нахождения токсичных элементов и количественная оценка степени техногенного загрязнения для конкретизации природоохранных
мероприятий представляется своевременной и актуальной.
Целью работы являлось определение состава, форм нахождения, механизмов поступления загрязняющих веществ и оценка уровня и масштабов загрязнения компонентов окружающей среды
в районе Унальского хвостохранилища, а также изучение динамики этого загрязнения за десятилетний период.
Основные задачи исследований:
изучение распределения химических элементов в пылевых выпадениях, донных отложениях, поверхностных водах, почвах и растительности, определение параметров и характеристик природных
и техногенных аномалий;
определение форм нахождения ведущих элементов-загрязнителей в почвах и пылевых выпадениях
определение уровня загрязнения компонентов окружающей среды, выявление территорий с наиболее напряженной экологической ситуацией;
изучение динамики загрязнения почв, донных отложений, поверхностных вод и растительности за период с 1989 по 2003 год.
Научная новизна работы. Диссертационная работа является одним из первых комплексных исследований, отражающих изменение состояния окружающей среды в Садонском горнорудном районе
после введения в эксплуатацию Унальского хвостохранилища (1984 г.).
Установлены основные источники и механизмы техногенного загрязнения ПГС района и выявлена решающая роль хвостохранилища в формировании техногенных аномалий свинца на нижних
террасах р. Ардон. Методами прогнозно-поисковой геохимии проведена количественная оценка техногенного загрязнения почв свинцом и цинком.
Установлено преобладание растворимых форм нахождения основных рудных элементов в почвах и пыли, являющееся наиболее опасным для компонентов окружающей среды.
Показано, что соотношение основных рудных элементов (Pb/Zn) может служить критерием для выделения аэротехногенной составляющей воздействия хвостохранилища при разделении источников
загрязнения.
Практическая значимость работы заключается в том, что ее результаты, наряду с другими исследованиями и публикациями в этой области, привлекли внимание общественности и руководства
Садонского свинцово-цинкового комбината (СЦК) к ухудшению экологического состояния природных сред в районе Унальского хвостохранилища, отчетливо проявившемуся на рубеже 90-х
годов.
Результаты работы партии кафедры геохимии, переданные руководству Садонского СЦК, послужили в 1989 г. причиной начала водного орошения сухой части хвостохранилища, организованного
технологической службой комбината, что существенно уменьшило ветровую эрозию.
В результате литохимического опробования почв и донных отложений района по суммарному геохимическому показателю выявлены территории опасного и высоко опасного уровня загрязнения.
По данным гидрохимического опробования р. Уналдон выявлены высокие концентрации Zn и Cd навсем течении реки, по кадмию превышающие ПДК для водных объектов хозяйственно-питьевого
и культурно-бытового водопользования.
Проведенные геохимические исследования позволяют рассматривать это хвостохранилище как эталонный объект при эколого-геохимических исследованиях в районах действующих и проектируемых
горнорудных предприятий, расположенных в горных местностях.
Фактический материал. При выполнении работы автор использовал данные, полученные в результате полевых исследований, проведенных в 19892003 г.г. сотрудниками кафедры геохимии
МГУ. В 1998 и 2003 г.г. автор принимал участие в полевых работах. Основным видом полевых работ являлось эколого-геохимическое картирование района Унальского хвостохранилища
с опробованием почв, растительности, вод и донных отложений водотоков.
В основу диссертационной работы положены результаты анализов 528 почвенных проб, 126 почвенных вытяжек (на Pb и Zn), 17 проб с сухой части хвостохранилища и 10 вытяжек, 319
проб растительности, 39 проб пыли и 30 вытяжек, 126 проб донных отложений, 113 проб поверхностных вод (в 100 из них определялись концентрации растворенных и взвешенных форм
химических элементов).
Определения химического состава природных вод и содержаний в них микроэлементов в растворенной и взвешенной формах (с 1997 по 2003 г.г.), химических свойств почв и содержаний
в них подвижных и других форм металлов (1997 1999 г.г.), определение валовых содержаний и подвижных форм металлов в смывах с листьев (1998 2000 г.г.), гранулометрический
анализ донных отложений (2003 г.) и проб с сухой части хвостохранилища (2001 г.) и определение в последних форм нахождения металлов проводились автором в лаборатории кафедры
геохимии. Автором проведены компьютерная обработка данных и построение карт техногенных геохимическиханомалий.
Защищаемые положения:
В результате комплексного изучения компонентов окружающей среды в районе деятельности Садонского СЦК выявлены природные и техногенные аномалии в почвах, донных отложениях,
водных системах и основных видах сельскохозяйственных культур района, связанные с вторичными ореолами и потоками рассеяния Pb-Zn месторождений и рудопроявлений, отвалами и
рудничными водами месторождений Джими, Бозанг, Холст, системой арыков, ветровой эрозией Унальского хвостохранилища.
Установлено, что основными источниками загрязнения водных систем района являются отвалы и рудничные воды разведочных штолен месторождений Джими, Бозанг и Холст. Основными
загрязнителями донных отложений являются Zn>Pb>Ag>As>Cu>Sn>Bi. До 2001 г. высоко опасный уровень загрязнения (Zc>64) отмечался только в районе отвалов, после схода селевого
потока в 2001 г. -на участке реки после впадения притоков до устья. Поверхностные воды в основном загрязнены Zn, Cd и Pb (Ксдостигают 44, 95 и 17 соответственно).
Основными загрязнителями почв являются Zn>Pb>Ag>Cu>Cd>Bi>As. Количественная оценка техногенного загрязнения почв на глубину 0,2 м показала, что на террасах р. Ардон накоплено
150 т Zn, 32 т Pb, 16 т Cu и 0,07 т Ag. Аэротехногенное воздействие хвостохранилища один из основных источников поступления металлов на нижние террасы р. Ардон. Для свинца
оно играет решающую роль, составляя в среднем 460 г металла в сутки на км2. Доля подвижных форм Pb за период 1989 1999 г.г. увеличилась с 13% до 41%, что в абсолютных цифрах
сопоставимо с количеством металла, поступившего за этот период аэротехногенным путем.
Соотношение основных рудных элементов (Pb/Zn) может служить критерием для выделения аэротехногенного воздействия хвостохранилища при разделении источников загрязнения. В компонентах
ПГС, непосредственно подвергающихся пылевому воздействию (листья, кожура яблок), оно приближается к 1, что соответствует их соотношению в хвостохранилище.
Природный почвенный фон района обусловливает повышенные (относительно ПДК) содержания ТМ в растениях, при этом аномальные концентрации металлов в сельскохозяйственных культурах
обнаружены только в зернах кукурузы (Zn) и картофеле (Ag и Pb на верхней аномалии). Из всех употребляемых в пищу сельскохозяйственных культур района только в картофеле с участка
верхней почвенной аномалии за период с 1990 по 1997 г.г. отмечено увеличение концентраций Pb и Zn.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, 5 глав и заключения, изложенных на 132 страницах машинописного текста, содержит 40 таблиц, 39 рисунков и список литературы
из 69 наименований.
Публикации и апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на III экологической конференции студентов и молодых ученых вузов г. Москвы Охрана
окружающей среды на пороге третьего тысячелетия в интересах устойчивого развития в 1999 г., на эколого-геологической межвузовской студенческой школе в 2000 г. (г. Санкт-Петербург);
на III Международном совещании Геохимия биосферы в 2001 г. (г. Новороссийск); на V и VII Международных конференциях Новые идеи в науках о Земле в 2001 и 2005 г.г. (г.
Москва) и на II Всероссийской научно-практической конференции Горно-металлургический комплекс России: состояние, перспективы развития в 2003 г. (г. Владикавказ). По теме
диссертации опубликовано 11 научных работ.
|
Библиография:
Оценка эколого-геохимического состояния природных сред в районе Унальского хвостохранилища ССЦК. /3-я экологическая конференция студентов и молодых ученых ВУЗов г. Москвы Охрана окружающей среды на пороге 3-го тысячелетия в интересах устойчивого развития. -М., 1999. С. 127-130. Пряничникова Е.В. Биогеохимические исследования в районе Унальского хвостохранилища. /Всероссийская научная конференция Геология русской плиты и сопредельных территорий на рубеже веков. -Саратов, 2000. С. 117. Пряничникова Е.В., Семенов Ю.Н., Шестакова Т.В. Оценка эколого-геохимического состояния природных сред в районе Унальского хвостохранилища. /Материалы Международной конференции Экологическая геология и рациональное недропользование.- С.-Пб., 2000. С. 225-226. Пряничникова Е.В., Семенов Ю.Н., Шестакова Т.В. Загрязнение природных сред тяжелыми металлами (Pb, Cd, Zn) в горнорудном районе. /Межвузовская студенческая конференция Школа экологической геологии и рационального недропользования. -С.-Пб., 2000. С. 120-122. Пряничникова Е.В. Комплексные геохимические, экологические и биогеохимические исследования в горнорудном районе. /III Международное совещание, посвященное 10-летию Научно-исследовательского института геохимии биосферы РГУ. -Новороссийск, 2001 г. С. 217-220. Жариков В.А., Борисов М.В., Матвеев А.А., Ермаков В.В., Шестакова Т.В., Семенов Ю.Н., Пряничникова Е.В. Влияние хвостохранилища на формирование лито-и биогеохимических аномалий свинца и цинка в горнорудном районе. /V Международная конференция Новые идеи в науках о Земле. Том IV. -М., 2001. С. 47. Пряничникова Е.В., Шестакова Т.В., Матвеев А.А. Роль хвостохранилища в формировании аэротехногенных аномалий Pb в горнорудном районе (Северная Осетия). /Научная конференция Ломоносовские чтения. -М., 2002. С. 57 Пряничникова Е.В. Формы нахождения тяжелых металлов в почвах горнорудного района. /XI Международная научная конференция Ломоносов 2004. -М., 2004. С. 146. Пряничникова Е.В. Оценка загрязнения поверхностных вод и донных отложений тяжелыми металлами в горнорудном районе. /V межвузовская молодежная научная конференция Школа экологической геологии и рационального недропользования. -С.-Пб., 2004, С.273-275. Пряничникова Е.В. Геохимическая оценка воздействия Унальского хвостохранилища Садонского свинцово-цинкового комбината (Северная Осетия-Алания) на окружающую среду. /Известия секции наук о Земле Российской академии естественных наук. Вып. 12. -М., 2004 г. С. 136-147. Матвеев А.А., Пряничникова Е.В., Шестакова Т.В., Семенов Ю.Н. Эколого-геохимические исследования в горнорудных районах (на примере Северной Осетии). /Вестник Московского Университета; серия 4. Геология. -М., 2005 г., 2, С. 48-54. Пряничникова Е.В.
|
|
