Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Техногенез геологической среды Верхне-Пышминского промышленного узла

ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Техногенез геологической среды Верхне-Пышминского промышленного узла"

Направахрукописи-

Макарова Юлия Анатольевна

Техyогенез геологической среды Верхне-Пышмиеского промышленного узла (Средний Урал)

Специальность 25.00.36. — «Геоэкология»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Екатерннбург-2004

Работа выполнена в Уральской государственной горно-геологической академии.

Научный руководитель

доктор геолого-минералогических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ Грязное ОлегНиколаевич

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук РасуловАриф Таджаддинович

кандидат геолого-минералогических наук Новиков Виталий Прокофьевич

Ведущая организация - Главное Управление природных ресурсов и

охраны окружающей среды МИР РФ по Свердловской области

Зашита состоится 24 июня 2004 года в 10, часов на заседании диссертационного совета Д 212.280.01 при Уральской государственной горно-геологической академии по адресу: 620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30, 3-й корпус, ауд. 3324.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уральской государственной горно-геологической академии.

Автореферат разослан 22 мая 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

д-р. геол.-шшерал. наук, профессор В.Ф.Рудницкий

Общая характеристика работы Актуальность работы. Многие проблемы экологии Уральского региона связаны с добычей и переработкой руд цветных металлов. В пределах промышленных узлов и районов практически ни один компонет природной среды не избежал существенного преобразования. С медной подотраслью металлургии связано комплексное загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами и их соединениями.

Верхне-Пышминский промышленный узел является одним из уникальных в этом отношении районов с многолетним функционированием горнорудного и медеплавильного производства на базе расположенного в городской черте Пышминско-Ключевского медно-кобальтового месторождения, а в последующем и медьэлектролитного производства на привозном сырье, что и обусловило выбор объекта исследований. Для Верхне-Пышмииского промышленного узла в депонирующих средах характерно наличие приоритетной группы токсикантов, в которую входят кадмий, медь, мышьяк, никель, свинец, цинк и хром, наиболее опасные для человека и животных. Способность металлов накапливаться в живых организмах ведет к отрицательным последствиям даже при воздействии относительно невысоких концентраций. Металлы относятся к стойким загрязнителям, так как скорость их техногенного поступления в окружающую среду многократно превышает скорость естественных процессов разложения и выноса.

Важнейшее значение для оценки экологического состояния территории Верхне-Пышминского промузла имеет состояние почв и грунтов, так как почвы представляют собой: 1) начальное звено пищевых цепей; 2) интегральный показатель состояния окружающей среды; 3) источник вторичного загрязнения приземного слоя атмосферы, поверхностных и грунтовых вод. Изложенное и определяет актуальность поставленной темы.

Цель работы. Оценка трансформации геологической среды Верхне-Пышминского промышленного узла под воздействием активного техногенеза: разработки Пышминско-Ключевского месторождения меди, металлургического передела руд и развития промышленно-городской агломерации г. Верхняя Пышма.

В задачи работы входило:

1) изучение состояния и условий формирования геотехнической системы Верхне-Пышминского промышленного узла;

2) исследование степени атмогенного и гидрогенного загрязнения почв и грунтов селитебной территории города Верхняя Пышма;

3) оценка техногенной трансформации химического состава поверхностных вод Верхне-Пышминского промузла;

4) оценка степени загрязнения донных отложений озера Ключи и реки Пышмы;

5) оценка распределения тяжелых металлов в техногенных грунтах шламохранилища комбината «Уралэлектромедь»;

6) изучение трансформации состава и условий накопления тяжелых металлов в почвах и грунтах комбината «Уралэлектр'-

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА

¿■вш!

7) определение основных путей реабилитации территории Верхне-

Пышминского промышленного узла.

Научная новизна заключается в выявлении и оценке техногенной трансформации геологической среды ГТС Верхне-Пышминского промышленного узла; обосновании оптимального комплекса методов и способов оценки экологического состояния территории старых горнопромышленных производств, выявлении закономерностей в формировании атмогенного и гидрогенного загрязнения геологической среды территории; выяснении условий распределения цветных металлов в грунтах промышленного предприятия; изучении путей распространения тяжелых металлов при загрязнении окружающей среды в системе шлам - почва -pacтениe.

Практическое значение. Полученные данные могут быть использованы для экологического районирования территории. Оценка распределения тяжелых металлов в шламах и растениях учтена при рекультивации шламохранилища. Разработаны методы и способы реабилитации геологической среды, в том числе использования техногенных грунтов комбината в качестве техногенного сырья для извлечения цветных металлов.

Защищаемые положения:

1. Геотехническая система Верхне-Пышминского промышленного узла является результатом длительного воздействия на геологическую среду горно-металлургического производства на базе разработки Пышминско-Ключевского медно-кобальтового месторождения и развивающейся промышленно-городской агломерации. Техногенез Верхне-Пышминской геосистемы сопровождался истощением минеральных ресурсов, образованием техногенных ландшафтов, антропогенным литогенезом, трансформацией состава и свойств ингредиентов геологической среды.

2. Приоритетными атмогенными загрязнителями снегового покрова, почв и грунтов в составе промышленных и транспортных выбросов являются Си, As, Sb, Pb, Zn, №, Со, Сг, Bi. Длительная инфильтрация с талыми водами, дождевыми осадками привела к накоплению в горизонтах почвенного профиля Си, Pb, Zn, Сг, №, 8Ь, As.

3. Миграция тяжелых металлов с промышленными стоками, поверхностным стоком загрязненных территорий, дренажными водами, сбрасываемыми в оз. Ключи, обусловила накопление в донных отложениях Си, №,Со,РЬ и Сг.

4. За период деятельности медеплавильного производства в техногенных грунтах комбината «Уралэлектромедь» произошло механическое и аэрогенное накопление меди, цинка, свинца и никеля. Их концентрации до глубины 1 метра достигают промышленных содержаний и в количественном отношении могут явиться объектом рентабельной переработки.

Фактический материал. В основу диссертации положены материалы, полученные автором при полевых и камеральных работах, проведенных на территории Верхне-Пышминского промузла в составе научно-исследовательской группы Института испытаний и сертификации

минерального сырья УПТА (1996-1997 гг.), в период обучения в магистратуре (1998-1999 гг.) и аспирантуре (1999-2003 гг.), а также опубликованные и фондовые материалы. В работе использованы результаты 884 приближенно-количествепных спектральных анализов проб почв, грунтов, донных отложений, шламов, в том числе 163 пробы автора, 25 атомно-абсорбционных анализов, обработанных с применением компьютерных технологий.

Апробация работы. Результаты работы докладывались или служили предметом обсуждения на Уральской минералогической школе, Екатеринбург, 1997, 2002 гг.; на 2-й Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых им. академика М.А.Усова "Проблемы геологии и освоения недр", г. Томск, 1998 г.; Всероссийской научно-технической конференции "Совершенствование поиска и разведки, добычи и переработки полезных ископаемых", г. Красноярск, 1999 г.; на Уральской молодежной научной школе по геофизике, Екатеринбург, 2000 г.; на Российском съезде геологов, Санкт-Петербург, 2000 г.; 5-й Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых в г. Томске, 2001 г.; Межвузовской научной конференции «Школа экологической геологии и рационального недропользования», Санкт-Петербург, 2001 г.; на пятых научных чтениях им. академика Е.М.Сергеева, Москва, 2003 г. В Межвузовском конкурсе на лучшую научную работу среди аспирантов получен диплом второй степени, Екатеринбург, 2000 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ, в том числе 8 статей и 6 тезисов докладов.

Результаты работы внедрены в Институте испытаний и сертификации минерального сырья и в ВНИЦ Торфтехнология".

Объем и содержание работы. Работа состоит го введения, семи глав и заключения, списка литературы, включает 142 страницы машинописного текста, иллюстрированного 44 рисунками и 17 таблицами.

В первой главе («Анализ результатов предыдущих эколого-геохимических исследований территории Верхне-Пышминского промузла») описывается история эколого-геохимических исследований, выполненных в пределах Верхне-Пышминского промышленного узла различными исследователями, и их результаты. Во второй главе («Методика эколого-геохимических исследований Верхне-Пышминского промузла») рассмотрены главные методы и способы эколого-геологических исследований и их использование автором при выполнении работы. В третьей главе («Геотехническая система Верхне-Пышминского промузла») охарактеризована геотехническая система Верхне-Пышминского промузла, включающая активно взаимодействующие природные и техногенные объекты. Важнейшие техногенные системы связаны здесь с добычей и переработкой медных руд, развитием промышленно-городской агломерации. Четвертая глава («Атмогенное загрязнение окружающей среды Верхне-Пышминского промузла») посвящена роли комплекса тяжелых металлов, поступающих в окружающую среду в составе промышленных и транспортных выбросов в атмогенном загрязнении снегового покрова, почв и грунтов. В результате инфильтрации тяжелые металлы накапливаются и в нижней части почвенного

профиля. В пятой главе («Гидрогенное загрязнение геологической среды Верхне-Пышминского промузла») рассмотрены пути накопления тяжелых металлов в донных отложениях ловерхностных водоемов и водотоков, миграция химических элементов из хвостохранилища Пышминской обогатительной фабрики, трансформация подземных вод Верхне-Пышминского промышленного узла. В шестой главе («Тяжелые металлы в груотах промышленной территории») приводятся данные по изучению распределения химических элементов в техногенных грунтах территории комбината и результаты подсчета их прогнозных ресурсов. В седьмой главе («Пути реабилитации территории Верхне-Пышминского промузла и снижения техногенной нагрузки») рассмотрены направления реабилитации территории, связанные с переработкой техногенно-минеральных объектов и рекультивацией. загрязненных территорий.

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю, заведующему кафедрой гидрогеологии, инженерной геологии и геоэкологии, д-ру. геол.-минерал. наук, профессору, заслуженному деятелю науки и техники РФ О.Н. Грязнову за постоянное внимание и поддержку в выполнении работы, сотрудникам кафедры, способствовавшим проведению исследований, д-ру, геол.-минерал, наук, профессору А.Г. Талалаю, начальнику Комитета по охране окружающей среды города Верхняя Пышма Т.Н. Мироновой, старшему научному сотруднику ВУХИН СТ. Стахееву, доценту УПТА А.Г. Рязанову, сотрудникам кафедры геоинформатики Г.В. Шилиной, Л.А. Поморцевой, коллективу Института испытаний и сертификации минерального сырья: О.Э. Локтионову, СИ. Шарову, а также А.В. Худинхану за помощь в проведении полевых, лабораторных работ и ценные замечания.

Основные защищаемые положения

/. Геотехническая система Верхне-Пышминского промышленного узла является результатом длительного воздействия на геологическую среду горно-металлургического производства на базе разработки Пышминско-Ключевского медно-кобальтового месторождения и развивающейся промышленно-городской агломерации. Техногенез Верхне-Пышминской геосистемы сопровождался истощениемминеральныхресурсов, образованием техногенных ландшафтов, антропогенным литогенезом, трансформацией состава и свойств ингредиентов геологической среды.

Верхне-Пышминский промышленный узел является одним из типичных промышленных районов Среднего Урала, где в середине XIX века в связи с открытием медного месторождения началась добыча и переработка медных руд, сопровождающаяся изменениями геологической среды и накоплением в почвах, грунтах и донных осадках водоемов комплекса тяжелых металлов.

Верхне-Пышминский промузел представляет собой сложную природно-техническую систему (ГТС), функционирующую продолжительный период и включающую помимо основных многие нерегулируемые компоненты городской территории (транспорт и т.д.). Главные природные составляющие

геосистемы - биосфера, гидросфера (озеро Ключи и река Пышма), литогенная основа. Главными компонентами технической системы являются подземный рудник (ныне не действующий), обогатительная фабрика и шламохранилище, комбинат «Уралэлектромедъ», предприятия перерабатывающего комплекса, транспортный, сельскохозяйственный и селитебный комплексы. Взаимодействие природных и техногенных компонентов привело к значительному преобразованию окружающей среды Верхне-Пышминского промузла.

В природных ландшафтах г. Верхняя Пышма произошла значительная трансформация, что и определило их замещение специфическими техногенными ландшафтами, созданными в результате деятельности разнообразных промышленных предприятий. Примером техногенных почвообразующих ландшафтов является шламохранилище, представляющее обвалованное дамбой скопление хвостов обогащения руд, на котором в настоящее время проходит рекультивация. Выявление ландшафтно-экологической ситуации проводилось на основе пространственно-временного анализа особенностей и строения ландшафтов, своеобразия их хозяйственного использования и экологического состояния, а также применяемой технологии производства. Для их характеристики применены признаки, определяющие тип антропогенной нагрузки через виды воздействия.

Напряженной экологической ситуацией характеризуется территория Верхне-Пышминского промузла, примыкающая с севера к г. Екатеринбургу, что обусловлено в основном длительным функционированием Пышминского рудника с обогатительной фабрикой и Пышминско-Ключевского медеплавильного завода, на месте которого в 1934 г. вступил в строй Уральский комбинат по электролитическому рафинированию и обработке меди (Уралэлекгромедь).

Технология производства рафинированной меди сопряжена с выбросами в окружающую среду целого спектра вредных веществ, включающих сернистый ангидрид, окислы азота, соединения меди, никеля, свинца, мышьяка, кадмия, цинка, ванадия и др.. В 1999 г. от АО «Уралэлектромедь» в атмосферу поступило 1002,0 т вредных веществ, из них 94,0 т диоксида серы, 81,0 т диоксида азота, 40,7 т оксида меди, 18,8 т соединений свинца, 8,9 т мышьяка, 3,0 т никеля. Это составляет 71 % от всех промышленных выбросов, поступивших в атмосферу Верхне-Пышминского промузла. Определение вредных веществ в атмосферном воздухе на двух стационарных постах г. Верхняя Пышма, расположенных в жилой зоне, показало, что содержание диоксида азота превышает предельно допустимые концентрации (ПДК) в 2,7 раза, формальдегида в 14,6 раза, взвешенных веществ в 4,6 раза, свинца в 5,8 раза, меди в 2,0 раза, бензапирена в 10 раз. Значительные промышленные выбросы вредных веществ приводят, в первую очередь, к их накоплению в почвенном покрове.

Основные ореолы техногенного загрязнения почв тяжелыми металлами охватывают практически всю территорию Верхне-Пышминского промышленного узла Наиболее распространено загрязнение почв медью, при

этом вся территория г. Верхняя Пышма характеризуется концентрациями меди выше предельно допустимых концентраций.

2. Приоритетными атмогенными загрязнителями снегового покрова, почв и грунтов в составе промышленных и транспортных выбросов являются Си, As, Sb, Pb, Zn, Ш, Bi Длительная инфильтрация с талыми водами,

дождевыми осадками привела к накоплению в горизонтах почвенного профиля Си, РЬ, 2п, ^, М, As.

Снеговой покров является депонирующей средой, концентрирующей загрязняющие вещества, выбрасываемые промышленными предприятиями и транспортом в зимний период. Снеговые воды подвергались сокращенному химическому анализу на основные компоненты, пылевые остатки вод -приближенно-количественному спектральному анализу на широкий круг элементов.

Все снеговые воды являются преимущественно сульфатно-хлоридно-гидрокарбонатными, а вблизи АО "Уралэлектромедь" состав существенно меняется и главными компонентами вод становятся сульфаты и хлориды. Общая минерализация снеговых вод изменяется от 0,5 до 124,5 мг/ дм3, при этом среднее значение для города Верхняя Пышма составляет 38,7 мг/ дм3.

Среднее содержание химических элементов, в том числе тяжелых металлов, л снеговых водах, по данным приближенно-количественного спектрального анализа, в ряде случаев значительно превышает фоновые содержания в поверхностных водах: по меди и марганцу - в 6, свинцу - в 9, никелю-в 13, титану в -21, олову -в 30, хрому -в 64 раза.

Выпадения пыли, фиксируемые по количеству механичесхого осадка в снеговом покрове, почти на всей территории Верхне-Пьшшинского промузла в три и более раз превышают фоновые значения. При этом участки, прилегающие к основным промышленным предприятиям, подвергаются еще более интенсивному запылению, составляя вблизи АО "Уралэлектромедь" более 30 фоновых значений.

Почвы и сформировавшиеся на территории промышленных предприятий и химического комплекса техногенные грунты являются главным компонентом геологической среды, депонирующим комплекс загрязнителей, в том числе, тяжелых металлов. Поэтому важнейшим показателем при экологической оценке загрязненных территорий является оценка загрязнения почвенного покрова Поступление химических элементов и их соединений в почвы и грунты происходит как за счет атмосферных выбросов, в том числе депонированных в снеговом покрове, так и при физическом и химическом выветривании подстилающих горных пород.

При оценке распределения тяжелых металлов в почвах и грунтах Верхне-Пышминского промузла использованы данные литогеохимической съемки, результаты площадного и профильного опробования почвенного покрова в пределах ореолов наиболее интенсивного загрязнения, а также данные опробования разрезов почвенного профиля.

Главным источником техногенного загрязнения окружающей среды Верхне-Пышминского промузла является АО "Уралэлектромедь". Почвы, непосредственно примыкающей к комбинату территории на расстоянии до 250 м, характеризуются чрезвычайно опасной категорией загрязнения. Опасные зоны распределяются далее на северо-восток на 200-800 м. Превышение значений ПДК зафиксировано вблизи старого рудника. В восточном и юго-восточном направлениях зоны опасного загрязнения прослежены на расстоянии до 1,5 км от комбината. Состав зон загрязнения комплексный, по мере уменьшения степени загрязнения снижаются комплексность и концентрации тяжелых металлов.

Для территории Верхне-Пышминского промузла наиболее распространено загрязнение почв и грунтов медью, что отражает специфику основного производства. Для всей территории г. Верхняя Пышма для почв и грунтов характерны концентрации меди, превышающие ПДК, при этом загрязнение в контуре содержаний меди в 3 ПДК охватывает около 10 км2.

Оценка комплексного загрязнения территории Верхне-Пышминского промышленного узла по распределению суммарного показателя загрязнения /с показывает наличие участков с чрезвычайно опасной, высоко опасной, опасной и допустимой степенью загрязнения почв.

Участки с максимальным загрязнением территории тяготеют к промышленным предприятиям. Чрезвычайно опасная степень загрязнения почвенного покрова характерна для северного берега оз. Ключи, севернее и северо-восточнее территории АО «Уралэлектромедь», при этом на фоне высоко опасной степени загрязнения северо-восточнее АО «Уралэлектромедь» картируется пятно с чрезвычайно опасной степенью загрязнения.

Расчет корреляционных связей между тяжелыми металлами в почвах города Верхняя Пышма показал наличие корреляционной зависимости между химическими элементами: железо - марганец - ванадий; хром — никель — кобальт; медь — ртуть — цинк - свинец. Корреляционные связи в последней ассоциации несколько ослаблены ввиду того, что на предприятии ведется окончательный передел сырья и легковозгоняемые элементы (/п, РЬ), очевидно, частично улетучились на ранних стадиях переработки руд. По данным АИ.Семячхова, подвижная форма металлов в почвах хорошо коррелирует с валовой у халькофилов Си, /п, РЬ, а также у N1 и Со, водорастворимая — у Мп и /п. Первая ассоциация элементов объединяет медь и тесно связанные с ней элементы, характерные для колчеданных руд: В1, 8Ь, Аз, Сё, /п, РЬ, N1, нахождение которых в почвах территории определяется совместным поступлением в почву из атмосферы, вторая — элементы материнских для почв вулканогенных пород.

Поступление тяжелых металлов в почву происходит из атмосферы, чаще в виде окислов, в почве они постепенно растворяются, переходя в гидрооксиды, карбонаты или в форму обменных катионов. В богатых гумусом тяжелосуглинистых и глинистых почвах тяжелые металлы связываются довольно прочно, что предохраняет от загрязнения грунтовые и поверхностные воды. Песчаные, малогумусные почвы устойчивы против загрязнения, они

Табяица1

Содержания химических элементов в почвенном профиле северо-западной части территории г. Верхняя Пышма

Номер профиля, горизонт Содержание химических элементов, мг/кг гс

Си Тл РЬ Бп А» АВ Мо Сг № Со V Мп ■ БЬ В| •

1-Ао 90 180 70 4 0 0,05 1 150 70 15 90 1000 о- 1.5 4,6

1-А, 180 20 400 30 0 0,15 •з 400 90 18 150 900 0 1.5 23,1

1-А, 180 300 200 30 0 0,09 3 200 90 18 100 900 0 1 12,9

1-В 200 280 150 20 0 0.1 1.5 300 100 [8 150 900 0 1 12,7

пдк 100 300 32 10 И 0.5 5 100 50 50 150 1500 4.5 2

Таблица 2

Распределение химических элементов в почвенном профиле в центральной части территории г. Верхняя Пышма

Номер лрофши, горизонт Содержание химических элементов, мг/кг .. и

Си 2в РЬ Бп А$ Ав Мо Сг № Со V Мп БЬ В!

2-Ао 300 150 40 3 0 0,3 1,5 700 200 40 100 700 0 1.5 19,25

2-А, 100 150 15 2 0 0,06 1.5 1000 200 30 90 900 0 1 23.0

2-А, 90 100 18 1,8 0 0,1 1 1000 300 40 70 1000 0 1 25.0

2-В 100 100 20 2 0 0,09 1 1000 300 40 150 900 0 1,5 25,0

ПДК 100 300 32 10 15 0,5 5 100 50 50 150 1500 • V 2

Таблица 3

Распределение химических элементов в почвенном профиле северо-западнее территории АО "Уралзлектромедь"

Номер профил*, горизонт Содержание химических элементов, мг/кг 2с

Си 2л РЬ Эп А« А« Мо Сг № Со V Мп БЬ В|

З-Ао 1500 200 70 10 70 2 2 200 100 30 150 1000 200 2 68,14

3-А, 2000 300 100 10 70 5 5 180 150 40 100 1000 300 4 • 105,2

З-А1 3000 400 150 10 70 3 9 200 100 30 150 1000 150 3 80,4

3-В' 2000 300 100 15 70 3 3 180 150 40 100 1000 200 3 79.83

пдк 100 300 32 10 15 0,5 5 100 50 50 150 1500 4,5 2

А,

А1

А,

Аг А,

А, В

11

Профиль!

А,

А,

А2

0-0,12

0,12 -ОД

• = 0,3-0,55

щш жШ ' 0,55-0,7 ->« | VI

О 20 40 60 *> 100 120 140 160 180 200 С^ мг/кг

Профиль 2

О 20 40 60 «О 100120 140 160 1«0 200 С^мгЛсг

Профиль 3*

Гопи?онты Мощность, и 0-0,2

ОД - 0,35 V ( \

====== 0,35-0,55

¡И 0,55-0,7 я 1 / |_--р.

40 60 Ю 100 120 140 160 1К> 200220240260 С» ИГЛсТ

Рис. I. Строение почв Всрхне-Пышмяиского промузла. Профиль I; СЗ часть г. Верхняя Пышма, профиль 2, деитральвая часть г. Верхняя Пышма, профиль 3, СЗ территории АО «Уралэлектромедь»

слабо связывают металлы, легко отдают их растениям или пропускают их через себя с фильтрующимися водами.

Выбор размещения разрезов для изучения распределения тяжелых металлов и их миграции в почвенном профиле определялся интенсивностью химического загрязнения территории Верхне-Пышминского промузла. Они были заложены в местах выявленных ореолов техногенного загрязнения с учетом площадного изучения территории на детализированных ранее участках: разрез 1 - в северо-западной части территории г. Верхняя Пышма, разрез 2 - в центральной части города, разрез 3 расположен северо-западнее промышленной территории АО «Уралэлектромедь».

Миграция тяжелых металлов в почвенном профиле определяется целым рядом факторов, важнейшим из которых является наличие и концентрация водных растворов и наличие биогеохимических барьеров, вследствие чего и происходит концентрация металлов в гумусовых горизонтах почв. Содержание химических элементов в почвенных профилях Верхне-Пышминского промышленного узла показано в табл. 1, 2, 3 и на рис. 1. Среди выявленных в вертикальном профиле почв тяжелых металлов превышение предельно-допустимых концентраций фиксируется у следующих элементов: Си, РЬ, /п, Сг, N1, 8Ь,Аз.

Анализ распределения тяжелых металлов в пределах почвенного профиля показывает, что комплекс основных элементов-загрязнителей включает Си, РЬ, /п, Сг, N1, 8Ь, Аз, отчасти Ag и В1 Загрязнение фиксируется в пределах всего почвенного профиля, однако более высокие концентрации тяжелых металлов и коэффициент суммарного химического загрязнения характерны для иллювиального горизонта, что связано с привносом тяжелых металлов с инфильтрационными растворами. Поступление химических элементов, вероятно, происходит также и из коренных пород (Сг, Мп, V).

3. Миграция тяжелых металлов с промышленными стоками, поверхностным стоком загрязненных территорий, дренажными водами, сбрасываемыми воз. Ключи, обусловиланакопление в донных отложениях Си, Ш, ^, Pb, и ^.

В результате деятельности промышленных предприятий промузла происходит загрязнение как поверхностной, так и подземной гидросферы. Для района характерно изменение типа поверхностных вод: в оз. Ключи преобладают хлоридно-карбонатные воды, в зоне непосредственного поступления промышленных стоков с АО «Уралэлектромедь» воды гидрокарбонатно-сульфатно-хлоридные, а ниже по течению р. Пышма -сульфатно-гидрокарбонатно-хлоридные. Общая минерализация вод р. Пышма в 5,5 раз выше, чем в оз. Балтым и в 4,5 раза выше, чем в оз. Исетском.

Донные отложения поверхностных водотоков и застойных водоемов занимают особое место среди депонирующих сред. Вследствие постояшю происходящих процессов испарения и конденсации, сбора дождевых вод бассейна питания, промышленных сбросов водотоки и водоемы играют роль

своеобразной "канализационной" системы гидросферы, в которой химический состав вод и донных отложений находится в динамическом равновесии.

На территории Верхне-Пышминского промузла таким водоемом является оз. Ключи, расположенное южнее АО «Уралэлектромедь». Распределение тяжелых металлов в его донных отложениях показывает следующее: по верхнему, водонасыщенному, горизонту максимальной степенью концентрации обладает медь (10-1000 мг/кг), далее идут никель (3-1000 мг/кг), кобальт (3-150 мг/кг), титан (500-2000 мг/кг), марганец (200-2000 мг/кг), хром (10-200 мг/кг), а затем следуют ванадий (10-70 мг/кг), цинк (до 30 мг/кг), бериллий (до 0,5 мг/кг) и барий (до 100 мг/кг). Несколько иная картина распределения тяжелых металлов наблюдается в нижнем, глинистом, горизонте донных отложений. Здесь они образуют следующий ряд: так же, как и в верхнем горизонте, максимальная степень концентрации у меди (10-2000 мг/кг), далее следуют кобальт (20-50 мг/кг), никель (3-200 мг/кг), хром (100-500 мг/кг), марганец (501000 мг/кг), ванадий (10-100 мг/кг) (рис. 2). При сравнении результатов, полученных по верхнему и нижнему горизонтам донных отложений, отмечается следующая особенность: одни элементы с глубиной увеличивают концентрации, другие - снижают. Повышается концентрация меди и хрома. Снижается степень концентрация у никеля, титана, кобальта, марганца,

Характер корреляционных связей между химическими элементами в горизонтах донных отложений различен, как по количеству, так и в качественном отношении. В глинистых отложениях нижнего горизонта наиболее значимые связи Сг-У (0,68) и Сг-Со (0,62), для меди характерны положительные корреляционные связи с никелем, кобальтом, хромом, ванадием, цинком. Подобную картину можно объяснить их совместным сорбционным накоплением в глинах, а халькофилов, кроме того, - и в минеральной форме (в пирите). В илах верхнего горизонта наиболее значимы корреляционные связи Сг-№ (0,92), Со-№ (0,88), Сг-Со (0,85), №-У (0,76), И-Мп (0,71), Со-Мп (0,68). Для меди характерен несколько иной характер связей - с кобальтом, бериллием и титаном. Это может свидетельствовать о совместном их сносе, поступлении в составе промышленных сбросов, стоков и сорбции глинистой составляющей и органикой.

Хвостохранилище Пышминской обогатительной фабрики, являясь техногенным месторождением, оказывает существенное влияние на загрязнение геологической среды. Шламы помимо учтенных полезных компонентов (Си, 8) содержат широкую гамму тяжелых металлов, мигрирующих с инфильтрационными водами и загрязняющих окружающую среду.

Изучение концентраций тяжелых металлов в шламах показало, что максимальная концентрация меди соответствует 70 ПДК для почв, реже - 50 ПДК, хрома - от 7 до 20 ПДК, содержания никеля достигают 6 ПДК, кобальта -2 ПДК, свинца в шламах - 1,56 ПДК, а в шламах из рекультивируемых с торфом участках ниже ПДК. Максимальные содержания цинка составляют 3,3 ПДК, марганца до 2 ПДК, молибдена и титана в пробах не превышают ПДК.

Горизонты

Мощность, м

Кварц, полевые шпаты, роговая обманк^, пирит_

Гидрослюды, гидроокислы железа, ланцир» диатомей, пирит, слюды, растительные остатки

О 20 40 60 80 100 120 140 160 180 С| иг/кг

Рис. 2. Строение и состав донных отложений озера Ключи

Суммарный показатель химического загрязнения 2о в техногенных грунтах хвостохранилища достигает высоких значений (7е= 300 - 490), соответствующих зоне чрезвычайно опасного загрязнения.

Таблица 4

Среднее содержание тяжелы! металлов в золе растений_

Тяжелые металлы, мг/кг

Си Ъл | РЬ Мо | Сг № | И | V Мп Аз

Корни

3000-10000 6666.6 50-1500» 50-70 63,3 5-100 37J та 3000 70-200 140 500-700 150-200 1500-3000 100-150

533,3 633.3 166,6 2166,6 П6

Стебли

1000 1000 1Ш 1000 30-50 36,6 70-200 500-1590 900 2!ШО 106.6 300-50Q 100-150 2000-3000 -

123.3 366,6 »6,6 2666,6

Листья

1000-1500 30-1000 30-50 гоо-зор 1500-2000 70-100 so 300-50Р т 150 1500-3000 0-100 33,3

1166,6 360 43,3 200 1666.6 366.6 2166.6

- Числитель—интервал концентраций, знаменатель - среднее значение.

Изучение распределения тяжелых металлов в золе растений из полос рекультивации хвостохранилища (табл. 4) показало, что максимальные содержания меди аккумулируются в золе корней и достигают 100 ПДК для почв; в золе листьев содержания меди от 10 до 15, а в золе стеблей - 10 ПДК Максимальное содержание хрома приходится на корни - 30 ПДК, в золе листьев хром превышает ПДК в 15-20 раз, а в стеблях - в 15-50 раз. Никеля больше в корнях - 1,4-4 ПДК, а в листьях и стеблях - от 1,4 до 2 ПДК. Максимальное содержание молибдена аккумулируется в листьях (от 20 до 60 ПДК), в стеблях его меньше - от 14 до 40 ПДК, а минимальные содержания в корнях - от 1 до 20 ПДК.

4. За период деятельности медеплавильного производства в техногенныхгрунтахкомбината «Уралэлектромедь»произошломеханическое и аэрогенноенакоплениемеди, цинка, свинца иникеля. Ихконцентрации до глубины 1метра достигают промышленныхсодержаний и в количественном отношениимогутявиться объектомрентабельной переработки.

Ореолы химического загрязнения почв и грунтов в пределах территории комбината при последующей реабилитации площади могут служить источником получения ряда цветных металлов. Изучение распределения химических элементов в техногенных грунтах территории комбината свидетельствует о значительном накоплении в них меди, цинка, никеля, сурьмы, мышьяка, свинца, хрома, относящихся к элементам I и П классов экологической опасности (рис. 3).

Выявленный типоморфный рудный комплекс элементов в техногенных отложениях комбината "Уралэлекгромедь" включает, медь, цинк, никель,

Литология

Состав

Щебень гранитов, горнблен-днтов, серпентинитов, шлаков. Включения обломков рафинированной меди, пластинок проволоки. Песчано-глиинстый материм.

Суглинки элювиальные слабопесчанистые с сорбированными соединениями Си, Сг, N1,2а, РЬ

О 200 400 «00100012001400 НООНОО 2000 »00 1400 2(00

9800 10000

С|мг/кт

Рис. 3. Сводная литологическая колонка отложений территории комбината «Уралэлекгромедь»

1 7

сурьму, мышьяк, свинец, содержания которых достигают высоких значений. В частности, содержания меди, свинца и цинка местами составляют первые проценты, что соответствует их концентрациям в рудах. Это дает основание для подсчета количества металлов, накопившихся в техногенных грушах за длительный срок функционирования в пределах промзоны вначале медеплавильного, а затем медеэлектролитного производства. Максимальные их концентрации приурочены к местам складирования и транспортировки сырья и продукции. В изученных пробах преобладала металлическая медь, связанная с потерями при транспортировке. На основе имеющихся данных можно провести пока лишь прогнозную оценку ресурсов цветных металлов в техногенных отложениях, оставляя за рамками работы оценку элементов-спутников колчеданных руд на Урале - золота и серебра. Расчет корреляционных связей в грунтах комбината позволяет выделить естественно-природные и техногенные ассоциации элементов.

Таблица 5

Подсчет прогнозных ресурсов по цветным металлам в грунтах

комбината

Элемагг Б, м* Н, м С, т/г В, т/м"* Прогнозные ресурсы, т

Си 3000 1 0,000989 2,50 47,175

Хп 3000 I 0,00222 2,50 16,65

РЬ 3000 1 0,00287 2,50 21,525

8Ь 3000 I 0,00248 2,50 18,6

N1 3000 1 0,00213 2,50 15,975

Выполненный подсчет прогнозных ресурсов меди, цинка, свинца, сурьмы, никеля дает основание поставить вопрос о вероятном использовании техногенных грунтов территории комбината в качестве вторичного сырья для извлечения цветных и, возможно, благородных металлов. Для его решения необходима постановка разведочных работ (табл. 5).

Заключение

1. В результате функционирования Верхне-Пышминской ГТС, типичной в целом и для других уральских городов, при горнорудных и металлургических предприятиях была сформирована промышленно-городская агломерация, включающая ряд промышленных предприятий и зоны жилой застройки, созданы техногенные системы и комплексы. Трансформация геологической среды проявляется весьма интенсивно, выражаясь как в изменениях ландшафта

(природного на техногенный), так и в активной миграции химических элементов. Важнейшие техногенные системы Верхне-Пышминского промышленного узла связаны с добычей и переработкой медных руд и получением рафинированной меди.

2. Выполненные исследования позволяют сделать вывод, что рассматриваемая территория по содержанию тяжелых металлов в почвах относится к району со сложной экологической обстановкой. Наиболее значимую роль в атмогенном загрязнении снегового покрова, почв и грунтов Верхне-Пышминского промузла играют Си, Аз, БЬ, РЬ, /п, N1, Со, Сг, В1, поступающие в окружающую среду в составе промышленных и транспортных выбросов и определяют высоко опасную и опасную степень загрязнения почвенного покрова. При анализе корреляционных связей химических элементов выявлено обособление в почвах двух групп элементов: халькофилов (Си, РЬ, /п, Сё, В1, БЬ, Аз) и сидерофилов (Т1, V, Сг, Со, Бс), вероятно, характеризующих различные источники поступления - техногенный и природный. Инфильтрация тяжелых металлов дождевыми и талыми водами приводит к накоплению комплекса тяжелых металлов в результате их вертикальной миграции в нижнюю часть почвенного профиля.

3. В пределах Верхне-Пышминского промузла как следствие техногенеза происходит накопление тяжелых металлов в поверхностных водоемах и водотоках (оз. Ключи, река Пышма). Изучение их распределения в донных отложениях показывает, что определяющим фактором здесь является минеральный состав донных отложений и удаленность от источника загрязнения. Спектр химических элементов в донных отложениях включает Си, /п, РЬ, Мо, Сг, N1, Со, БЬ, В1.

Хвостохранилище Пышминской обогатительной фабрики - техногенное месторождение, является также и источником загрязнения геологической среды. Шламы помимо учтенных полезных компонентов (Си, Б) содержат широкую гамму тяжелых металлов, мигрирующих с инфильтрационными водами и загрязняющих окружающую среду. Изучение растительности на хвостохранилище показало, что тяжелые металлы активно включаются и в биологическую цепь миграции.

4. Изучение распределения химических элементов в техногенных грунтах территории комбината свидетельствует о значительном накоплении в них меди, пинка, никеля, сурьмы, мышьяка, свинца, хрома, относящихся к I и II классам опасности. Расчет корреляционных связей показал наличие нескольких связанных между собой групп элементов, обусловленных природными особенностями и особенностями производственных процессов. Выполненный подсчет прогнозных ресурсов меди, цинка, свинца, сурьмы, мышьяка, никеля дает основание рекомендовать техногенные грунты территории комбината в качестве вторичного сырья для извлечения цветных и, возможно, благородных металлов.

5. Предложенные способы реабилитации территории и снижения техногенной нагрузки связаны с переработкой техногенных грунтов промышленной территории и рекультивацией, а в будущим и переработкой

лежалых хвостов Пышминской обогатительной фабрики с получением в качестве товарного продукта цветных металлов. Рекультивация территорий с чрезвычайно опасной степенью загрязнения (/с>128) должна проводиться после детального эколого-геохимического картирования с учетом дальнейшего их использоваши.

Список опубликованных работ по теме диссертации

1. Макаров А.Б., Талалай А.Г., Макарова Ю.А. Грунты территорий промышленных предприятий - возможное сырье для извлечения металлов // Техногенез и экология: Информ.-темат. сборник. Екатеринбург: УПТА, 1997. С. 35-37.

2. Талалай АХ., Макаров А.Б., Глушкова Т.А., Земцов Н.С., Макарова Ю.А., Афонин К.В. Хром в отходах промышленных производств //Уральская летняя минералогическая школа: Материалы Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов, научных сотрудников и преподавателей вузов. Екатеринбург, 1997. С. 108-109.

3. Макарова Ю.А. Оценка ресурсов цветных металлов на примере одного из комбинатов//Проблемы геологии и освоения недр. Томск, 1998. С. 2527.

4. Макарова Ю.А. Техногенные руды цветных металлов в грунтах г. Верхняя Пышма (Средний Урал)// Совершенствование технологий поиска и разведки, добычи и переработки полезных ископаемых: Тезисы докладов. Красноярск, 1999.

5. Макарова Ю.А. Тяжелые металлы в шламе и растительности шламохранилища Верхне-Пышминской обогатительной фабрики // Техногенез и экология: Информ.-темат. сборник. Екатеринбург: УПТА, 1999.

6. Макарова Ю.А. Тяжелые металлы в шламе и растительности шламохранилища Верхне-Пышминской обогатителыюй фабрики. // Проблемы геологии и освоения недр. Томск, 2000.

7. Макарова ЮЛ. Тяжелые металлы в почвах и грунтах Верхне-Пышминского промузла. // Уральская молодежная научная школа по геофизике: Сборник докладов. Екатеринбург: УрО РАН, 2000. С. 159-162.

8. Талалай А.Г., Макаров А.Б., Макарова Ю.А., Хасанова Г.Г., Боровкова О.Л. Особешюсти экологических исследований объектов Урала и Западной Сибири (из опыта работы Института испытаний) // Материалы конференции «Уралэкология - Техноген - 2000». Екатеринбург, 2000.

9. Хасанова Г.Г., Макаров А.Б., Талалай А.Г., Макарова ЮА, Боровкова О.1Ь Техногенез и техногенные месторождения //Всесоюзный съезд геологов: Издание в цифровом виде на компьютерном диске. СПб, 2000.

Ю.Макарова Ю.А. Тяжелые металлы в почвах и грунтах Верхне-Пышминского промузла (Средний Урал) // Школа экологической геологии и рационального недропользования: Вторая межвузовская научная конференция. Материалы конференции. СПб, 2001. С. 211-213.

П.Макарова Ю.А. Методы и способы оценки экологического' состояния геологической среды территорий предприятий цветной металлургии (на примере Верхне-Пышминского промузла) // Техногенез и экология: Информ.-темат. сборник. Екатеринбург: УГГГА, 2001. С. 86-90.

12.Макарова Ю.А. Распределение тяжелых металлов в вертикальном почвенном профиле Верхне-Пышминского промузла (Средний Урал) // Техногенез и экология: Информ.-темат, сборник. Екатеринбург: УПТА, 2002. С. 58-64.

П.Макарова Ю.А., Макаров А.Б. Латеральная и вертикальная миграция тяжелых металлов в зоне техногенеза Верхне-Пышминского промузла (Средний Урал) // Сергеевские чтения. Вып. 5: Материалы годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии. М.: ГЕОС, 2003. С. 271-275.

Н.Макарова Ю.А. Медь и тяжелые металлы в ореолах загрязнения Верхне-Пышминского промузла // Материалы Уральской минералогической школы - 2002: Уральская минералогическая школа. Екатеринбург. Изд. УПТА, 2003. С. 45-48.

Подписано в печать 18.05.2004. Бумага писчая. Формат 60x80 1/16 Печ. л. 1.0. Тираж 100 экз. Заказ Б/

612144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30. Издательство Уральской государственной горно-геологической академии •

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Макарова, Юлия Анатольевна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ПРЕДЫДУЩИХ ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ТЕРРИТОРИИ ВЕРХПЕ

ПЫШМИНСКОГО ПРОМУЗЛА.

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ТЕРРИТОРИИ ВЕРХНЕ-ПЫШМИНСКОГО ПРОМУЗЛА

ГЛАВА 3. ГЕОТЕХНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ВЕРХНЕ

ПЫШМИНСКОГО ПРОМУЗЛА 3.1 .История развития геотехнической системы

Верхне-Пышминского промузла.

3.2. Природные условия территории

Верхне-Пышминского промузла.

3.2.1. Физико-географический очерк.

3.2.2. Основные черты геологии.

3.2.3. Гидрогеологические условия Верхне-Пышминского промузла

3.2.4. Природные ландшафты.

3.3. Техногенные условия Верхне-Пышминского промузла.

3.3.1. Техногенные ландшафты.

3.3.2. Промышленно-городская агломерация Верхней Пышмы.

Выводы.

ГЛАВА 4. АТМОГЕННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ

СРЕДЫ ВЕРХНЕ-ПЫШМИНСКОГО ПРОМУЗЛА.

4.1. Распределение тяжелых металлов в снеговом покрове.

4.2. Распределение тяжелых металлов в почвах и грунтах.

4.3. Вертикальная миграция тяжелых металлов в почвенном 67 профиле.

Выводы.

ГЛАВА 5. ГИДРОГЕННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ

ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ BEРХНE-IIЫШМИIIСКОГО

ПРОМУЗЛА

5.1. Загрязнение донных отложениий озера Ключи.

5.2. Распределение тяжелых металлов в техногенных 89 грунтах хвостохранилища АО "Уралэлектромедь".

5.3. Техногенная трансформация химического состава подземных вод Верхне-Пышминского промузла.

Выводы.

ГЛАВА 6. ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ В ГРУНТАХ

ПРОМЫШЛЕННОЙ ТЕРРИТОРИИ.

6.1. Строение и состав грунтовой толщи территории

АО "Уралэлеюромедь".

6.2. Распределение химических элементов в техногенных грунтах территории АО "Уралэлектромедь".

6.3. Прогнозные ресурсы цветных металлов в техногенных грунтах территории АО "Уралэлектромедь" и прилегающей площади.

Выводы.

ГЛАВА 7. ПУТИ РЕАБИЛИТАЦИИ ТЕРРИТОРИИ ВЕРХНЕ-ПЫШМИНСКОГО ПРОМУЗЛА И

СНИЖЕНИЯ ТЕХНОГЕННОЙ НАГРУЗКИ.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Техногенез геологической среды Верхне-Пышминского промышленного узла"

Актуальность исследований. Многие проблемы экологии Уральского региона связаны с добычей и переработкой руд цветных металлов. В пределах промышленных узлов и районов практически ни один компонент природной среды не избежал существенного преобразования. С медной подотраслью металлургии связано комплексное загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами и их соединениями. Трансформация геологической среды здесь проявляется весьма интенсивно, выражаясь как в смене природного ландшафта на техногенный, так и в активной миграции химических элементов в ингредиенты среды [3, 6, 7, 12, 36, 40, 55, 82, 92]. Важнейшими источниками поступления тяжелых металлов в окружающую среду являются горнообогатительные и медеплавильные комбинаты, один из которых находится на территории Верхне-Пышминского промышленного узла.

Верхне-Пышминский промышленный узел является одним из уникальных в этом отношении районов с многолетним функционированием горнорудного и медеплавильного производства на базе расположенного в городской черте Пышминско-Ключевского медно-кобальтовое месторождения, а в последующем и медьэлектролитного производства на привозном сырье, что и обусловило выбор объекта исследований.

Опасность загрязнения окружающей среды химическими элементами, в частности тяжелыми металлами, связана преимущественно с их выбросами в атмосферный воздух и последующим накоплением в почвах. Тяжелые металлы токсичны, так как, во-первых, обладают большим сродством к физиологически важным органическим соединениям и способны инактивировать последние, а во-вторых, способны к медленному накоплению в организме, определяя повышенный уровень общей заболеваемости и частоты врожденных аномалий и смертности от злокачественных новообразований.

Для Верхне-Пышминского промышленного узла в депонирующих средах характерно наличие приоритетной группы токсикантов, в которую входят кадмий, медь, мышьяк, никель, ртуть, свинец, цинк и хром, наиболее опасные для человека и животных. Из них ртуть, свинец и кадмий наиболее токсичные. Способность металлов накапливаться в живых организмах ведет к отрицательным последствиям даже при воздействии относительно невысоких концентраций. Металлы относятся к стойким загрязнителям, так как скорость их техногенного поступления в окружающую среду многократно превышает скорость естественных процессов разложения и выноса [7, 13, 76].

К сложной многогранной проблеме, которую представляют собой химические загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами и которая охватывает различные дисциплины и уже превратилась в самостоятельную междисциплинарную область знаний, профессиональный интерес проявляют не только геологи, химики-аналитики, биологи и экологи, но и медики. Так, в США обратили внимание на проявление агрессивности у детей в связи с повышенным содержанием в их организме свинца. В других регионах планеты рост числа нарушений и самоубийств также связывают с повышением содержания токсикантов в окружающей среде [78]. I

Важнейшее значение для оценки экологического состояния территории Верхне-Пышминского промузла имеет состояние почв и грунтов, так как почвы представляют собой: 1) начальное звено пищевых цепей; 2) интегральный показатель состояния окружающей среды; 3) источник вторичного загрязнения приземного слоя атмосферы, поверхностных и грунтовых вод. Изложенное и определяет актуальность поставленной темы.

Цель работы. Оценка трансформации геологической среды Верхне-Пышминского промышленного узла под воздействием активного техногенеза: разработки Пышминско-Ключевского месторождения меди, металлургического передела руд и развития промышленно-городской агломерации г. Верхняя Пышма.

В задачи работы входило:

1) изучение состояния и условий формирования геотехнической системы Верхне-Пышминского промышленного узла;

2) исследование степени атмогенного и гидрогенного загрязнения почв и грунтов селитебной территории города Верхняя Пышма;

3) оценка техногенной трансформации химического состава поверхностных вод Верхне-Пышминского промузла;

4) оценка степени загрязнения донных отложений озера Ключи и реки Пышмы;

5) оценка распределения тяжелых металлов в техногенных грунтах шламохранилища комбината «Уралэлектромедь»;

6) изучение трансформации состава и условий накопления тяжелых металлов в почвах и грунтах комбината «Уралэлектромедь»;

7) определение основных путей реабилитации территории Верхне-Пышминского промышленного узла.

Научная новизна заключается в выявлении и оценке техногенной трансформации геологической среды ГТС Верхне-Пышминского промышленного узла; обосновании оптимального комплекса методов и способов оценки экологического состояния территории старых горнопромышленных производств, выявлении закономерностей в формировании атмогенного и гидрогенного загрязнения геологической среды территории; выяснении условий распределения цветных металлов в грунтах промышленного предприятия; изучении путей распространения тяжелых металлов при загрязнении окружающей среды в системе шлам - почва -растение.

Практическое значение. Полученные данные могут быть использованы для экологического районирования территории. Оценка распределения тяжелых металлов в шламах и растениях учтена при рекультивации шламохранилища. Разработаны методы и способы реабилитации геологической среды, в том числе использования техногенных грунтов комбината в качестве техногенного сырья для извлечения цветных металлов.

Защищаемые положения:

1. Геотехническая система Верхне-Пьшшинского промышленного узла является результатом длительного воздействия на геологическую среду горно-металлургического производства на базе разработки Пышминско-Ключевского медно-кобальтового месторождения и развивающейся промышленно-городской агломерации. Техногенез Верхне-Пышминской геосистемы сопровождался истощением минеральных ресурсов, образованием техногенных ландшафтов, антропогенным литогенезом, трансформацией состава и свойств ингредиентов геологической среды.

2. Приоритетными атмогенными загрязнителями снегового покрова, почв и грунтов в составе промышленных и транспортных выбросов являются Си, БЬ, РЬ, 2.П, N1, Со, Сг, В|. Длительная инфильтрация с талыми водами, дождевыми осадками привела к накоплению в горизонтах почвенного профиля Си, РЬ, ЪхI, Сг, N1, БЬ, Аб.

3. Миграция тяжелых металлов с промышленными стоками, поверхностным стоком загрязненных территорий, дренажными водами, сбрасываемыми в оз. Ключи, обусловила накопление в донных отложениях Си, Со, РЬ и Сг.

4. За период деятельности медеплавильного производства в техногенных грунтах комбината «Уралэлектромедь» произошло механическое и аэрогенное накопление меди, цинка, свинца и никеля. Их концентрации до глубины 1 метра достигают промышленных содержаний и в количественном отношении могут явиться объектом рентабельной переработки.

Фактический материал В основу диссертации положены материалы, полученные автором при полевых и камеральных работах, проведенных на территории Верхне-Пышминского промузла в составе научно-исследовательской группы Института испытаний и сертификации минерального сырья УГТТА (1996-1997 гг.), в период обучения в магистратуре (1998-1999 гг.) и аспирантуре (1999-2003 гг.), а также опубликованные и фондовые материалы. В работе использованы результаты 884 приближенно-количественных спектральных анализов проб почв, грунтов, донных отложений, шламов, в том числе 163 пробы автора, 25 атомно-абсорбционных анализов, обработанных с применением компьютерных технологий.

Апробация работы. Результаты работы докладывались или служили предметом обсуждения на Уральской минералогической школе, Екатеринбург, 1997, 2002 г.; на 2-й Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых им. академика М.А.Усова "Проблемы геологии и освоения недр", г. Томск, 1998 г.; Всероссийской научно-технической конференции "Совершенствование поиска и разведки, добычи и переработки полезных ископаемых", г. Красноярск, 1999 г.; на Уральской молодежной научной школе но геофизике, Екатеринбург, 2000 г.; на Российском съезде геологов, Санкт-Петербург, 2000 г.; 5-й Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых в г. Томске, 2001 г.; Межвузовской научной конференции «Школа экологической геологии и рационального недропользования», Санкт-Петербург, 2001г.; на пятых научных чтениях им. академика Е.М.Сергеева, Москва, 2003 г.; а также участвовали в конкурсе на лучшую научную работу среди аспирантов (диплом второй степени), Екатеринбург, 2000.

Публикации, По теме диссергации опубликовано 14 работ, в том числе 8 статей и 6 тезисов докладов.

Результаты работы внедрены в Институте испытаний и сертификации минерального сырья и в ВНИЦ "Торфтехнология".

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, семи глав и заключения, списка литературы, включает 142 страниц машинописного текста, иллюстрированного 44 рисунками и 17 таблицами.

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю, заведующему кафедрой гидрогеологии, инженерной геологии и геоэкологии, д.г-м.н., профессору, Заслуженному деятелю науки и техники РФ

О.Н.Грязнову, за постоянное внимание и поддержку в выполнении работы, сотрудникам кафедры, способствовавшим проведению исследований, д.г-м.н, проф. А.Г.Талалаю, начальнику комитета по охране окружающей среды города Верхняя Пышма Т.Н.Мироновой, старшему научному сотруднику ВУХИН Стахееву С.Г. доценту УГТТА Рязанову А.Г., сотрудникам кафедры геоинформатики Г.В.Шилиной, Л. А.Поморцевой, коллективу Института испытаний и сертификации минерального сырья: О.Э.Локтионову, С.И.Шарову за помощь в проведении полевых, лабораторных работ и ценные замечания.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Макарова, Юлия Анатольевна

Выводы

I. Изучение распределения химических элементов в техногенных грунтах территории комбината свидетельствует о значительном накоплении в них меди, цинка, никеля, сурьмы, мышьяка, свинца, хрома, относящихся к элементам I и II классам экологической опасности. Расчет корреляционных связей позволяет выделить естественно - природные и техногенные ассоциации элементов.

2. Выполненный подсчет прогнозных ресурсов меди, цинка, свинца, сурьмы, мышьяка, никеля дает основание поставить вопрос о вероятном использовании техногенных грунтов территории комбината в качестве вторичного сырья для извлечения цветных и, возможно, благородных металлов. Для его решения необходима постановка разведочных работ.

Глава 7. Пути реабилитации территории Верхне-Пышминского п рому зла и снижения текпогенной нагрузки

Оптимальное решение экологических проблем и выбор направлений реабилитации территорий промышленных узлов и районов возможны лишь при комплексном учете характера и масштабов всех негативных последствий для здоровья населения, социальной сферы и экономики, обусловленных интенсивностью загрязнения окружающей среды. Выполненные исследования дают основу для их обоснования и разработки. Однако для этого необходимо провести зонирование территории по степени экологической напряженности, включая оценку антропогенных источников, по социально экономическим (качество и уровень жизни) и демографическим параметрам; по состоянию здоровья населения. По мнению ряда исследователей, экологическое зонирование может быть выполнено, как по отдельным, так и интегральным параметрам оценки природной среды [49, 50]. По его результатам устанавливаются приоритеты, выделяются территории как с благоприятным состоянием и положительной динамикой, так и наиболее неблагополучные. Для них, в первую очередь, определяется вклад экологического фактора, наряду с другими, в формировании здоровья населения. В зависимости от того, является ли экологический фактор определяющим, с учетом экономических возможностей территорий, разрабатывается соответствующая программа нормализации экологической ситуации.

В пределах Верхне-Пышминского промузла, на основании эколого-геохимических исследований , геологической среды, установлено наличие как минерально-техногенных источников загрязнения, так и в различной степени загрязненных участков почвенного покрова и донных отложений поверхностных и подземных вод. Пути экологической реабилитации территории Верхне-Пышминского промузла представляются поэтому различными для источников химического загрязнения и непосредственно участков загрязнения.

Техногенно-минеральные источники загрязнения окружающей, в том числе геологической среды, представленные грунтами промышленных территорий и шламами обогатительной фабрики, являются техногенно-минеральными месторождениями цветных металлов. Первым этапом их освоения является геолого-экономическая оценка, на основе разведочных работ дающая реальную оценку объемов «рудных образований» и запасов полезных компонентов. Второй этап - отработка месторождений, переработка техногенных грунтов с высокими содержаниями цветных металлов, применение новых технологий, в частности кучного выщелачивания. Получение промышленного продукта может лишь частично окупить затраты на реабилитацию, основной эффект - улучшение экологического состояния окружающей среды.

Для хвостохранилища, учитывая что переработка таких техногенных образований не всегда экономически выгодна, в настоящее время проводится рекультивация поверхности с внесением торфа и использованием культур-освоителей. При подборе таких культур следует учитывать агрохимические и физико - химические свойства техногенного субстрата, возможность изменения этих свойств при выветривании и почвообразовании; способность растений произрастать в условиях техногенного экотопа. Растения для этого должны обладать быстрым ростом, сильно развитой корневой системой, малой чувствительностью к обнажению корней и точки роста, иссушению, должны давать самосев или корневые отпрыски [86]. Кроме того, при подборе культур-освоителей следует также . учитывать экономические, эстетические и гигиенические аспекты. Для хвостохранилищ Уральского региона широко используется облепиха.

При создании рекультивационного слоя важное значение приобретает ассортимент растений. Согласно [86] все культуры, по способности произрастания на литогенном субстрате, разбиты на три группы. К первой группе (стопроцентная приживаемость) относятся кострец безостый, донник белый, тимофеевка луговая. Растения проходят все фазы развития, имеют высоту 80-100 см; и даже хорошую биомассу. Ко второй группе (средняя приживаемость) относятся овсяница луговая, люцерна синегибридная, эспарцет песчаный. У растений этой группы отмечена низкорослость, изреженность посевов, фазу цветения проходят не более 60-70 % растений. Продуктивность удовлетворительная, однако, бобовые сильно подвержены вымерзанию. К третьей группе (плохая приживаемость) относятся мятлик луговой, овсяница красная. Характерна сильная изреженность посевов, низкорослость и низкая урожайность. Несмотря на это, все эти культуры-освоители включены в ассортимент растений для создания культур -фитоценозов сашггарно — гигиенического типа для сходного со шламом литогенного субстрата (отвалы серицито-хдоритовых сланцев), так как формируют в среднем удовлетворительную биомассу, способную противостоять водной и ветровой эрозии отвалов, тем самым уменьшить геохимическую трансформацию химических элементов и улучшить санитарно-химическое состояние хвостохранилища. Таким образом, для хвостохранилища рекомендуется использовать при биологической рекультивации растения первой и второй группы.

Участки загрязнения в пределах Верхне-Пышминского промузла характеризуются значительно меньшей интенсивностью, чем участки загрязнения территорий, прилегающих к медеплавильным заводам (Карабаш, Кировград, Ревда и др.). Тем не менее, в пределах этих участков необходимо также рекомендовать проведение природоохранных мероприятий по их рекультивации. На основе проведенных исследований, очевидно, что тяжелые металлы находятся в почвах и грунтах в минеральной и сорбированной формах. В роли активных сорбентов, в первую очередь выступают гумус и глинистые минералы, среди которых наибольшей сорбционной способностью по отношению к тяжелым металлам обладают монтмориллонит и гидрослюды. Необходимо также учитывать, что почвы и грунты в процессе перераспределения загрязнителей под влиянием различных факторов способствуют самоочищению геологической среды. Под ним понимается совокупность самопроизвольных природных физических, геохимических и биологических процессов, происходящих в ее пределах и направленных на снижение в тех или иных компонентах геологической среды (породах, почвах, подземных водах и т.п.) загрязнителей до уровней, безопасных для экосистем [50,51].

Основные направления рекультивации в пределах зон чрезвычайноопасного загрязнения (Zc>l28) могут быть оггределены после детального эколого-геохимического картирования территорий с учетом дальнейшего их использования. При последующем использовании под жилищную застройку - это снятие и вывоз загрязненных грунтов. В санитарно-защитной зоне предприятий для развития процессов самоочищения необходимо, по нашему мнению, проведение рыхления почв участков загрязнения, особенно прилегающих к комбинату, планировка территории, посевы указанных выше кулмур-освоителей и озеленение территории. В результате этого можно ожидать снижение уровня загрязнения до умеренно-опасного, за счет биогенной миграции тяжелых металлов. Аналогичные мероприятия можно рекомендовать для территорий с опасным уровнем загрязнения почв.

С целью отслеживания изменений загрязнения территории необходимо ведение экологического мониторинга Верхне-Пышминского промузла, включающего как имеющиеся системы локального экологического мониторинга промышленных предприятий, так и селитебной зоны, по всем основным параметрам: атмосфере, гидросфере, почвам. В систему экологического мониторинга необходимо, в первую очередь, включить опробование растительности как наиболее эффективный метод оценки состояния окружающей среды.

127

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Геотехническая система Верхне-Пышминского промышленного узла включает активно взаимодействующие природные и техногенные компоненты. Территория Верхне-Пышминского промузла относится к южнотаежному ландшафту восточных предгорий Урала. Для нее характерно сложное геологическое строение, развитие эффузивов и осадочных отложений палеозойского комплекса, интрузивных комплексов, кор выветривания, четвертичных отложений. Условия формирования и распространения подземных вод характерны для бассейнов коровоблокового типа

В результате техногенной деятельности, типичной в целом и для других уральских городов при горнорудных и металлургических предприятиях, была сформирована промышленно-городская агломерация, включающая ряд промышленных предприятий и зоны жилой застройки, созданы техногенные системы и комплексы.

Трансформация геологической среды проявляется весьма интенсивно, выражаясь как в изменениях ландшафта (природного на техногенный), так и в активной миграции химических элементов. Важнейшие техногенные системы Верхне-Пышминского промышленного узла связаны с добычей и переработкой медных руд и получением рафинированной меди.

2. Выполненные исследования позволяют сделать вывод, что рассматриваемая территория по содержанию тяжелых металлов в почвах относится к району со сложной экологической обстановкой.

Наиболее значимую роль в атмогенном загрязнении снегового покрова, почв и грунтов Верхне-Пышминского промузла играют Си, Аэ, ЭЬ, РЬ, Ъ\\ М, Со, Сг, В1, поступающие в окружающую среду в составе промышленных и транспортных выбросов и определяют высоко опасную и опасную степень загрязнения почвенного покрова При анализе корреляционных связей химических элементов выявлено обособление в почвах двух групп элементов: халькофилов (Си, РЬ, Ъ\\ Сс!, Вц БЪ, Ав) и сидерофилов (Т1, V, Сг, Со, Бс), вероятно характеризующие различные источники поступления — техногенный и природный.

Инфильтрация тяжелых металлов дождевыми и талыми водами приводит к накоплению аналогичного комплекса тяжелых металлов в результате их вертикальной миграции в нижней части почвенного профиля.

3, В пределах Верхне-Пышминского промузла как следствие техногенеза происходит накопление тяжелых металлов в поверхностных водоемах и водотоках (оз. Ключи, река Пышма). Изучение их распределения в донных отложениях показывает, что определяющим фактором здесь является минеральный состав донных отложений и удаленность от источника загрязнения. Спектр химических элементов в донных отложениях включает Си, гп, РЬ, Мо, Сг, Со, 8Ь, В1.

Хвостохранилище Пышминской обогатительной фабрики, являясь техногенным месторождением, является также и источником загрязнения геологической среды. Шламы, помимо учтенных полезных компонентов (Си, Б), содержат широкую гамму тяжелых металлов, мигрирующих с инфильтрационными водами и загрязняющими окружающую среду. Изучение растительности на хвостохранилище показало, что тяжелые металлы активно включаются и в биологическую цепь миграции.

Подземные воды территории Верхне-Пышминского промузла претерпели значительную трансформацию химического состава, обусловленную отработкой Пышминско-Ключевского месторождения и техногенным воздействием хвостохранилища и АО «Уралэлектромедь», выражающуюся в смене типа и загрязнении тяжелыми металлами.

4. Изучение распределения химических элементов в техногенных грунтах территории комбината свидетельствует о значительном накоплении в них меди, 1 цинка, никеля, сурьмы, мышьяка, свинца, хрома, принадлежащих 1 и II классам опасности. Расчет корреляционных связей показал наличие нескольких связанных между собой групп элементов, обусловленных природными особенностями и особенностями производственных процессов.

Выполненный подсчет прогнозных ресурсов меди, цинка, свинца, сурьмы, мышьяка, никеля дает основание рекомендовать техногенные грунты территории комбината в качестве вторичного сырья для извлечения цветных, и возможно, благородных металлов.

5. Предложенные способы реабилитации территории и снижения техногенной нагрузки связаны с переработкой техногенных грунтов промышленной территории и рекультивацией, а в будущим и переработкой лежалых хвостов Пышминской обогатительной фабрики с получением в качестве товарного продукта цветных металлов. Рекультивация территорий с чрезвычайно опасной степенью загрязнения (2^>128) должна проводиться после детального эколого-геохимического картирования с учетом дальнейшего их использования.

130

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Макарова, Юлия Анатольевна, Екатеринбург

1. Алехин O.A. Основы гидрохимии. Л., 1970.

2. Анимица Е.Г. Города Среднего Урала. Свердловск: Средне-Уральское кн. год-во, 1975. 303 с.

3. Арский Ю.М., Хаскин В.В. и др. Рациональное природопользование в горной промышленности. М., 1995.

4. Аржанова B.C., Елпатьевский П.В. Горнопромышленный техногенез как фактор трансформации гидрохимии природных вод// Эколого-геохимические исследования в районах интенсивного техногенного воздействия.-М.гИМГРЭ, 1990.

5. Бабушкин В.Д., Гаев А .Я., Гацков В.В., Миронов C.B., Штерн В.О. Научно-методические основы защиты от загрязнения водозаборов хозяйственно-питьевого назначения. Пермь: Перм.ун-т, 2003. 264 с.

6. Болтыров В.Б., Золоев К.К. Экология геологоразведочных работ. Методические рекомендации. Свердловск: ПО "Уралгеология". В11Т-ГеО, 1991. 82 с.

7. Большаков В.А., Краснова Н.М., Борисочкина Т.Н., Сорокин С.Е., Гроковский В.Т. Аэротехногенное загрязнение почвенного покрова тяжелыми металлами: источники, масштабы, рекультивация. M., 1993.

8. Бочаров В.Л., Зинюков Ю.М., Смолиницкий Л.А. Мониторинг природно-технических экосистем. Воронеж: Истоки, 2000. 226 с.

9. Брусницин В.Д. Подвижные формы металлов в почвах и грунтах г. Екатеринбурга и его окрестностей // Техногенез и экология. Инф. темат. сборник. Екатеринбург: НТО «Горное» 1997. с. 33-38.

10. Ю.Буренков Э.К., Борисенко И.А., Москаленко H.H., Янин Е.П. Экологическая геохимия городских агломераций // Геоэкологические исследования и охрана недр: Обзор ВИЭМС. -М., 1991. 79 с.

11. Букс И.И., Фомин С.Л. Экологическая экспертиза и оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС). М., 1999.

12. Ведякин A.A., Шаумин JI.B., Батурова М.Д. О проблемах загрязнения природы России металлами и соединениями // Научные и технические аспекты охраны окружающей среды: Обзорная информация / ВИНИТИ. -1996.

13. Влияние предприятия по производству рафинированой меди на состояние здоровья населения/ Липатов Г.Я., Константинов В.Г., Газимова В.Г. и др// Экологические проблемы промышленных регионов. Екатеринбург, 2003.-С. 148-150.

14. Водсеницкий Ю.Н., Большаков В.А., Сорокин С.Е., Фатеева Н.М. Техногеохимическая аномалия в зоне влияния Череповецкого металлургического комбината //Почвоведение. — 1995. № 4. С. 498.

15. Воин М.И. Экологическое нормирование в промышленных районах России (на примере тяжелых металлов и радиоактивных элементов) // Геоэкологические исследования и охрана недр: Обз. инф. М.: АО «Геоинформарк», 1992. - 44 с.

16. Воронин В.К. Минерапого-геохимическая характеристика донных отложений оз. Ключи и оценка их загрязнения промышленными отходами И Техногенез и экология. Инф.-темат. сборник. Екатеринбург: НТО «Горное», 1996. С. 39-43.

17. Воронин В.К. Отчет по научно-исследовательской работе "Изучение состава донных отложений озера Ключи с целью оценки их загрязнения промышленными отходами". Свердловск, 1994.

18. Вострокнутов Г.А. Временное методическое руководство на проведение геохимических исследований при геоэкологических работах. Екатеринбург: Уралгеолком, 1991. 137 с.

19. Ю.Временные отраслевые методические рекомендации по оценке техногенных ресурсов предприятий цветной металлургии. М.: Цветметинформация, 1990.

20. Гаев А.Я., ЯкшинаТ.И. Техногенез и формирование геологической среды на примере объектов Гайского горно-обогатительного комбината. -Пермь: Изд-во Перм. ун-та, 1996.

21. Гольдберг В.М. Взаимосвязь загрязнения подземных вод и природной среды. JI.: Гидрометеоиздат, 1987. 247 с.

22. Губанов Л.И., Корнилов А.Д., Миронов B.C. Геолого-экономическая оценка и переработка техногенных месторождений // Техногенез и экология. Инф.-темат. сборник. Екатеринбург: НТО «Горное», 1996. -С. 159-164.

23. Государственный доклад о состоянии окружающей природной среды в Свердловской области в 1997 г. Областной редакционно-издательский центр УРЦ "Аэрокосмоэкология" при Госкомэкологии Свердловской области. Екатеринбург, 1998.

24. Горшков С.П. Концептуальные основы геоэкологии. Смоленск, 1998.

25. Голодковская Г.А., Куринов М.Б. Геоэкологические картографические модели: методология, структура, систематика // Изв. вузов. Геология и разведка. -1999. № 1. С. 123.

26. Гапонцев Г.П. и др. Информационный отчет по эколого-геохимическим исследованиям района г. Верхняя Пышма. Верхняя Пышма, 1992.

27. Грязнов О.Н., Новиков В.П., Фельдман A.JI. Гидрогеологические и геоэкологические аспекты разработки рудных месторождений горноскладчатого Урала // Изв. вузов. Горный журнал. 1995. - № 3 - с. 126129.

28. Грязнов О.Н. Геоэкологическая съемка как метод контроля состояния окружающей среды горнодобывающих районов // Уралэкология — 96: Тез. докладов научно-практического семинара на международной выставке. -Екатеринбург, 1996. С.-112-113.

29. Грязнов О.Н. Оценка состояния экологической среды горнодобывающих районов методом геоэкологического картирования // Тез. докл. Научно-практической конференции по переработке техногенных образований. — Екатеринбург, 1997.-С. 17.

30. Грязное О.Н. Геоэкологическое картирование как метод оценки состояния геологической среды горнодобывающих районов// Геоэкологическое картографирование: Матер. Всеросс. конфер. Москва : Геоинформмарк, 1998. ч. П. С. 90-91.

31. Грязное О.Н., Брусницын В.Д., Бордокова В.Г. Методические основы геоэкологического районирования урбанизированных территорий (на примере Песчанско-Воронцовского рудного поля) // Изв. УГГТА, вып. 15. Серия: Геология и геофизика. 2002. С. 243-252.

32. Грязнов О.Н., Абатурова И.В., Афанасиади Э.И., Гуман О.М., Дубейковский С.Г., Петрова И.Г. Проблемы изучения и оценки состояния геологической среды урбанизированных территорий Урала // Мат-лыI

33. Междунар. симпозиума. Екатеринбург: Изд-во АКВА-ПРЕСС, 2001.Т. 2. -С. 463-473.

34. Двоеглазов Д.А. и др. Отчет Исетской партии о геологическом доизучениии Исетско-Аятской площади в масштабе 1:50000. г. Верхняя Пышма, 1979.

35. Емлин Э.Ф. О геотехносфере Урала // Известия вузов. Горный журнал. — 1993.-№6.-С. 135-137.

36. Емлин Э.Ф. Техногенез колчеданных месторождений Урала. Свердловск: издательство УрГУ, 1991. 256 с.

37. Емлин Э.Ф. Техногенез новейший этап геологической истории рудных месторождений Урала// Изв. ВУЗов. Горный журнал. 1993, № 5. - с. 4312 6.

38. Емлин Э.Ф. Кадмий в техносфере Урала. Екатеринбург: УГГГА, 1997. — 283 с.

39. Еп и шин В.К. Природно-техническая система. Свойства природ! ю-технических систем // Теоретические основы инженерной геологии: Социально-экономические аспекты. М: Недра, 1985.- с. 36-45

40. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. М., 1984.

41. Иванов В.В. Экологическая геохимия элементов: справочник. В 6 кн. / Под.ред. Э.К.Буренкова: кн. 4: Главные элементы. М.: Экология, 1995. 416 с.

42. Использование геохимических методов при изучении загрязнения окружающей среды: Сб. науч. статей. -М.: ИМГРЭ, 1984. 78 с.

43. Кабата-Пендиас А., Пентиас X. Микроэлементы в почвах и растениях. — М.: Мир, 1989.-439 с.

44. Каменников В.Т., Макаров В.Н., Крименецкая И.П. Классификация горно-промышленных отходов по степени их экологической опасности // Химия в интересах устойчивого развития. 1997.

45. Капуспгин В.Г., Корнев И.И. Свердловская область: природа, население, хозяйство, экология. Екатеринбург: Изд-во УрГУ, 1998. 300 с.

46. Капелькина Л.П. Экологические аспекты оптимизации техногенных ландшафтов. Санкт-Петербург: «Наука», ПРОПО, 1993. - 191 с.

47. Комплексное решение экологических проблем территории/ Чуканов ВН., Коробицин Б.А., Гопко В.Ф. и др.//Научно-практическая конференция «Экологическая безопасность регионов Урала и Западной Сибири». Тез. докл. Екатеринбург, 1998. С. 3-4.

48. Королев В.А. Очистка грунтов от загрязнений. М.: МАИК «Наука/ Интерпериодика», 2001. -365 с.

49. Крайнов С.Р., ШвецВ.М. Гидрогеохимия. -М.: Недра, 1992. 463 с.

50. Краткий словарь по экологии и геоэкологии: Метод, пособие. Сост. А.Я.Гаев, А.Зубрицкий, И.И.Минькевич. Пермь: Изд-во Перм. ун-та, 2001. 114 с.

51. Критерии оценки экологической обстановки территории для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия. М: Минприроды РФ, 1992.

52. Лебедев А.Н., Набойченко С.С. Воздействие на окружающую среду предприятий цветной металлургии Свердловской области// Научно-практическая конференция «Экологическая безопасность регионов Урала и Западной Сибири». Тез. докл. Екатеринбург, 1998. С. 4-5.

53. Лебедев Б.А. Почвы Свердловской области. Свердловск, 1949.

54. Линник П.Н., Набиванец Б.И. Формы миграции металлов в пресных поверхностных водах. Л.: Гидрометиздат, 1986. — 270 с.

55. Ломоносов И.С. Основные процессы техногенного рассеяния иСконцентрирования элементов и принципы их оценки // Геохимия техногенных процессов. -М.: Наука, 1990. С. 26-59.

56. Малахов А.Е. и др. Пышминско-Ключевское полиметаллическое рудное поле.-М., 1941.84 с.

57. Макаров А.Б., Талалай А.Г. Методические рекомендации по эколого-геологическому картированию и составлению эколого-геологических карт масштаба 1:200000 -1:100000. Екатеринбург, 1996. 51 с.

58. Макаров А.Б., Талалай А.Г. Геоэкологические исследования и литомониторинг техногенных объектов и месторождений //

59. Уралэкология 97»: Тез. докл. научно-практической конференции на Международной выставке. - Екатеринбург, 1997.-С. 161-162.

60. Макаров A.B., Талалай А.Г., Макарова Ю.А. Грунты территорий промышленных предприятий возможное сырье для извлечения металлов // Информ.-темат. сборник. Екатеринбург: УГГГА, 1997. С. 35-37.

61. Макарова Ю.А. Оценка ресурсов цветных металлов на примере одного из комбинатов. // Проблемы геологии и освоения недр. Томск, 1998. С. 25-27.

62. Макарова Ю.А. Техногенные руды цветных металлов в грунтах г. Верхняя Пышма (Средний Урал)// Совершенствование технологий поиска и разведки, добычи и переработки полезных ископаемых. Тезисы докладов. Красноярск, 1999. С. 88-91.

63. Макарова Ю.А. Тяжелые металлы в шламе и растительности шламохранилища Верхне-Пышминской обогатительной фабрики // Техногенез и экология: Информ.-темат. сборник. Екатеринбург: УГГГА, 1999. С.55-58.

64. Макарова Ю.А. Тяжелые металлы в шламе и растительности шламохранилища Верхне-Пышминской обогатительной фабрики. // Проблемы геологии и освоения недр. Томск, 2000.

65. Макарова Ю.А. Тяжелые металлы в почвах и грунтах Верхне-Пышминского промузла. // Уральская молодежная научная школа по геофизике. Сборник докладов Екатеринбург: УрО РАН, 2000. С. 159162.

66. Макарова Ю.А. Методы и способы оценки экологического состояния геологической среды территорий предприятий цветной металлургии (напримере Верхне-Пышминского промузла) // Информ.-темат. сборник.

67. Екатеринбург-УПТЛ, 2001. С. 86 90.t

68. Макарова Ю.А. Медь и тяжелые металлы в ореолах загрязнения Верхне-Пышминского промузла // Материалы Уральской минералогической школы 2002: Уральская минералогическая школа. - Екатеринбург: Изд. УГГГА, 2003. С. 45-48.

69. Макарова Ю.А. Распределение тяжелых металлов в вертикальном почвенном профиле Верхне-Пышминского промузла (Средний Урал) // Техногенез и экология: Информ.-темат. сборник. Екатеринбург: УГГГА, 2002 с. 58-64.

70. Методические указания по оценке степени опасности загрязнения почвы химическими веществами. М.: Минздрав СССР, ИМГРЭ, 1987. 25 с.

71. Методическое руководство по изучению и эколого-экономическая оценка1 ьтехногенных месторождений/ ГКЗ, Министерство природных ресурсов РФ.-М, 1994-51 с.

72. Майстренко В.Н., Хамитов Р.З., Будников Т.К. Экологический мониторинг суперэкотоксикантов. М.: Химия, 1996. 320 с.

73. Миркин Б.М., Наумова Д.Г. Экология России. М.: 1995. 232 с.

74. Мормиль С.И., Сальников B.J1., Амосов J1.A. и др. Техногенные месторождения Среднего Урала и оценка их воздействия на окружающую среду. Екатеринбург, 2002. 206с.

75. Небел Б. Наука об окружающей среде: Как устроен мир: Пер. с англ. В 2т. М.: Мир, 1993. Т. 1. - 424 с.

76. Никаноров А.М., Жулидов A.B. Биомонигоринг металлов в пресноводных экосистемах. Спб.: Гидрометеоиздат, 1991. 312 с.80.0вчинников Л.Н. Полезные ископаемые и металлогения Урала. -М.: ЗАО «Геойнформмарк», 1998. -412 с.

77. Орлов Д.С. Химия и охрана почв // Соросовский образовательный журнал, 1996, № 3. С. 65-74.

78. Орлов В.П. Экологическая безопасность: проблемы и задачи йриродоресурсного комплекса России на XXI век. // Экологическая безопасность на пороге XXI века. Тезисы докладов. Санкт-Петербург, 1999. С. 7-19.

79. Охрана окружающей среды. / С.А.Брылов, Л.Г.Грабчак, В.И.Комащенко и др. М., 1985.- 120.84,Основы почвоведения и геохимии ландшафта Табаксблат Л.С.: Курс лекций. Екатеринбург, 1995. 416 с.

80. Островский В.Н., Островский Л.А. Методические рекомендации по составлению эколого-геологических карт масштаба 1:200000-1:100000. М. . ВСЕГИНГЕО, 1996. 61 с.

81. Перельман А.И. Геохимия. М., 1989. 528 с.

82. Перельман А.И. Геохимия ландшафта. М.: Высшая школа, 1996. 391 с.

83. Раймерс Н.Ф. Охрана природы и окружающей человека среды: Словарь-справочник. М.: Просвещение, 1992. 317 с.

84. Региональный экологический мониторинг / Под ред. В.А.Ковды и А.С.Креженцева. М., 1983. 210 с.

85. Решетов В.В., Горький A.B. Проблема химического загрязнения урбанизированных территорий. // Экологическая безопасность на пороге XXI века. Тезисы докладов. Санкт-Петербург, 1999. С. 150-151.

86. Рудницкий В.Ф., Прокин В.А., Наседкин А.П. Типы колчеданных месторождений Урала // Известия вузов. Горный журнал. 1994. - № 5. -С. 40-47.

87. Справочник по охране геологической среды. T.I; Т2. Ростов-на-Дону: Феникс, 1996.-952 с.

88. Сает Ю.В. и др. Геохимия окружающей среды. М., 1990. 335 с.

89. Селезнев B.C. Отчет о результатах гидрогеологических исследований по сокращению (прекращению) водоотлива из шахт Новой и Новоюпочевской АО «Уралэлектромедь» в г.В.Пышма Свердловской области. Эколого-гидрогеологическое предприятие «Экомониторинг» 1996.

90. Селезнев B.C. Отчет о результатах работ по геоэкологическому обследованшо хвостохранилища АО «Уралэлектромедь» в г.Верхняя Пышма Свердловской области. Эколого-гидрогеологическое предприятие «Экомониторинг» 1997.

91. Семячков А.И. Оценки и прогноз геохимического загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами под воздействием шлаковых отвалов // Изв. УГГГА Серия: Геология и геофизика Вып. I: -Екатеринбург, 1998.-С. 199-204.

92. Семячков А.И. Металлы в окружающей среде горно-металлургических комплексов Урала: Научное издание. Екатеринбург: Изд-во УГГГА,2001.-320 с.

93. ЮО.Семячков А.И. Научные основы оценки эколого-геохимического воздействия на окружающую среду горно-металлургических комплексов. Автореферат дисс. на соискание ученой степени д-ра г-м.н. Екатеринбург2002.-44 с.

94. Соболев И.С., Хохряков A.B. Экологическая безопасность и перспективные методы освоения техногенных месторождений // «Уралэкология 97»: Тез. докл. научно-практической конференции на Международной выставке. - Екатеринбург, 1997. 78 с.

95. Справочник по геохимии / Войткевич Г.В., Кокин A.B., Мирошников А.Е., Прохоров В/Г. -М.: Недра, 1990.-480 с.

96. Табаксблат Л.С. Основы почвоведения и геохимии ландшафта. — Екатеринбург: Изд-во УГТТА, 1998. 194 с.

97. Тарчевский В В., Пикалова Г.М. Отчет по теме "Озеленение поверхности шламового поля Верхне-Пышминской обогатительной фабрики". Свердловск: УрГУ, 1967. 12 с.

98. Техногенные потоки вещества в ландшафтах и состояние экосистем. М., • 1985.- 155 с.

99. Талалай А.Г., Макаров А.Б., Глушкова Т.А. Основы литотехногенеза // Техногенез и экология. Инф. темат. сборник. Екатеринбург: НТО «Горное», 1996. С. 4-17.

100. Талалай А.Г., Давыдов Ю.Б., Макаров А.Б. и др. Комплексные геоэкологические исследования техногенных месторождений // Инф. бюлл. УАИГ «Инженерная геофизика в Уральском регионе»: Тез. научно-практической конференции. — Екатеринбург, 1995. С. 25.

101. Техногенно-минеральные месторождения Урала / особенности состава и методология исследования // А.Б. Макаров, А.Г. Талалай, И.Б. Буров и др. -М., 1999. -41с.

102. Требования к геолого-экологическим исследованиям к картографированию масштаба 1:500000-1:25000/ М.С. Галицин и др. М.: ВСЕГИНГЕО, 1990. 127 с.

103. Ш.Трубецкой КН., Уманец В.Н., Никитин М.Б. Классификация техногенных месторождений и основные факторы их комплексного освоения //Комплексное использование минерального сырья. 1987, № 12. -С. 18-23.

104. Тютюнова Ф.И. Гидрогеохимия техногенеза. М.: Наука, 1987. 335 с.

105. Тяжелые металлы в окружающей среде // Под. ред. Добровольского В.В. М.: Изд-во МГУ, 1980.

106. ФирсовВ.Я., Мартынова В Н. Медь Урала. Екатеринбург. УГТУ-УПИ, 1995. 296 с.

107. Хохряков A.B. Экологические проблемы Урала / Изв. вузов. Горный журнал. Екатеринбург, 1993.

108. Хохряков A.B., Головизникова И.В. О техногенных месторождениях Свердловской области //Изв. вузов. Горный журнал. 1994. № 10.

109. Хасанова Г.Г., Макаров А.Б., Талалай А.Г., Макарова Ю.А., Боровкова О.Л. Техногенез и техногенные месторождения // Всесоюзный съезд геологов. Издание в цифровом виде на компьютерном диске Санкт-Пеггербург, 2000.

110. Чуянов Г.Г. Экология горно-обогатительного производства: Учебное пособие. Екатеринбург: Изд-во УГГГА, 1992. - 63 с.

111. Экологическое проектирование и экспертиза: Учебник для вузов / К.Н.Дьяконов, A.B. Дончева. М.: Аспект Пресс, 2002. - 384 с.

112. Экогеохимия городских ландшафтов / Под ред. Н.С.Касимова. М., 1995.

113. Biilwilz К. Methodishe Probleme der Erkundung der technisch uberpragtcn Landschaftsstruktur. «Wass. Zeitschrift Univ. Halle», 1979, XXVlll, 5.

114. Neef E., Mitarbeiter. Analysi und Prognoze von Nebenwirkundungen gesellschaftlischer Aktivitäten im Naturraum. «Abhandlungen d. Sachsischen Akademie d. Wiss., Malh.-Nat. Klasse», 1979, 54, l.