Оценка воздействия техногенных массивов на природную среду в горно-промышленных регионах

Пашкевич, Мария Анатольевна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Оценка воздействия техногенных массивов на природную среду в горно-промышленных регионах
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Оценка воздействия техногенных массивов на природную среду в горно-промышленных регионах"

На правах рукописи РГБ ОД

ПАШКЕВИЧ Мария Анатольевна 1 9 ФЕВ 2001

ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ ТЕХНОГЕННЫХ МАССИВОВ

НА ПРИРОДНУЮ СРЕДУ В ГОРНО-ПРОМЫШЛЕННЫХ РЕГИОНАХ

Специальность 25.00.36 -Геоэкология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2001

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном горном институте им.Г.В.Плеханова (техническом университете).

Научный консультант -доктор технических наук, профессор

В. СЛитвиненко

Официальные оппоненты. доктор технических наук, профессор

Ведущее предприятие-. ОАО «Механобр-техника».

Защита диссертации состоится 1 марта 2001 г. в 13 ч 15 мин на заседании диссертационного совета Д 212.224.06 в Санкт-Петербургском государственном горном институте им. Г.В.Плеханова по адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2, зал № 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института.

Автореферат разослан 31 января 2001 г.

доктор геолого-минералогических наук, профессор

ВЛ.Рудник

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ диссертационного совета профессор хП /

Э.И.БОГУСЛАВСКИЙ

?//,/Й 9 О

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Интенсивное развитие промышленности, быстрый рост городов и промагломераций приводит к накоплению отходов, значительная доля которых относится к горнодобывающей и горно-перерабатывающей отраслям промышленности. Складирование этих отходов ведет к возникновению на территориях площадью более 4 млн.га неблагоприятных экологических ситуаций, проявляющихся в ухудшении санитарно-гигиенической обстановки, нарушении и видоизменении естественных ландшафтов, а также утрате природных ресурсов. Так, в 2000 году площадь нарушенных горными работами земель на территории России составила 1282 тыс. га, из них более 10% приходится на хранилища твердых отходов. Около 20% техногенных гидрогеохимических ореолов и потоков связано с проникновением загрязняющих веществ в природные воды из накопителей отходов.

Резолюцией 42/186-187 Генеральной ассамблеи ООН и решением Всемирной комиссии по окружающей среде и развитию декларируется «...правительства, компании, предприятия, частные лица должны способствовать сокращению отрицательных воздействий на природную среду причиняемых потенциально вредными веществами,... продолжать разработку и внедрение в практику критериев и процедур для количественного определения, мониторинга и оценки ущерба наносимого окружающей среде и здоровью человека».

Реализация рекомендаций Второй Международной конференции ООН по окружающей среде и развитию требует усиления государственного контроля за использованием и охраной земельных и водных ресурсов на основе широкомасштабного внедрения передовых методов контроля их состояния, разработки экологических нормативов и требований при использовании вод и земель. В связи с этим возникает необходимость разработки новых методов оценки риска негативного воздействия техногенных массивов на различные компоненты природной среды.

Изучение и классификация техногенных массивов, оценка риска воздействия на природную среду позволяет минимизировать их негативное влияние путем целенаправленного выбора типа и конструкции хранилищ для проектируемых предприятий, разработки комплекса мероприятий по оздоровлению и рекультивации территорий,

находящихся в зоне техногенного воздействия, сокращая расходы на строительство и эксплуатацию хранилищ.

Наиболее значительной техногенной нагрузке подвергается природная среда в районах складирования сульфидсодержащих отходов. Вследствие окисления сульфидной серы происходит формирование кислых дренажных вод и, соответственно, лито- и гидрогеохимических ореолов загрязнения с крайне низкими значениями показателя pH. Это приводит к полному уничтожению растительности, трансформации состава покровных отложений, поверхностных и подземных вод. До настоящего времени процедура моделирования этого процесса была крайне трудоемкой и малодостоверной. Поэтому необходимо создание и внедрение экспресс-методов оценки риска воздействия сульфидсодержащих отходов на приповерхностные отложения и природные воды.

Проблемы формирования хранилищ отходов нашли отражение в трудах ученых и специалистов различных стран (Гальперин A.M., Демин A.M., Моторина JI.B., Томаков П.И., Ферстер В., Шеф Х.Ю.). Большое внимание уделялось вопросам определения инженерно-геологических характеристик отвалов и хвостохранилищ (Фисенко Г.Л., Мосейкин В.В., Певзнер М.Е.), водной миграции загрязняющих компонентов с территории хранилищ отходов (Миро-ненко В.А., Плотников Н.И., Гавич И.Н.). Делались попытки оценить риск воздействия техногенных массивов на приповерхностные отложения (Фишер В., Кехлинг Р.). Тем не менее, несмотря на высокую экологическую опасность техногенных массивов комплексной количественной оценки их воздействия на компоненты природной среды не проводилось.

Основные положения диссертации базируются на результатах исследований и разработок, проведенных автором в 1985-2000 гг. в Санкт-Петербургском государственном горном институте (техническом университете), в период работы (1994-1995 гг.) в Высшей Геологической школе Нанси (Франция) и Льежском Университете (Бельгия) в 1996-1997 гг.

«Государственная поддержка интеграции вузовской и фундаментальной науки», межвузовской научно-технической программой «Экологически чистое горное производство», отраслевыми программами.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ - обеспечить экологически безопасное складирование отходов горно-металлургического производства на основе оценки риска воздействия техногенных массивов на природную среду и сократить затраты на предотвращение и ликвидацию экологически неблагоприятных последствий.

ИДЕЯ РАБОТЫ: выбор рациональных природоохранных мероприятий при воздействии техногенных массивов на компоненты природной среды осуществляется с учетом степени риска и величины эколого-экономического ущерба.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ: анализ ландшафтно-геохимической обстановки, сложившейся под воздействием интенсивной техногенной нагрузки в районах складирования отходов, изучение процессов формирования ореолов и потоков загрязнения;

районирование техногенных массивов на территории Российской Федерации;

моделирование процессов альтерации различных типов твердых отходов и разработка экспресс-методов прогноза формирования кислых вод сульфидсодержащими породами;

создание методики оценки экологической опасности техногенных массивов, разработка методов экономически целесообразного и безопасного складирования отходов;

разработка способов и средств защиты природной среды от воздействия складированных отходов.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ:

1. Формирование структуры атмо-, лито-, гидрогеохимических ореолов и потоков загрязнения различной контрастности в районах воздействия техногенных массивов определяется типом их образования, количеством и свойствами заскладированных отходов, уровнем природной и технической защищенности компонентов окружающей среды.

2. Оценка негативного воздействия техногенных массивов на природную среду, с достаточной для практических целей точностью,

должна производиться с учетом гранулометрического, химического, минерального составов отходов; мощности и фильтрационных свойств зоны аэрации; миграционной способности и токсичности загрязнителей; интенсивности протекания физико-химических процессов трансформации составов дренажных, подземных и поверхностных вод; конструктивных особенностей хранилищ.

3. Экологическая опасность техногенных массивов сульфид-содержащих пород адекватно оценивается методом кислотной индикации, позволяющим по значениям формируемых породой кислотного потенциала и потенциала нейтрализации, прогнозировать срок появления кислых дренажных вод, размеры и контрастность лито- и гидрогеохимических ореолов загрязнения.

4. Экологический риск воздействия техногенных массивов на природную среду является количественной характеристикой их опасности, выражается суммарной величиной рисков негативных воздействий на различные компоненты природной среды и определяет выбор рациональных систем защитно-дренажных сооружений, схем расположения мониторинговой сегги, типа рекультивации, сроков проведения природоохранных мероприятий.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ. Общей методологической основой работы является системный подход, включающий анализ и научное обобщение фундаментальных исследований отечественных и зарубежных авторов в области применения интегральных показателей к оценке воздействия хранилищ отходов на компоненты природной среды.

В качестве основных методов исследований использовались системно-структурный анализ строения техногенных массивов, ореолов и потоков загрязнения в районах складирования отходов, аналитические, минералогические, петрографические, экспериментальные работы в полевых и лабораторных условиях, методы интерпретации этих экспериментов, методы математической статистики, аналогового и численного моделирования, районирования. Кроме того, выполнен комплекс экспериментальных исследований процесса формирования кислых дренажных вод различными породами с последующей проверкой результатов путем их сопоставления с данными полученными другими методами и натурными исследованиями.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА:

выявлены закономерности формирования атмо-, лито- и гидрогеохимических ореолов и потоков загрязнения различной контрастности в районах воздействия техногенных массивов в зависимости от типа их образования, количества и свойств заскладированных отходов, уровня природной и технической защищенности компонентов природной среды;

обоснован новый количественный показатель вероятностей экологических ущербов компонентам природной среды - коэффициент риска, определяемый фильтрационными свойствами пород основания техногенного массива, мощностью зоны аэрации, интенсивностью пыле-выделения с поверхности техногенного массива;

предложен новый подход к определению негативного воздействия техногенных массивов на компоненты природной среды, базирующийся на количественной многофакторной оценке риска воздействия как величины вероятного эколого-экономического ущерба;

установлены закономерности формирования кислых дренажных вод сульфидсодержащими отходами в зависимости от их гранулометрического, минерального и химического составов, степени кристаллизации сульфидных минералов, времени и условий складирования отходов, интенсивности гипергенных преобразований; доказаны связи кислотного и нейтрализующего потенциалов сульфидсодержащих пород с вероятностью формирования кислых дренажных вод.

ДОСТОВЕРНОСТЬ НАУЧНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ, ВЫВОДОВ И РЕКОМЕНДАЦИЙ обеспечивается применением современных методов анализа, привлечением обширных статистических данных по горнодобывающим и горноперерабатывающим отраслям промышленности и Министерству природных ресурсов России, корректностью аналитических и численных методов исследований, сходимостью полученных результатов с исследованиями других авторов, а также положительным опытом практического использования разработок.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ: выполнена оценка контрастности ореолов и потоков загрязнения, формирующихся в районах воздействия различных типов техногенных массивов;

разработаны методические основы количественной оценки экологической опасности техногенных массивов, позволяющие повысить эффективность природоохранных мероприятий, сократив затраты на строительство, эксплуатацию, организацию мониторинговой сети, оздоровление и ре^льтивацию территорий в районах складирования отходов;

выполнено эколого-экономическое обоснование безопасного складирования отходов в целях снижения экологической нагрузки в районах техногенных массивов на основе комплексной оценки экологического риска;

проведено районирование техногенных массивов на территории Российской Федерации, как объектов повышенной опасности;

разработан оригинальный экспресс-метод кислотной индикации, позволяющий с высокой достоверностью прогнозировать экологическую опасность сульфидсодержащих техногенных массивов;

обоснованы методические рекомендации по выбору рациональных систем защитно-дренажных сооружений, схем расположения мониторинговой сети, сроков проведения природоохранных мероприятий.

ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА работы заключается в постановке цели, задач и разработке методологии исследования, в личном участии в проведении основной части комплекса исследований; в разработке универсальных обобщенных показателей, методов их расчета, моделей техногенного воздействия хранилищ отходов; в обосновании и разработке методологии оценки риска негативного воздействия техногенных массивов на природную среду; в теоретическом и экспериментальном исследовании процессов формирования кислых дренажных вод при складировании сульфидсодержащих отходов и во внедрении методических разработок в Льежском Университете (Бельгия).

РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ: научные и практические результаты работы используются в учебном процессе при подготовке специалистов горногеологического профиля в Санкт-Петербургском государственном горном институте (техническом университете) им. Г.В.Плеханова при чтении лекций по дисциплинам: «Экология», «Геохимия окружающей среды», «Экологический мониторинг», а также при чтении курса «Экология» в Высшей геологической школе г.Нанси (Франция) и Льежском Университете (Бельгия);

результаты исследований использовались при подготовке учебных пособий «Экология», «Геохимия окружающей среды», «Природопользование», «Ecologie»;

под непосредственным руководством автора проведено внедрение методик по оценке рисков негативного воздействия техногенных массивов в деятельность экспертного центра при Льежском Университете (Бельгия) для проведения экологических экспертиз сульфидсодержащих хранилищ отходов;

разработанные технические предложения по оздоровлению, рекультивации, мониторингу техногенных массивов внедрены при проектировании природооохранных мероприятий на Lmt «Hydrome-tal», Lmt «Carrière Lemaire» (Бельгия), ОАО «Фосфаты», Лениногор-ском ГОК, ОАО «Североникель».

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные и отдельные положения работы, разработанные в процессе её выполнения докладывались и обсуждались на Международных, Российских и иного уровня научных, научно-технических конференциях, совещаниях, симпозиумах, в том числе: Международных симпозиумах «Горное оборудование, переработка минерального сырья, новые технологии, экология» (г.С-Петербург, 1996 г., 1997 г.), Международных конференциях «Экология и развитие Северо-Запада России» (г.Санкт-Петербург, 1998 г., 1999 г., 2000 г.), Международной конференции «Культура России в переломную эпоху» (г.Санкт-Петербург, 1997 г.), Международной конференции «Белые ночи» (г.Санкт-Петербург, 1999 г.), на конференции «Научно-педагогическое наследие проф. И.И.Медведева» (г.С-Петербург, 1999 г.), на симпозиуме «Молодые ученые - экологии города» (г.Санкт-Петербург, 1997 г.), на научных конференциях МГТУ «Неделя горняка» (г.Москва, 1998 г., 1999 г., 2000 г.).

ПУБЛИКАЦИИ: По теме диссертации опубликовано 34 печатных работы, в том числе 1 монография , 1 авторское свидетельство и 5 учебных пособий.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ.

Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения, изложена на 354 страницах машинописного текста, содержит 75 рисунков, 84 таблицы, список использованной литературы из 210 наименований.

Автор выражает глубокую благодарность профессору, д.т.н. Литвиненко B.C. за методическую и организационную помощь в подготовке данной работы, профессору Шувалову Ю.В. за постоянное внимание и ценные советы, профессору Шуйскому В.Ф. за научные консультации и сотрудничество при проведении исследований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. Формирование структуры атмо-, лито-, гидрогеохимических ореолов и потоков загрязнения различной контрастности в районах воздействия техногенных массивов определяется типом их образования, количеством и свойствами заскладнрован-ных отходов, уровнем природной н технической защищенности компонентов окружающей среды.

Горнодобывающая и горноперерабатывающие предприятия являются одним из наиболее интенсивных источников загрязнения природой среды твердыми отходами, составляющими более 90% объема добываемого минерального сырья. Результатом такого воздействия является образование техногенных массивов - геологических структур, сложенных породами или наносами антропогенного генезиса, отличающихся по своему составу (химическому, гранулометрическому, бактериологическому) и свойствам (физико-механическим, фильтрационным, сорбционным и пр.) от фоновых пород их вмещающих, формы и размеры которых определяются преимущественно технологическими процессами.

По генезису техногенные массивы предлагается классифицировать по трем группам (рис.1) насыпные массивы; намывные массивы; техногенные наносы.

Характерными особенностями насыпных техногенных массивов являются: нарушенность структуры пород в теле насыпи, обусловливающая снижение прочности по сравнению с естественным залеганием и увеличение фильтрационных свойств отложений, существенное изменение прочности пород насыпей во времени, нарушение водного баланса территории, попадание на поверхность земли, в зону гипергенеза глубинных пород, залегающих в иной кислотно-щелочной и окислительно-восстановительной обстановке, что приводит к выщелачиванию из них вредных веществ.

Намывные массивы являются объектами повышенной эко-

логической опасности с учетом возможностей загрязнения воздуха, подземных и поверхностных вод, почвенного покрова на обширных территориях. При традиционной технологии намыва во внутренних зонах гидроотвалов и хвостохранилищ формируются мощные (до 50-100 м) толщи тонкодисперсных материалов, находящихся в течение десятилетий в неуплотненном состоянии , что определяет их низкую несущую способность и исключает возможность использования намывных территорий.

Техногенные наносы представляют собой маломощные техногенные массивы, имеющие большую протяженность или площадь. Техногенные наносы формируются на территориях крупных промышленных центров, вследствие газо - и пылевоздушных организованных и неорганизованных выбросов промышленных, сельскохозяйственных предприятий, транспорта в атмосферу.

Формирование загрязненных донных отложений водных объектов является результатом осаждения взвешенных в воде механических, коллоидных примесей, химических осадков сбросов промышленных, коммунально-бытовых и сельскохозяйственных предприятий в поверхностные воды.

Результатом техногенного преобразования состава приповерхностных отложений, поверхностных и подземных вод, атмосферного воздуха служит изменение баланса вещества в литосфере, гидросфере (наземной и подземной), атмосфере, что приводит к образованию лито- и гидрогеохимических ореолов и потоков загрязнения, атмохимических ореолов загрязнения. Предлагается трактование ореолов и потоков загрязнения как формирующихся при поступлении вещества в ландшафт ореолов и потоков рассеяния в той или иной среде, обусловленных техногенными процессами.

Проведение комплексной экологической экспертизы районов расположения техногенных массивов (опробование, химический анализ заскладированных отходов, почв, дренажных и подземных вод, атмосферного воздуха, растительности) позволило исследовать распределение содержаний загрязняющих компонентов в плане и в разрезе для различных сред их аккумулирующих и установить структурные закономерности формирования ореолов и потоков.

ТЭ

к >6*

о Я X

2 ра о о

а о ш

Грунты природного происхождения с нарушенной естественной структурой

Минеральные отходы промышленного производства

Твердые бытовые и промышленные отходы

Гидравлически укладываемые грунты природного происхождения с нарушенной естественной структурой

Гидравлически укладываемые минеральные отходы: хвосты, шламы, золы

Гидравлически укладываемые бытовые отходы

Закачка токсичных пульпообразных отходов

Переотложенные воздушным путем твердые минеральные отходы, выпадения осадков

Переотложеиные водным путем твердые минеральные отходы, техногенные осадки

Искусственные почвы

3 я я Е о

о Я а И

Исследование процессов трансформации составов различных сред на территории складирования отходов, переработки свин-цово-цинковых руд Ьпгё "Нус1готе1аГ позволило выявить структуру техногенных литохимических орелов, контрастных по свинцу, цинку, мышьяку и установить, что спектр и содержание загрязняющих природную среду компонентов определяются технологическими особенностями обогащения свинцово-цинковых руд. Сравнительный анализ химического состава отходов в хранилищах показал, что содержание металлов в руде приводит к увеличению потерь полезных компонентов в отходах.

По результатам опробования атмосферного воздуха и почвен-но-растительного покрова в зоне техногенного воздействия хранилищ были оконтурены атмохимические и литохимические ореолы загрязнения, формирующиеся в результате пылесдувания тонкодисперсных частиц с поверхности массивов. Установлено, что в радиусе 15-20 км от границы хранилищ происходит превышение пороговых содержаний свинца (до1500 мг/кг сухой почвы), цинка (до 1800 мг/кг сухой почвы), мышьяка (до 60 мг/кг сухой почвы) в почве, приводящее к более чем двухкратному снижению продуктивности и потере качества сельскохозяйственной продукции (табл.1).

Таблица 1

Концентрация свинца в листьях (числитель) и корнях (знаменатель)

редиса, выращенного при различном содержании свинца в почве

Расстояние от техногенного массива, м Почва, мкг/г сухой массы Атмосфера, мкг/м3 Ткань, мкг/г сухой массы

12 82 2,32 16,4 0,7

36 45 1,71 10,8 0,8

155 27 1,07 4,8 0,8

Проведение гидрохимического опробования и анализа проб дренажных и подземных вод показало, что вследствие низкой изоляции горизонта грунтовых вод, происходит их метаморфизация в направлении формирования сульфатных вод с минерализацией до 2,5г/л, обогащенных тяжелыми металлами: цинком (до 65 мг/л), свинцом (до 5,8 мг/л), кадмием (до 3,2 мг/л) и образование гидрохимического ореола загрязнения на территории более 20 га. Формирование

техногенного ореола в грунтовых водах связано с инфильтрацией атмосферных осадков, вымывающих из заскладированных отходов, загрязняющие компоненты. В результате проведения режимных наблюдений за составом и уровнем подземных вод было установлено, что удельное количество поступающих в водоносный горизонт дренажных вод определяется разностью методу среднегодовым количеством осадков и испарением, степенью естественной и технической защищенности водоносного горизонта от загрязнения.

Под естественной защищенностью подземных вод от загрязнения понимается степень перекрытости водоносных горизонтов отложениями, прежде всего слабопроницаемыми, препятствующими проникновению в него загрязняющих веществ с поверхности земли. Оценка степени защищенности дается на основе учета мощности, строения, вещественного состава и фильтрационных свойств пород зоны аэрации.

Под технической защищенностью подземных вод от загрязнения понимается степень изоляции техногенных массивов от подземных вод специальными дренажно-защитными сооружениями.

Геологические исследования проводились на качественно различных объектах - хвостохранилшцах отходов обогащения, несплани-рованных и рекультивированных отвалах Ьпй "НускотеЫ", ОАО «Фосфорит»,ОАО «Норильский никель», Ьпй "Ьешай-е" и др., свалках бытового мусора, техногенных наносов, формирующихся в районах г.Санкт-Петербурга, гЛьежа и Ленинградской области.

Сравнительный анализ результатов обследования техногенных массивов различного генезиса позволил выявить закономерности изменения геологической среды, заключающиеся в следующем:

• техногенный массив является литохимическим ореолом загрязнения;

• в зоне воздействия техногенного массива, вледствие пылесдува-ния и газовыделения с его поверхности происходит формирование атмохимических и переотложенных литохимических ореолов и связанные с ними нарушения и загрязнения почвенного покрова, растительности и пр.;

• временными и постоянными потоками из техногенного массива выносятся и переотлагаются горные породы, что служит причиной формирования гидро- и литохимических потоков загрязнения;

• инфильтрация атмосферных осадков, поверхностных и подземных вод через техногенные отложения приводит к формированию гидрогеохимических ореолов и потоков загрязнения;

• в результате ветровой и водной эрозии происходят потери минерального сырья из отходов, заскладированных в техногенном массиве.

Анализ метаморфизации состава приповерхностных отложений природных вод, атмосферного воздуха позволил выявить свойства заскладированных отходов, определяющие процессы формирования ореолов и потоков загрязнения в районах воздействия техногенных массивов: физические (масса, агрегатное состояние, плотность, летучесть, вязкость, сорбционная способность, способность к ионному обмену, температура воспламенения, пределы взрывоопасное™); химические (содержание в отходах загрязняющих веществ, форма молекул, валентность, строение электронной оболочки, потенциал ионизации основных загрязнителей, растворимость, реактивность с водой, почвой, грунтами, устойчивость, способность к деградации (биологической или химической), изменчивость поведения в различных кислотно-щелочных и окислительно-восстановительных условиях); токсикологические и гигиенические (токсичность, канцерогенность, запах, цвет, способность накапливаться в биологических средах, синергичность).

Проведение экспериментальных исследований на опытных площадках и в лабораторных условиях позволило выявить факторы миграции загрязняющих компонентов, определяющие структуру и контрастность техногенных орелов и потоков:

- внешние (температура, давление, окислительно- восстановительные и кислотно-щелочные условия, химический состав отходов, подстилающих и перекрывающих отложений, геологические, геоморфологические, гидрологические, гидрогеологические особенности территории складирования отходов и близлежащих территорий);

- внутренние (валентность, строение электронной оболочки, потенциал ионизации, сродство к электрону, способность давать соединения различной растворимости, летучести, твердости.

Установлено, что на формирование ореолов и потоков загрязнения в различных геосферах, влияют следующие факторы:

• температура и давление для атмосферы и литосферы;

• параметры рН, ЕЬ, химические связи, гравитационные свойства для гидросферы.

Загрязнения распространяются по одному, последовательно, или одновременно по нескольким направления и аккумулируются в различных средах (рис.2.).

2. Оценка негативного воздействия техногенных массивов на природную среду, с достаточной для практических целей точностью, должна производиться с учетом гранулометрического, химического, минерального составов отходов; мощности и фильтрационных свойств зоны аэрации; миграционной способности и токсичности загрязнителей; интенсивности протекания физико-химических процессов трансформации составов дренажных, подземных и поверхностных вод; конструктивных особенностей хранилищ.

Несмотря на высокую экологическую опасность техногенных массивов до настоящего времени не существует методов комплексной количественной оценки их воздействия на компоненты природной среды, базирующихся на общепринятых критериях опасности для объектов экологической защиты - атмосферного воздуха, природных вод, приповерхностных отложений, биотических компонентов, человека.

Как правило, экспертиза техногенного воздействия хранилищ отходов основывается на методах выборочных проб или производится по валовому содержанию загрязняющих веществ в массиве, что порождает ошибочные оценки сложившейся ситуации.

Основным недостатком существующих процедур исследования опасности отходов является определение уровня их загрязнения по концентрации или валовому содержанию загрязняющих веществ без учета их физико-химических свойств и свойств пород, на которые производится складирование отходов.

Исследования по оценке негативного воздействия техногенных массивов на природную среду проводились, исходя из следующих положений:

• заскладированные отходы разнообразны по своему составу и свойствам, содержат загрязняющие компоненты различной вредности;

• хранилища отходов, отвалы, загрязненные территории определяют собой потенциальный, высокий и продолжительный риск за-

грязнения подземных и поверхностных вод, которые используются для питьевого водоснабжения, хозяйственно-бытовых и рыбохозяйст-венных нужд, ирригации;

Источник загрязнения V

Техногенные массивы

Миграция загрязняющих_ веществ

Воздушная

Биохимическая

Водная

Аккумулирующие загрязняющие вещества среды

Почва, приповерхносшые отложения

Пыль

Интоксикация

Рецептеры

Органы дыхания

Питьевая вода

Растительность

Пища

Прямой контакт

Органы пищеварения

Кожа

Человек, животные

Рис.2.Схема воздействия техногенных массивов на природную среду

• техногенные массивы представляют опасность загрязнения воздуха пылью и газообразными продуктами биодеградации отходов;

• кроме токсической опасности загрязнения воздуха, ряд техногенных массивов является взрыво- и пожароопасными;

• техногенные массивы могут представлять опасность прямого контакта человека с заскладируемыми отходами при попадании вредных веществ на кожу и при вдыхании токсичных веществ, выделяющихся с поверхности хранилища;

• техногенные массивы могут представлять опасность загрязнения приповерхностного слоя, культивированных на нем растений, интоксикации людей и животных после некачественно проведенной рекультивации;

• техногенные массивы провоцируют нарушение стабильности поверхности и негативные ландшафтные преобразования.

Исследования негативного воздействия техногенных массивов на воды позволило установить, что формирование дренажных вод и миграция загрязняющих компонентов в подземных водах определяется физико-химическими процессами метаморфизации природных и технических вод, отходов, пород зоны аэрации и водо-вмещающих пород.

С одной стороны, при поступлении в водоносные горизонты дренажных вод, отличающихся от пластовых, происходит концентрирование вещества на породе за счет его выпадения из раствора, с другой — при попадании в область интенсивного водообмена техногенных пород имеет место растворение осажденных на минеральной фазе солей.

Процессы растворения являются главенствующими в формировании техногенных гидрогеохимических ореолов и потоков на территориях складирования отходов хранилищ.

Проведенные исследования отходов обогащения фосфатного сырья позволили установить, что в результате углекислотного выветривания и диспергации породы происходит растворение атмосферными водами кальцита и переход соединения фосфора и фтора в коллоидное состояние. Так, за 8-летний период наблюдений в водных вытяжках из выветривающихся отходов рудопромывки фосфатного сырья произошло 10-кратное увеличение концентраций фосфора и фтора.

Процессы выветривания приводят к деструкции минерального скелета техногенных отложений и образованию водорастворимых соединений Са2+, К+ - в выветренных породах происходит

полугорное превышение значений суммы обменных катионов над значениями общей емкости поглощения.

Сорбционные процессы играют важнейшую роль в мето-морфизации состава загрязненных вод, способствуя их самоочищению. Лабораторные и натурные эксперименты на различных техногенных массивах позволили выявить, что изолирующие свойства пород зоны аэрации по отношению к вредным веществам определяются следующими факторами: состоянием и концентрацией каждого отдельного вредного вещества; физическими и химическими свойствами дренажных и инфильтрующихся атмосферных вод; активной поверхностью глинистых минералов; эффективной пористостью пород; соотношением объемов фильтрационных и грунтовых вод; мощностью и фильтрационными свойствами пород, определяющих защищенность грунтовых вод (рис.3.). Для большинства вредных веществ органического происхождения при нормальном температурном режиме и давлении связные грунты, особенно глины, служат катализатором таких химических реакций, как окисление, восстановление или гидролиз, нейтрализация.

Количественная оценка процессов самоочищения производится уравнением первого порядка, описывающим кинетику мономолекулярных процессов.

С, = С0 ехр(£, +к2+к3 +...+кпУ (1)

1 С

или к = к^+к2+к3+...+ к„=-]п—, (2)

( С,

где к^,к2,къ,кп - константы скорости протекания отдельных процессов

самоочищения (адсорбции, ионного обмена, осаждения и т.п.), 1 - время самоочищения, С0, С, - начальная и конечная концентрации загрязняющего вещества, к - константа скорости самоочищения.

В уравнениях 1, 2 используется гипотеза об аддитивности перечисленных процессов. Это допущение обуславливается, во-первых, отсутствием сведений о взаимном влиянии процессов; во-вторых, достаточной для практических целей точностью аппроксимации процесса самоочищения природных вод.

Опасность загрязнения поверхностных вод определяется временем достижения водоема (водотока) загрязненными водами,

расходом загрязненных подземных вод, разгружающихся в водоем или водоток, количеством загрязняющих веществ, сносимых в реку разгружающимися подземными водами. Исследование воздействия техногенных массивов на атмосферный воздух и земли дало возможность установить общие закономерности газо- и пылевыделения с поверхности техногенных массивов.

Рис.3. Зависимость защищенности от мощности зоны аэрации (м) и коэффициента фильтрации (м/суг) подстилающих хранилище отложений

Важными факторами, определяющими газовыделение, являются состав и объем отходов в техногенных массивах, а также состав смесей веществ в сочетании с продуктами их химического взаимодействия, содержание воды и гигроскопичность, неоднородность и плотность тела массива, физические и химические свойства газов и паров, режим давления и температуры, механизм абсорбции и диффузии, пористость, газопроницаемость поверхностей и экранирующих слоев, дренажи, климатические условия.

Процесс распада органических веществ в отходах определяется качеством и количеством заскладированных отложений, условиями и временем их складирования.

Защищенность

зоны аэрации

00,8-1 00,6-0,8 □0,4-0,6 00,2-0,4 □0-0,2

По мере поглощения кислорода в техногенном массиве развиваются различающиеся в пространственно-временном отношении процессы газовыделения и, в конечном итоге, образуется метан.

Процесс газообразования в целом описывается следующей формулой

С,=Ое(1-е"й), (3)

где Се - общий объем газа (м3/т) на момент времени I = 0; <7, - объем газа в настоящий момент 1 (м/т); к - постоянная реактивности или разложения (¡/год).

Для определения общего объема газообразования на свалке и его развития во времени используются графоаналитические зависимости. Усредненно, на стадии стабильного образования метана, происходит выделение 45-55 % СН4; 45 % С02; 1 % вредных веществ. Вредные вещества в зависимости от состава заскладирован-ных отложений представлены углеводородами и их окислами (спирты, сложные эфиры, кетоны и т.д.), галогенизированными углеводородами (дихлорэтан, тетрахлорэтан и т.д.), а также сероводородом. Пылевыделение при сдувании частиц с поверхности техногенного массива определяется эмпирической формулой в зависимости от скорости ветра (К]), профиля поверхности (К3), степени защищенности площадки от внешних воздействий (К2), эффективности применяемых средств пылеподавления (т|).

Результаты исследования процессов пылевыделения на опытных площадках Ьпй "Нус1готе1аГ показали, что прогнозы, сделанные для слабопылящих поверхностей по общепринятой зависимости, подтверждаются с высокой степенью достоверности (± 5 10%). Для средне- и высокопылящих поверхностей техногенных массивов достоверность прогнозов снижается, что указывает на необходимость ввода в формулу корректирующего коэффициента К4, учитывающего влияние гранулометрического состава приповерхностных отложений техногенных массивов на пылевыделение:

Мтм= 31,5 • К, • К2 - К3 • К4 • (1 - т|') • КГ1, т/год. (4)

Систематизация факторов негативного воздействия техногенных массивов приводится в таблице 2.

Таблица 2

Факторы негативного воздействия техногенных массивов _на компоненты природной среды_

Группа, подгруппа Фактор

1. Общее количество заскла-дированных вредных веществ, их физическое состояние и свойства.

1.1. Физическое состояние загрязнителей. Твердое, жидкое или газообразное. В виде суспензий или эмульсий.

1.2. Реактивность загрязнителей. Загрязняющие вещества Инертные. Стойкие. Полностью разложившиеся. Не полностью разложившиеся: - с образованием токсических продуктов, - без образования токсических продуктов

1.3. Токсичность загрязнителей Высокая (I класс опасности) Средняя (II класс опасности) Низкая

1.4.Самоочшцение от загрязнителей Выпадение в осадок Сорбция (ад-, аб-) Ионный обмен Разбавление Биохимические процессы (сульфатредукция, денитри-фикация, биоаккумуляция), газовыделение Распад (аэробный, анаэробный, фотохимический)

2.Мобилыюсгь загрязняющих веществ.

2.1.Строение и состав зоны аэрации. Минеральный и гранулометрический состав пород Расположение, мощность, фильтрационные параметры различных слоев, подстилающих техногенные массивы

2.2. Расположение техногенного массива относительно уровня грунтовых вод Ниже уровня грунтовых вод Выше максимального уровня грушговых вод.

2.3. Характеристика водоносных горизонтов, подстилающих техногенные массивы Мощность Скорость движения подземных вод Напорнрсть Глубина залегания грунтовых вод Режим водоносного горизонта, его взаимосвязь с поверхностными водами Физические и химические свойства подземных вод

2.4. Механизм переноса загрязнителя в подземных во- Конвективный Диффузный

Группа, подгруппа Фактор

дах Дисперсионный Оседание или взвешивание вредных веществ в инфильтрате и подземных водах вследствие их различной плотности и вязкости Влияние физико-химических процессов на миграцию загрязнителей (сорбция, ионный обмен, биохимические процессы и др.)

2.5. Образование новых техногенных водоносных горизонтов в теле техногенных массивов и подстилающих их породах Объем инфильтрующих сточных вод и атмосферных осадков Испарение Литошгическая характеристика пород, слагающих техногенные массивы и их подстилающих. Физические и химические свойства инфильтрующихся вод

2.6. Интенсивность воздушной миграции загрязнителей Интенсивность газовыделения с территории техногенных массивов Интенсивность пылесдувания с поверхности техногенного массива Гранулометрический состав и физическое состояние отходов Метеорологические характеристики района расположения техногенных массивов (роза ветров, интенсивность атмосферных осадков).

2.7. Конструкция защитных сооружений Изоляция дна и стенок техногенного массива Система кшлекта дренажных вод Пылеподавление с поверхности техногенных массивов

3. Экологическая опасность техногенных массивов суль-ф ид содержат их пород адекватно оценивается методом кислотной индикации, позволяющим по значениям формируемых породой кислотного потенциала и потенциала нейтрализации, прогнозировать срок появления кислых дренажных вод, размеры и контрастность лито- и гидрогеохимических ореолов загрязнения.

Складирование сульфидсодержащих пород сопряжено с опасностью формирования кислых дренажных вод (Acid Rock Drainage), вследствие загрязнения атмосферных, поверхностных или подземных вод, фильтрующихся через массив пиритсодержащих пород или отходов ионами Н+ в процессе окисления сульфидных минералов в окислительной обстановке, по следующей схеме:

FeS2 + 7/2 02 + Н20 -> FeS04 + H2S04 (5)

2FeS04 + H2S04 + 02 -> Fe^SO^ + H20 (6)

Ре82 + Бе^ЗО^з + 2Н20 + 302 -> ЗРс^О^з + Н2804 (7)

Процесс формирования кислоты (скорость и пределы падения рН дренажных вод, вид зависимости концентрации ионов Н+ от времени рН = / (/) определяется: концентрацией пирита и других сульфидных минералов в породе; степенью кристаллизации сульфидных минералов; кристаллографией пирита; активностью протекания биохимических процессов; содержанием в породах или отходах и типом минералов, нейтрализующих кислотность (карбонатов, глинистых минералов, фельдшпатов, фосфатов).

Основными трудностями исследований, проводимых в области формирования кислых дренажных вод пиритсодержащими породами и отходами, являются: большое разнообразие сульфидсо-держащих пород (гранулометрическое, кристаллографическое, минералогическое, химическое); эффект возобновления со временем процессов формирования ионов Н+ после нейтрализующей кислоту обработки пород и отходов.

До настоящего времени основными тестами по определению риска формирования кислых дренажных вод в европейских странах, США, Канаде являлись опыты в статических условиях и по балансовой схеме.

Тесты в статических условиях заключаются в том, что предварительно измельченная и взвешенная проба отходов помещается в контакт с определенным количеством жидкости, с перемешиванием или без него, в течение 12-36 часов. По окончании теста производится разделение фаз и инфильтрат анализируется на интересующие компоненты. Основными причинами широкого применения кратковременных тестов являются: минимальные затраты времени, средств, материалов для организации опыта; возможность воспроизведения исследований в широком круге условий. В случае опытов с сульфид-содержащими породами кратковременные тесты имеют низкую достоверность, вследствие большой инерционности процессов растворения сульфидных минералов.

Стандартная схема проведения тестов по балансовой схеме предполагает проведение экспериментов в течение 0,5-3 месяцев. В рассматриваемом случае отходы помещаются в колонну, через которую производится фильтрование жидкости, которая затем собирается

и анализируется. В длительных экспериментах создаются условия, более близкие к реальности: не производится обработка пробы, используется значительная масса отходов, создается реальная модель фильтрации, что позволяет исключить, в определенной мере, влияние гетерогенеза и оценить кинетику процесса.

Тем не менее, за трехмесячный период иногда не происходит формирование кислых вод, хотя натурные эксперименты показывают обратное. Увеличение времени экспериментов повышает достоверность исследований, но одновременно приводит к их удорожанию в 35 раз. Многочисленные лабораторные эксперименты показывают, что снижение достоверности трехмесячных тестов происходит в случаях исследования пород с содержаниями сульфидов менее 10 %.

Для повышения достоверности прогнозов автором проводились эксперименты по балансовой схеме в течение 1,5 лет с глауко-нитовыми супесями, содержащими 2-5% пирита и наносимыми в качестве искусственной почвы на территориях сельскохозяйственного освоения (ОАО "Фосфаты").

Проведенные исследования минерального и химического состава сульфидсодержащих пород позволили разработать экспресс-метод определения риска формирования кислых дренажных вод, который базируется на определении (рис.4.):

• кислотного потенциала породы (АР),

• потенциала нейтрализации (ЫР),

• коэффициентов потенциальной опасности кислотного заражения территории ИКР и

ШР = ОТ-АР;ШР' =№/АР (9)

Кислотный потенциал породы определяется, исходя из минерального анализа породы, путем пересчета процентного содержания сульфидной серы 5сульф в процентное содержание серной кислоты, формирующейся при выветривании породы:

с /о/л _ с (О/л М.М.Н2504

Н250 4 \ / сульф V /-Т-~-> (10)

А.М.о

где М.м и А.м - соответственно, молекулярная и атомная массы.

Затем содержание серной кислоты пересчитывается в АР, который, как и ОТ, измеряется в единицах, эквивалентных тоннам

кальцита СаСОэ, затрачиваемым на нейтрализацию килотонн суль-фидсодержащих пород (т СаС03 / Кт породы).

Для расчета щелочного потенциала используются результаты соляно- или сернокислотной атаки сульфидсодержащей породы до фиксированного значения pH.

Если значения коэффициентов NNP > 0 и NNP' > 1, то суль-фидсодержащие породы не являются опасными, то есть не обладают способностью формировать кислоту.

В случае NNP < 0 и NNP' < 1 породы являются опасными по формированию ARD и степень опасности подразделяется следующим образом: при NNP' < Уг - породы формируют кислоту; при Уг < NNP' < 1 - породы обладают потенциальной способностью формировать кислоту в будущем.

Достоверность результатов тестирования сульфидсодержащих отходов различного генезиса и состава методом определения кислотного и нейтрализующего потенциалов (табл.3.) подтверждается натурными наблюдениями на опытных площадках в течение 4-6 лет.

Таблица 3

Результаты определения кислотного и нейтрализующего

потенциалов различных сульфидсодержащих пород

Я 8 о. ю о сх Описание породы ■ э Ц) 4P й о- 1 и § „ §о я О (U я ё" с н >Я О § Я и й « Su с н Ж" 3 2 1 1 II § II

S й ^ 'S О. S и § и 3 я " ё IS И 1

1 Порода, состоящая из двух минералов: кварца и пирита 28,3 2,50 884,38 -881,88 0,002 8

2 Песчанистый сланец, содержащий пирит и галенит 17,1 7,50 534,06 -526,56 0,014

3 Пиритсодержащий пелит 1,6 910,00 50,94 859,06 17,86

4 Пиритсодержащий пелит 32,3 5,00 1010,31 -1005,31 0,0049

5 Глауконитовый песок 1,1 22,00 37,50 -5,50 0,59

6 Смесь глауконитовых пирит-содержащих песков (70 %) с карбонатной глиной (30%) 0,8 98,00 26,00 72,00 3,77

Проведенные исследования показали, что для различных типов сульфидсодержащих пород и отходов предложенный метод позволяет с высокой экспрессностыо и достоверностью прогнозировать формирование кислых дренажных вод, определять размеры и контрастность лито- и гидрогеохимических ореолов загрязнения, управлять складированием сульфидсодержащих отходов.

Эксперименты с использованием экспресс-метода позволили разработать состав грунтосмесей для создания искусственной почвы и схему оздоровления территорий, рекультивированных с использованием пиритсодержащих глауконитовых супесей (ОАО «Фосфаты»).

4. Экологический риск воздействия техногенных массивов на природную среду является количественной характеристикой их опасности, выражается суммарной величиной рисков негативных воздействий на различные компоненты природной среды и определяет выбор рациональных систем защитио-дренажпых сооружений, схем расположения мониторинговой сети, типа рекультивации, сроков проведения природоохранных мероприятий.

Системный анализ совокупности источников техногенной опасности целесообразно проводить с учетом определенного множества факторов, в том числе факторов загрязнения и нарушения природных сред, экономических, психологических и др. Рассматривая каждый из источников техногенной опасности как альтернативный вариант и применяя математические методы выбора и обоснования решений в условиях неопределенности, неизбежно возникающей при многофакторном анализе, представляется возможным провести ранжирование опасных объектов по заданным признакам и свойствам.

Системный анализ техногенных массивов, как источников экологической опасности, а также негативных последствий их воздействия, позволяет нормировать поступление загрязняющих веществ в компоненты природной среды. В районе воздействия техногенного массива экосистема, состоящая из N компонентов характеризуется вектором состояний:

Х = {х1,х2,...,х„...,х„), (11)

где л:,, х2,...х1, хп - состояние компонентов системы, и матрицей концентраций загрязнителей в экосистеме:

с с с с

ГС с г

^12 22 /2 •••

с~с с с с

^и 27 у ••• ^1

где / = 1...Ы- компоненты системы;} = 1...М- загрязнители природной среды.

Антропогенное поступление, то есть выбросы /-го ингредиента в /-й компонент экосистемы, характеризуется величиной Еу; изменение концентрации ингредиента в ¡-м компоненте в расчете на единицу площади выражается функцией Ф^х,), вектор внешних воздействий (помимо загрязнений), существенно влияющих на состояние экосистемы (изменение температуры, обводненности, площадей растительного покрова и т.п.) записывается в виде 8(8Ь

Динамика состояния экосистемы описывается системой уравнений:

где Р;(Х,С,8)- функция, описывающая изменение состояния /-го компонента; Фу(Х,С) - функция изменения концентрацииу'-го ингредиента в /-м компоненте, обусловленного физическими, химическими, микро-биологическими и иными превращениями и переходами ингредиентов между средами (компонентами).

Решение этой системы дает возможность получить нормированные величины концентраций и интенсивности поступления того или иного загрязняющего химического вещества (ингредиента) для /-го компонента системы и для всей экосистемы, то есть Cj и Ei с соблюдением условия

(13)

где Э.^Х], Сц) - ущерб, наносимый /-му компоненту системы при загрязнении тем или иным ингредиентом при данном состоянии компонента Х(- и концентрации ингредиента; Щ - предельно допустимое воздействие на /-й компонент экосистемы.

Мероприятия по оценке и снижению интенсивности поступления загрязняющих компонентов с территории техногенного массива предлагается проводить исходя из количественной оценки их экологической опасности по значениям риска техногенного воздействия.

Риск техногенного воздействия является многофакторной величиной, характеризующей последствия этого воздействия, включающей в себя величину как фактического, так и возможного эколо-го-экономического ущерба от влияния конкретных негативных факторов с учетом вероятностей их воздействия. В случаях достоверных событий значения риска эквивалентны значениям ущерба.

Эколого-экономический риск воздействия техногенных массивов на природную среду (К) предлагается определять как сумму рисков воздействия (Лу) на п компонентов природной среды (рецепторов, принимающих воздействия) с учетом возникновения ш последствий воздействия (рис.4).

В качестве объектов природной среды, на которые распространяется воздействие техногенных массивов (рецепторов воздействия) выступают: человек, земли, природные воды, атмосферный воздух, минеральное сырье, визуальный ландшафт.

Эколого-экономический риск воздействия техногенных массивов на окружающую среду предлагается рассчитывать по формуле:

п т

а5)

м м

(16)

где Ку~ коэффициент риска техногенного воздействия на г'-й компонент природной среды с учетом возникновения j последствий воздействия; Уу - эколого-экономический ущерб от возможного воздействия техногенного массива на /-Й компонент природной среды с учетом возникновения] последствий воздействия.

Коэффициент риска предлагается определять вероятностью возникновения j последствий при воздействии на г-й компонент ^рв)

природной среды в зависимости от степени уязвимости рецептера с],

которая определяется защищенностью компонентов природной среды (природной и технической); расстоянием от техногенного массива; физико-географическими особенностями территории (роза ветров, средняя скорость ветра, направление и скорость водных потоков, температура, влажность воздуха и пр.):

К* =Р*-с! (17)

Разработанная методология определения экологического риска позволяет количественно оценить опасность техногенных массивов и, соответственно, уровень экономических затрат, необходимых для ее предотвращения.

Суммарные экономические затраты складываются из двух составляющих, связанных с экологическим риском складирования отходов:

затрат на обеспечение экологической безопасности техногенных массивов;

эколого-экономического ущерба различным компонентам природной среды.

В решении экономических задач, связанных с выбором оптимального варианта расходов, важная роль отводится выявлению функциональных зависимостей рассматриваемых видов затрат от уровня техногенного воздействия.

Для этого определяется зависимость экономических затрат от достигаемого при этих затратах уровня экологической безопасности и риска. Общий вид функций, выражающих зависимость затрат на обеспечение экологической безопасности, значений эколого-экономического риска и кривой суммарных экономических затрат от достигаемого при этих затратах уровня безопасности, представлены на рис.5.

Анализ характера графических зависимостей, приведенных на рис.5, показывает, что оптимальный вариант расходов может быть найден путем исследования кривой СХО).

Суммарный эколого-экономический риск воздействия техногенных массивов п т .=1 >=1

последствия воздействия

¡=1 ¡=1 1=2 К-п-Кц-Ун -► К-12=К12-Уц

заболеваемость

человек смертность ¡=1 -► К21=КггУ21

изъятие земель под техногенные массивы

¡=2 земли поверхностные и подземные < ¡=2 Р Я22=К22"Уг2 к,

¡=3 загрязнение и нарушение прилегающих к техногенным массивам тепоитооий

1=1 К

¡=4 загрязнение поверхностных и подземных вод загрязнение атмосферного воздуха

атмосферный воздух ¡=1 К41=К41'У41

¡=5 ----- р. ----------- ---р. Я51=К51-У5.

. минеральное потери ценных компонентов из заскладированных отходов ¡=1

сыпье Р ¡=1 Г _ ......

¡=6

визуальный ландшафт потеря эстетической ценности лантпаАта

Рис. 4. Блок-схема определения эколого-экономического риска воздействия техногенных массивов на природную среду

Точка минимума на кривой СКв) соответствует равенству, которое свидетельствует, что в этой точке экономические расходы на обеспечение безопасности А(в) равны экономическому эквиваленту ущерба В(О), который следует ожидать при данном уровне безопасности (риска).

Снижение эколого-экономического ущерба в практике может быть достигнуто различными путями повышения уровня безопасности. Выбор варианта производится по минимальным значениям функции (2(0), выражающей суммарные экономические затраты.

Для моделирования безопасности техногенных массивов приводится анализ изменения суммарных затрат в зависимости от значений эколого-экономического риска. В простейшем случае функция суммарных затрат имеет линейный характер. Суммарные затраты на обеспечение безопасности и значения эколого-экономического риска даются в относительных единицах.

Графики построены для четырех вариантов затрат: вариант 1 - затрат на снижение риска не делается, то есть А(0)=0; вариант 2 - затраты на риск составляют 0,25 от общих затрат по первому варианту, принятых за 1; вариант 3 - затраты на риск составляют 0,5 от общих затрат; вариант 4 - затраты на риск составляют 0,95 от общих затрат.

На рисунке 6 вертикальными пунктирными линиями выделены три области. Для первой области наиболее подходящим является вариант 1, при котором в этой области суммарные затраты минимальны, для второй области - вариант 3, для третьей - вариант 4 - по тем же основаниям.

Основываясь на рассмотренном подходе, применительно к конкретным условиям, на шкале эколого-экономического риска представляется возможным выделить ряд областей, для каждой из которых будет применена наиболее выгодная в экономическом отношении стратегия обеспечения безопасности.

Сопоставление фактических данных с полученной оценочной шкалой дает возможность классифицировать техногенные массивы по степени их опасности на (рис.6)

• техногенные массивы высокой экологической опасности (класс А);

(18)

о со" «С

Рис.5. Вид графических зависимостей расходов на обеспечение экологической безопасности в - уровень безопасности; в,, С2 - допустимые уровни обеспечения экологической безопасности (экологического риска) для сохранения компонентов природной среды; (Зор! - экономически оптимальный уровень экологической безопасности; А(й) - функция, отражающая изменение экономических расходов на обеспечение уровня безопасности (экологического риска); В(О) - функция, отражающая закономерности снижения эколого-экономического ущерба по мере повышения уровня безопасности; (Хв) -функция, выражающая суммарные экономические затраты

Рис.6. Графики суммарных затрат.

• техногенные массивы средней экологической опасности (класс В);

• техногенные массивы низкой экологической опасности (класс С).

Для техногенных массивов класса А являются характерными следующие признаки:

- заскладированные отходы содержат вещества 1, 2 класса опасности, с высокой миграционной способностью;

- компоненты природной среды имеют низкую защищенность;

- защитно-дренажные сооружения отсутствуют или малоэффективны;

- техногенные массивы располагаются в густонаселенной местности, в районах высокопродуктивных земельных угодий или особо охраняемых природных территорий и объектов.

В рассмотренных случаях экологическая безопасность должна быть максимальной и, соответственно, затраты на предотвращение риска соизмеримы со значениями суммарных экономических затрат от воздействия техногенных массивов на компоненты природной среды.

Техногенные массивы класса В подразделяются на две группы. Техногенные массивы 1-й группы, так же как и в предыдущем случае содержат токсичные соединения, миграционная способность которых ограничивается, либо их химическими свойствами либо высокой природной или технической защищенностью компонентов природной среды и располагаются в районах повышенной экологической защиты. Для второй группы техногенных массивов характерно складирование токсичных загрязнителей в малонаселенных районах с низкопродуктивными угодьями и малозначащими ландшафтами. Складирование отходов в хранилища класса В предполагает уровень приемлемого риска, то есть затраты на предотвращение риска техногенного воздействия хранилищ должны составлять порядка 50 % от значений суммарных экономических затрат.

Для предприятий горнодобывающей и горноперерабатываю-щей отраслей промышленности к техногенным массивам класса А и В относятся сульфидсодержащие отвалы и хвосгохранилища, содержащие повышенные содержания тяжелых металлов; солеотвалы; хранилища тонкодисперсных отходов обогащения и металлургического передела; хранилища, содержащие нефтепродукты.

Техногенные массивы класса С содержат, как правило, инертные отходы (отвалы вскрышных и вмещающих пород), распо-

лагающиеся вне населенных пунктов. Наиболее рациональным является формирование техногенных массивов класса С при нулевых затратах на снижение экологического риска.

Выбор мероприятий обуславливается уровнем опасности техногенного массива, горно-геологическими и технологическими условиями их формирования, а также количеством средств, выделяемых на снижение экологического риска. В этой связи делается детальное обследование территории техногенного массива с проработкой ряда вариантов.

Обеспечение безопасного складирования отходов на стадии строительства и эксплуатации хранилищ может быть достигнуто созданием защитно-дренажных сооружений, экранирующих отходы от подстилающих их подземных вод. Защитно-дренажные сооружения должны быть устойчивы: к химически активным инфильтратам; к физическим воздействиям (перепады влажности и температуры); к механическим воздействиям (деформации).

Система защитно-дренажных сооружений для техногенных массивов классов А должна включать: слой глин (как правило, бентонитовых); геомембрану, одну или несколько из тонких синтетических водонепроницаемых материалов; геотекстиль -полимерный водопроницаемый текстильный натуральный или синтетический материал; гравийный материал или геокомпозит; искусственный водоупорный слой, сопровождающий дренирующий слой, представляющий собой инъекцию глинистого субстрата.

Вертикальные экраны (противофильтрационные завесы в виде стенки из уплотненного материала) исключают боковое перемещение вредных веществ в основании, транзитную фильтрацию через отходы и распространение загрязненных вод. Утечки выявляют при помощи системы контроля, которая должна обеспечивать обслуживание и ремонт гермегизационных устройств на больших глубинах.

Мероприятия по обеспечению безопасности закончивших срок эксплуатации хранилищ отходов преследуют цель ликвидации путей загрязнения и на этой основе уменьшения или предупреждения загрязнения окружающей среды. При этом опасность должна быть устранена как для источников загрязнения, так и для их окрестностей.

Классификация методов очистки включает в качестве существенного показателя место проведения работ (табл.4).

Мероприятия, проводимые «в массиве», обычно трудноуправляемы и требуют больших затрат времени, однако они дешевле, так как исключают затраты на выемку и транспортировку отходов.

Таблица 4

Мероприятия по снижению экологического риска техногенных массивов

Вид мероприятия Место проведения Мероприятия Последующее обеспечение

Обеспечение безопасности посредством ликвидации путей загрязнения «в массиве» «в массиве» «вне массива» Пассивные гидравлические и пневматические методы (понижение уровня подземных вод путем водоотвода, газоулавливание) Изоляция Иммобилизация Контроль. Ремонтные работы в случае необходимости. Возобновление работ

Ликвидация загрязнений «в массиве» и «вне массива» «в массиве» и «вне массива» Активные гидравлические и пневматические методы (водоотбор, каптаж фунтового газа) Химико-физическое воздействие (экстракция, сжатие, адсорбция, окисление, восстановление, осаждение) Уборка отходов при потребности: контроль, возобновление мероприятий

Перемещение «вне массива» и «в массиве» «вне массива» Биологические методы Выемка и переукладка отходов на свалку Утилизация отходов Контроль свалки

Планирование мероприятий по снижению экологической опасности техногенных массивов производится путем сопоставления альтернативных решений по очистке и оздоровлению территории техногенного массива; мобильностью и мобилизационной способностью остаточных веществ в отходах; свойствами грунтов после очистки (структура, содержание воды, воздуха и других веществ); безопасностью работ и необходимостью ограничения их во времени; потреблением электроэнергии и химических реактивов; минимальным вторич-

ным техногенным загрязнением; возможностью контроля очистных работ; стоимостными показателями.

При ликвидации загрязнения образуются гидросмеси из композиции различных веществ, разрушаются существующие в загрязненном материале формы связи и силы, их обеспечивающие, вредные вещества разлагаются или преобразуются. Целью мероприятий по обеспечению безопасности является прекращение распространения вредных веществ.

Пассивные гидравлические методы предназначаются для грунтовых вод и позволяют изменить направление потока подземных вод при помощи нагнетания или отбора воды через инфильтрационные или поглощающие скважины (колодцы). Такие мероприятия эффективны большей частью лишь в качестве кратковременных и требуют довольно высоких энергозатрат.

Методы иммобилизации преследуют цель ограничения миграционной способности загрязняющих веществ, за счет введения в техногенный массив компонентов повышающих его монолитность. Перемещение отходов производится для их утилизации или обеспечения безопасного хранения на специально оборудованных свалках.

Реализация теоретических разработок и рекомендаций была проведена на ЬггЛ «Нуёготйа!», при проектировании нового хвостохранилища и разработке комплекса природоохранных мероприятий с предотвращенным эколого-экономическим ущербом более 5 млн $, при проектировании комплекса мероприятий по оздоровлению экологической ситуации в районе карьера Ьепшге, накопителей рудничных вод ОАО «Норильский Никель», территории хвостового хозяйства ОАО «Фосфаты»

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения исследований решена крупная имеющая важное народнохозяйственное значение проблема, заключающаяся в теоретическом обосновании и технологическим решении экологически безопасного складирования отходов горного и металлургического производства на основе научно-обоснованных критериев оценки риска воздействия техногенных массивов на компоненты природной среды, разработки методов экологической экспертизы и спосо-

бов восстановления нарушенной экосистемы, внедрение которых вносит существенный вклад в ускорение научно-технического прогресса.

Основные научные и практические выводы:

1. Предложена на основании системно-структурного анализа строения техногенных массивов классификация по генезису (насыпные массивы, намывные массивы и техногенные наносы), позволяющая в зависимости от типа образования массивов планировать мониторинговые исследования компонентов природной среды в районах складирования отходов.

2. Установлены на основе многолетних натурных наблюдений за состоянием природных вод, атмосферного воздуха, приповерхностных отложений, закономерности формирования и классифицированы техногенные ореолы и потоки в районах воздействия хранилищ отходов, позволяющие выделить факторы негативного воздействия техногенных массивов.

3. Исследованы по оригинальным методикам процессы трансформации состава и свойств природных вод, приповерхностных отложений, изолирующих материалов для определения факторов защищенности компонентов природной среды, что позволяет повысить эффективность защитно-дренажных сооружений при минимизации затрат на их строительство и эксплуатацию.

4. Определен, на основании проведенного комплекса исследований состояния компонентов природной среды в зонах техногенного воздействия хранилищ отходов, спектр загрязняющих среду веществ в зависимости от отраслевой принадлежности техногенных массивов, способов их формирования и конструктивных особенностей хранилищ, что позволяет повысить эффективность контроля за состоянием природной среды и планирования мероприятий по ее оздоровлению в районе складирования отходов.

5. Предложена методика оценки негативного воздействия техногенных массивов на природную среду, основанная на учете состава и свойств заскладированных отходов; миграционной способности и токсичности загрязнителей; трансформации составов дренажных, природных вод и приповерхностных отложений; конструктивных особенностей хранилищ отходов, позволяющая выделить факторы экологической опасности техногенных массивов.

6. На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований установлены закономерности формирования кислых дренажных вод при складировании сульфидсодержащих отходов в зависимости от их химического и минерального составов, кристаллографических особенностей сульфидных минералов, кислотно-щелочной и окислительно-восстановительной обстановки на территории техногенного массива для обоснования мероприятий по снижению негативного воздействия сульфидсодержащих отходов на природные воды и приповерхностные отложения.

7. Разработан оригинальный метод оценки экологической опасности сульфидсодержащих техногенных массивов, имеющий высокую экспрессивность и достоверность, базирующийся на определении формируемых породой кислотного потенциала и потенциала нейтрализации с целью прогнозирования дебитов кислых вод и выработки конструктивных мер по их нейтрализации.

8. Разработана и научно обоснована методология комплексной, многофакгорной оценки экологического риска негативного воздействия техногенных массивов на основе определения суммарной величины рисков на различные компоненты природной среды как вероятности эколого-экономических ущербов соответствующим компонентам.

9. На основании проведенного комплекса исследований и численного моделирования произведено ранжирование техногенных массивов по их экологической опасности в зависимости от значений эколого-экономического риска техногенного воздействия хранилищ отходов с целью определения необходимых объемов финансирования на обеспечение приемлемого уровня риска.

Ю.Предложен комплекс технических мероприятий по прямому термическому воздействию, экстракции и промывке, биологической очистке, иммобилизации, экранированию дна, стенок и поверхности хранилищ для обеспечения безопасного складирования отходов и оздоровления прилегающих территорий, выбор которых осуществляется в зависимости от класса опасности техногенного массива.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ

ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Техногенные массивы и их воздействие на окружающую среду. // СПб, изд.Наука, 2000, - 230с.

2. Методика исследования водного баланса отвала для целей рекультивации II В кн.: Горно-физические процессы охраны природной среды. Л., издЛГИ, 1986, - с.95-98.

3. Повышение эффективности рекультивации нарушенных земель путем создания оптимального водного режима в почвах и грунтах //В кн.: Рациональное использование недр и охрана окружающей среды. Л., издЛГИ, 1987, - с.101-105.

4. Защита подземных вод от загрязнения в зоне техногенного воздействия горно-химического завода // В кн.: Рациональное использование недр и охрана окружающей среды, Л. изд. ЛГИ, 1990, - с. 109-113.

5. Трансформация состава природных вод в зоне техногенного влияния горно-химического завода // В кн.: Формирование ресурсов и состава подземных вод. Записки ЛГИ, т.129, 1991, - с.100-107.

6. Источники загрязнения природных вод в зоне техногенного воздействия предприятий по добыче и переработке горно-химического сырья // В кн.: Рациональное использовшше недр и охрана окружающей среды, Л. изд. ЛГИ, 1992, - с. 102-109.

7. Оценка риска воздействия техногенных массивов на природные воды // В кн.: Научно-педагогическое наследие профессора Медведева. СПб, изд. C1111 И, 1999, - с.202-209.

8. Etudes d'altération des roches pyritisees comme facteur de la pollution des sols et des eaux //Edition. Ecole Nationale Supérieure de Geologie, Nancy, France, 1995, -c.45.

9. Физико-химические процессы метаморфизации состава природных вод в техногенных ландшафтах Егорьевского месторождения фосфоритов /1В кн.: Рациональное использование недр и охрана окружающей среды, С-Пб. изд.СПГТИ, 1995, -с.106-111.

10. Загрязнение подземных и поверхностных вод вследствие выветривания пиритсодержащих пород // В кн.: Рациональное использование недр и охрана окружающей среды, С-Пб. ИЗД.СПГГИ, 1996, с.104-109.

11. Методика исследования водного баланса отвала для целей рекультивации // В кн.: Тезисы докладов международного симпозиума "Горное оборудование, переработка минерального сырья, новые технологии, экология" октябрь 1996, СПб, изд. СПГГИ, 1996, с. 126-127 (соавтор: Соловьева Э.В.).

12. Экспресс-метод оценки риска формирования кислых дренажных вод в районах хранилищ сульфидсодержащих отходов // В кн.: Тезисы докладов международного симпозиума "Горное оборудование, переработка минерального сырья, новые технологии, экология" октябрь 1997, СПб, изд. СПГГИ, 1997, с 129-130.

13. Эволюция эколандшафтов Северо-Западного региона России // В кн.: Культура России в переломную эпоху (материалы международной конференции), ноябрь 1997, СПб, изд. СПГГИ, 1997, с.178-180.

14. Оценка риска воздействия хранилищ твердых отходов на природную среду // В кн.: Симпозиум "Молодые ученые-экологи города" (декабрь 1997 г.), СПб, ИЗД.СПГТУ, 1997, с.15.

15. Факторы оценки риска техногенного воздействия хранилищ отходов на природную среду // В кн: Тезисы научных докладов 3й международной конференции «Экология и развитие Северо-Запада России» 5-9 июля 1998 г., С-Петербург-Ладога-Онега, СПб, МАНЭБ - с.79-80.

16. Эколого-экономическая оценка риска воздействия техногенных массивов на окружающую их среду // В кн.: Горный информационно-аналитический бюллетень №7, 1999, М., изд-МГГУ, &214-217 (соавтор: Пашкевич Н.В.).

17. Методы оценки риска загрязнения природных вод в районах хранилищ горного производства // В кн.: Горный информационно-аналитический бюллетень №1, М., ИЗД.МГГУ, 1999, с.147-150.

18. Формирование техногенных массивов на предприятиях горнодобывающей и горно-перерабатывающей отраслей промышленности // В кн.: Тезисы научных докладов конференции «Белые ночи» 1-3 июня 1999г., СПб, МАНЭБ, 1999, с.77-78 (соавтор Карегин Н.Ю.).

19. Оценка риска формирования кислых дренажных вод в районах хранилищ сульфид содержащих отходов //В кн: Тезисы научных докладов 4й международной конференции «Экология и развитие Северо-Запада России» 1999г., СПб, МАНЭБ,с. 81 -82.

20. Критерии эколого-экономической оценки опасности воздействия техногенных массивов на природную среду// В кн: Тезисы научных докладов 4й международной конференции «Экология и развитие Северо-Запада России» 1999г., СПб, МАНЭБ, с.82-83 (соавтор: Пашкевич Н.В.).

21. Сравнительная оценка аддитивной мультипликативной и изоболичсской моделей многофакюрных воздействий на биосисгемы // В кн.: Сборник научных трудов ГОСНИОРХ, вып.326, 1999, - al 18-130 (соавторы: Шуйский В.Ф., Шувалов Ю.В.).

22. Оценка опасности техногенных массивов // В кн: Научные доклады 5ой международной конференции «Экология и развитие Северо-Запада России» 2000 г., СПб, МАНЭБ, -с.237-240 (соавтор: Пашкевич Н.В.).

23. Техногенные массивы горнодобывающей и горноперерабатывающей отраслей промышленности // В кн: Тезисы научных докладов 5ой международной конференции «Экология и развитие Северо-Запада России» 2000г., СПб. - с.91-92.

24. Способ рекультивации при открытой разработке месторождений полезных ископаемых //A.C. 507230, Б.И., 1989, (соавторы: Мирзаев Г.Г., Бо-рознец А.Ф.).

25. Рациональное использование и охрана водных ресурсов при добыче и переработке полезных ископаемых//Л. Изд.J11 И, 1987, - 89с. (соавторы: Мирзаев Г.Г., Завьялов A.C.).

26. Ecologie du genie (учебное пособие на французском языке)// Edition Ecole Nationale Supérieure de Geologie, Nancy, France, 1994, - 60c.

27. Ecologie// СПб, изд-СПГТИ, 1997, 70c..

28. Экология // СПб, изд.СПГГИ, 1998, - 92с. (соавторы: Шувалов Ю.В., Иванов Б.А.).

29. Геохимия окружающей среды // СПб, изд. СПГГИ, 1997, -60с.

30. Природопользование // СПб, изд.СПГГИ, 2000, - 119с. (соавторы: Шувалов Ю.В., Губенко АЛ.).

Содержание диссертации, доктора технических наук, Пашкевич, Мария Анатольевна

ВВЕДЕНИЕ.

1.АНАЛИЗ УСЛОВИЙ ФОРМИРОВАНИЯ ТЕХНОГЕННЫХ МАССИВОВ.

1.1. Физико-химические процессы образования техногенных массивов, их структура и классификация.

1.2. Условия формирования и особенности насыпных массивов.

1.3.Условия формирования и особенности намывных массивов.

1.4. Условия формирования техногенных наносов.

1.5. Условия формирования и особенности свалок бытового и промышленного мусора.

2.0С0БЕНН0СТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ ТЕХНОГЕННЫХ МАССИВОВ НА ПРИРОДНУЮ СРЕДУ.

2.1. Определение природы загрязнения окружающей техногенные массивы среды.

2.2. Характеристика опасности воздействия заскладированных отходов.

2.3. Миграция загрязняющих веществ с территории техногенных массивов.

3.ИССЛЕДОВАНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯТЕХНОГЕННЫХ МАССИВОВ С АТМОСФЕРОЙ И ЛИТОСФЕРОЙ.

3.1. Воздействие техногенных массивов на атмосферный воздух.

3.2. Воздействие техногенных массивов на приповерхностные слои литосферы.

3.3 Влияние состояния атмосферы и почвы на растительный покров в горно-промышленных регионах.

3.4. Воздействие техногенных массивов на визуальный ландшафт.

4.ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ТЕХНОГЕННЫХ МАССИВОВ НА СОСТОЯНИЕ ПРИРОДНЫХ ВОД.

4.1. Источники и пути загрязнения вод.

4.2. Стадии загрязнения подземных вод.

4.3. Физико-химические процессы техногенной метаморфизации поверхностных и подземных вод.

4.4. Оценка опасности воздействия техногенных массивов на природные воды.

4.5. Воздействие техногенных массивов на поверхностные воды.

5.КОМПЛЕКСНАЯ ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ ТЕХНОГЕННЫХ МАССИВОВ НА ПРИРОДНУЮ СРЕДУ.

5.1. Техногенная и экологическая опасность техногенных массивов.

5.2. Системный анализ источников опасности техногенных массивов.

5.3.Экологический риск

5.4.Эколого-экономический риск по воздействию техногенных массивов на компоненты природной среды.

5.5. Управление безопасностью природной среды в зоне воздействия техногенных массивов.

5.6. Требования к информации для обоснованного выбора мероприятий по снижению экологического риска. Мониторинг техногенных массивов.

5.7. Мероприятия по снижению экологического риска воздействия строящихся и эксплуатирующихся техногенных массивов.

5.8. Мероприятия по снижению экологического риска закончивших срок эксплуатации техногенных массивов.

5.9. Рекультивация и оздоровление территорий техногенных массивов.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Оценка воздействия техногенных массивов на природную среду в горно-промышленных регионах"

Актуальность работы. Интенсивное развитие промышленности, быстрый рост городов и промагломераций приводит к накоплению отходов, значительная доля которых относится к горно-добывающей и горно-перерабатывающей отраслям промышленности. Складирование этих отходов ведет к возникновению на территориях более 4 млн.га неблагоприятных экологических ситуаций, проявляющихся в ухудшении санитарно-гигиенической обстановки, нарушении и видоизменении естественных ландшафтов, а также утрате природных ресурсов. Так, в 2000 году площадь нарушенных горными работами земель на территории России составила 1282 тыс. га, из них более 10% приходится на хранилища твердых отходов. Около 20% техногенных гидрогеохимических ореолов и потоков связано с проникновением загрязняющих веществ в природные воды из накопителей отходов.

Резолюцией 42/186-187 Генеральной ассамблеи ООН и решением Всемирной комиссии по окружающей среде и развитию декларируется ".правительства, компании, предприятия, частные лица должны способствовать сокращению отрицательных воздействий на природную среду причиняемых потенциально вредными веществами,. .продолжать разработку и внедрение в практику критериев и процедур для количественного определения, мониторинга и оценки ущерба наносимого окружающей среде и здоровью человека".

Наиболее значительной техногенной нагрузке подвергается природная среда в районах складирования сульфидсодержащих отходов. Вследствие окисления сульфидной серы происходит формирование кислых дренажных вод и, соответственно, лито- и гидрогеохимических ореолов загрязнения с крайне низкими значениями показателя рН. Это приводит к полному уничтожению растительности, трансформации состава покровных отложений, поверхностных и подземных вод. До настоящего времени процедура моделирования этого процесса была крайне трудоемкой и малодостоверной. Поэтому необходимо создание и внедрение экспресс-методов оценки риска воздействия сульфидсодержащих отходов на приповерхностные отложения и природные воды.

Проблемы формирования хранилищ отходов нашли отражение в трудах ученых и специалистов различных стран (Гальперин A.M., Демин A.M., Мото-рина JI.B., Томаков П.И., Ферстер В., Шеф Х.Ю.). Большое внимание уделялось вопросам определения инженерно-геологических характеристик отвалов и хво-стохранилищ (Фисенко Г.Л., Мосейкин В.В., Певзнер М.Е.), водной миграции загрязняющих компонентов с территории хранилищ отходов (Мироненко В.А., Плотников Н.И., Гавич И.Н.). Делались попытки оценить риск воздействия техногенных массивов на приповерхностные отложения (Фишер В., Кехлинг Р.). Тем не менее, несмотря на высокую экологическую опасность техногенных массивов комплексной количественной оценки их воздействия на компоненты природной среды не проводилось.

Основные положения диссертации базируются на результатах исследований и разработок, проведенных автором в 1985-2000 гг. в Санкт6

Петербургском государственном горном институте (техническом университете), в период работы (1994-1995 гг.) в Высшей Геологической школе Нанси (Франция) и Льежском Университете (Бельгия) в 1996-1997 гг.

Программа исследований и решения отдельных вопросов по теме предусматривались планом НИР института, международной программой «Риск воздействия», Федерально-целевой программой «Государственная поддержка интеграции вузовской и фундаментальной науки», межвузовской научно-технической программой «Экологически чистое горное производство», отраслевыми программами.

Цель работы - обеспечить экологически безопасное складирование отходов горно-металлургического производства на основе оценки риска воздействия техногенных массивов на природную среду и сократить затраты на предотвращение и ликвидацию экологически неблагоприятных последствий.

Идея работы: Выбор рациональных природоохранных мероприятий при воздействии техногенных массивов на компоненты природной среды осуществляется с учетом степени риска и величины эколого-экономического ущерба.

Задачи исследований:

- анализ ландшафтно-геохимической обстановки, сложившейся под воздействием интенсивной техногенной нагрузки в районах складирования отходов, изучение процессов формирования ореолов и потоков загрязнения;

- районирование техногенных массивов на территории Российской Федерации;

- моделирование процессов альтерации различных типов твердых отходов и разработка экспресс-методов прогноза формирования кислых вод сульфид-содержащими породами;

- создание методики оценки экологической опасности техногенных массивов, разработка методов экономически целесообразного и безопасного складирования отходов; 7

- разработка способов и средств защиты природной среды от воздействия складированных отходов.

Основные защищаемые положения:

3. Экологическая опасность техногенных массивов сульфидсодержащих пород адекватно оценивается методом кислотной индикации, позволяющим по значениям формируемых породой кислотного потенциала и потенциала нейтрализации, прогнозировать срок появления кислых дренажных вод, размеры и контрастность лито- и гидрогеохимических ореолов загрязнения.

4. Экологический риск воздействия техногенных массивов на природную среду является количественной характеристикой их опасности, выражается суммарной величиной рисков негативных воздействий на различные компоненты природной среды и определяет выбор рациональных систем защитно-дренажных сооружений, схем расположения мониторинговой сети, типа рекультивации, сроков проведения природоохранных мероприятий.

Методы исследований. Общей методологической основой работы является системный подход, включающий анализ и научное обобщение фундаментальных исследований отечественных и зарубежных авторов в области 8 применения интегральных показателей к оценке воздействия хранилищ отходов на компоненты природной среды.

Научная новизна:

- выявлены закономерности формирования атмо-, лито- и гидрогеохимических ореолов и потоков загрязнения различной контрастности в районах воздействия техногенных массивов в зависимости от типа их образования, количества и свойств заскладированных отходов, уровня природной и технической защищенности компонентов природной среды;

- обоснован новый количественный показатель вероятностей экологических ущербов компонентам природной среды - коэффициент риска, определяемый фильтрационными свойствами пород основания техногенного массива, мощностью зоны аэрации, интенсивностью пылевыделения с поверхности техногенного массива;

- предложен новый подход к определению негативного воздействия техногенных массивов на компоненты природной среды, базирующийся на количественной многофакторной оценке риска воздействия как величины вероятного эколого-экономического ущерба;

- установлены закономерности формирования кислых дренажных вод суль-фидсодержащими отходами в зависимости от их гранулометрического, ми9 нерального и химического составов, степени кристаллизации сульфидных минералов, времени и условий складирования отходов, интенсивности гипергенных преобразований; доказаны связи кислотного и нейтрализующего потенциалов сульфидсодержащих пород с вероятностью формирования кислых дренажных вод.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается применением современных методов анализа, привлечением обширных статистических данных по горнодобывающим и горноперерабатывающим отраслям промышленности и Министерству природных ресурсов России, корректностью аналитических и численных методов исследований, сходимостью полученных результатов с исследованиями других авторов, а также положительным опытом практического использования разработок.

Практическая ценность работы:

- выполнена оценка контрастности ореолов и потоков загрязнения, формирующихся в районах воздействия различных типов техногенных массивов;

- разработаны методические основы количественной оценки экологической опасности техногенных массивов, позволяющие повысить эффективность природоохранных мероприятий, сократив затраты на строительство, эксплуатацию, организацию мониторинговой сети, оздоровление и рекультивацию территорий в районах складирования отходов;

- выполнено эколого-экономическое обоснование безопасного складирования отходов в целях снижения экологической нагрузки в районах техногенных массивов на основе комплексной оценки экологического риска;

- проведено районирование техногенных массивов на территории Российской Федерации, как объектов повышенной опасности;

- разработан оригинальный экспресс-метод кислотной индикации, позволяющий с высокой достоверностью прогнозировать экологическую опасность сульфидсодержащих техногенных массивов;

- обоснованы методические рекомендации по выбору рациональных систем защитно-дренажных сооружений, схем расположения мониторинговой сети, сроков проведения природоохранных мероприятий.

Личный вклад автора работы заключается в постановке цели, задач и разработке методологии исследования, в личном участии в проведении основной части комплекса исследований; в разработке универсальных обобщенных показателей, методов их расчета, моделей техногенного воздействия хранилищ отходов; в обосновании и разработке методологии оценки риска негативного воздействия техногенных массивов на природную среду; в теоретическом и экспериментальном исследовании процессов формирования кислых дренажных вод при складировании сульфидсодержащих отходов и во внедрении методических разработок в Льежском Университете (Бельгия).

Реализация работы:

- научные и практические результаты работы используются в учебном процессе при подготовке специалистов горно-геологического профиля в Санкт-Петербургском государственном горном институте (техническом университете) им. Г.В.Плеханова при чтении лекций по дисциплинам: «Экология», «Геохимия окружающей среды», «Экологический мониторинг», а также при чтении курса «Экология» в Высшей геологической школе г.Нанси (Франция) и Льежском Университете (Бельгия);

- результаты исследований использовались при подготовке учебных пособий «Экология», «Геохимия окружающей среды», «Природопользование», «Ecologie»;

- под непосредственным руководством автора проведено внедрение методик по оценке рисков негативного воздействия техногенных массивов в деятельность экспертного центра при Льежском Университете (Бельгия) для проведения экологических экспертиз сульфидсодержащих хранилищ отходов;

- разработанные технические предложения по оздоровлению, рекультивации, мониторингу техногенных массивов внедрены при проектировании природоо

11 охранных мероприятий на Lmt «Hydrometal», Lmt «Caniere Lemaire» (Бельгия), ОАО «Фосфаты», Лениногорском ГОК, ОАО «Норильский никель».

Апробация работы. Основные и отдельные положения работы, разработанные в процессе её выполнения докладывались и обсуждались на Международных, Российских и иного уровня научных, научно-технических конференциях, совещаниях, симпозиумах, в том числе: Международных симпозиумах «Горное оборудование, переработка минерального сырья, новые технологии, экология» (г.С-Петербург, 1996 г., 1997 г.), Международных конференциях «Экология и развитие Северо-Запада России» (г.Санкт-Петербург, 1998 г., 1999 г., 2000 г.), Международной конференции «Культура России в переломную эпоху» (г.Санкт-Петербург, 1997 г.), Международной конференции «Белые ночи» (г.Санкт-Петербург, 1999 г.), на конференции «Научно-педагогическое наследие проф. И.И.Медведева» (г.С-Петербург, 1999 г.), на симпозиуме «Молодые ученые - экологии города» (г.Санкт-Петербург, 1997 г.), на научных конференциях МГТУ «Неделя горняка» (г.Москва, 1998 г., 1999 г., 2000 г.).

Публикации: По теме диссертации опубликовано 34 печатных работ, в том числе 1 монография, 1 авторское свидетельство и 5 учебных пособий.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Пашкевич, Мария Анатольевна

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 5

1. Техногенные массивы являются источниками повышенной опасности, которая определяется уровнем экологического риска.

2. Эколого-экономический риск воздействия техногенных массивов на природную среду определяется суммой рисков воздействия на показатели здоровья населения, землю, природные воды, атмосферный воздух, визуальный ландшафт с учетом возникновения соответствующих последствий этого воздействия.

3. Величина экологического риска определяется величиной как фактического, так и возможного эколого-экономического ущерба от влияния конкретных негативных факторов с учетом вероятности их возникновения.

4. Вероятности возникновения последствий воздействия техногенных массивов оцениваются защищенностью компонентов природной среды от загрязнения.

5. Моделирование значений суммарных затрат на обеспечение безопасного складирования отходов в зависимости от значений эколого-экономического риска позволяет выделить три класса техногенных массивов по их экологической опасности и разработать для каждого класса стратегию обеспечения безопасности.

6. Выбор мероприятий по снижению воздействия техногенных массивов на компоненты природной среды обуславливается уровнем опасности техногенного массива, горногеологическими и техническими условиями его формирования и количеством средств, выделяемых на снижение экологического риска.

7,Основными мероприятиями по снижению экологического риска техногенных массивов являются мероприятия по их изоляции (экранированию), перемещению и очистке.

338

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные и практические выводы:

1. Предложена на основании системно-структурного анализа строения техногенных массивов классификация по генезису (насыпные массивы, наливные массивы и техногенные наносы), позволяющая в зависимости от типа образования массивов планировать мониторинговые исследования компонентов природной среды в районах складирования отходов.

2. Установлены на основе многолетних натурных наблюдений за состоянием природных вод, атмосферного воздуха, приповерхностных отложений, закономерности формирования и классифицированы техногенные ореолы и потоки в районах воздействия хранилищ отходов, позволяющие выделить фактор негативного воздействия техногенных массивов.

339 вой принадлежности техногенных массивов, способов их формирования и конструктивных особенностей хранилищ, что позволяет повысить эффективность контроля за состоянием природной среды и планирования мероприятий по ее оздоровлению в районе складирования отходов.

5. Предложена методика оценки негативного воздействия техногенных массивов на природную среду, основанная на учете состава и свойств заскла-дированных отходов; миграционной способности и токсичности загрязнителей; трансформации составов дренажных, природных вод и приповерхностных отложений; конструктивных особенностей хранилищ отходов, позволяющая выделить факторы экологической опасности техногенных массивов.

8. Разработана и научно обоснована методология комплексной, многофакторной оценки экологического риска негативного воздействия техногенных массивов на основе определения суммарной величины рисков на различные компоненты природной среды как вероятности эколого-экономических ущербов соответствующим компонентам.

340

10.Предложен комплекс технических мероприятий по прямому термическому воздействию, экстракции и промывке, биологической очистке, иммобилизации, экранированию дна, стенок и поверхности хранилищ для обеспечения безопасного складирования отходов и оздоровления прилегающих территорий, выбор которых осуществляется в зависимости от класса опасности техногенного массива.

341

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора технических наук, Пашкевич, Мария Анатольевна, Санкт-Петербург

1. Антоненко Л.К., Зотеев В.Г., Коваленко А.И., Костерова Т.К. Основы проектирования, строительства и эксплуатации хвостохранилищ большой вместимости. Горный журнал, № 11, 1990.

2. Бакаревич Н.Е., Масюк Н.Т. Возможность создания на рекультивационных участках в степи и сухой степи почв высокого плодородия. В кн.: Земельные ресурсы мира, их использование и охрана. М., Наука, 1978.

3. Бакаревич Н.Е., Масюк Н.Т., Сидорович Л.П. К вопросу о плодородии почв и пород. В кн.: Освоение нарушенных земель. М., Наука, 1976.

4. Беккер А.А., Агаев Т.Б. Охрана и контроль загрязнения природной среды. Л., Гидро-метеоиздат, 1989.

5. Беляков В.Н. О рациональной высоте внешнего отвала. Уголь, 1986. № 12.

6. Бересневич П.В., Кузьменко П.К., Неженцева Н.Г. Охрана окружающей среды при эксплуатации хвостохранилищ. М., Недра, 1993.

7. Бурдаков Н.И., Кульба В.В., Назаретов В.М. Концепция стратегического управления техногенным и природным риском в регионе. Реф. сборник "Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях", М., ВИНИТИ, 1992, вып. 2.

8. Бурков В.Н. Механизмы обеспечения безопасности: оценка эффективности. Вопросы экономики, 1992, № 1.

9. Бурцов В.Я., Горбенко В.А., Гойштейн М.С. Эффективный способ складирования хвостов. М., Горный журнал, 1988, № 6.

10. Бурыкин A.M. Изменение свойств и плодородия осадочных пород в отвалах при выветривании и почвообразовании. В кн.: Освоение нарушенных земель. М., Наука, 1976.

11. Бурыкин А.М. Проблемы борьбы с эрозией в техногенных ландшафтах (на примере КМА). В кн.: Рекультивация земель в СССР: Тез. Всесоюзн. науч.-техн.конф. 1982, т.2.

12. Ваганов П.А., Ман-Сунг Им. Экологический риск. Спб, Изд-во С.-Петерб. ун-та, 1999.

13. Васильев А.В., Акиныпин Л.П., Воронов В.И. Классификация методов противо-фильтрационной защиты хвостохранилищ горно-обогатительных комбинатов. Горный журнал, 1987, № 6.

14. Васильева Н.П. Естественное лесовозобновление на известняковых карьерах Тульской области. В кн.: Научные основы охраны природы. М., 1977.

15. Васильева Н.П. Есественное возобновление леса на отвалах Киреевского месторождения. -Лесоведение, 1981, № 3.342

16. Васильева Н.П. К методике инвентаризации естественной лесной растительности на отвалах. -Экология, 1982, № 6.

17. Верзохин И.И., Матвеева И.В. Изменение геоэкологических условий при разработке Коршуновского железорудного месторождения. -Изв. вузов. Геология и разведка, 1994, № 5.

18. Воробьев Ю.Л. Основные направления государственной стратегии снижения рисков и смягчения последствий ЧС в РФ на период до 2010 года. М., МЧС, РАН, 1997.

19. Временные методические указания по расчету параметров отвалов и отвальных ярусов карьера КМА. Губкин, НИИКМА, 1984.

20. Временное методическое пособие по расчету выбросов от неорганизованных источников в промышленности строительных материалов. Новороссийск, НИПИОТстрой, 1985.

21. Вуглинский B.C., Тройская Т.П., Силина Н.И. и др. Экологическое состояние внутренних водоемов Санкт-Петербурга. Разведка и охрана недр. 1988. № 7-8.

22. Гайдин А.М. Хвостохранилище в выемке Роздольского серного карьера. М., Горный журнал, 1990, № 6.

23. Гальперин А.М., Шафаренко Е.М. Реологические расчеты горнотехнических сооружений. М., Недра, 1977.

24. Гальперин А.М. Управление состоянием намывных массивов на горных предприятиях. М., Недра, 1988.

25. Гальперин А.М., Дьячков Ю.Н. Гидромеханизированные природоохранные технологии. М., Недра, 1993.

26. Гальперин А.М., Ферстер В., Х.-Ю. Шеф. Техногенные массивы и охрана окружающей среды. М., МГГУ, 1995.

27. Геоэкология Ладожского озера / Отв. ред. В.И. Гуревич, В.Л. Иванов. -СПб.: ВНИИ-океангеология, 1995.

28. Глазовская М.А. Принципы классификация природных геосистем по их устойчивости к техногенезу и прогнозное ландшафтно-геохимическое районирование И Устойчивость геосистем. М., Наука, 1983. С. 61-76.

29. Глазьев С.А. Ключевые аспекты экологической безопасности. Экономика и жизнь, 1996, №33.

30. Голодковская Г.А., Елисеев Ю.Б. Геологическая среда промышленных регионов. М., Недра, 1989.

31. Горлов В.Д., Горлов Ю.В. Оценка социально-экологических издержек от запыленных сельхозугодий, прилегающих к отвальному массиву. Горный журнал. 1999, № 7.343

32. Горлов В.Д. Рекультивация земель на карьерах. М., Недра, 1981.

33. Гуменик И.Л., Матвеев А.С., Панасенко А.И. Классификация техногенных формирований при открытых горных работах. Горный журнал, 1988. № 12.

34. Гуревич В.И. Прикладная седиментология и геоэкология. Л., ЛГИ, 1990.

35. Демин А.М. Развитие технологии отвалообразования на карьерах. Горный журнал, 1988, №2.

36. Демин А.М., Селиверстов А.И., Царьков Н.Е. Отсыпка высокого отвала на Сибай-ском карьере. Горный журнал, 1989, № 5.

37. Дергачев П.В., Захаров М.Н. Опыт круглогодичного возведения хвостохранилища с применением конусного намыва. В кн.: Исследования в области промышленного строительства плотин из грунтовых материалов. М., 1985.

38. Донченко В.Н. Система контроля состояния окружающей среды (СК СОС) для управления экологически безопасным развитием Санкт-Петербурга. Региональная экология, 1994, № 2.

39. Дриженко А.Ю. Восстановление земель при горных разработках. М., Недра, 1985.

40. Дудлер И.В. Инженерно-геологический контроль при возведении и эксплуатации намывных сооружений. М., Стройиздат, 1987.

41. Етеревская Л.В. Влияние состава пород и микрорельефа на биологическую рекультивацию лессовых буроугольных отвалов. В кн.: Рекультивация промышленных пустошей. М., 1972.

42. Етеревская Л.В. К исследованию генерации и регенерации почв на рекультивируемых землях, нарушенных горнопромышленными работами. В кн.: Рекультивация земель в СССР. М., 1973.

43. Етеревская Л.В., Михновская А.Д., Угарова В.А. Общее направление почвенных и агрохимических исследований при решении задач биологической рекультивации. В кн.: Программа и методика изучения техногенных биогеоценозов. М., Наука, 1978.

44. Жданов С.Е., Будько Е.А. Инженерно-геологическое обоснование технологических решений по формированию внешних отвалов на Анггренском угольном разрезе. Изв. вузов. Геология и разведка, 1993, № 2.

45. Загрязнение воздуха и жизнь растений. Л., Гидрометеоиздат, 1988.

46. Закон Российской Федерации "Об экологической безопасности". М., 1995.

47. Зарецкий Ю.К. Вязко-пластичностъ грунта и расчеты сооружений. М., Стройиздат, 1988.

48. Зберовский А.В. Актуальные проблемы аэрологии и экологии карьеров Украины. Горный журнал, 1999, № 6.344

49. Зотеев В.Г., Фролов А.В., Кампель Ф.Б. Совершенствование технологии отвалообра-зования на Ковдорском ГОКе. Горный журнал, 1988, № 4.

50. Ижевская Т.И., Васильева Н.П. Влияние рельефа и возраста отвалов на развитие древесной и травянистой растительности. В кн.: Биогеографические аспекты природопользования. М., Мысль, 1980, сб. 114.

51. Измалков В.И., Измалков А.В. Техногенная и экологическая безопасность и управление риском. СПб, НИЦЕБ РАН, 1998.

52. Израэль Ю.А. Проблемы всестороннего анализа окружающей среды и принципы комплексного мониторинга. JL, Гидрометеоиздат, 1988.

53. Инструкция по проектирования и строительству ограждающих дамб хвостохранилшц с использованием вскрышных пород. РСН319-81 //НИИСП Госстроя УССР. Киев, 1981.

54. Калишевский В.Н. Эффективность совместного складирования отходов обогащения и вскрышных пород. Горный журнал, 1981, № 2.

55. Калишевский В.Н. Возведение противофильтрационных конструкций и ограждающих сооружений хвостохранилшц. Горный журнал, 1990, № 1.

56. Капелькина Л.П. Экологические аспекты оптимизации техногенных ландшшафтов. СПб, Наука, 1993.

57. Кибирев В.И., Райлян Г.А., Сазонов Г.Т. и др. Гидравлическое складирование хвостов обогащения. Справочник. М., Недра, 1991.

58. Кини Р. Размещение энергетических объектов: выбор решений. М., Энергоатомиз-дат, 1983.

59. Коваленко А.И. Технологический и экологический аспекты сближенныых рудных месторождений. М., Недра, 1994.

60. Кондратьев В.Ф. Использование комплекса противофильтрационных и дренажных устройств для уменьшения или полного предотвращения фильтрации жидкости за пределы хвостохранилища / Гидротехнические сооружения горнорудных предприятий. Белгород, 1983.

61. Кондратьев К.Я., Фролов А.К., Донченко В.К. и др. Экодинамика и экологический мониторинг. СПб, Наука, 1996.

62. Контроль химических и биологических параметров окружающей среды. Под ред. Исаева Л.К., СПб, изд-во Эколого-аналитического информационного центра "Союз", 1988.

63. Концепция экологической безопасности . Утверждена Министром охраны окружающей среды и природных ресурсов 24.04.95. М., 1995.345

64. Котлов В.Ф. Изменения природной геологической среды на территории городов и промышленных центров. В кн.: Рациональное использование земной коры. М., Недра, 1974.

65. Кругов В.И. Основания и фундаменты на насыпных грунтах. М., Стройиздат, 1988.

66. Критерии индивидуального и социального рисков для оценки безопасности атомных станций. PC ВИНИТИ, "Новости науки и техники", Сер. Атомная энергетика, 1991, № 8.

67. Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия. М., Минприроды, 1992.

68. Крячко О.Ю. Управление отвалами открытых горных работ. М., Недра, 1980.

69. Кузькин В.И. Техногенное выветривание на рудных месторожденииях и его влияние на экологические условия разработки. Изв. вузов. Геология и разведка, М., 1994, № 2.

70. Кузьмин Н.И. Безопасность и техногенный риск: системно-динамический подход. Журнал Всесоюзного химического общества им. Д.И. Менделеева, 1990, т. 35, вып. 4.

71. Кучеревский В.В., Мазур А.Е., Доценко А.Н. Опыт биологического закрепления пылящей поверхности действующих хвостохранилищ. Горный журнал, 1989, № 7.

72. Лавриненко И.К., Колибаба В.Л., Завальный А.П., Соляник П.А. Опыт строительства и эксплуатации хвостохранилища, размещенного на внутренних отвалах карьера марганцевых руд. Горный журнал, 1986, № 8.

73. Литвинов В.Ф., Шайдоров А.А. Техногенные системы и экологический риск. Новгород, изд. НГУ, 1999.

74. Лобанов Н.Я. Определение экономической эффективности использования природных ресурсов на горных предприятиях. В кн. Рациональное использование недр и охрана окружающей среды. Л., изд.ЛГИ, 1988.

75. Лукашев К.И., Лукашев В.К. Геохимия зоны гипергенеза. Минск: Наука и техника, 1975.

76. Мангушев Н.А., Сотников С.Н., Челнокова В.А. Методика инженерно-геологического картирования для оценки площадок строительства по критерию осадки. Инженерная геология, 1989.

77. Мартынюк В.Ф., Лисанов М.В, Кловач Е.В., Сидоров В.И. Анализ риска и его нормативное обеспечение. Безопасность труда в промышленности, 1995, №11.

78. Маршалл В. Основные опасности химических производств. М., Мир, 1989.

79. Масюк Н.Т. Биологическая классификация вскрышных горных пород Никопольского марганцеворудного бассейна и прикладные аспекты ее реализации. В кн.: Рекультивация земель, нарушенных при добыче полезных ископаемых. Тарту, 1975.346

80. Масюк Н.Т. Вскрышные горные породы как объект исследования, особенности его познания, методические трудности и некоторые пути их преодоления. В кн.: Создание высокопродуктивных агробиоценозов в техногенном ландшафте. Днепропетровск, 1975.

81. Махонина Г.И. Начальные процессы почвообразования на отвалах Баженовского месторождения асбеста при их самозарастании. В кн.: Растения и промышленная среда. Свердловск, 1979.

82. Методические рекомендации по строительству ограждающих и противофильтраци-онных сооружений хвостохранилищ ГХК Западной Украины с использованием мергелистых глин и отходов обогащения / НИИСП Госстроя УССР. Киев, 1988.

83. Методические рекомендации по строительству противофильтрационных конструкций хвостохранилищ из глинистых грунтов без механического уплотнения / НИИСП Госстроя УССР. Киев, 1988.

84. Мироненко В.А., Мольский Е.В., Румынии В.Г. Изучение загрязнения подземных вод в горнодобывающих районах. М., Недра, 1988.

85. Мироненко В.А., Стрельский Ф.П. Практическое применение принципов гидрогео-механики в целях повышения промышленной и экологической безопасности горных работ. Инженерная геология, 1989, № 5.

86. Мишук Э., Мюллер П. Методы принятия технических решений. М., Мир, 1990.

87. Моисеев Н.Н. Математические задачи системного анализа. М., Наука, 1981.

88. Морозов В.Н., Серов Г.П. Экологическая безопасность производств: методология исследования и направления обеспечения. М., ВНТИЦ, 1993.

89. Мосейкин В.В. Вопросы геолого-промышленной оценки техногенных месторождений. Изв. вузов, геология и разведка, 1993, № 2.

90. Мосинец В.И., Шетахов В.А., Авдеев O.K., Мельниченко В.М. Охрана окружающей среды при проектировании и эксплуатации рудников. М., Недра, 1981.

91. Моторина J1.B. Проблемы биологического этапа восстановления земель, поврежденных промышленностью. Вопр. географии, 1970, вып. 82.

92. Моторина JI.B., Зайцев Г.А., Ижевская Т.И. Савич А.И., Чеклина В.Н. Методические указание к подготовке технических условий для проектирования рекультивации территорий, нарушенных открытыми горными работами. М., МСХ СССР, 1973.

93. Моторина Л.В., Овчинников В.А. Промышленность и рекультивация земель. М., Мысль, 1975.

94. Нифонтов Ю.А. Рациональное использование отходов обогащения угля и снижение экологической напряженности при разработке местрождений Севера России. СПб,347изд.СПГГИ (ТУ), 2000.

95. Новиков М.Ф., Меламут Д.Л., Калинская В.И., Седых Ю.И. Намыв площадей для строительства. М., Стройиздат, 1984.

96. Нормы и критерии оценки загрязнения донных отложений в водных объектах Санкт-Петербурга. Региональный норматив. СПб, 1996.

97. Обеспечение безопасности населения и территорий. Сборник статей ИГП РАН. М., 1994.

98. Олейников А.Г., Дурова Р.А. Рекультивация хвостохранилищ предприятий цветной металлургии. Цветная металлургия, 1989, № 3.

99. О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1999 году. Государственный доклад. Министерство природных ресурсов Российской Федерации. М., 2000.

100. ОО.Отраслевая методика расчета отходящих, уловленных и выбрасываемых в атмосферу вредных веществ предприятиями по добыче и переработке угля. Пермь, ВНИИОс-уголь, 1988.

101. Охрана окружающей среды при проектировании и эксплуатации рудников. М., Недра, 1981.

102. Оценка риска, вызываемого радиационными и другими источниками. Научный комитет ООН по влиянию атомной радиации, материалы 44-й сессии, Вена, 1993.

103. Панюков П.Н., Ржевский В.В., Истомин В.В., Гальперин А.М. Геомеханика отвальных работ на карьерах. Недра, 1972.

104. Певзнер М.Е., Костовецкий В.П. Экология горного производства. М., Недра, 1986.

105. Певзнер М.Е. Деформации горных пород на карьерах. М., Недра, 1992.

106. Перельман А.И. Геохимия ландшафта. М., Высшая школа, 1975.

107. Перельман А.И. Геохимия природных вод. М., Наука, 1982.

108. Плотников Н.И., Рогинец И.И., Мамонтов В.К., Мироненко В.А. и др. Защита окружающей среды при горных разработках рудных месторождений. М., Наука, 1985.

109. Попов С.И., Габитов P.M., Кашапов З.М. Управление горнотехническими параметрами отвалов. Горный журнал, 1988, № 2.

110. Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П. Введение в системный анализ. М., Высшая школа, 1989.

111. Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. Реферативный сборник, вып. 5. М., ВИНИТИ, 1991.

112. Пучков Л.А., Воробьев А.Е. Человек и биосфера: вхождение в техносферу. М., изд. МГГУ, 2000.348

113. Райлян Г.А. Приближенный метод определения уровня эксплуатации и состояния хвостохранилища. М., Горный журнал, 1990, № 3.

114. Рациональная разработка недр и охрана природы на карьерах / А.А. Кобасин, Г.Л. Серов, Б.Н. Тартаковский и др. М., Недра, 1983.

115. Рекомендации по проектированию и строительству шламонакопителей и хвостохранилищ металлургической промышленности. М., ВОДГЕО, 1986.

116. Рекомендации по инженерно-геологическому обеспечению параметров отвалов сухих пород, отсыпаемых на гидроотвалах. Л., ВНИМИ, 1985.

117. Ржевский В.В., Болотова Л.Е. Экология горного производства. М., МГИ, 1988.

118. Розпанов Н.Н. Плотины из грунтовых материалов. М., Стройиздат, 1983.

119. Рудник В.А. Петрохимическая эволюция магматических формаций. М., Недра, 1990.

120. Руководство по анализу и управлению риском в промышленном регионе. М., ГК ЧС РФ, 1992.

121. Руководство по классификации и приоритизации риска от крупных аварий в технологических процессах и связанных с ними промышленных производствах. МАГАТЭ, 1993.

122. Русский И.И. Отвальное хозяйство карьеров. М., Недра, 1971.

123. Рыбалкин Ю.Д., Шпаков П.С. Общая характеристика проблемы отвалообразования скальных и полускальных пород на предприятиях цветной металлургии. Цветная металлургия, 1983, № 14.

124. Савич А.И. К вопросу о классификации вскрышных пород для биологической рекультивации. В кн.: Проблемы рекультивации земель в СССР. Новосибирск, Наука, 1974.

125. Сафронов B.C., Одишария Г.Э., Швыряев А.А. Отраслевое руководство по анализу и управлению риском. М., РАО "Газпром", 1996.

126. Секисов Г.В., Таскаев А.А., Воробьев А.Е. Техногенные минеральные объекты. Изв. АН КиргСР. Физ-техн. и матем. науки. 1988, № 2.

127. Сергеев Е.М. Инженерная геология и охрана окружающей среды. Вестн. МГУ, Сер.4, Геология, М., 1979, № 6.

128. Серов Г.П. Экологическая безопасность населения и территорий РФ. М.: Издательский центр "Анкип", 1998.

129. Симкин Б.А., Бебчук Б.Ц., Хохряков А.В. Оценка последствий техногенного воздействия горного производства на окружающую среду. Горный журнал, 1989, № 5.

130. Современное состояние экосистемы Ладожского озера / Отв. ред. Н.А. Петрова, Г.Ф. Расплетина. Л., 1987.

131. Состояние окружающей среды северо-западного и северного регионов России. СПб,3491. Наука, 1995.

132. Станков А.П., Каграманян Э.М., Сахаров Н.Н., Никитин Ю.Я. Опыт строительства и эксплуатации хвостового хозяйства ИнГОКа. Горный журнал, 1988, № 4.

133. Супрун В.И., Гайлиш В.В., Денисов Н.А. Концепция создания рационального техногенного ландшафта при ведении горных работ. Научно-техническая конференция "Экологические проблемы горного производства". МГГУ, 1993.

134. Теоретические основы инженерной геологии. Геологические основы. Под ред. акад. Сергеева Е.М. М., Недра, 1985.

135. Теория и практика открытых разработок. Под ред. Н.В. Мельникова. М., Недра, 1979.

136. Техника и технология рекультивации на открытых разработках / А.К. Полищук, А.М. Михайлов, И.Т. Заудальский и др. М.: Недра, 1977.

137. Томаков П.И., Коваленко B.C. Рациональное землепользование при открытых горных работах. М., Недра, 1984.

138. Томаков П.И., Коваленко B.C., Михайлов А.М., Калашников А.Т. Экология и охрана природы при открытых горных работах. М., Изд. МГГУ, 1994.

139. Трубецкой К.Н., Уманец В.Н., Никитин М.Б. Классификация техногенных месторождений, основные категории и понятия. М., Горный журнал, 1989, № 12.

140. Тютюнова Ф.И. Анализ химического состава подземных вод, загрязненных промышленными стоками. М., Стройиздат, 1974.

141. Тютюнова Ф.И. Физико-химические процессы в подземных водах. М., Наука, 1976.

142. Указания по методам гидрогеомеханического обоснования оптимальных параметров гидроотвалов и отвалов на слабых основаниях. JL, В НИМИ, 1990.

143. Управление риском в социально-экономических системах: концепции и методы ее реализации. Проблемы безопасности при ЧС. М., 1995, вып. 11.

144. Усенков С.М., Ситников Т.А. Геоэкологические аспекты донных осадков Ладожского озера// Литология и полезные ископаемые. 1997, № 6. С. 649-660.

145. Усенков С.М., Иванов В.Н. Седиментационный процесс как ведущий фактор формирования геоэкологического состояния Ладожского озера. М., Разведка и охрана недр, 1998, № 7-8.

146. Федоров И.С., Захаров М.Н. Складирование отходов рудообогащения. М., Недра, 1985.

147. Ферстер В. Последствия разработки буроугольных месторождений в Восточной Германии. Научно-техн. конф. "Экологические проблемы горного производства". МГГУ, 1993.350

148. Фортескью Дж. Геохимия окружающей среды. М., Прогресс, 1985.

149. Фундаментальные проблемы нефти и газа. Доклады Всероссийской научной конференции, т. 5. М., 1996.

150. Хазанов М.И. Искусственные грунты, их образование и свойства. М., Наука, 1975.

151. Хеутс С. Оценка риска и стратегия безопасности. Тезисы симпозиума "Стратегия экологической безопасности Санкт-Петербурга с использованием опыта Нидерландов". СПб, Изд. Наука, 1997.

152. Хохряков А.В., Иванов С.П. Рациональное природопользование при разработке месторождений полезных ископаемых. Свердловск, изд. ВСНТ, 1987.

153. Чалый-Прилуцкий В.А. Риск и безопасность. М., "Синтек", 1991.

154. Шеф Х.Ю. Восстановление отвалов калийных рудников. Научно-техн. конф. "Экологические проблемы горного производства". МГГУ, 1993.

155. Шифман М.И., Дмитриенко Ю.Д., Городничев Н.М. Опыт сооружения хвостохра-нилищ горно-обогатительных комбинатов КМА. Горный журнал, 1986, № 5.

156. Шкурко A.M., Малышев П.В. Опыт эксплуатации хвостового хозяйства комбината. Горный журнал, 1988, № 9.

157. Щербатенко В.И., Кандрашин Е.П. Естественная растительность отвально-карьерных ландшафтов Сибири. В кн.: Восстановление техногенных ландшафтов Сибири. Новосибирск, Наука, 1977.

158. Чешлок X. Природоохранная оценка калийной шахты и концепция восстановительных работ. Научно-техн. конф. "Экологические проблемы горного производства". МГГУ, 1993.

159. Экология. Энциклопедический словарь. Казань, Татарское книжное издательство, 1995.

160. Analyse comparative des criteres de danger des dechets en BELGIQUE et dans les pays voisins. Ministere de la Region wallonne, Direction generale des Ressources naturelles et de l'Environnement, Division des dechets.

161. G. LECLERCQ memoire de stage, sixieme promotion - novembre 1988. Ministere de la Region wallonne, Direction generale des Ressources naturelles et de l'Environnement, Division des dechets.

162. Arret Royale 04.11.87 Norme d'une qualite d'eaux a reseaux hydrographique. Le Reglement general pour la Protection du Travail.

163. Arret Royale 23.07.87. Norme d'une qualite de sol. Le Reglement general pour la Protection du Travail.351

164. Bell F.G., Bell A.W. Restoration of derelict and contaminated land: Some case histories. Proc. 7-th Int.Congr. Int.Ass. of EnfQeol 5-9 sept. 1994/Lisboa/ Portugal. Balkema publ., 1994.165. BALDIM. & al. (1987);

165. Chemistry for Protection of the Environnement; 6 th international conference on chemistry for protection of the environnement (TORINO, ITALIE, 15 18 sept 1987). Publ. 1989, pp 99- 108.

166. BLANCHARD, J.M. & al. (1979); Protocole d'extraction a l'eau des substances solubles ou entrainables continues dans un dechet solide ou pateux. Laboratoire de Chimie appliquee INSA LYON (FRANCE).

167. Bolsen B.P., Monroe R.B. Three decades in instrumentation' Proc. le Australian conf. on geotechnical instrumentation in open pit and underground mining. /Kalgoorly/ Western Australia/ 1993. Balkema publ., 1993.

168. Cahiers techniques de la Direction de la Prevention des Pollutions; n° 12 : analyse et caracterisation des dechets industriels (1984);

169. Secretariat d'Etat a 1 'Environnement et a la Qualite de la Vie; Agence nationale pour la Recuperation et l'Elimination des dechets (ANGERS, FRANCE).

170. Charles J.A., Hughes D.B., Burford D. The effect of a rise water table on the settlement of backfill of Horsley restored opencast coal mining site, 1973-1983. Ground. Mov. and struct. Proa. 3rd Int. conf. Cardiff, Jull, 1984. London, Plymonth, 1985.

171. Code of federal Rules (USA) 90 CFR 261 & al Federal register : March 29, 1990.

172. Comparison of three waste leaching tests; HAM. R.K. & al.; University of WISCONSIN, MADISON (USA), 1979; document EPA Nr. 600/2-79-071.

173. Compendium d'essais de lixiviation des dechets. Serie de la Protection de l'Environnement rapport SPE 3/HA/7, mat 1990.

174. Environnement CANADA, OTTAWA (ONTARIO) K1A OH3.

175. Dawson R.F., MorgensternN.R., Sego D.C. Geotechnios of mine waste audits. Proc. sec. Int. conf. on enviromental Issues and management of waste In energy and mineral production. Galgari/Alberta/ Canada 1-4 sept. 1992 Vol. 2.Balkema publ., 1992.

176. Decharge industriel et milieu naturel; colloque international tenu a LYON (FRANCE), 3-6 fevrier 1981, pp 413 448.

177. Agence nationalepour la Recuperation et l'Elimination des dechets (ANGERS, FRANCE).

178. Deutsche Norm DIN 38414 S4 (1984), Beuth Verlag GmbH, Berlin 30 (RFA).352

179. Elias D., Briggs M. Piezometric monitoring of bauxite residue management facilities. Proc. of the Australian conf. on geotechnical instrumentation in open pit and underground mining. /Kalgoorly/ Western Australia / Balkema publ., 1993.

180. Elutriate test evaluation of chemically stabilized waste materials; THOMPSON, D.N.; U.S. Army Engineer Waterways, Vicksburg (USA), 1970; document EPA Nr. 600/2-79-154.

181. Etude bibliographique sur les lixiviats produits par la mise en decharge de dechets industri-els rapport final, juin 1985.

182. Commission des Communautes Europeennes; Direction generale Science, Recherche et Developement. Ministere de l'Environnement (FRANCE); Service de la Recherche, des Etudes et du Traitement de l'lnformation sur l'Environnement.

183. Ferguson U. Reclaimed and backfilled areas. Ground. Mov. and struct. Proc. 3rd int. conf. Cardiff, Jull, 1984. London, Plymouth, 1985.

184. FERGUSON, S.S. (1983); 10 th Water Ressources symposium toxic materials, methods for control, pp 229 239.

185. Turn P.S., Nisbet R.M. Site investigation, design and performance of LPG storage facilities on reclaimed land. Proc. conf., Glasgow, 7-9 May, 1986. London, 1987.

186. Forstner U., Witmann GTW. Metal pollution in the aquatic environment. Berlin - Heidelberg - New-York-: Springer, 1981.

187. Forster W., Koch P. Altlasten des Erzbergbaues. Neue Bergbautechnik, 1991, N 9.

188. Galperin A.M., Zaitsev V.S., Norvatov Ju.A. Hydrogeology and Engineering Geology. Balkema publ., 1993.

189. Hazardous solid waste testing : first conference; Ft Lauderdale (USA), 14-15 janvier 1981. ASTM special technical publication n° 760. RA CONWAY/BC MALLOY, editors.

190. Hazardous and industrial solid waste testing : second symposium; Lake Buena Vista (USA), 28 29 janvier 1982. ASTM special technical publication n° 805. RA CON-WAY/WP GULLEDGE, editors.

191. Hazardous and industrial waste management and testing : third symposium; Philadelphia (USA), 7-10 mars 1983. ASTM special technical publication n° 851. LP JACKSON/AR ROHLIK/RA CONWAY, editors.

192. Hazardous and industriel solid waste testing: fourth symposium; Arlington (USA), 2-4 mai 1984. ASTM special technical publication n° 886. JK PETROS/WJ LACY/RA CONWAY, editors.

193. Hazardous and industrial solid waste testing and disposal sixth volume; Alexandria (Egypte), 24 27 juin 1985;353

194. Colorado springs (USA). 8-9 mai 1985; ASTM special technical publication n' 933.

195. D. LORENZEN/RA CONWAY/ CP JACKSON/A HAMZA/CL PERKET/WJ LACY, Editors.

196. Himes G.S., Meurls J., Eliabu S. Geotechnical design for a satellite station founded In a municipal landfill. Int. Sump. Environ. Geotechnol. Allentown, Pa, Apr.21-23, 1986. Vol. I. Lehigh Valley. Pa, 1986.

197. Jain V К Krishna Reddy K. Enviromental improvement throughindustrial waste management. A case study of Donimalai iron ore mine. Proc. of the first world mining environment congress. Oxford and IBM publ. Co. PVT.LTD. New Delhi, Calcutta, 1995.

198. Mathewson C.C., Cato K.D. «Pze and post» mine geotechnical conditions for surface mines, developed from the comprehensive exploration program. Proc. of the Int Symp. on Geotechn. Stability in Surface Mining/Calgary/6-7 Nov. 1986. Balkema publ., 1986.

199. Normalisation francaise AFNOR X31-210 (1988); Association francaise de Normalisation, Paris La Defense (FRANCE).

200. Proiet d'Ordonnance sur le traitement des dechets. Departement federal de rinterieur (SUISSE) aout 1988.

201. Quality control in remedial site investigation: fifth volume; New Orleans (USA), 8-9 mai 1986. ASTM special technical publication n° 925. CL PERKET, editor.

202. Ritcey G.M. Tailings management. Elsevier-Amsterdam-Oxford-New York-Tokyo, 1989.

203. Sargunan A., MallikajunN., Renapratap K. Geotechnical pro Denies of refuse fills of Madras, India. Int. Sump. Environ. Geotechnol. Allentown, Pa, Apr.21-23, 1986. Vol. I. Le-hing Valley, Pa, 1986.

204. Singh R.N., Condon F.I., Denby B. Investigation into technigues of compaction of opencast mine backfill destined for development. Proc. of the Int. Symp. on Geotechn. Stabilitu In Surface Mining /Calgary/ 6-7 Nov. 1986. Palkema publ., 1986.

205. Solid Waste : Methodology for Evaluation; Volume 1 : Tests for potential mobility of toxic components as Leachates; Battelle Columbus Laboratories, OH (USA), 1981; document EPA Nr. PB81 -214900.

206. STEPHENS, W.A. & al. (1984); Proceedings of the 39th industrial waste conference -West Lafayette (USA) pp. 511 - 514.

207. THEIS, T.L. & al. (1988); Proceedings of the 43th industrial waste conference Wast Lafayette (USA).354

208. Thomson S., Sonnenberg R. Settlement instrumentation to observe" open-pit imnebaokfill and a prototype foundation in western Canada Canadian Geotechmc, 1987, 24, № 4.

209. Test methods for evaluating solid waste (1986); Environmental Pritection Agency, WASHINGTON D.C. (USA). Document EPA Nr. SW-846; methods 1310, 1320 and 1330.

210. Test methods for evaluating solid waste Proposed update package - (1989); Environmental Protection Agency, WASHINGTON D.C. (USA); Document EPA Nr. PB 89 - 148076; methods 1310,1320 and 1330.

211. Vade -mecumpour la realization des systemes d'etancheite drainage artificiels pour les sites d'enfouissement technique en Wallonie. Liege, ed. de l'Universite.

212. Vogel W. Die dynamische intensiwerdichtung ein Verfahren zur Baugrundverbesserung von Tagebaukippen. Wiss. Ber. Techn. Hochsch. Leipzig. 1986, №12.

213. Vogt A., Forster W. Abschatzung der Ruckgriffweiten von Set-zungsflieBrutschungen. Neue Bergbautechnik, 1991, № 10/11.

214. Waste testing and quality assurance; Washington DC (USA), 15 18 juillet 1986. ASTM special technical publication n' 999. D. FRIEDMAN, editor.

215. WILSON, R.W. & al. (1984); Proceedings of the 39th industrial waste conference West Lafayette (USA) - pp. 343 - 349.

216. Zweite allgemeine Verwaltungsvorschrift zum Abfallgesetz (ТА Abfall) Bundesgesetzblatt 10 April 1990, Nr. 17 (BR Deutschland).

217. UNIVERSITE DE LIEGE FACULTE DES SCIENCES APPLIQUEES

218. BORATOIRES DE GEOLOGIE DE L'INGENIEUR, 'HYDROGEOLOGIE ET DE PROSPECTION GEOPHYSIQUE

219. Dr Ir. A. MONJOIE Professeur ordinaire1. ATTESTATION

220. Un rapport d'un travail effectue par elle "Etude d'incidences sur 1'environnement. Aeroport de Bierset. Carriere Lemaire" sera realise a la fin de celui-ci.

221. Fait a Li6ge, le 12 juin 1997

222. UNJVgBSIT* DE LI^GE itciten de GMogie de ПпдёШвшuNjvgesiitOkQtdeGа'Нуагодёо1оа>е et de Projection вёорЬуНаиэ T6I.32 / 4 / 366 22 16 Bdtlmeni В 19 UlfteiUtt de U6ge ou Sart-THman в-4000 UiSi Fox33 /4 /366 26 171. Prof. Dr Ir A.MONJOIE

223. Universite de Liege au Sart Tilman Batiment В 19 - Parking P36 - 4000 LIEGE (Belgique)

224. Tel. +32 (0) 4 366 22 16 366 22 171. Fax +32 (0) 4 366 28 171. CCP 000-0059787-351. Факультет прикладных наук

225. Лаборатории инженерной геологии, гидрогеологии, геофизических методов разведки

226. Зав. лаоораториями, доктор, профессор А.Монжуа1. СЕРТИФИКАТ

227. Отчет, осуществленной ею работы "Изучение воздействия на окружающую среду. Аэропорт Бирзе. Карьер Лемера" прилагается ниже.1. Льеж, 12 июня 1997 г.печать подпись1. Проф., доктор А.Монжуа

Информация о работе

Пашкевич, Мария Анатольевна
доктора технических наук
Санкт-Петербург, 2001
ВАК 25.00.36

Диссертация

Оценка воздействия техногенных массивов на природную среду в горно-промышленных регионах - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы