Методика оценки комфортности жизнедеятельности в горнодобывающих районах в местах распространения вечномерзлых пород

Хованская, Мария Александровна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Методика оценки комфортности жизнедеятельности в горнодобывающих районах в местах распространения вечномерзлых пород
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Методика оценки комфортности жизнедеятельности в горнодобывающих районах в местах распространения вечномерзлых пород"

На правах рукописи

Хованская Мария Александровна

МЕТОДИКА ОЦЕНКИ КОМФОРТНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ В ГОРНОДОБЫВАЮЩИХ РАЙОНАХ В МЕСТАХ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ПОРОД.

специальность 25.00.36 — Геоэкология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

5 АІІР2К2

Воронеж — 2012

005019989

Работа выполнена в Воронежском государственном университете

Научный руководитель доктор геолого-минералогических наук,

профессор Косинова Ирина Ивановна

Официальные оппоненты Куролап Семен Александрович,

доктор географических наук, профессор, заведующий кафедрой геоэкологии и мониторинга окружающей среды

Воронежского государственного университета

Петин Александр Николаевич, доктор географических наук, профессор, декан геолого-географического факультета Белгородского государственного национального исследовательского университета

Ведущая организация Курский государственный университет

ОО

Защита состоится «3 »о-*Ьш)Д?012 г. в часов на заседании диссертационного совета Д 215.007.01 при Военном авиационном инженерном университете (г. Воронеж) по адресу: 394064, г. Воронеж, ул. Старых большевиков, д.54 «а», аудитория 623.

С диссертацией можно ознакомиться в учебной библиотеке Военного авиационного инженерного университета (г. Воронеж).

Автореферат разослан « 2 » марта 2012 года

Ученый секретарь диссертационного совета

Закусилов Вадим Павлович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Особенностью российской горнодобывающей деятельности является приуроченность крупнейших месторождений нефти, газа, драгоценных металлов, алмазов и других полезных ископаемых к районам уникальных природных условий, в частности районов распространения вечномерзлых пород. Это эндемичные территории, геоэкологические системы которых формируются в сложном взаимодействии абиотических и биотических компонент. Низкий уровень комфортности проживания населения в данных условиях в значительной степени зависит от климатических факторов. В современном понимании комфортності, представляет собой состояние учета удобств и удовлетворений, обеспечивающих положительные психологические и физиологические ощущения человека в процессе трудовой деятельности [Мильков Ф.Н., 1996]. Среди основных направлений обеспечения комфортности ведущими являются мероприятия по созданию искусственной инфраструктуры, удовлетворяющей требования человека в процессе жизнедеятельности. Основное противоречие состоит в ограниченности существующего подхода для районов горнодобывающей деятельности, расположенных в зоне вечной мерзлоты. Для них комфортность формируется также в зависимости от загрязнения природной среды. В этой связи под комфортностью следует понимать комплекс условий среды жизнедеятельности, включающей природные геоэкологические факторы и степень загрязнения компонентов геоэкологической системы (ГЭС). Так, техногенная отработка месторождений алмазов связана с формированием глубоких карьерных выемок (до 900 м) и значительным по масштабам воздействием на компоненты природной среды. Типичным примером горнодобывающих районов вечной мерзлоты является Айхальский горнопромышленный комплекс (ГПК). Здесь с 1955 года ведётся алмазодобыча открытым карьерным способом на трёх месторождениях, среди которых трубки «Айхал», «Сытыкан» и «Юбилейная». Полное вскрытие мерзлой толщи приводит к дестабилизации гидро-, педо-, лито-, атмо- и биосфер района. Несмотря на широкий фронт геологоразведочных и горных работ, проводимых на территории Сибири, включая Айхальский ГПК, в настоящее время отсутствуют исследования по геоэкологической оценке их последствий. Следовательно, актуальность рассматриваемых в диссертационной работе проблем определяется оценкой трансформации компонентов природной среды как фактора формирования комфортности жизнедеятельности в горнодобывающих районах, расположенных в зоне вечной мерзлоты, и разработкой перспектив их оптимального развития в соответствии президентской программой по освоению северных территорий.

В этой связи научной задачей работы является разработка методики оценки комфортности жизнедеятельности в горнодобывающих районах в природных условиях вечной мерзлоты.

Объект исследования - компоненты природной среды горнодобывающих районов, расположенных в зоне распространения вечномерзлых пород.

Предмет исследования — показатели геоэкологического состояния компонентов природной среды, процессы их трансформации в результате геологоразведочной и горной деятельности.

Цель исследования — повышение уровня комфортности жизнедеятельности в горнодобывающих районах вечной мерзлоты, путем внедрения разработанной методики.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1. Определение ведущих загрязняющих элементов и выявление корреляционных зависимостей между степенью загрязнения различных компонентов природной среды.

2. Разработана методика типизации эколого-геохимических аномалий загрязняющих элементов в компонентах природной среды.

3. Разработана методика оценки комфортности жизнедеятельности в горнодобывающих районах в местах распространения вечномерзлых пород.

4. Проведена оценка комфортности жизнедеятельности территории Айхапьского ГГ1К как типового объекта геологоразведочной и горной деятельности в районе распространения вечномерзлых пород.

Фактический материал. Исходными материалами при решении поставленных задач явились результаты полевых работ и аналитических исследований, систематизированных в результате камеральной обработки, полученные лично автором в период с 2005 по 2010 гг., а также материалы исследований АК «АЛРОСА». Общее число отобранных и исследованных проб по геоэкологическим средам - 2015. Научно-исследовательское направление было выбрано автором в 2005 г., работа выполнялась в период с 2005 по 2010 гг. Автором в результате полевых и камеральных исследований были получены научные и практические результаты, которые легли в основу диссертационной работы.

Научная новизна настоящей диссертационной работы заключается в следующих позициях:

1. Разработана методика типизации эколого-геохимических аномалий, отличающаяся комплексным анализом природных и техногенных факторов их происхождения, особенностью депонирующих сред, учетом геохимического балла и весовых коэффициентов загрязнения, позволяющих произвести унификацию оценочных показателей ГЭС.

2. Разработана методика оценки комфортности жизнедеятельности в горнодобывающих районах, которая отличается возможностью аддитивного анализа геохимических и механических факторов преобразования компонентов природной среды, расположенных в зоне вечной мерзлоты.

3. Впервые проведена оценка комфортности жизнедеятельности территории Ай-хальского ГПК. Рекомендован комплекс природоохранных мероприятий, обеспечивающий комфортность жизнедеятельности в горнодобывающих районах зоны распространения вечномерзлых пород, основанный на комплексе защитных, инженерных н охранных мероприятий.

Практическая значимость:

1. Выделенные типы эколого-геохимических аномалий позволяют выявить основные источники воздействия на компоненты природной среды.

2. С помощью рассчитанных весовых коэффициентов уровней загрязнения различных компонентов ГЭС выявлены основные экологические мишени районов горнодобывающих комплексов зон вечномерзлых пород. К ним относятся атмосфера н донные отложения речных систем.

3. Разработанная методика бальной оценки количественных показателей геохимических критериев дает возможность сравнивать информацию по абиотическим и биотическим компонентам природной среды.

4. Разработанная методика оценки комфортности жизнедеятельности может быть использована для сравнения экологической опасности различных видов геологоразведочной и горной деятельности аналогичных горнодобывающих районов.

5. Оценка комфортности жизнедеятельности Айхальского ГПК является основой разработки территориальной схемы развития данного района.

Методическая база исследований основывается на трудах ведущих российских ученых, среди которых Трофимов В.Т., Арманд Д.Л., Швец И.М., Мильков Ф.Н., Сает Ю.Е., Водяницкий Ю.Н., В.В.Петрухин и др.

Достоверность полученных результатов обеспечена использованием большого объема репрезентативных проб, отобранных в соответствии с действующими и отраслевыми стандартами, корректным применением методов статистической обработки и анализа исходного материала, а также согласованностью с результатами предшествующих исследований.

Апробация работы проведена в виде докладов на различных научных конференциях. Среди них Международная научно-практическая конференция «Обеспечение экологической безопасности в чрезвычайных ситуациях» (г. Воронеж, 2006, 2007, 2008, 2009). Научная сессия Воронежского государственного университета, секция экологической геологии, (г. Воронеж, 2008, 2009, 2010, 2011). Всероссийская научная конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов «Геологи XXI века» (г. Саратов. 2006, 2007, 2008, 2009). Материала научного журнала Вестник Воронежского государственного университета. Серия Геология (г. Воронеж, 2010,2011).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 21 статья (в том числе 2 статьи в рецензируемых журналах, включенных в перечень ВАК РФ).

Структура и объем работы: диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных литературных источников (170 наименований, в том числе 8 на иностранном языке), 40 рисунков, 10 таблиц. Объем 137 стр.

Защищаемые положения.

1. Методика типизации эколого-геохимических аномалий загрязняющих элементов в компонентах природной среды.

2. Методика оценки комфортности жизнедеятельности горнодобывающих районов в местах распространения вечномерзлых пород.

3. Оценка комфортности жизнедеятельности территории Айхальского ГПК как типового объекта геологоразведочной и горной деятельности в районе распространения вечномерзлых пород.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Положение 1. Методика типизации эколого-геохимических аномалий загрязняющих элементов в компонентах природной среды.

Горнодобывающая деятельность является причиной преобразования эколого-геохимической обстановки района ее проведения. Это связано с применением буровзрывных работ, при которых значительные объёмы загрязняющих веществ (ЗВ) в виде буровзрывной пыли выбрасываются в атмосферу. Их миграция и осаждение, а также режим накопления ЗВ компонентами природной среды зависят от ряда природных и техногенных факторов. Данное обстоятельство определяет приоритетность изучения эколого-геохимических аномалий в горнодобывающих районах.

В диссертационной работе выделены два блока основных видов горнодобывающих работ, которые максимально воздействуют на компоненты природной среды. Среди них:

/ - геологоразведочный, включающий поисковые и разведочные работы;

II - горный, представляющий собой комплекс добычных и перерабатывающих работ.

С целью изучения уровня воздействия каждого из указанных видов работ была разработана методика типизации эколого-геохимических аномалий в горнодобывающих районах вечной мерзлоты, которая включает в себя следующие этапы:

1. Выделение типов эколого-геохимических аномалий по происхождению основано на комплексном учете природных и техногенных факторов их формирования. Включают в себя:

• природный;

• техногенно-природный;

• природно-техногенный;

• техногенный.

2. Выделение подтипов эколого-геохимических аномалий по депонирующим средам. Критериями выделения подтипов являются величины суммарного показателя концентраций и суммарного показателя загрязнения (2С[), рассчитываемых по формулам I и 2:

гх

= , (1)

1 = П

где Кф, = С,/ Сф, - коэффициенты концентрации, нормированные на фоновые значения. С, - содержание химического элемента в пробе; Сф1 - фоновое содержание химического элемента, и - число аномальных химических элементов, концентрации которых > 1.

= £**,-<»-!) , (2)

1=п

где Къ, = С, / ¡7ДК, - коэффициенты концентрации, нормированные на предельно допустимые концентрации, С, - содержание химического элемента в пробе; ПДК) -

предельно допустимая концентрация химического элемента; п - число аномальных химических элементов, концентрации которых £1.

В результате выделены следующие подтипы эколош-геохимических аномалий:

• атмохимические - характерны для снеговых отложений;

• литохимические - характерны для почвенных и донных отложений;

• гидрохимические - распространяются в поверхностных водах;

• биохимические - наблюдаются в растительности.

3. Количественная характеристика эколого-геохимических аномалий на основе расчета весовых коэффициентов загрязнения компонентов ГЭС.

Расчет весовых коэффициентов в практике геоэкологических исследований проводится в основном методом экспертной оценки, который является недостаточно достоверным. При типизации эколого-геохимических аномалий в горнодобывающих районах целесообразным является использование базы экспериментальных данных. В основу расчета положена концепция максимальной миграции ЗВ в атмосфере. В связи с этим в пределах изучаемых территорий за единицу предлагается принимать концентрации, зафиксированные в снеговых отложениях. Это обусловлено следующими обстоятельствами:

1. Основным источником загрязнения в горнодобывающем районе являются выбросы пыли буровзрывных облаков, возникающих при геологоразведочных и добычных работах.

2. В атмосфере имеет место максимальный массоперенос, определяемый метеоусловиями территории.

3. Специфика района исследования заключается в длительности залегания снеговых отложений, которые покрывают поверхность 8-9 месяцев в году.

4. Снеговые отложения отражают состояние атмосферы и уровень ее загрязнения.

5. При анализе всего разреза снеговых отложений, сформированных за год наблюдений, возможно получение достоверной информации о суммарном накоплении на поверхности загрязняющих веществ, поступающих как в твердой, так и в растворенной формах.

6. Снеговые отложения являются идеальной средой для экспресс исследований загрязнения территории за любой необходимый период времени.

Расчет весовых коэффициентов по иным компонентам природной среды проводится относительно снеговых отложений на основе статистической обработки экспериментальных данных по формуле 3:

Я, = Сч/Сс} , (3)

где /I; - весовой коэффициент ¿-той среды (почвенных, донных отложений, поверхностных вод или растительности); С1} - содержание загрязняющего вещества /-той среды в ./'-той точке; Сс} - содержание загрязняющего вещества в снеговых отложениях в ;-той точке.

4. Унификация оценочных показателей эколого-геохимических аномалий путем введения геохимического балла. Позволяет сравнивать эколого-геохимические критерии абиотических и биотических компонентов природной среды.

Почвенные и донные отложения являются депонирующими средами, накапливающими многолетние загрязнения. Оценка состояния данных сред производилась

по значениям суммарных показателей загрязнения (СПЗ). Растительность, снеговые отложения и поверхностные воды можно оценить как ограниченно депонирующими, т.к. они накапливают загрязнение в течение определенного периода года.

Таблица 1 —Система перехода геохимических показателей к бальной шкале.

№ Критерии Геохимический балл N Формула пере-

п/п оценки N=0 (><N<1 1<Ы<2 2<1Ч<3 3<1Ч<4 N=4 хода

1 Почвенные отложения (СПЗ) <8 8-16 16-32 32-64 64-128 >128 (1ог2СПЗ)-3

2 Растительность (ПДК) <1 1-2 2-4 4-8 8-16 >16

3 Снеговые отложения (фоновые содержания) 1,2-го классов опасности <1 1-2 2-4 4-8 8-16 >16 к^Кф

4 Поверхностные вод (ПДК) 1,2-го классов опасности <1 1-2 2-4 4-8 8-16 >16 1оя2Кк

5 Донные отложения (СПЗ) <8 8-16 16-32 32-64 64-128 >128 (1оё2СПЗ)-3

Переход от значения СПЗ, которое не является аддитивным для различных сред (нельзя складывать СПЗ по почвенным, донным отложениям и т.д.) к аддитивным геохимическим баллам, осуществляется через логарифмирование величины СПЗ, определяющей число состояний абиотической среды. Логарифм числа состояний техногенно нагруженной геоэкологической системы назовем геохимическим баллом и обозначим его через N.

Формулы перехода, приведенные в таблице 1, позволяют привести разнородные измерения к единой геохимической шкале.

К достоинствам разработанной методики относятся:

1. Возможность типизации эколого-геохимических аномалий благодаря комплексному учету природных и техногенных факторов их происхождения и особенностью депонирующих сред.

2. Количественная характеристика эколого-геохимических аномалий на основе расчета весовых коэффициентов загрязнения компонентов ГЭС в горнодобывающих районах, расположенных в вечной мерзлоте.

3. Универсальность применения бального подхода и комплексной оценки компонентов природной среды на основе применения единой геохимической шкалы.

Положение 2. Методика оценки комфортности жизнедеятельности в горнодобывающих районах в местах распространения вечномерзлых пород.

Оценка комфортности жизнедеятельности горнодобывающих районов в местах распространения вечномерзлых пород проводится на основе типизации эколого-геохимических аномалий (защищаемое положение 1) и учета степени механической деградации почв.

При оценке степени дегуадаиии почвенного покрова предлагается использовать показатель М, который представляет собой уменьшение мощности почвенного

профиля от исходного, измеряемый в процентах. Под исходным понимается сосю-яние недеградированных аналогов (нулевой уровень деградации).

Степень деградации почв (ДП) производится в соответствии с таблицей 2 па основании методики определения размеров ущерба от деградации почв и земель.

Таблица 2 — Определение степени деградации почв ДП

Показатель Л/ Степень деградации (баллы)

0 1 2 3 4

Уменьшение мощности почвенного профиля от исходного, проценты <3 3-25 26-50 51-75 >75

В результате, выделяется 5 степеней деградации почв (ДП) (Таблица 3).

Таблица 3 — Оценка степени деградации почвенного покрова.

Балл Степень деградации почв

0 недеградированные (ненарушенные):

1 слабодеградированные;

2 среднедеградированные;

3 сильнодеградированные;

4 очень сильнодеградированные (разрушенные).

Уровень воздействия различных видов геологоразведочной и горной деятельности на компоненты природной среды (5) в точке / оценивается по формуле4:

где 5,- - уровень воздействия различных видов работ в ('-той точке наблюдения, ДП, - степень деградации почв в /-той точки, ЛГу, - геохимический балл у-той среды (снеговые, почвенные, донные отложения, поверхностные воды, растительность) для /'той точки, А, - весовой коэффициенту'-той среды, п - количество исследуемых точек пробоотбора.

Оценка комфортности жизнедеятельности. Градации для границ экологических рангов будут определяться выражением:

/0 = 2* 1Ау ■ (5)

где Л", - /-тая градация комфортности жизнедеятельности; <7=0,1,2.3 для границ соответствующих экологических рангов; Х1 - весовой коэффициенту-той среды.

Таким образом, в каждой точке наблюдения оценивается уровень воздействия различных видов геологоразведочной и горной деятельности 5 на компоненты природной среды, соответствующий уровню комфортности жизнедеятельности, которая ранжируется по таблице 4.

Таблица 4 - Оценка комфортности жизнедеятельности.

К Градация Условия жизнедеятельности

5<3,4 I Комфортные

3,4<5<6,8 II Условно комфортные

6.8<8<13.6 111 Некомфортные

13,6<5<27,2 IV Весьма некомфортные

5>27,2 V Чрезвычайно некомфортные

К достоинствам разработанной методики относятся:

1. Возможность аддитивного анализа геохимических и механических факторов преобразования компонентов природной среды, наиболее характерных для горнодобывающих районов распространения вечномерзлых пород.

2. Возможность применения методики оценки комфортности жизнедеятельности для обоснования уровня воздействия отдельных видов геологоразведочной и горной деятельности на компоненты природной среды в зоне распространения вечномерзлых пород.

Положение 3. Оценка комфортности жизнедеятельности территории Айхаль-ского ГПК как типового объекта геологоразведочной и горной деятельности в районе распространения вечномерзлых пород.

Проведение численного эксперимента по апробированию разработанных методик реализовано нами на примере Айхальского ГПК, который является типовым примером горнодобывающего района, расположенного в местах распространения вечномерзлых пород.

Айхальский горнопромышленный комплекс (ГПК) приурочен к Вилюйскому плато, находится в 500 км к северо-западу от г. Мирный. Территория района принадлежит к субарктическому климатическому поясу. Климат района резко континентальный с продолжительной (8 месяцев) холодной зимой, умеренно жарким летом и кратковременными переходными периодами. Наиболее низкие температуры фиксируются в зимний период (-45-65°С), высокие - летом (до +35°С). Мощность снегового покрова колеблется от 30 до 45 см, а в понижениях рельефа - до 1 м. Снежный покров устанавливается в конце сентября и держится до конца мая.

В целом геоэкологические условия Айхальского горнопромышленного комплекса, в котором ведется алмазодобыча, можно оценить как неблагоприятные для хозяйственно-промышленного освоения. Это обусловлено рядом природных факторов:

- суровыми климатическим условиями,

- распространением вечномерзлых толщ (с глубины 20 см),

- маломощным и неустойчивым к внешним воздействиям почвенным покровом,

- развитием эндемичных видов растений.

К неблагоприятным факторам следует также отнести отсутствие качественной транспортной сети и слабое развитие экономической инфраструктуры района.

Геологическая деятельность, ведущаяся в Айхальском ГПК, представлена следующими видами работ: геологоразведочные, включающие в себя поисковые и разведочные, а также горные, среди которых добычные и перерабатывающие (Рис.1).

Оценка комфортности жизнедеятельности территории Айхальского ГПК включала в себя два блока: типизацию эколого-геохимических аномалий загрязняющих элементов компонентов ГЭС и собственно оценку комфортности.

I блок оценки состоял из следующих этапов:

1. Выделение типов эколого-геохимических аномалий по происхождению. В изучаемом районе выделяются три типа эколого-геохимических аномалий, среди которых:

а) природный тип эколого-геохимических аномалий - приурочен к южной части Айхальского ГПК. Характеризуется высокими фоновыми содержаниями тяже-

лых металлов в почвенных и донных отложениях, а также элементах растительности. Это объясняется влиянием глубинных пород, таких как гнейсы, гранито-гнейсы, граниты, кимберлиты, в состав которых входят цинк, свинец, медь, никель и т.д.

Ю 15 20 »

Условные обозначения:

АОбычных и перерабатывающих работ

[Ч^ поисковых работ

| природные ГЭС

Рис. 1 — Схема освоения территории Айхальского горнопромышленного комплекса.

б) техногенно-природный тип эколого-геохимических аномалий - распространен в местах проведения поисковых и геологоразведочных работ. Характеризуется повышенными фоновыми концентрациями тяжелых металлов, в том числе никеля, которые максимально проявляются в поверхностных водах.

в) природно-техногенный тип эколого-геохимических аномалий - приурочен к местам проведения добычных и перерабатывающих работ. Данная территория характеризуется преобладанием воздействия техносферы, максимальными деградацией и загрязнением всех компонентов природной среды.

Проведенный анализ функционального зонирования района Айхальского природно-техногенного комплекса позволяет выделить преимущество техногенных геоэкологических систем относительно природных, что характерно для районов горнодобывающей деятельности в целом.

2. Выделение подтипов эколого-геохимических аномалий по средам. В Айхаль-ском горнопромышленном комплексе выделяются все подтипы изучаемых аномалий, среди которых атмохимические, литохимические, гидрохимические и биохимические.

Для формирования комплексной геоэкологической оценки был проведен анализ каждого компонента природной среды:

А) Снеговые отложения. По результатам исследований природной среды на изучаемой территории с помощью анализа снеговых отложений было выявлено, что максимальные превышения фоновых значений фиксируются по Ъп, РЬ, Си и №. Их высокие содержания в талой воде на территории Айхальского ГПК отмечены в местах проведения геологоразведочных, добычных и перерабатывающих работ и объ-

ясняются содержанием растворимой пыли карбонатно-кимберлитовых пород, поступающей в атмосферу с буровзрывным облаком. Данные виды работ формируют чрезвычайно опасное состояние снеговых отложений, что подтверждается превышениями фоновых концентраций загрязняющих веществ более 12,5 раз. В районе ведения поисковых работ (р. Моркока) экологическое состояние снеговых отложений оценивается как умеренно опасное (Рис. 2).

ф алмазодобывающие труоки в точки отбора проб снеговых отложений и значение Кк 1п по ПАК

----профиль отбора проб

снеговых отложений

Оценка состояния ГЭС: ^Щф допустимое 1-1.5 умеренно опасное опасное ИЩИ высоко опасное ЩЗДЗ) чрезвычайно о

Рис. 2. Карта эколого-геохимической оценки снеговых отложений.

ф алмазодобывающие труоки ■ точки отбора проб почвенных отложений 2Э'7И значение СПЗ

----профиль отбора проб

растительности

Степень опасное <1в неопасное

16-32 умеренно опасно:

Вопасное

ЦЩЩ чрезвычайно опа

Рис. 3. Карта эколого-геохимической оценки почвенных отложений.

Б) Почвенные отложения. При анализе компонентов, загрязняющих почвенные отложения, выявлены повышенные содержания тяжелых металлов, таких как 7л\, РЬ, Си и N1. Это обусловлено как природными, так и техногенными факторами. К природным можно отнести наличие на изучаемой территории кимберлит-вмещающих пород. Они характеризуются повышенными содержаниями вышеперечисленных элементов и имеют тесную связь с почвенными отложениями.

Техногенные факторы представлены проводимыми на территории Айхальско-го ГПК работами, связанными с разработкой алмазов. Так поисковые работы формируют зону умеренно опасного экологического состояния почвенных отложений, занимающую около 60% изучаемой территории (Рис. 3). Зона опасного экологического состояния почв расположена на севере района и приурочена к местам ведения разведочных, добычных и перерабатывающих работ. Их негативное воздействие обусловлено буровой, карьерной и буровзрывной деятельностью, при которой цинк, свинец, медь и никель вместе с пылью и поднятыми на поверхность породами поступают на прилегающие территории.

В) Поверхностные воды. Формирование химического состава поверхностных вод обусловлено существующими природно-техногенноыми аномалиями. Так большая часть рек района протекает по карбонатным отложениям и характеризуются допустимой оценкой экологического состояния (р. Делингде, р. Мас-Юрях, р. Тегюрюк и т.д.).

Максимальные концентрации цинка в водах р. Моркока отмечаются на участке реки, где она размывает породы кристаллического фундамента. Это приводит к формированию умеренно опасного экологического состояния ГЭС.

Негативное воздействие геологоразведочных работ, ведущихся на Алакит-Моркокинском объекте, подтверждается отклонением от природных концентраций элементов-загрязнителей. Большая часть повышенных содержаний свинца территориально соответствует расположению участка, где бурение скважин производилось по наиболее густой сети. Так в районе оз. Ого-Кюэль фиксируется зона умеренно опасного экологического состояния поверхностных вод.

Влияние добычных и перерабатывающих работ на поверхностные воды выражается в повышенных содержания в них тяжелых металлов, источниками поступления которых являются отвалы алмазоносной отработки. При промывке данных отложений в поверхностные воды в растворимой форме поступают 7л\, 1л, РЬ, Си, вымываемые из пород отработки.

В техногенно образованном Сохсоолохском водохранилище, в котором ведется отстаивание горных пород, фиксируется высоко опасная оценка состояния поверхностных вод. Техногенное заражение ручья Сохсоолох фиксируется и в 8 км ниже трубки Айхал.

Г) Донные отложения. Основные результаты, полученные при анализе степени загрязнения донных отложений на территории Айхальского ГПК по величине СПЗ, представлены в виде карты их экологического состояния. Следует также отметить комплексное влияние на состав донных отложений природных и техногенных факторов. Так природные обусловлены наличием зон тектонических нарушений и проявлены в виде содержаний хрома, кобальта, иттрия, ниобия, скандия. Их аномальные концентрации приурочены к рекам, дренирующим породы кристаллического фундамента. Подобные природные аномалии фиксируются в долинах рек Моркока, Алакит.

Повышенное содержание свинца приурочено к местам проведения геологоразведочных работ на Алакит-Моркокинском объекте. Свинец имеет преимущественно техногенное происхождение. Так донные отложения р. Уэся-Юрягэ, приустьевая часть руч. Блудливый, оз. Ого-Кюэль и небольшой участок долины р. Моркока характеризуются опасным экологическим состоянием. Интенсивное проведение буровых работ с выемкой глубинных пород на поверхность также оказывают интенсивное воздействие на формирование химического состава поверхностных вод изучаемых водотоков.

В северо-восточной части изучаемой территории донные отложения характеризуются опасным и чрезвычайно опасным экологическим состоянием, что подтверждает интенсивное воздействие добычных и перерабатывающих работ. Пики загрязнения приурочены к местоположению алмазосодержащих трубок Айхал, Сы-тыкан и Юбилейная. Основными загрязняющими элементами являются Хп, РЬ, Си, №, Сг, и Со, которые поступают в донные осадки при буровзрывных работах. К источникам воздействия перерабатывающих работ также относится Сохсоолохское водохранилище, где происходит отстаивание вмещающих горных пород, в состав которых входят свинец, цинк, медь, литий.

Д) Элементы растительности (лишайники). С целью оценки экологического состояния элементов растительности Айхальского ГПК были выделены ведущие элементы-загрязнители: медь, хром, никель, цинк, и свинец. Именно по этим микрокомпонентам фиксируются наибольшие превышения значений ПДК. !

На карте экологического состояния растительности по содержанию меди видно, что поисковые работы не оказывают существенного негативного воздействия на лишайники. Это подтверждается допустимым уровнем загрязнения ГЭС. Данная зона занимает 50-60 % исследуемого района (Рис. 4).

Геологоразведочные работы, проводимые на Алакит-Моркокинском объекте, | оказывают гораздо большее воздействие на состояние растительности. Оно проявляется в превышении предельно допустимых концентраций содержаний меди в 2-3 раза. Наибольшая степень деградации фиксируется в районе оз. Ого-Кюэль, где бурение разведочных скважин проводилось по наиболее густой сети, и проявляется в умеренно опасном и опасном уровне загрязнения. 1

Добычные и перерабатывающие работы формируют зону опасного экологического состояния растительности. Медь поступает в природные сферы при буровзрывных работах, формировании отвалов, при обогащении руды. Радиус воздействия данной деятельности в западном и восточном направлениях составляет 710 км, а в южном достигает 15 км. Это объясняется направлением преобладающих ветров в изучаемом районе.

В распределении хрома в составе растительности максимально участвуют разведочные, добычные и перерабатывающие работы. В районе проведения разведочных работ коэффициенты концентрации равны 1,1-1,3; а в местах добычной и перерабатывающей деятельности - 1,5. Повышенное содержание хрома объясняется наличием извлеченных на поверхность глубинных пород, который по трофическим цепям поступает в растительность. При буровзрывных работах облако пыли распространяется на 20-30 км от алмазодобывающих карьеров. В результате рассмотренного воздействия формируется зона умеренно опасного экологического состояния, которая занимает 23-35 % территории Айхальского ГПК.

При изучении экологического состояния растительности по содержанию никеля в Айхальском ГПК на фоне зоны допустимого выделена зона умеренно опасного уровня загрязнения, совпадающая с местонахождением алмазных трубок и ведением геологоразведочных работ на Алакит-Моркокинском объекте.

В результате разведочных работ никель поступает в растительность при буровых работах. Так повышенные содержания изучаемого элемента фиксируются в районе оз. Ого-Кюэль, руч. Блудливый. Влияние добычных и перерабатывающих

| точки отбора проб растительности и значение Кк МЕДИ по ПДК

профиль отбора проб растительности

Оиенка состояния ГЭС: допустимое 1.2 умеренно опасное ШШХ °"°сное ИЫфЦ высоко опасное ШИВШИ чрезвычайно опасное

Рис. 4. Карта эколого-геохимической оценки растительности по содержанию меди

работ на растительность проявлено в виде превышений содержания никеля относительно значений ПДК более чем в 1,5 раза. Данный химический элемент входит в состав пород, которые складируются в отвалах близ карьера. В результате размыва и переноса частиц пород техногенно образованных форм рельефа никель, как и другие глубинные элементы, по трофическим цепям поступает в растительность.

На распределение цинка в элементах растительности максимальное воздействие также оказывают разведочные, добычные и перерабатывающие работы. В результате данных видов деятельности в северной и западной частях Айхальского ГПК формируется зона умеренно опасной экологической обстановки и занимает около 15-20 % изучаемой территории.

Поисковые работы не оказывают существенного воздействия на состояние растительности, что подтверждается допустимым состоянием ГЭС. Данная зона занимает более 70% изучаемой территории.

Изучая закономерности распределения свинца в составе мхов, можно сделать вывод, что ни поисковые, ни разведочные работы не влияют на его повышенные концентрации. Более 90% территории характеризуется как благоприятная. На карте экологического состояния растительности по содержанию свинца четко просматривается приуроченность биогеохимических аномалий к районам добычных и перерабатывающих работ. В зону умеренно опасного экологического состояния попадают территории трубок Айхал и Сытыкан, в меньшей степени - трубки Юбилейная. Радиус воздействия буровзрывных работ, являющихся источником поступления свинца в природную среду, составляет 1-7 км в зависимости от направления ветра. Контур загрязнения свинцом вытянут в юго-восточном направлении, что подтверждает северо-западную розу ветров в изучаемом районе.

В результате оценки экологического состояния элементов растительности было выявлено, что повышенные содержания таких элементов как Си, Сг, Ъп, №, РЬ приурочены к местам проведения геологоразведочных, добычных и перерабатывающих работ. Они поступают в природные сферы при буровзрывных работах, выбросах выхлопных газов от тягачей и тяжёлой техники, формировании отвалов при обогащении алмазов. На фоне зон допустимого и умеренно опасного уровня загрязнения выделена зона опасного уровня загрязнения (по меди), совпадающая с местонахождением алмазных трубок и ведением геологоразведочных работ на Алакит-Моркокинском объекте.

3. Выделение ведущих загрязняющих элементов эколого-геохимических аномалий. При геохимической оценке уровня воздействия выделенных факторов на геоэкосистемы различного уровня учитывались свойства изучаемого района. Были выявлены ведущие загрязняющие компоненты:

- Хром, кобальт, - являются типичными представителями класса природных эколого-геохимических аномалий. Выделены на основании наличия зон тектонических нарушений на изучаемой территории, которые, тем не менее, относятся к категории природных, но аномальных объектов.

- Медь, г/инк, свинец, никель и литий - имеют как природное, так и техногенное происхождение. Кимберлит-вмещающие породы характеризуются повышенными содержаниями вышеперечисленных элементов. При буровых (геологоразведочная

деятельность) и буровзрывных (горная деятельность) работах тяжёлые металлы вместе с пылью поступают на прилегающие территории.

4. Выявление корреляционных зависимостей между содержаниями ведущих загрязняющих элементов в различных компонентах ГЭС для определения комплексных характеристик геохимических аномалий. Результаты корреляционного анализа представлены в таблице 5.

Таблица 5 — Матрица корреляционной зависимости между содержаниями ведущих _загрязняющих элементов в различных компонентах природной среды._

Геоэкологические Почвенные Растительность Донные от- Поверхностные во- Снеговые

среды отложения ложения ды отложения

Снеговые отложения 0,74 0,83 0,69 0,81 1

Почвенные отложения I 0,76 0,51 0,57 0,74

Растительность 0,76 1 0,69 — 0,83

Донные отложения 0,51 0,69 1 0,72 0,69

Поверхностные воды 0.57 — 0,72 1 0,81

Проведенный анализ позволяет выделить в качестве основных экологических мишеней воздействия геологоразведочных и горных работ на растительность и поверхностные воды.

5. Количественная характеристика эколого-геохшшческих аномалий на основе расчета весовых коэффициентов загрязнения компонентов ГЭС проводилась относительно снеговых отложений для исследуемой территории по формуле 3.

Таблица 6 — Матрица весовых коэффициентов загрязнения компонентов ГЭС.

Значения Средние содержания

Снеговые отложения Растительность Почвенные отложения Донные отложения Поверхностные ВОДЫ

Максимальное 1020 мг/кг (0,119 мг/л) 150 мг/кг 105 мг/кг 590 мг/кг 0,1 мг/л

Минимальное 75 мг/кг (0.037 мг/л) 10 мг/кг 60 мг/кг 70 мг/кг 0.01 мг/л

Среднее 378.3 мг/кг (0.078 мг/л) 54,9 мг/кг 85 мг/кг 179 мг/кг 0.04 мг/л

Весовой коэффициент 1 0,3 0,6 0,8 0,7

Соотношения весовых коэффициентов загрязнения компонентов природной среды в горнодобывающих районах вечной мерзлоты отображены в таблице 6.

6. Унификаиия оценочных показателей эколого-геохимических аномалий п\'-тем введения геохимического балла производилась по предлагаемым формулам перехода (Таблица 1). В результате проведенных исследований было выявлено, что максимальные преобразования испытывают снеговые и донные отложения. Геохимический балл в данных геоэкологических системах достигает максимального значения - 4. Бальная оценка влияния добычных и перерабатывающих работ закономерно отразила максимальные уровни преобразования компонентов природной среды в районах их проведения.

II блок оценки комфортности жизнедеятельности включал в себя следующие этапы:

I. Оценка степени механической деградации почвенного покрова. Было выявлено, что в районах ведения поисковых работ уменьшение мощности почвенного профиля от исходного происходит на 3-25 %, что приводит к слабой деградации почв (ДП=1). Это вызвано минимальной степенью воздействия техногенного факто-

ра, который выражается в виде съема почвенного покрова при строительстве жилого лагеря, при прокладывании поисковых профилей геологической съемки, при создании расчисток, проходки канав, шурфов с целью набора шлихового, геохимического и других видов материала.

В местах проведения разведочных работ почвенные отложения характеризуются уменьшением мощности почвенного покрова от исходного на 30-80% {ДП-2-4). Деградация почв обусловлена прокладкой дорог, вырубкой лесов, нарушением почвенного покрова и т.д.) (Рис. 5, 6).

Рис. 5. Деградированный почвенный покров Рис. 6. Деградированный почвенный покров в районе проведения

в районе проведения поисковых и разведочных работ. добычных и перерабатывающих работ. ДП = 4

В местах проведения разведочных работ почвенные отложения характеризуются уменьшением мощности почвенного покрова от исходного на 30-80% (ДП=2-4). Деградация почв обусловлена прокладкой дорог, вырубкой лесов, нарушением почвенного покрова и т.д.) (Рис. 5, 6).

В районе ведения добычных и перерабатывающих работ почвенный покров сработан целиком. Степень деградации в зоне влияния данных работ соответствует очень сильнодеградированным (разрушенным) почвам (ДП=4).

2. Уровень воздействия отдельных видов геологоразведочной и горной деятельности на компоненты ГЭС (5) оценивался по формуле 4. На его основании производится оценка комфортности жизнедеятельности.

3. Оценка комфортности жизнедеятельности территории Айхальского ГПК производилась с учетом градаций, рассчитанных по формуле 5 и ранжировалась по таблице 4. Результаты расчетов представлены в таблице 7.

Таблица 7 ■— Оценка комфортности жизнедеятельности в Айхальском ГПК.

№ п/п Наименование фактора ¡вид работ) Максимальный уровень воздействия на компоненты природной среды Уровень комфортности 5 Градация Оценка комфортности условий жизнедеятельности

Снеговые отлож. Донные отлож. Пов. воды Почвенные отлож. Растительность Степень деградации почв

1 Поисковые 1,3 1,2 0,6 1,1 0 2 6,2 II Условно комфортные

2 Разведочные 3,8 3 0,9 1,5 0,4 4 13,7 IV Весьма некомфортные

3 Добычные 4 3,4 2,3 1,6 0,6 4 15,6 IV Весьма некомфортные

4 Перерабатывающие 4 3,4 2,3 1,6 0,6 4 15,6 IV Весьма некомфортные

Анализируя итоги проведенных работ (Таблица 7, Рис. 7), можно сделать вывод, что территории, характеризующиеся весьма некомфортными условиями жизнедеятельности, приурочены к местам проведения добычных и перерабатывающих работ. Максимальную степень воздействия добычные работы оказывают на снеговые отложения, что подтверждается их чрезвычайно опасным экологическим состоянием. Загрязняющие элементы, поступающие при разработке алмазов, переносятся на несколько десятков километров (до 40 км) и приводят к изменениям химического состава всех компонентов природной среды, формируя опасные, высоко опасные и чрезвычайно опасные уровни загрязнения. Зона, характеризующаяся весьма некомфортными условиями жизнедеятельности, занимает около 10% и расположена в северо-восточной и северо-западной частях Айхальского ГПК. Она вытянута в юго-восточном направлении, что объясняется северо-западным направлением ветра в данном районе.

и отбора геоэкологических проб и значение уровня комфортности Участки: поисковых работ

развелочных работ

добь/чных и перерабатывающих работ

э,«з»в,в условно комфортные о.в'вим некомфортные

весьма некомфортные чрезвычайно некомфортные

Рис. 7 -

- Карта оценки комфортности жизнедеятельности на территории Айхальского горнопромышленного комплекса.

Негативное воздействие добычных работ выражено в виде: нарушения сплошности и монолитности криолитозоны при разработке карьера; изъятия из природных ГЭС значительных площадей под отвалы горнодобывающей деятельности с соответствующим уничтожением на них почвенного и растительного покровов;

• ветровой и водной транспортировки меди, никеля, свинца, цинка, лигия на прилегающие к отвалам участки геоэкологической системы;

• загрязнения атмосферы организованными выбросами;

• загрязнения всех компонентов природной срсды; развития суффозии и механического уплотнения грунтов при хранении отходов обогатительных фабрик и отвалов горных пород;

• нарушения водного режима при осушении месторождения и изменении поверхностных водотоков.

Переработка полезных ископаемых также формирует весьма некомфортные условия жизнедеятельности. Это проявлено в виде:

• нарушения сплошности и монолитности криолитозоны в результате строительства и эксплуатации перерабатывающего комплекса;

• развития криогенных процессов в местах строительства инженерных и транспортных: термокарст, наледи, морозное пучение и т.п.

• изменения положения и движения уровня подземных вод

• нарушения гидрографической сети при создании водохранилищ и искусственных пойм;

• загрязнения поверхностных и подземных вод сточными водами предприятия.

Разведочные работы формируют весьма некомфортные и некомфортные условия жизнедеятельности, что проявляется в виде:

• нарушения сплошности и монолитности криолитозоны;

• неорганизованных выбросов в атмосферу пыли и газов;

• вырубки лесов;

• механического нарушения почвенного и растительного покрова;

• замусоривания территории неликвидированными буровыми, промышленными, твердыми бытовыми отходами;

• отсутствия рекультивации площадок буровых работ после окончания разведочной деятельности;

• ухудшения качества почв;

• сокращения площадей продуктивных угодий различного назначения;

• нарушения водного режима;

• ухудшения условий обитания животных и растительности.

В местах проведения поисковых работ фиксируются зоны с условно комфортными условиями жизнедеятельности. Данная зона занимает около 15-20% изучаемого района и приурочена к южной части Айхальского ГПК.

Техногенное воздействие, оказываемое на природную среду при поисковых работах, проявляется в виде ведения геологической съемки, которая обуславливает:

• изменение почвенного покрова;

• нарушение растительности;

• загрязнение поверхностных вод и донных отложений.

Комфортные условия жизнедеятельности фиксируются в основном в юго-восточной и юго-западной частях Айхальского ГПК, что объясняется отсутствием техногенного воздействия на компоненты природной среды. Данная зона занимает 20-25% изучаемого района. На ее территории преобладают природные факторы

формирования геоэкологических условий, что подтверждается допустимым состоянием всех компонентов ГЭС.

На основании проведенной работы, включающей в себя комплексную бальную характеристику геохимических и механических показателей компонентов природной среды, разработан комплекс природоохранных мероприятий для горнодобывающих предприятий, расположенных в зоне распространения вечно-мерзлых пород (Таблица 8). Мероприятия привязаны к участкам проведения различных видов работ, среди которых: поисковые и разведочные (проводятся на стадии геологоразведочных работ), а также добычные и перерабатывающие (относятся к стадии проведения горной деятельности).

Таблица 8 - Система методов организации природоохранной деятельности

№ п/п Характер мероприятий Геологоразведочная деятельность Горная деятельность

Поисковые работы Разведочные работы Добычные работы П ерерабатывающие работы

1 Защитные Размещение транспортных площадок в местах наименьшей мощности почвенных отложений и густоты растительного покрова. Вывоз буровой и тяжелой техники в зимний период. Соотнесение проведения буровзрывных работ с метеоусловиями. Соблюдение жестких правил размещения обогатительных фабрик с учетом метеорологической ситуации.

Применение в качестве транспортных путей замерзших речных долин и других водных объектов.

*> Инженерные Минимизация вырубок при устройстве временных лагерей. Обустройство площадок проведения взрывных работ с предварительным съемом почвенно-растительного слоя, который следует складировать во временные хранилища. Вывоз отходов и дальнейшее их захоронение на полигонах или их вывоз после предварительной сепарации и переработки отходов, пригодных для вторичного использования. Применение песков, укрепленных щебнем и гравием, при создании насыпей и дорожного полотна с соблюдением мерзлотных условий основание.

Съем почвенно-растительного слоя на месте размещения лагеря и его складирование в целях дальнейшей рекультивации территории транспортных площадок и лагеря. Ликвидация выемок разведочных взрывных работ загрязненными снеговыми отложениями с участка влияния взрыва. Прокладка дорог должна сопровождаться: подготовкой искусственного основания и применения других противодеформа-иионных конструкций с применением теплоизоляции; использованием "универсина", являющимся связывающим средством для борьбы с пылеобразованием на автодорогах карьеров. Рациональное размещение водопропускных сооружений и устройств при строительстве дорог.

Изолирование временных жилых сооружение от веч померзлых пород путем настила изолирующих материалов (лапник, песок, полимерные полотна, брусья и т.д.). Проложение путей транспортировки буровых установок и их перемещение в период сохранения состояния сезонно-талого слоя. Использование околорудных пород, характеризующихся повышенными содержаниями тяжелых металлов, для закладки горных выработок. Применение вертикальной планировки с ливневыми стоками и элементами активного дренирования надмёрзлотных стоков.

Сбор и захоронение твердых бытовых отходов в специально оборудованных выемках, которые выполняются в вечномерзлых грунтах. После заполнения выемки перекрываются изолирующим полиэтиленовым покрытием и рекультивируются. Ликвидационные работы, включающие в себя: сбор и захоронение отходов бурения (шламов) и твердых бытовых отходов, ликвидационный тампонаж скважин, рекультивация территории путем выкладывания ранее складированного почвенно-растительного слоя. Создание лскусс їденим \ техногенных геохимических барьеров карбонатного или карбонаїно-глииистого типа. Прокладка коммуникаций напомним способом.

Ликвидационные работы с восстановлением целостности поч-венно-раст ител ь но г о слоя путем выстилания нарушенной территории предварительно сохраненными блоками дерна Создание плоскої орныч форм отвалов для минимизации процессов выветривания и увеличения их устойчивости. Создание барьера карбонат но-глинистого состава, отделяющей чашу водохранилища от поверхностных вол.

Создание системы очистных сооружений. характеризующихся механическим, физико-химическим и биологическим средствами очистки стоков.

3 Охранные Контроль выполнения требований экологического законодательства при проведении поисковых и разведочных работ Правовое экологическое обоснование горной деятельности путем реализации требовании проектов Г1ДВ, НДС, системы обращения с отходами, рекультивации территории и т.п.

выводы

1. В качестве ведущих загрязняющих элементов в горнодобывающих районах в местах распространения вечномерзлых пород были выявлены цинк, никель, свинец, медь, хром, кобальт и литий. Причем, изучаемые ЗВ характеризуются как природным (состав горных пород), так и техногенным (проведение взрывных и буровзрывных работ) происхождением. Наиболее тесная корреляционная связь была установлена между снеговыми отложениями и растительностью, а также между снеговыми отложениями и поверхностными водами, коэффициенты корреляции равны 0,83 и 0,81 соответственно; минимальная корреляционная связь зафиксирована между почвенными и донными отложениями, а также между почвенными отложсииями и поверхностными водами, где коэффициенты корреляции равны 0,51 и 0,57 соответственно.

2. Разработанная методика типизации эколого-геохимических аномалий загрязняющих элементов в компонентах природной среды является развитием существующих принципов эколого-геохимической методологии. Основана на выделении типов и подтипов аномалий; учитывает геохимический балл, с помощью которого представляется возможным сравнить и привести разнородные экологические показатели абиотических и биотических компонентов ГЭС к единой бальной шкале. Предложены значения весовых коэффициентов загрязнения (/.) компонентов ГЭС зоны вечной мерзлоты. В ос-

нову их обоснования положена концепция максимальной миграции загрязняющих веществ в атмосфере, в связи с чем по результатам обработки базы экспериментальных данных исследуемым компонентам природной среды были присвоены следующие значения: снеговые отложения >.=I; донные отложения 1=0,8; поверхностные воды >=0,7; почвенные отложения >.=0,6; элементы растительности Ь=0,3.

3. Разработана методика оценки комфортности жизнедеятельности в горнодобывающих районах, основанная на аддитивной оценке уровня геохимического и механического факторов воздействий различных видов геологоразведочной и горной деятельности на компоненты природной среды в зоне распространения вечно-мерзлых пород. Оценка комфортности жизнедеятельности в исследуемых районах проводилась на основе типизации эколого-геохимических аномалий и учета степени механической деградации почв. Причем, в каждой точке наблюдения (пробоотбора) оценивался уровень воздействия различных видов горнодобывающей деятельности на компоненты природной среды, соответствующий уровню комфортности жизнедеятельности. В результате были выделены 5 уровней комфортности: комфортные, условно комфортные, некомфортные, весьма некомфортные и чрезвычайно некомфортные условия жизнедеятельности.

4. Проведена оценка комфортности жизнедеятельности территории Айхаль-ского ГПК как типового объекта геологоразведочной и горной деятельности в районе распространения вечномерзлых пород. Выявлено, что максимальный дискомфорт создают добычные и перерабатывающие, а также и разведочные работы. Зона с весьма некомфортными условиями жизнедеятельности приурочена к местоположению алмазосодержащих трубок Айхал, Сытыкан и Юбилейная. В районе проведения разведочных работ формируются зоны весьма некомфортных и некомфортных условий жизнедеятельности. Минимальное воздействие на все компоненты природной среды оказывают поисковые работы, в районе проведения которых фиксируются условно комфортные условия жизнедеятельности. Территории, на которых отсутствуют какие-либо виды техногенного воздействия на природную ГЭС, были оценены как комфортные.

5. Разработан комплекс природоохранных мероприятий, обеспечивающий комфортность жизнедеятельности в горнодобывающих районах зоны распространения вечномерзлых пород, основанный на комплексе защитных, инженерных и охранных мероприятий. Его применение позволит снизить степень воздействия отдельных работ геологоразведочной и горной деятельности на компоненты ГЭС, в том числе и на человека. Данная система мероприятий может быть реализована на территории существующих горнодобывающих комплексов по добыче алмазов, расположенных в зоне вечной мерзлоты.

В результате комплекса проведенных геоэкологических исследований в диссертационной работе была решена поставленная научная задача, разработана методика оценки комфортности жизнедеятельности в природных условиях вечной мерзлоты, обозначены пути обеспечения комфортности среды обитания в горнодобывающих районах.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Хованская М.А. Влияние горнодобывающей н перерабатывающей деятельности на почвы Айхальского района (Саха-Якутия). / М.А. Хованская // Вестник Воронежского государственного университета. Сер. Геология .— Воронеж, 2010 . — № 1. - С. 282-285.

2. Хованская М.А. Эколого-геохимическая оценка территории поисковых и геологоразведочных работ на Алакит-Моркокинском объекте (Саха-Якутия). / М.А. Хованская, И.И. Косинова // Вестник Воронежского государственного университета. Сер. Геология .— Воронеж, 2011. — № 1. - С. 275-280 .

3. Хованская М.А. Оценка степени комфортности жизнедеятельности на территории Айхальского района (Саха-Якутия) / М.А. Хованская // Геологи 21 века : материалы 10-й Всерос. науч.конф. студ., аспирантов и молодых специалистов, г. Саратов, 8-10 апр. 2009 г. — Саратов, 2009 С. 101-104.

4. Хованская М.А. Особенности загрязнения р. Сохсоолох в зонах горнодобывающих предприятий Айхальского района Якутии / М.А. Хованская Н Использование и охрана водных ресурсов Центрально-Черноземного региона России : сб. науч. ст. — Воронеж, 2009 .— С. 77-81 .

5. Хованская М.А. Особенности загрязнения поверхностных вод в пос. Айхал (Саха-Якутия) / М.А. Хованская, И.И. Косинова // Материалы научной сессии Воронежского государственного университета. Секция экологической геологии .— Воронеж, 2009 .— Вып. 2. - С. 118-122.

6. Хованская М.А. Сравнительная характеристика естественных эколого-геологических условий Айхальского района Якутии и Северной Карелии / М.А. Хованская, И.И. Косинова // Материалы научной сессии Воронежского государственного университета. Секция экологической геологии .— Воронеж, 2009 .— Вып. 2.-С. 122-123.

7. Хованская М.А. Оценка эколого-геологической обстановки территории Айхальского района (Саха-Якутия) / М.А. Хованская // Обеспечение экологической безопасности в чрезвычайных ситуациях : материалы 4-й Междунар. науч.-практ. конф. (г. Воронеж, 12 дек. 2008 г.).— Воронеж, 2008 .— Ч. 4. - С. 110-113 .

8. Хованская М.А. Изучение эколого-геологических систем Айхальского горнопромышленного комплекса (Саха-Якутия) / М.А. Хованская // Материалы научной сессии Воронежского государственного университета. Секция экологической геологии .— Воронеж, 2010 .— Вып. 3. - С. 114-118 .

9. Хованская М.А. Трансформация речных систем в зонах горнодобывающей деятельности поселка Айкал (Саха-Якутия) / М.А. Хованская И Обеспечение безопасности в чрезвычайных ситуациях : материалы 5-й междунар. науч.-практ. конф., г. Воронеж, 16 дек. 2009 г. — Воронеж, 2009 .— Ч. 2. - С. 139-144 .

Ю.Хованская М.А. Классификация видов и уровней воздействий алмазной промышленности на компоненты природной среды на примере Айхальского горнопромышленного комплекса / М.А. Хованская // Материалы научной сессии Воронежского государственного университета. Секция экологической геологии .— Воронеж, 2011.—Вып. 4. - С. 97-101 .

П.Хованская М.А. Эколого-геохимическая оценка поверхностных водотоков Ала-кит-Моркокинского объекта поисковых и геолого-разведочных работ / М.А. Хованская , Н.А. Хованский // Экологическая геология: теория, практика и региональные проблемы : материалы 2-й междунар. науч.-практ. конф., 4-6 окт. 2011 г. — Воронеж, 2011 .— С. 506-507.

12.Хованская М.А. (Корнева, М.А.) Экологические последствия поисковых работ в условиях Крайнего севера / М.А. Корнева // Геологи XXI века : материалы 8 Всероссийской науч. конф. студентов, аспирантов и молодых специалистов, г.Саратов, 28-30 марта 2007 г. — Саратов, 2007 .— С. 45-46 .

13.Хованская М.А. (Корнева, М.А.) Экологическое воздействие трубки "Айхал" на окружающую среду (Якутия) / М.А. Корнева // Обеспечение экологической безопасности в чрезвычайных ситуациях : материалы 2-й междунар. науч.-практ. конф., 21 дек. 2006 г. — Воронеж, 2006 .— Ч. 2. - С. 20-23.

14.Хованская М.А. (Корнева, М.А.) Озера Якутии и их экологические проблемы / М.А. Корнева // Геологи 21 века : материалы 7 Всероссийской науч. конф. студентов, аспирантов и молодых специалистов, г.Саратов, 28-31 марта 2006 г. — Саратов, 2006 .— С. 116-118 . Лихеноиндикация как метод оценки экологического состояния горнодобывающих районов севера Якутии / М.А. Корнева, И.И. Косинова // Обеспечение экологической безопасности в чрезвычайных ситуациях : материалы 3-й междунар. науч.-практ. конф., 13 дек. 2007 г. — Воронеж, 2007 .— Ч. 3. -С. 157-160 .

15.Хованская М.А. (Корнева, М.А.) Характеристика техногенной нагрузки в пределах Айхальского района / М.А. Корнева // Материалы научной сессии Воронежского государственного университета. Секция экологической геологии .— Воронеж, 2008 .— С. 43-46 .

16.Хованская М.А. (Корнева, М.А.) Анализ аэрокосмомониторинга трубки "Айхал" (Якутия) / М.А. Корнева // Совершенствование наземного обеспечения авиации и современные аспекты РЭБ в тренажерах и тренажных системах : сб. материалов науч.-практ. конф., 14-16 нояб. 2006 г. — Воронеж, 2006 .— Ч. 1. - С. 123-126 .

П.Хованская М.А. (Корнева, М.А.) Особенности загрязнения снеговых отложений в зонах горнодобывающих предприятий Айхальского района Якутии / М.А. Корнева // Геологи 21 века : материалы 9 всерос. науч. конф. студ., аспирантов и молодых специалистов .— Саратов, 2008 .— С. 131-132 .

ООО «Альбион», г.Воронеж, ул. Станкевича, 4

Сдано в набор 13/02.2012 г. Подписано к печати 28.02.2012 г. 6 усл. печ. л. А4 формата Тираж 100 экз. Изд. Заказ № 12.

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Хованская, Мария Александровна, Воронеж

ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 12-11/106

На правах рукописи

1 АХ

ХОВАНСКАЯ МАРИЯ АЛЕКСАНДРОВНА

МЕТОДИКА ОЦЕНКИ КОМФОРТНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ В ГОРНОДОБЫВАЮЩИХ РАЙОНАХ В МЕСТАХ РАСПРОСТРАНЕНИЯ

ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ПОРОД.

специальность 25.00.36 — Геоэкология

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата географических наук

Научный руководитель доктор геолого-минералогических наук, профессор Косинова И.И.

Воронеж — 2012

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.................................................................................................................4

ГЛАВА 1. СТЕПЕНЬ ИЗУЧЕННОСТИ ПРОБЛЕМЫ.....................................9

1.1. Проблема влияния горнодобывающих предприятий на компоненты геоэкологической системы.......................................................................................11

1.2. Анализ существующих методик по экологическим оценкам горнодобывающих районов.....................................................................................16

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ КОМФОРТНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ В ГОРНОДОБЫВАЮЩИХ РАЙОНАХ В МЕСТАХ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ПОРОД...................22

2.1. Методика типизации эколого-геохимических аномалий загрязняющих элементов в компонентах природной среды..........................................................23

2.2. Оценка комфортности жизнедеятельности в горнодобывающих районах в местах распространения вечномерзлых пород......................................................30

ГЛАВА 3. ПРИРОДНЫЕ И ТЕХНОГЕННЫЕ ФАКТОРЫ ФОРМИРОВАНИЯ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ АЙХАЛЬСКОГО ГОРНОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА................35

3.1. Физико-географические условия территории Айхальского ГПК.................35

3.2. Характеристика почвенных отложений...........................................................41

3.3. Геологическое строение....................................................................................45

3.4. Геоморфология...................................................................................................53

3.5. Гидрогеологическая характеристика...............................................................64

3.6. Растительность и животный мир......................................................................66

3.7. Классификация техногенных факторов формирования геоэкологических

условий района исследований.................................................................................68

ГЛАВА 4. ОЦЕНКА КОМФОРТНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ТЕРРИТОРИИ АЙХАЛЬСКОГО ГПК КАК ТИПОВОГО ОБЪЕКТА ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНОЙ И ГОРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В РАЙОНЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ПОРОД......................................71

4.1. Геоэкологические исследования на территории Айхальского ГПК.............71

4.2. Оценка комфортности жизнедеятельности на территории Айхальского ГПК.............................................................................................................................77

4.3. Комплекс природоохранных мероприятий для горнодобывающих предприятий, расположенных в зоне распространения вечномерзлых пород. 107

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.....................................................................................................118

СПИСОК ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ..............................................126

ВВЕДЕНИЕ.

Актуальность исследований. Особенностью российской горнодобывающей деятельности является приуроченность крупнейших месторождений нефти, газа, драгоценных металлов, алмазов и других полезных ископаемых к районам уникальных природных условий, в частности районов распространения вечномерзлых пород. Это эндемичные территории, геоэкологические системы которых формируются в сложном взаимодействии абиотических и биотических компонент. Низкий уровень комфортности проживания населения в данных условиях в значительной степени зависит от климатических факторов. В современном понимании комфортность представляет собой состояние учета удобств и удовлетворений, обеспечивающих положительные психологические и физиологические ощущения человека в процессе трудовой деятельности [79]. Среди основных направлений обеспечения комфортности ведущими являются мероприятия по созданию искусственной инфраструктуры, удовлетворяющей требования человека в процессе жизнедеятельности. Основное противоречие состоит в ограниченности существующего подхода для районов горнодобывающей деятельности, расположенных в зоне вечной мерзлоты. Для них комфортность формируется также в зависимости от загрязнения природной среды. В этой связи под комфортностью следует понимать комплекс условий среды жизнедеятельности, включающей природные геоэкологические факторы и степень загрязнения компонентов геоэкологической системы (ГЭС). Так, техногенная отработка месторождений алмазов связана с формированием глубоких карьерных выемок (до 900 м) и значительным по масштабам воздействием на компоненты природной среды. Типичным примером горнодобывающих районов вечной мерзлоты является Айхальский горнопромышленный комплекс (ГПК). Здесь с 1955 года ведётся алмазодобыча открытым карьерным способом на трёх месторождениях, среди которых трубки «Айхал», «Сытыкан» и «Юбилейная». Полное вскрытие мерзлой толщи

приводит к дестабилизации гидро-, педо-, лито-, атмо- и биосфер района. Несмотря на широкий фронт геологоразведочных и горных работ, проводимых на территории Сибири, включая Айхальский ГПК, в настоящее время отсутствуют исследования по геоэкологической оценке их последствий. Следовательно, актуальность рассматриваемых в диссертационной работе проблем определяется оценкой трансформации компонентов природной среды как фактора формирования комфортности жизнедеятельности в горнодобывающих районах, расположенных в зоне вечной мерзлоты, и разработкой перспектив их оптимального развития в соответствии президентской программой по освоению северных территорий.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

4. Проведена оценка комфортности жизнедеятельности территории Айхальского ГПК как типового объекта геологоразведочной и горной деятельности в районе распространения вечномерзлых пород.

Научная новизна настоящей диссертационной работы заключается в следующих позициях:

3. Впервые проведена оценка комфортности жизнедеятельности территории Айхальского ГПК. Рекомендован комплекс природоохранных

мероприятий, обеспечивающий комфортность жизнедеятельности в горнодобывающих районах зоны распространения вечномерзлых пород, основанный на комплексе защитных, инженерных и охранных мероприятий.

Практическая значимость:

2. С помощью рассчитанных весовых коэффициентов уровней загрязнения различных компонентов ГЭС выявлены основные экологические мишени районов горнодобывающих комплексов зон вечномерзлых пород. К ним относятся атмосфера и донные отложения речных систем.

Апробация работы проведена в виде докладов на различных научных конференциях. Среди них научно-практическая конференция "Совершенствование наземного обеспечения авиации и современные аспекты

РЭБ в тренажерах и тренажных системах" (г. Воронеж, ВВВАИУ, 2006). Международная научно-практическая конференция «Обеспечение экологической безопасности в чрезвычайных ситуациях» (г. Воронеж, 2006, 2007, 2008, 2009). Научная сессия Воронежского государственного университета, секция экологической геологии, (г. Воронеж, 2008, 2009, 2010, 2011). Всероссийская научная конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов «Геологи XXI века» (г. Саратов, 2006, 2007, 2008, 2009). Материала научного журнала Вестник Воронежского государственного университета. Серия Геология (г. Воронеж, 2010, 2011).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 17 статей (в том числе 2 статьи в рецензируемых журналах, включенных в перечень ВАК РФ). Защищаемые положения.

1. Методика типизации эколого-геохимических аномалий загрязняющих элементов в компонентах природной среды.

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю доктору геолого-минералогических наук, профессору Ирине Ивановне Косиновой за неизменную поддержку, высококвалифицированные консультации и доброжелательное отношение на всех этапах работы.

Искреннюю признательность автор выражает коллективу кафедры экологической геологии, геологической службе АК «АЛРОСА», в особенности Ходжаеву Д.К., Дубровину Д.В. за внимание, помощь при сборе фактического материала и замечания, которые способствовали выполнению работы.

ГЛАВА 1. СТЕПЕНЬ ИЗУЧЕННОСТИ ПРОБЛЕМЫ.

Все последствия, связанные с отработкой месторождений полезных ископаемых, являются результатом взаимодействия природного и антропогенного факторов. Процессы жизнедеятельности человека формируют специфические геоэкологические системы, среди которых выделяются следующие классы:

1. Селитебный - территория, необходимая для проживания человека. Техногенные преобразования литосферы проявляются в виде снивелированного рельефа, деградированных почв, загрязненных водоносных горизонтов, замусоривания речных долин.

2. Промышленный - совпадает с селитебным. Системы данного класса отличаются высокой долей техногенно преобразованных экологических свойств литосферы.

3. Горнодобывающий - характеризуется максимально проявленными негативными геоэкологическими условиями, выражающимися в механическом, химическом и физическом преобразовании литосферы.

4. Агротехнический - характеризуется собственным набором преобразования литосферы (деградирование почвы, снижение гумусности, и общего плодородия почв).

5. Лесотехнический - играет одну из ведущих ролей в существовании биосферы. Систематизирующими факторами, несущими негативную экологическую нагрузку, являются уничтожение лесов в результате естественных и техногенных причин.

6. Водохозяйственный - формируется в результате техногенных воздействий, выражающихся в виде строительстве искусственных водоемов (прудов, водохранилищ), создании оросительных систем и техногенных водотоков, эксплуатации водозаборных и дренажных сооружений. В результате данного воздействия формируются депрессионные воронки, происходит уничтожение водоносных горизонтов [54].

Территории распространения вечномерзлых пород являются уникальными, т.к. формирование геоэкологической ситуации заключается в сложном взаимодействием абиотических и биотических компонент. Несмотря на тот факт, что зона вечномерзлых пород занимает более 60% территории Российской Федерации (Рисунок 1), в настоящее время отсутствуют исследования по геоэкологической оценке последствий различных видов горнодобывающей деятельности.

Рисунок 1 - Карта распространения вечномерзлых пород на территории России [83].

Современное горнодобывающее производство характеризуется интенсивным использованием природных ресурсов, нарастанием отходов и ухудшением качества окружающей среды.

1.1. Проблема влияния горнодобывающих предприятий на компоненты

геоэкологической системы.

Проблема влияния горнодобывающих предприятий на компоненты геоэкологической системы (ГЭС) изучается достаточно длительное время. В 1999 году И.И.Косинова в своей диссертационной работе рассмотрела вопросы влияния Курской магнитной аномалии на окружающую среду, указав на произошедшие изменения и их результаты.

Э. А. Чередниковым [160] и соавторами (КузГТУ) было изучено геоэкологическое воздействие взрывных и горнодобывающих работ на природно-техногенные системы на шахтах Кузбасса, в результате которых происходит нарушение или полное уничтожение почвенного покрова, нарушение гидрогеологического баланса и как следствие дефицит в водоснабжении, а также землетрясения. Акцент сделан на образование аварийно опасных концентраций газа и пыли в горных выработках.

Исследования Яблонской Д. А. [159] посвящены оценке влияния геологоразведочных работ на окружающую среду. Были определены площади механических нарушений различной интенсивности и их отношения к общей площади изученных золоторудных месторождений. Отвалы канав и штолен были обозначены как основные источники техногенного загрязнения. Причём, состав химических элементов, концентрирующихся в отвалах канав на золоторудных месторождениях практически идентичен составу природных геохимических аномалий в почвах. Влияние алмазодобывающей промышленности на окружающую среду рассмотрено в работах E.H. Чемезова. В итоге выяснено, что валовые выбросы загрязняющих веществ в атмосферу 52 предприятий горнодобывающей промышленности составляют около 9,1% суммарных выбросов промышленности республики Саха-Якутия [164].

В исследованиях В.В. Ходулова отображено влияние загрязнения рек Западной Якутии предприятиями алмазодобывающей промышленности и урбанизированными территориями на экологию рыб. При этом основное

внимание в работе сосредоточено на рассмотрении характера накопления в органах рыб тяжелых металлов и частоты встречаемости морфологических аномалий, изменения спектра питания и темпа роста рыб на участках водотоков с разной степенью воздействия. Получены материалы по содержанию металлов в органах рыб. В�

Информация о работе

Хованская, Мария Александровна
кандидата географических наук
Воронеж, 2012
ВАК 25.00.36

Диссертация

Методика оценки комфортности жизнедеятельности в горнодобывающих районах в местах распространения вечномерзлых пород - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы