Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Экологическая оценка влияния горнорудного комплекса на окружающую среду Башкирского Зауралья

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Текст научной работыДиссертация по географии, кандидата географических наук, Фаухутдинов, Альфред Адгамович, Екатеринбург

61

9

РОССИЙСКИЙ НАУЧН0-ИССЛЕДОВАТЕЛБСКИЙ ИНСТИТУТ КОМПЛЕКСНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ И ОХРАНЫ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ГОРНОРУДНОГО КОМПЛЕКСА НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ БАШКИРСКОГО ЗАУРАЛЬЯ

11.00.11 - Охрана окружающей среды и рациональное использование природных

ресурсов

ДИССЕРТАЦИЯ На соискание ученой степени кандидата географических наук

на правах рукописи

ФАУХУТДИНОВ АЛЬФРЕД АДГАМОВИЧ

Научные руководители:

доктор географических наук Дальков М. П., доктор геолого-минералогических наук Мустафин С.К.

Екатеринбург-1999

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение 3

1 Характеристика окружающей среды территории размеще- 7 ния горнорудного комплекса Башкирского Зауралья

1.1. Географо-экономическая характеристика региона 8

1.2. Климатические условия 12

1.3. Почвы, растительность и животный мир 19

1.3.1 Общая характеристика почв 19

1.3.2 Растительность 24

1.3.3 Животный мир 26

1.4. Черты геологического строения и рельефа 28

1.5. Поверхностные и подземные воды. 34

1.5.1 Поверхностные воды 34

1.5.2 Подземные воды 37

2 Горнорудный комплекс, как основной фактор техногенного 47 воздействия на окружающую среду Башкирского Зауралья

2.1. Общая характеристика предприятий горнорудного комплекса 47

2.2. Горно-обогатительные предприятия 48

2.2.1 Башкирский медно-серный комбинат 48

2.2.2 Бурибайское рудоуправление 49

2.2.3 Юбилейное месторождение 51

2.3 Золотоизвлекательные фабрики 52

2.3.1 Тубинский рудник 52

2.3.2 Семеновская золотоизвлекательная фабрика (СЗИФ) 53

2.4 Твердые производственные отходы предприятий (объемы и 56 состав)

2.4.1 Отходы горно-обогатительных предприятий 57

2.4.2 Отходы золотоизвлекательных фабрик 61

2.5 Производственные сточные воды предприятий 73

2.6 Токсикологическая характеристика основных элементов за- 80 грязнителей окружающей среды Башкирского Зауралья

2.7 Ртуть, селен, таллий, мышьяк в природных средах и техноген- 81 ных образованиях

2.7.1 Ртуть 81

2.7.2 Селен 86

2.7.3 Таллий 89

2.7.4 Мышьяк. 91

3 Особенности техногенного загрязнения компонентов окру- 96

жающей среды Башкирского Зауралья предприятиями горнорудного комплекса

3.1. Загрязнение атмосферного воздуха 98

3.2. Загрязнение поверхностных вод 107

3.3. Загрязнение подземных вод 121

3.4. Загрязнение почвенного покрова 127

3.4.1 Оценка техногенной нагрузки на почвы сельскохозяйствен- 136 ных угодий

3.4.2 Техногенная нагрузка на единицу поверхности почвы (по ре- 139 зультатам снеговой съемки)

3.5. Тяжелые металлы в продуктах питания, биосубстратах жите- 143 лей и состояние здоровья населения региона исследований

3.5.1 Загрязнение тяжелыми металлами продуктов питания мест- 143 ного производства в зоне влияния СЗИФ (поселок Семеновский)

3.5.2 Содержание ртути в биосубстратах работников СЗИФ и жи- 149 телей поселка Семеновский

3.6 Состояние здоровья населения Башкирского Зауралья в зонах 153 техногенного воздействия предприятий горнорудного комплекса

Заключение 158

Список использованной литературы 162

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Предприятия горнорудного комплекса определяют интенсивность техногенного воздействия на окружающую среду (ОС) Южного Урала в целом и Башкирского Зауралья в частности. Добыча и обогащение медно-колчеданных руд, переработка золотосодержащих руд остаются ведущими факторами загрязнения ОС, и в конечном счете представляют реальную опасность для здоровья населения.

Научно обоснованная экологическая оценка влияния горнорудного комплекса на природную среду Башкирского Зауралья, занимающего 28 % территории Республики Башкортостан (РБ), может быть проведена лишь на основе комплексных исследований. Системный подход к решению этой проблемы позволит определить причины кризисного состояния ОС региона, и определить оптимальные пути выхода из него. Выявленные особенности распределения техногенной нагрузки и использованные методические подходы, в силу географического расположения региона, будут полезны и для соседних областей Уральской экономической зоны.

Объектом исследования является ОС Башкирского Зауралья, в зоне техногенного воздействия горно-обогатительных и золотоизвлекательных предприятий. Исследованы компоненты природной среды - атмосферный воздух, поверхностные и подземные воды, почвы, продукты питания местного производства, биосубстраты населения, а также источники их загрязнения - техногенные образования - отходы предприятий горнорудного комплекса.

Цель работы. Комплексное исследование влияния предприятий горнорудного комплекса на ОС Башкирского Зауралья и разработка рекомендаций по снижению техногенной нагрузки на территорию.

Для достижения этой цели необходимо было решить следующие задачи:

оценить состояние компонентов природной среды Башкирского Зауралья с позиции их уязвимости для техногенного воздействия;

- определить особенности применения системного подхода для комплексной экологической оценки воздействия горнорудного комплекса на ОС;

- исследовать характер техногенного воздействия на компоненты природной среды основных токсикантов и дать количественную оценку их накопления;

- выявить отличительные особенности негативного воздействия на ОС горно-обогатительных и золотоизвлекательных предприятий, размещенных в пределах единой геосистемы;

- определить спектр и дать количественную оценку основных загрязнителей ОС, содержащихся в сырье и отходах производства горнорудного комплекса.

Основные защищаемые положения:

1. Расширен спектр известных техногенных загрязнителей ОС Башкирского Зауралья за счет ртути, селена, таллия и мышьяка -компонентов исходного минерального сырья и определены особенности их накопления в промышленных отходах предприятий горнорудного комплекса;

2. Установлено сходство и различие техногенного воздействия горно-обогатительных и золотоизвлекательных предприятий на ОС Башкирского Зауралья, что поможет в организации оптимальной системы экологического мониторинга и формировании эффективного комплекса природоохранных мероприятий;

3. Установлены особенности распространения техногенного загрязнения в системе: минеральное сырье - отходы производства -

окружающая среда - продукты питания - организм человека на примере техногенеза ртути в зонах влияния предприятий горнорудного комплекса Башкирского Зауралья.

Методология и методы выполнения работы. Методологической основой диссертационной работы является системный подход к оценке техногенного воздействия предприятий горнорудного комплекса на состояние экосистемы Башкирского Зауралья. Экспериментальные данные были получены с помощью химических, физико-химических и биохимических методов анализа проб воды, снега, почвы, отходов, атмосферного воздуха, сельхозпродукции и биосубстратов человека по официально утвержденным методикам.

Научная новизна:

- впервые для оценки техногенного воздействия горнорудных предприятий " на ОС региона Башкирского Зауралья применены принципы системного анализа;

- установлены особенности влияния на ОС горно-обогатительных и золотоизвлекающих предприятий, расположенных в границах единой геосистемы;

- расширен спектр токсикантов, определяющих класс опасности техногенных образований - отходов горнорудных предприятий;

- установлены особенности распространения загрязнителей ОС от источников эмиссии;

- дана количественная оценка распространения техногенного загрязнения в многокомпонентной системе;- минеральное сырье - отходы-производства - компоненты природной среды - продукты питания -организм человека на основе изучения техногенеза ртути.

Практическая значимость результатов:

- выявленные закономерности и реализованные методические подходы могут использоваться для оценки техногенного воздействия горнорудных предприятий на ОС Уральского региона;

обоснована система наблюдения за состоянием природных сред, которая в последующем составит основу системы мониторинга ОС Башкирского Зауралья; :V

- выявлена необходимость уточнения класса токсичности отходов горнорудных предприятий за счет расширения традиционного спектра "значимых" токсикантов;

результаты исследований составили информационную основу государственных докладов о состоянии ОС РБ по Башкирскому Зауралью за 1996-1998 гг. и используются при формировании природоохранной политики, разработке программы оздоровления экологической ситуации в регионе.

Апробация результатов работы. Результаты диссертационных исследований докладывались на международных симпозиумах, всероссийских, региональных научно-практических конференциях: "Геоэкология в Урало-Каспийском регионе" (Уфа, 1996); "Экологические проблемы промышленных зон Урала" (Магнитогорск, 1997); "Чистая вода России - 97" (Екатеринбург, 1997); "Чистая вода России - 99" (Екатеринбург, 1999); Российских научно-технических конференциях "Эколого-гигиенические проблемы Уральского региона" (Уфа, 1997); "Управление устойчивым водопользованием" (Екатеринбург-Москва, 1997); региональных- конференциях "Промышленные и бытовые отходы. Проблемы и решения" (Уфа, 1996); "Техноген-97" (Екатеринбург, 1997).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложений. Объем текста -176 страниц, в том числе 16 рисунков, 26 таблиц, список литературы из 187 наименований.

Публикации. Основные положения диссертации отражены в 14 опубликованных работах.

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

ТЕРРИТОРИИ РАЗМЕЩЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ ГОРНОРУДНОГО КОМПЛЕКСА БАШКИРСКОГО ЗАУРАЛЬЯ

Рассмотрение особенностей техногенного воздействия на окружающую среду (ОС) отдельных территорий, как правило, начинаются с характеристики самой ОС.

Согласно принятому определению, ОС является средой обитания человека и представляет собой природный и созданный им материальный мир [103, 104]. Общественное производство влияет на ОС воздействуя прямо или косвенно на все ее тесно взаимосвязанные составные элементы.

В литературе под термином ОС часто понимается только окружающая природная среда; в таком значении термин используется в официальных документах и международных соглашениях. В настоящей работе термин ОС применяется именно в таком смысловом значении.

Объектом наших исследований является ОС Башкирского Зауралья в зоне влияния горно-обогатительных и золотоизвлекательных предприятий, рассматриваемая на примере южной его части включающей бассейн реки Тана-лык (Карта. Приложение 1). Речной бассейн рассматривается, согласно концепции A.M. Черняева, Н.Б. Прохоровой и др. [158], как единое экосистемное пространство, познание закономерностей функционирования которого обеспечит сочетание его устойчивости и динамичной эволюции. Названная экосистема в качестве важнейших, тесно взаимосвязанных составных элементов включает геологические образования, поверхностные и подземные воды, атмосферный воздух, почвы, растительный и животный мир и, наконец, самого человека активно воздействующего на все компоненты экосистемы.

Система, по определению, - совокупность, объединение взаимосвязанных в соответствующем определенном порядке элементов (частей) [124].

Многокомпонентная ОС Башкирского Зауралья, является весьма сложной, легко уязвимой для антропогенного воздействия системой, изучение которой требует соответствующего системного подхода, как направления методологии научного познания.

Системный подход в исследованиях ориентирован на наиболее полное раскрытие целостности объекта, в нашем случае ОС Башкирского Зауралья с позиции оценки техногенного воздействия на нее предприятий горнорудного комплекса, а также выявления многообразных типов связей между элементами системы, учитывая взаимодействие природной и техногенной составляющих.

Охарактеризуем элементы ОС региона исследований как экосистемы.

1.1. Географо-экономическая характеристика региона

Регион исследований расположен в юго-восточной части Республики Башкортостан и представляет собой южную составляющую региона называемого Башкирским Зауральем - территории Зауралья в границах Республики Башкортостан [67].

Общая площадь Башкирского Зауралья порядка 1500 тыс. га; протяженность с севера на юг 380 км. Пахотные земли занимают около 590 тыс. га, наиболее распахана площадь степей Баймакского и Хайбуллинского районов [109,110].

Исследования проводились в пределах территории Баймакского и Хайбуллинского административных районов Республики, чем вызвана необходимость общей характеристики их населения и экономического состояния; описание горнорудных предприятий, являющихся объектами детальных исследований приведено в специальном разделе.

Баймакский район граничит с Челябинской областью, занимает площадь 5432 км2; административный центр района - город Баймак. Население района

по состоянию на 1995 г. составляло 43.5 тыс. человек, без учета жителей наиболее крупных населенных пунктов городов Сибай и Баймак; средняя плотность населения 8 человек на 1 км территории; имеется 90 населенных пунктов [153].

На территории района разведаны многочисленные месторождения полезных ископаемых: 1) медно-колчеданные - Сибайское, Камаганское, Бакр-Тау, Таш-Тау, Балта-Тау и др., 2) рудного золота - Восточно-Семеновское, Каин-Туба, Юлалинское и др., 3) россыпного золота - Худолазское, Карасазское, Шуралинское и др., 4) цеолитов - Сибайское, поделочных камней - порядка 20 объектов, известняка, кирпичного сырья и др. [136].

Большую часть площади района занимают степи. Лесами занято 126.4 тыс. га или 24.4% площади района; запасы древесины 18.8 млн. м3, из которых

хвойные породы составляют 3.4 млн. м3.

Начиная с 30-х годов XIX века здесь стали разрабатываться месторождения рудного и россыпного золота, расположенные в верховьях реки Худ о л аз. В 1923 г. доля добытого Таналык-Баймакским горным округом золота составляла 40% от общей добычи металла на Урале. Разработкой медно-колчеданных руд занимается БМСК, золота - Тубинский рудник, старательские артели "Зауралье" и "Туба" государственного производственного предприятия "Башзолото". На Худолазском месторождении добывается известняк, который используется сахарными заводами, идет на получение извести и вывозится в другие регионы.

В 1913 г началась эксплуатация Баймакского медеплавильного завода, который в 1957 г. был перепрофилирован в машиностроительное предприятие ввиду истощения запасов руды близлежащих месторождений.

Другие отрасли промышленности представлены лесозаготовительной (Темясовский и Баймакский леспромхозы), производством строительных материалов (Темясовский межхозяйственный кирпичный завод), металлообра-

боткой (Тубинский завод замково-скобяных изделий) и легкой промышленностью (Тубинская швейная фабрика).

Баймакский район - крупный производитель продукции сельского хозяйства. Площади сельхозугодий составляют 331.3 тыс. га (наиболее крупные в Республике Башкортостан). Имеется 19 сельскохозяйственных предприятий, в том числе 10 колхозов, 4 совхоза, 63 фермерских хозяйства. Действует Бай-макское опытно-производственное хозяйство Башкирского научно-исследовательского института земледелия и селекции полевых культур. Специализация района скотоводческо-зерновая. В 1991-93 гг. было реализовано в среднем 50.7 тыс. тонн зерна в год (наивысший показатель в РБ), 33.0 тыс. тонн молока (2-е место по РБ), скота и птицы в живом весе 7017 тонн, шерсти - 294 тонны (наивысший показатель по РБ). Районом производится основная часть выращиваемых в РБ сильных и твердых сортов пшеницы [153].

Важное значение для инфраструктуры района имеют железнодорожная станция и аэропорт в городе Сибай, автомобильные дороги Ира-Зилаир-Сибай-Магнитогорск и Акъяр-Сибай-Аскарово-Серменево.

Таким образом, Баимакскии район можно характеризовать как один из динамично развивающихся районов Башкирского Зауралья, основные перспективы которого неразрывно связаны с освоением богатств земных недр.

С юга к Баймакскому району примыкает Хайбуллинский район, являю-щиися самой южной составляющей региона Башкирского Зауралья, граничащий с Оренбургской областью и занимающий территорию 3912 км2. Население Хайбуллинского района - 31.7 тыс. человек (1995 г.), плотность населения такая же как и в Баймакском районе - 8 человек на 1 км [154] . Наиболее крупные населенные пункты поселок Бурибай (4.4 тыс. человек) и административный центр - поселок Акъяр (4.3 тыс. человек).

Полезные ископаемые на территории района весьма разнообразны: мед-но-колчеданные месторождения Бурибайское, Октябрьское, Подольское, Се-веро-Подольское, Маканское (сырьевая база БРУ), Юбилейное (сырьевая база

строящегося Хайбуллинского ГОКа); золота (Майское); месторождение жильного высококачественного кварца (Караяновское); строительного камня (Мамбетовское); известняка для отжига извести (Юлбарисовское); кирпичного сырья (Алибаевское, Зареченское, Хайбуллинское, Подольское, Таналыкское); песка (�