Лошкарева Александра Александровна
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук
|
содержание |
Эколого-геологические условия Шанучского месторождения исследованы комплексно с привлечением методов различных наук о Земле, необходимых для получения той или иной эколого-геологической информации, а также метода эколого-геологического картирования (Теория и методология , 1997; Экологические функции , 2000 и др.).
Оценка ресурсов месторождения и геодинамических условий дана по фондовым картам, представленным ЗАО НПО "Геотехнология": геологическая (1:10000), топографическая (1:10000), геоморфологическая (1:25000), почвенная (1:25000), ландшафтная (1:25000), растительности (1:25000). Эколого-геохимическая карта (1:10000) составлена по собственным данным. Информация обработана в ArcGIS 9.1, Tracker и AutoCAD.
Полевые работы проводили в августе-октябре 2003 2005 гг. на площади около 70 км2, интересной наличием локальных участков геохимических аномалий разной интенсивности и дренирующих их ручьев, различающихся по биопродуктивности.
Сеть наблюдательных станций (разрезы, профили, точки опробования) разбита на элементарных водосборах 7 ручьев (рис. 1). Наземные комплексные станции располагали по геохимическим профилям (катенам), пройденным поперек (от вершины склона к руслу) и вдоль (верхняя, средняя и нижняя части бассейна) простирания водосборов; водные - по продольному профилю водотока (от истока к устью), выше/ниже от источника воздействия, в замыкающих створах, суммирующих техногенное воздействие, в парных водотоках - фоновом и испытывающим воздействие, до/после начала воздействия.
 |
| Рис.1. Схема расположения точек опробования компонентов среды в ходе полевых работ на Шанучском
кобальт-медно-никелевом месторождении в 2003-2005 гг. Оригинальный масштаб 1:25 000.
|
Типовой комплекс работ на станции включал отбор образцов горных пород, почв, растительности, донных отложений, воды, взвешенных веществ, диатомовых водорослей, рыб, а также гидрологическую, гидробиологическую и ихтиологическую съемку; сбор и обработку материала проводили по общепринятым методикам (табл. 1), которые по необходимости модифицировали (отбор донных отложений и взвешенных веществ).
Эколого-геохимическая оценка состояния ЭГС дана на основе геохимических, биогеохимических, санитарно-гигиенических и эколого-рыбохозяйственных критериев.
Геохимические критерии: кларки концентраций, фоновые значения, суммарные концентрации токсикантов и другие показатели, в частности:
- суммарный показатель загрязнения тяжелыми металлами (Zc) горных пород, почв, донных отложений Zc= (Kci + Kcn) - (n-1), где Kci - коэффициент концентрации i-го вещества (частное от деления его концентрации в загрязненных и фоновых грунтах), а n - число определяемых веществ. По критериям ИМГРЭ (Ревич, 1990), показатель Zc в интервале значений < 16 соответствует фоновому, т.е. минимально низкому уровню загрязнения, в интервалах 16 32 и 32 128 и >132 - среднему, высокому и очень высокому уровням загрязнения соответственно;
- шкала экологического нормирования содержания тяжелых металлов в почвах со слабокислой и кислой реакцией (Обухов, 1992). Для почв, содержащих Pb, Cd, Zn, Cu, Ni и Hg, выделены 6 уровней содержания (очень низкий, низкий, средний, повышенный, высокий, очень высокий) и 4 уровня загрязнения (низкий, средний, высокий, очень высокий).
Биогеохимический критерий основан на использовании растений в качестве индикаторов содержания токсичных элементов в почвах:
- по соотношению нижних и верхних пороговых уровней элементов в растениях;
- по показателю интенсивности поглощения химических элементов растениями (Ax), определяемого как отношение концентраций элемента в золе растений к его концентрации в почве, на которой они произрастают. Это позволяет оценить степень участия вещества литосферы в минеральном питании растений (Ермаков, 1995).
Санитарно-гигиенические критерии:
- предельно-допустимые концентрации химических элементов в почвах (ГН 2.1.7.020-94);
- допустимый уровень содержания вредных веществ в рыбе и продукции, вырабатываемой из нее (СанПиН 2.3.2.560-96).
Эколого-рыбохозяйственные критерии:
- ПДКрх вредного вещества в воде рыбохозяйственных водоемов, которая не должна оказывать вредного влияния на популяции рыб, в первую очередь промысловых (ГОСТ 17.1.1.01-77);
- индекс загрязнения воды
 , где Сi - концентрация вещества в воде, а N число показателей. Величина ИЗВ < 0,2 соответствует 1 классу состояния воды (очень чистые), а более 10 - 7 классу (чрезвычайно загрязненные).
Картографирование эколого-геологических условий района выполнено на основе выделения элементарных ЭГС3 по совокупности геологических, геоморфологических, ландшафтных и экологических факторов. Ввиду крупного масштаба (1:25000) и многообразия исследуемых свойств в генерализации ЭГС не было необходимости.
3) Критерий выделения ЭГС основан на определении эколого-геологической системы как объема литосферы в качестве геологического компонента природной среды с находящейся в ней и на ней биотой и включающей в себя три подсистемных блока - литосферный (абиотический), биоту (биотический) и источники воздействия техногенного и природного происхождения (Экологическая геология , 2002). В составе элементарной ЭГС компоненты всех подсистемных блоков однородны; при изменении в пространстве какого-либо компонента ЭГС выделяется новая элементарная ЭГС.
| Таблица 1. Объем собранного материала, виды выполненных работ и методы анализа. |
| Виды выполненных работ | Количество | Методика | Фиксируемые показатели |
| ПОЛЕВЫЕ РАБОТЫ |
| Маршрутные описания | 30 описаний | Визуальное описание | Ландшафт, растительность, рельеф, характер водотоков, нарушения геологической и ландшафтной среды |
| Ландшафтно-геохимические профили | 15 профилей |
| Наземные комплексные станции (всего 26) |
| Заложение почвенных разрезов | 26 разрезов, 138 проб | Морфологическое описание почвенного профиля и отбор проб почвы | Описание почвенных горизонтов |
| Отбор проб горных пород | 26 проб | Отбор из разрезов, обнажений и буровых колонок | Описание места отбора |
| Отбор литогеохимических образцов | 23 проб | Отбор поверхностных проб методом среднего квадрата | Поверхностный почвенный покров |
| Описание растительного покрова, отбор проб растительности | 26 проб | Визуальное геоботаническое описание, отбор проб методом укоса | Проективное покрытие, видовой состав, обилие видов |
| Водные комплексные станции (всего 19) |
| Гидрологическая съемка | 19 съемок | Гидрометрические измерения | Уклон, скорость течения, глубина, крупность грунта |
| Отбор проб воды | 90 проб | Отбор, хранение, транспортировка проб согласно ГОСТ Р 51592-2000. Фильтры 50 и 0,45 мкм. | Поверхностные воды, взвешенные вещества |
| Отбор проб донных отложений | 136 проб | Отбор поверхностных отложений - интегрально с горизонта 5-10 см толщиной, по фракциям с помощью сит | Поверхностный слой донных отложений - суммарно и отдельные фракции: >1; 0,1-1; 0,01-0,1 и < 0,01 мм |
| Ихтиологическая съемка | 10 съемок | Визуальный учет численности рыб и обловы | Видовой состав и численность рыб |
| Гидробиологическая съемка | 19 съемок | Отбор проб диатомового перифитона с камней | Качественный анализ диатомового перифитона |
| ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ |
| Биотестирование горных пород | 2 теста | Определение токсичности водной вытяжки пород на тест-объектах (дафния и одноклеточные водоросли) | Токсичность водной вытяжки горных пород по отношению к биологическим тест-объектам |
| Определение химического состава |
| Горные породы | 26 проб | Спектральный полуколичественный анализ | 38 химических элементов |
| Почвенные горизонты | 138 проб |
| Метод Тюрина, определение потери при прокаливании | Содержание гумуса (%) |
| Донные отложения | 136 проб | Содержание органического углерода (Сорг.,%) |
| Спектральный полуколичественный анализ | 38 химических элементов, в т.ч. Ag, Al, As, B, Ba, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, K, Li, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, P, Pb, S, Sn, Sr, Ti, V, Zn |
| Вода | 90 проб | Атомно-адсорбционный спектральный анализ с индуктивно-связанной плазмой |
| Взвесь | 140 проб |
| Растительность | 36 проб | Спектральный полуколичественный анализ |
| Голец (молодь и взрослые особи, их мышцы, печень) | 309 экз. | Атомно-адсорбционный спектральный анализ с индуктивно-связанной плазмой |
| Определение биологических показателей состояния водных экосистем |
| Биологический анализ рыб (гольца) | 309 экз. | Морфометрический анализ рыб, анализ отолитов | Масса тела, печени, гонад и возраст рыб |
| Изучение аномалий развития гонад рыб | 106 экз. | Гистологические исследования половых желез гольца | Гонадо-соматический индекс (%), стадия зрелости |
| Видовой состав диатомового перифитона | 19 проб | Определение видов (родов) диатомовых водорослей | Видовой состав в разных водотоках и их участках |
Типизация ЭГС проведена на основе показателей состояния не только литосферы (абиотических факторов) и наземных фитоценозов, как это традиционно принято, но и водных экосистем (гидробионты), что является принципиально новым подходом. Из-за информационной насыщенности легенды эколого-геологической карты сведения об элементарных ЭГС вынесены в таблицу, в которой даны индивидуальный номер ЭГС, суммарные показатели загрязнения горных пород, почв, донных отложений, растительности, индекс загрязнения поверхностных вод, содержание тяжелых металлов в укосах растительности, в органах и тканях рыб, видовой состав диатомовых.
Оценка эколого-геохимических условий элементарных водосборов складывалась из частных оценок комплексного влияния отдельных ЭГС на водоток. Класс состояния эколого-геохимических условий водосбора определяется расположением на нем ЭГС с наименее благоприятными характеристиками, оцениваемые с учетом реакции водной биоты. В результате каждый водосбор имеет на карте индекс, изображаемый в виде:
где Zc - суммарный показатель загрязнения горных пород, почв, растений и донных отложений; ИЗВ - индекс загрязнения воды; Кпдн - превышение предельно допустимой нормы содержания тяжелых металлов в печени и мышцах лососевых рыб; Nдиатом - количество видов диатомовых водорослей.
|
