Формирование техногенных ландшафтов в районе расположения ОАО 'Фосфаты'
КУРСОВАЯ РАБОТА
Формирование техногенных ландшафтов в районе расположения ОАО
«Фосфаты»
Введение
техногенный ландшафт
гидрохимический загрязнение
ОАО «Фосфаты» занимается разработкой
и обогащением фосфоритов. Разработка месторождений на данном предприятии
ведётся открытым способом по транспортно-отвальной схеме. Обогащение руды
производится на двух фабриках - рудопромывочной и флотационной. Конечным
продуктом являются кормовые фосфаты. Нарушенные территории подвергаются лесо- и
сельскохозяйственной рекультивации. В результате деятельности обогатительных
фабрик образуется большое количество твёрдых и жидких отходов. Целью данной
работы является оценка и описание воздействия предприятия на окружающую среду.
1. Общие сведения о
промышленном объекте
Егорьевское месторождение фосфоритов
расположено на юго-востоке Московской области. Открытое акционерное общество
«Фосфаты» расположено в городе Воскресенске. Включает в себя горнопромышленный
комплекс по разработке месторождения фосфоритов и их обогащению, производство
кормовых обесфторенных фосфатов (ПКОФ), специальные хранилища жидких и твердых
отходов (в которые помещают большие количества жидких и твердых отходов,
образующихся в процессе добычи и переработке руды из-за низкого содержания в
ней полезного компонента). Основной продукцией ОАО «Фосфаты» является
фосфоритная мука и песок кварцевый молотый.
На территории промплощадки ОАО
«Фосфаты», общей площадью 37000000 м2, располагаются следующие
объекты и сооружения (с указанием координат и площади объектов), представленные
на инженерно-геологической карте предприятия в приложении 1:
. Завод по производству удобрений
(1)
. Обогатительные фабрики
рудопромывки (7) ((33,152), S=135) и флотации (8) ((14,152), S=135)
. Котельные (3,10) ((16,194), S=18
и (23, 136) S=140)
. Теплица (4) ((7,195),S=27)
. Хвостохранилища завода,
рудопромывки ((112,139), S=570) и флотации ((135, 108), S=450) (14,15)
. Водозабор (5) (179,176)
7. Старые хвостохранилища (11,12)
((58,135),S=208 и (51, 112),S=408)
. Отстойники (16,17) ((151,133),S=31)
9. Накопитель оборотной воды (13)
. Отвалы (26,19) ((111,7) и (157,141), S=416)
11. Пункты перегрузки сырья,
продукции (6,9,9’) ((27,199), (33, 159), (14,159))
ОАО “Фосфаты” включает в себя 11
карьеров. На рассматриваемой территории располагается карьер №7 ((108, 35), S=2668).
На топоснове рассматриваемого
предприятия, представленной в приложении 1 отображена промплощадка объекта.
Выше железной дороги находится завод по производству кормовых обесфторенных
фосфатов (ПКОФ) из концентрата, поступающего с обогатительных фабрик, и
хвостохранилище ПКОФ. Также рядом расположены котельная и теплица. Две фабрики
по обогащению фосфатного сырья - рудопромывочная и флотационная а также
хвостовое хозяйство обогатительных фабрик (рудопромывочной и флотационной, куда
производится намыв твердых и жидких отходов, располагаются ниже по течению реки
Катынка. Обогатительные фабрики и завод связаны железнодорожным сообщением с
пунктами перегрузки сырья. Также на территории промплощадки объекта расположены
два старых хвостохранилища. На промышленном объекте реализованная система
оборотной воды: из хвостохранилищ обогатительных фабрик вода попадает в
отстойник, откуда стекает в водоотстойную канаву, а затем в накопитель
оборотной воды, откуда, отстоявшись, возвращается на обогатительные фабрики. В
качестве подпитки используют воду водозабора, от которого питается завод ПКОФ.
Руда на обогатительные фабрики
поступает из карьерной выемки открытого типа. Вскрышу складируют в отвалы
пустой породы. Карьерная выемка вскрывает юрский водоносный горизонт, поэтому
проводятся мероприятия по осушению месторождения: были пробурены водопонижающие
скважины, установлены насосы, перекачивающие воду из карьера. Для ограждения
карьера от стока поверхностных вод на участках пониженных отметок рельефа
сооружают нагорные канавы, по которым вода поступает к водосборникам. Карьерные
воды, образующиеся вследствие разгрузки подземных и атмосферных вод в дренажные
канавы, срабатываются в реку.
Рельеф территории вне зоны
техногенных преобразований водно-ледняковый полого-волнистый. Высотное
положение определяется отметками 116-16 м. Более чем на 30% территории
естественный рельеф нарушен, что связано с разработкой месторождения открытым
карьерным способом и намывом отходов обогащения. По территории месторождения
протекает река Катынка, левый приток реки Москва, с площадью водосбора 80,5 км2.
Почвенный покров весьма
разнообразен. На территориях, не подвергшихся техногенному воздействию,
встречаются подзолистые, дерново-подзолистые и серые почвы, характеризующиеся
низким значением рН, малым содержанием органических веществ. На
рекультивированных после разработки территориях в качестве искусственных почв
наносится глауконитовая супесь, мощностью 25-30см, которая содержит пирит и
уранинит (уран и торий).
В климатическом отношении район
расположен в зоне умеренно-континентального климата, под воздействием воздушных
масс Арктического и Атлантического бассейнов. Среднегодовая температура района
+3,8°С, средняя продолжительность безморозного периода составляет 130 дней.
Высота снежного покрова достигает 3м. Преобладают ветры северо-западного
направления, при их средней скорости 3,1м/со. Среднегодовое количество
выпадающих осадков - 647мм.
В геологическом строении
Егорьевского месторождения фосфоритов принимают участие отложения юры, мела,
неогена, антропогена. Продуктивные горизонты связаны с фосфоритовой серией
волжского яруса верхней юры, состоящей из двух пластов полезного ископаемого:
нижнего - “портланд”, верхнего - “рязань” и залегающего между ними пласта
глауконитовых пород. Фосфоритовые пласты залегают на келловей-оксфордских
глинах верхней юры, мощностью до 30-35 метров, чёрных, слюдистых, с включением
большого числа кальцитовых раковин.
Нижневолжский продуктивный
фосфоритовый слой “портланд”, представляет собой плиту, состоящую из желваков
фосфоритов, фосфоритовых ядер, кальцитовых ростров белемнитов, сцементированных
фосфатно-кальциевым цементом.
Слой “портланд” перекрывается слоем
“аквилон”, представленным фосфатизированными тёмно-зелеными глауконитовыми
супесями.
Залегающий выше верхнеюрский
эксплуатационный слой включает в себя ауцелловый фосфоритный слой
серовато-зеленого цвета и фосфоритную плиту чёрного цвета. Мощность слоя
“рязань” 0,75-0,90 м. Фосфориты ЕМФ относятся к глауконитовой разновидности
низкофосфатных фосфоритовых конкреций, содержащих 10,5-18,5% P2O5.
Породы фосфоритовой серии
перекрываются отложениями валанжинского яруса нижнего мела, представленными
буровато-серыми песчано-глинистыми породами, содержащими железисто-оолитовые зерна
фосфоритов и толщей кварцевых слабослюдистых песков, мощностью до 15 м.
Выше залегают невыдержанные по
простиранию кварцевые, слабослюдистые пески неогена, перекрывающиеся
отложениями антропогена флювиогляциальными и аллювиальными песками, моренными суглинками,
болотными отложениями.
В районах карьеров и хвостохранилищ
в геологическом разрезе присутствуют техногенные отложения, представленные
насыпными и намывными породами.
Насыпные породы образуются в
результате складирования в отвалы вскрышных пород. Намывные породы,
представляют собой механические примеси и химические осадки. Намыв
осуществляется совместно со сточными водами.
2. Природные и
техногенные ландшафты
Ландшафт - основная единица физико-географического деления
(районирования). Это генетически единая территория с однотипным рельефом,
геологическим строением, климатом, общим характером подземных и поверхностных
вод, закономерным сочетанием почв, растительных и животных сообществ.
Определённый ландшафт может быть характерным для небольшого района или
географической зоны.
Элементарный ландшафт - это определенный элемент рельефа, сложенный одной породой или
наносом, на протяжении которого сохраняется определенный тип почвы, и покрытый
в каждый отдельный момент своего существования определенным растительным
сообществом.
Техногенный
(антропогенный) ландшафт - измененный или
искусственно созданный человеком на природной основе ландшафт;
природно-производственный территориальный комплекс, природное равновесие в
котором постоянно поддерживается человеком.
Выделяют три основных группы
элементарных ландшафтов: элювиальные, супераквальные и аквальные.
Элювиальные ландшафты
возникают на повышенных элементах рельефа, при глубоком залегании уровня
грунтовых вод, не оказывающем влияние на почвы и растительность. В почвах и
коре выветривания преобладает окислительная среда, поэтому здесь создаются
условия для облегченного выноса элементов, которые дают более растворимые
соединения при высоких степенях окисления ( и др.), и, наоборот,
затруднен вынос элементов, окисленные соединения которых малоподвижны (
и др).
Аквальные ландшафты
подразделяют на аквальные ландшафты морей и океанов и континентальные аквальные
ландшафты, последние генетически тесно связаны с элювиальными ландшафтами.
Основной привнос вещества с жидкими и твердыми стоками. В зависимости от
степени проточности водоема и богатства организмами на его дне и в придонных
слоях образуются либо окислительные, либо восстановительные условия, которые
существенно влияют на миграцию веществ.
Супераквальные ландшафты
формируются на пониженных участках рельефа, где грунтовые воды подходят близко
к поверхности. Вследствие этого территории супераквальных ландшафтов являются
склонными к заболачиванию.
В соответствии с таким
разделением на карте-схеме в приложении 2 выделены ландшафты следующим образом:
желтым - элювиальные, зеленым - супераквальные, синим - аквальные. Оттенком
обозначена их принадлежность к определенному типу ландшафтов: темным -
природные, светлым - техногенные.
На территории
промышленного объекта выделены следующие ландшафты.
· Природный лесной
элювиальный биогенный ландшафт - территория леса (23);
· Техногенные
горно-промышленные элювиальные абиогенные ландшафты на территориях карьерной
выработки(24,25), неспланированных отвалов(19,26);
· Техногенный
пустынный элювиальный ландшафт абиогенный - старые хвостохранилища (11,12);
· Техногенный
агрохозяйственный элювиальный ландшафт биогенный на территории
сельскохозяйственных рекультиваций пропашных (20) и выше железной дороги на
территории с/х рекультиваций кормовых;
· Техногенный
лесохозяйственный элювиальный ландшафт биогенный - территория л/х рекультиваций
(21);
· Техногенный
селитебный элювиальный ландшафт - деревня Осташево;
· Техногенный
горнопромышленный супераквальный ландшафт абиогенный - сточная канава карьера,
насыпные и намывные отложения хвостохранилищ обогатительных фабрик (14,15),
болото техногенного происхождения (18);
· Техногенные
горно-промышленные аквальные ландшафты абиогенные - накопитель оборотной воды
(13), водоотстойная канава(16,17), хвостохранилище завода(2), центральные части
хвостохранилищ обогатительных фабрик (14,15);
· Техногенный
горно-промышленный аквальный ландшафт биогенный - река Катынка и озеро Круглое,
подверженное воздействию гидрохимических потоков загрязнения от хвостохранилищ
рассматриваемого объекта.
Таким образом, можно сделать вывод,
что по воздействию на биоценозы и почвы первичных ландшафтов разработка
месторождений может быть приравнена к геологическим катастрофам.
. Воздействие горного
предприятия на окружающую среду
Нарушение - это изменение внешних параметров объектов, таких как высота,
глубина ширина.
Загрязнение- привнесение в среду или возникновение в ней новых, не
характерных для нее, химический, физических, биологических или информационных
агентов, или повышение концентраций этих агентов сверх среднего наблюдающегося
количества или уровня. В результате функционирования горно-промышленного
комплекса ОАО «Фосфаты» окружающая среда подвергается следующим загрязнениям и
нарушениям, представленным в таблице.
Воздействие промышленного объекта на
окружающую среду
Компонент окружающей среды
|
Загрязнения
|
Нарушения
|
Атмосфера
|
1. Физические загрязнения: · Тепловое · Световое
- котельные, обогатительные фабрики, карьерная выемка и другие здания
предприятия · Электромагнитное - все объекты предприятия, где используется
электроэнергия 2. Химическое загрязнение - карьерная выемка, котельные,
транспортировка, склад готового продукта, дробильные фабрики, цеха по ремонту
оборудования и транспорта, отвалы
|
1. разряжение, возмущение по направлению - все здания,
сооружения, отвалы, карьерная выемка 2. температурные инверсии - котельные,
теплопроводы
|
Гидросфера
|
Химическое загрязнение наземных и подземных вод -
хвостохранилища предприятия, отстойник, карьерные воды
|
1. истощение водотока - водозабор 2. затопление рельефа -
хвостохранилище 3. осушение - изменение уровня грунтовых вод при отработке
карьера 4. заболачивание - учечка с хвостохранилищ
|
Литосфера
|
1. Физическое загрязнение: · Тепловое - котельные · Радиационное
- торий в составе удобрений 2. Химическое загрязнение - склады различного
назначения, хвостохранилища предприятия, отвалы
|
1. Деформации: · уплотнение и разрыхление - все здания и сооружения, отвалы,
склады, транспортировка руды автосамосвалами · трещины - сползание
бортов карьера · проседание - карьерная выемка 2. Провалы: · Кольцевые
- отвалы ·
Котлованные - карьерная выемка 3. Выемки: · Карьерная
- карьерная выемка 4. Насыпи: · Отвальные - отвалы · Гидротехнические
- хвостохранилище 5. Застройки - здания и сооружения
|
Компонент окружающей среды
|
Загрязнения
|
Нарушения
|
Биота
|
1. Физические загрязнения: · Тепловое - котельные · Световое
- освещение промплощадки · Электромагнитное - фабрики, котельные 2. Химическое загрязнение
- деятельность предприятия в целом
|
1. Фитоценотические - вырубка лесов 2. Зооценотические -
распугивание животных 3. Микробоценотические - загрязнение водоёмов
|
4. Техногенные ореолы и
потоки загрязнения
Гидрогеохимические
ореолы загрязнения - это области
распространения подземных и поверхностных вод с многократно повышенными по
сравнению с фоновыми концентрациями микро- и макроэлементов, формирующиеся в
результате сбросов в поверхностные и подземные воды сточных и карьерных вод, а
также образующиеся за счет растворения и выноса химических элементов и
соединений из минеральных отходов добычи и переработки полезных ископаемых.
Гидрогеохимические
потоки загрязнения - это участки линейной
формы с многократно повышенными по сравнению с фоновыми концентрациями микро- и
макроэлементов в подземных и поверхностных водах.
Литохимические ореолы
загрязнения - это области
распространения в рыхлых покровных отложениях с многократно повышенными по
сравнению с фоновыми содержаниями минералов и элементов, образующиеся в
результате попадания на поверхность твердых отходов добычи и переработки
минерального сырья.
Литохимические потоки
загрязнения - это участки линейной
формы с многократно повышенными по сравнению с фоновыми концентрациями
минералов и химических элементов, образующиеся в донных отложениях временных и
постоянных водных потоков, выносящих их из очагов загрязнения (отвалов,
хранилищ отходов).
В приложении 3 на карте-схеме
представлены основные гидрохимические и литологические ореолы загрязнения.
Положение литохимических ореолов загрязнения на карте выделено контуром,
который совпадает с контуром хранилища твердых отходов либо с контуром
рекультивированных после отработки полезного ископаемого земель. Положение
гидрогеохимических ореолов не ограничивается контуром отстойников или
накопителей. Вследствие плохой изоляции дна и стенок хранилищ жидких отходов
происходит инфильтрация сточных вод и миграция загрязненных вод за пределы
хранилища. Аналогичная картина наблюдается и при распространении загрязнения в
подземных водах вследствие выщелачивания и растворения твердых отходов
атмосферными осадками и их инфильтрации в подземные воды.
Для построения карты техногенных
ореолов и потоков были рассчитаны коэффициенты контрастности и суммарного
загрязнения.
Коэффициенты
контрастности гидрогеохимических ореолов и потоков загрязнения
определяют для каждого загрязняющего компонента относительно значения предельно
допустимых концентраций ПДК ( - коэффициент
контрастности относительно ПДК) и фоновых значений (Кф - коэффициент
контрастности относительно фона):
где СА - концентрация
компонента А в загрязненных водах, мг/л, мг-экв./л; ПДКА - предельно
допустимая концентрация компонента А, мг/л, мг-экв./л; -
фоновая концентрация компонента А, мг/л, мг-экв./л.
==
Для определения степени
инородности техногенных пород для природного естественного ландшафта применяют
коэффициент контрастности техногенных литохимических ореолов
, где -
концентрация компонента (соединения, минерала) А в техногенных отложениях,
г/кг,%; -
фоновое содержание компонента А, г/кг,%.
Данные для расчета
приведены в таблице 2, результаты расчета коэффициентов контрастности и
суммарного загрязнения гидрохимических и литохимических ореолов и потоков
загрязнения приведены в таблицах 3 - 5.
Концентрация загрязняющих
компонентов в подземных и поверхностных водах, их фоновые значения, ПДК, мг/л
Место отбора проб
|
Ca2+Mg2+ОЖ,
мг-экв/лPСолярное
маслоСоли смоляной кислоты
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ПДК
|
350
|
500
|
|
|
7
|
1,5
|
3,5
|
0,05
|
2,0
|
Фоновые воды
|
7,4
|
141
|
62
|
9,7
|
3,9
|
0,85
|
0,1
|
0,0001
|
0,01
|
Хвостохранилища:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
флотации
|
575
|
963
|
403
|
250
|
41,0
|
8,2
|
10
|
3,5
|
350
|
рудопромывки
|
360
|
1053
|
503
|
240
|
45,2
|
9,2
|
15
|
0,5
|
150
|
старые
|
250
|
583
|
253
|
120
|
22,7
|
4,0
|
8
|
0,001
|
56
|
Скважины:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1
|
400
|
978
|
483
|
250
|
45,0
|
8,8
|
12
|
1,1
|
280
|
2
|
200
|
603
|
393
|
180
|
34,7
|
4,3
|
5,4
|
0,1
|
25,4
|
3
|
120
|
483
|
283
|
102
|
22,7
|
2,7
|
2,9
|
0,01
|
3,7
|
4
|
75
|
323
|
193
|
85
|
16,7
|
1,8
|
1,5
|
0,005
|
1,5
|
5
|
45
|
253
|
153
|
48
|
11,7
|
1,2
|
0,7
|
0,001
|
0,5
|
6
|
70
|
153
|
83
|
57
|
8,9
|
1,5
|
2,5
|
0,005
|
25
|
7
|
220
|
593
|
223
|
165
|
24,9
|
3,5
|
1,2
|
0,5
|
68
|
8
|
75
|
223
|
93
|
65
|
10,1
|
1,5
|
1,7
|
0,05
|
30
|
9
|
120
|
483
|
223
|
120
|
21,2
|
2,2
|
3,5
|
0,005
|
25
|
Хвостохранилище ПКОФ
|
1115
|
3583
|
1223
|
250
|
82,0
|
14
|
18
|
0,01
|
400
|
Скважины 10,10а,10б
|
250
|
493
|
323
|
65
|
21,6
|
1,4
|
6,5
|
0,005
|
10
|
Скважина 11
|
535
|
1523
|
753
|
120
|
47,7
|
5,0
|
6,3
|
0,005
|
180
|
Колодец, скважина 12
|
302
|
643
|
313
|
58
|
20,5
|
2,2
|
3,2
|
0,005
|
30
|
Коэффициенты контрастности и
суммарного загрязнения гидрогеохимических ореолов и потоков
Место отбора проб
|
Коэффициенты контрастности относительно ПДК/фона
|
Kз
|
|
ОЖPСоляровое
маслоСоли смоляных кислот
|
|
|
|
|
|
|
|
Хвостохранилища:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
флотации
|
1,64/ 77,70
|
1,93/ 6,83
|
5,85/ 10,49
|
5,47/ 9,65
|
2,86/ 100
|
70/ 35000
|
175/ 35000
|
262,75
|
рудопромывки
|
1,03/ 48,65
|
2,11/ 7,47
|
6,45/ 11,55
|
6,13/ 10,82
|
4,29/ 150
|
10/ 5000
|
75/ 15000
|
105,00
|
старые
|
0,71/ 33,78
|
1,17/ 4,13
|
3,24/ 5,80
|
2,67/ 4,71
|
2,29/ 80
|
0,02/ 10
|
28/ 5600
|
38,09
|
Скважины:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1
|
1,14/ 54,05
|
1,96/ 6,94
|
6,43/ 11,51
|
5,87/ 10,35
|
3,43/ 120
|
22/ 11000
|
140/ 28000
|
180,82
|
2
|
0,57/ 27,03
|
1,21/ 4,28
|
4,95/ 8,87
|
2,87/ 5,06
|
1,54/ 54
|
2/ 1000
|
12,7/ 2540
|
25,84
|
3
|
0,34/ 16,22
|
0,97/ 3,43
|
3,24/ 5,80
|
1,80/ 3,18
|
0,83/ 29
|
0,20/ 100
|
9,22
|
4
|
0,21/ 10,14
|
0,65/ 2,29
|
2,39/ 4,28
|
1,20/ 2,12
|
0,43/ 15
|
0,10/ 50
|
0,75/ 150
|
5,73
|
5
|
0,13/ 6,08
|
0,51/ 1,79
|
1,66/ 2,98
|
0,80/ 1,41
|
0,20/ 7
|
0,02/ 10
|
0,25/ 50
|
3,57
|
6
|
0,20/ 9,46
|
0,31/ 1,09
|
1,27/ 2,28
|
1,00/ 1,76
|
0,71/ 25
|
0,10/ 50
|
12,5/ 2500
|
16,09
|
7
|
0,63/ 29,73
|
1,19/ 4,21
|
3,56/ 6,37
|
2,33/ 4,12
|
0,34/ 12
|
10/ 5000
|
34/ 6800
|
52,05
|
8
|
0,21/ 10,14
|
0,45/ 1,58
|
1,44/ 2,58
|
1,00/ 1,76
|
0,49/ 17
|
1/ 500
|
15/ 3000
|
19,58
|
9
|
0,34/ 16,22
|
0,97/ 3,43
|
3,02/ 5,41
|
1,47/ 2,59
|
1,00/ 35
|
0,10/ 50
|
13/ 2500
|
19,40
|
Хвостохранилище ПКОФ
|
3,19/ 150,68
|
7,17/ 25,41
|
11,71/ 20,98
|
9,33/ 16,47
|
5,14/ 180
|
0,20/ 100
|
200/ 40000
|
236,74
|
Скважины 10,10а,10б
|
0,71/ 33,78
|
0,99/ 3,50
|
3,08/ 5,52
|
0,93/ 1,65
|
1,86/ 65
|
0,10/ 50
|
5/ 1000
|
12,67
|
Скважина 11
|
1,53/ 72,30
|
3,05/ 10,80
|
6,81/ 12,19
|
3,33/ 5,88
|
1,80/ 63
|
0,10/ 50
|
90/ 18000
|
106,62
|
Колодец, скважина 12
|
0,86/ 40,81
|
1,29/ 4,56
|
2,93/ 5,24
|
1,47/ 2,59
|
0,91/ 32
|
0,10/ 50
|
15/ 3000
|
22,56
|
На территории промплощадки
выделяется два гидрохимических ореола загрязнения:
· Зона воздействия
хвостохранилища ПКОФ (2), со следующими основными загрязняющими веществами:
солями смоляной кислоты, фторидами и сульфидами;
· Зона воздействия
хвостохранилищ обогатительных фабрик рудопромывки и флотации новых (14,15) и
старых (11,12) - основные загрязняющие элементы соли смоляной кислоты, солярное
масло и фториды.
Содержание различных элементов в
естественных почвенно-покровных отложениях и техногенных отложениях, %
Порода
|
Фосфаты
|
Фториды
|
Сульфаты
|
Карбонаты
|
Кальций
|
Железо
|
Титан
|
Почвенно-покровные отложения (фоновые значения)
|
0,05
|
0,01
|
0,38
|
0,85
|
3,85
|
2,37
|
0,03
|
Глауконитовая супесь (территории сельско-хозяйственного
освоения)
|
6,5
|
2,8
|
1,03
|
0,95
|
9,07
|
10,38
|
0,3
|
Эфеля (отходы рудопромывки)
|
8,9
|
0,3
|
1,2
|
2,7
|
15,26
|
13,53
|
-
|
Шламы (отходы флотации)
|
5,1
|
0,61
|
0,8
|
1,97
|
9,8
|
14,32
|
-
|
Коэффициенты контрастности
литохимических ореолов загрязнения различными соединениями
Порода
|
Фосфаты
|
Фториды
|
Сульфаты
|
Карбонаты
|
Кальций
|
Железо
|
Титан
|
Территории сельско-хозяйственного освоения
|
130
|
280
|
2,71
|
1,12
|
2,36
|
4,38
|
10
|
Хранилища отходов рудопромывки
|
178
|
30
|
3,16
|
3,18
|
3,96
|
5,71
|
-
|
Хранилища отходов флотации
|
102
|
61
|
2,11
|
2,32
|
2,55
|
6,04
|
-
|
Таким образом, на территории
промплощадки выделяется пять литологических ореолов загрязнения:
· Сельскохозяйственная
рекультивация (20), основные загрязняющие вещества фториды, фосфаты, титан;
· Старое
хвостохранилище рудопромывки (11), основные загрязняющие вещества фосфаты,
фториды и железо;
· Старое
хвостохранилище флотации (12), основные загрязняющие вещества фосфаты, фториды
и железо;
· Хранилища отходов
рудопромывки (14), основные загрязняющие вещества фосфаты, фториды и железо;
· Хранилища отходов
флотации (15), основные загрязняющие вещества фосфаты, фториды и железо;
5. Литологический разрез
территории и гидрохимический профиль
Литологический разрез территории представляет собой графическое изображение на
вертикальной плоскости условий залегания разновозрастных отложений и их
состава, формы геологических тел и изменения их мощности. Разрез дополняет и
уточняет инженерно-экологическую карту района, дает возможность судить о глубине
техногенных преобразований, мощности техногенных отложений, степени изоляции
хранилищ отходов, защищенности подземных и поверхностных вод от проникновения в
них загрязнения.
Для построения разреза,
представленного в приложении 4, были использованы данные наземных наблюдений,
буровых скважин и геофизических наблюдений, приведенные в таблице 6.
Вертикальный масштаб был выбран 1-2000, горизонтальный 1-5000.
Литологическая характеристика и
мощность (м) отложений террито-рии хвостового хозяйства
№ скважины лито- логическая характеристика отложений
|
1
|
Хвостохранилище флотации*
|
2
|
3
|
4
|
5**
|
Абсолютная отметка поверхности
|
128,0
|
138,0
|
129,0
|
129,0
|
129,0
|
129,0
|
Глубина залегания грунтовых вод
|
|
2,0
|
-
|
1,5
|
5,0
|
8,0
|
12,0
|
Почвенно -растительный покров
|
|
-
|
-
|
0,5
|
0,5
|
0,5
|
0,5
|
Пески тонкозернистые
|
|
-
|
-
|
2,0
|
2,0
|
2,0
|
2,0
|
Суглинок
|
» »
|
-
|
-
|
1,5
|
1,5
|
1,5
|
1,5
|
Пески среднезернистые
|
|
-
|
-
|
6,0
|
6,0
|
6,0
|
6,0
|
Намывные отложения
|
|
-
|
10,0
|
-
|
-
|
-
|
-
|
Насыпные отложения
|
|
12,0
|
12,0
|
-
|
-
|
-
|
-
|
Фосфорит
|
|
0,5
|
-
|
3,0
|
3,0
|
3,0
|
3,0
|
Глины (вскрытая мощность)
|
|
2,0
|
2,0
|
2,0
|
2,0
|
2,0
|
2,0
|
Гидрохимический профиль представляет собой графическое изображение изменения концентраций
определенных химических элементов или соединений, а также коэффициента
суммарного загрязнения в подземных водах по заданной линии. В рассматриваемом
случае эта линия совпадает с линией литологического разреза. Построение
гидрохимических профилей - один из способов обобщения наблюдений за изменением
состава подземных вод в районе техногенного воздействия предприятия на окружающую
среду.
При построении гидрохимического
профиля используют данные таблицы 2 - концентрации различных загрязнителей в
подземных водах в различных скважинах (№№ 1-5).
На оси абсцисс наносят скважины и
хвостохранилище в соответствии с масштабом разреза. По оси ординат откладывают
концентрации различных компонентов и коэффициент суммарного загрязнения.
Получившиеся гидрохимические профили
по солям смоляной кислоты, соляровому маслу, общей жесткости и коэффициенту
суммарного загрязнения представлены в приложении 5.
6. Процессы техногенной
метаморфизации состава вод и пород
К процессам техногенной
метаморфизации вод относятся:
· процессы,
переводящие вещество в раствор (растворение, выщелачивание);
· процессы, выводящие
вещество из раствора (осаждение, кристаллизация, сорбция);
· процессы,
сочетающие воспроизводство и поглощение растворенного вещества (ионный обмен,
окислительно-восстановительные и биогеохимические реакции).
При инфильтрации сточных вод в
природные воды происходит изменение кислотно-щелочной и
окислительно-восстановительной обстановки. В результате этого некоторые
загрязняющие вещества осаждаются и теряют миграционные способности. Процессы
осаждения труднорастворимых веществ типа MezXy описываются уравнением вида
Mey+ + y Xz-« Mez Xy¯
Возможность прохождения процесса
определяется насыщенностью r вод соединением MezXy: при r < 1 раствор
недонасыщен MezXy, при r = 1 наблюдается равновесие между жидкой и твердой
фазой, а при r > 1 раствор перенасыщен MezXy и происходит осаждение его из
раствора.
Дополнительные характеристики
состава сточных вод для расчета их насыщенности труднорастворимыми соединениями
Место отбора проб
|
рН
|
Концентрация HCO3-
(мг/л)
|
хвостохранилище рудопромывки
|
7,0
|
1000
|
хвостохранилище флотации
|
7,5
|
1300
|
Расчет насыщенности вод
труднорастворимыми соединениями производится в следующей последовательности.
. Определяют молярные концентрации
основных компонентов, содержащихся в водах
где ci - заданная концентрация i-го компонента, мг/л; Mi - молекулярная
(атомная) масса i-го компонента.
. Рассчитывают ионную
силу раствора:
где zi - заряд i-го компонента.
. По закону Дебая -
Гюккеля рассчитывают коэффициент активности. В упрощенном виде, при низких
значениях ионной силы раствора коэффициент активности:
.
В рассматриваемом случае
коэффициенты активности вычисляют для одно- и двухвалентных ионов:
; .
. Определяют активность:
. Рассчитывают
насыщенность r. Для условного соединения MezXy насыщенность
,
где -
растворимость соединения MezXy в воде.
Насыщенность вод
соединениями CaHPO4, CaF2 может быть определена следующим
образом:
Так как при рН < 8 в
составе вод преобладают ионы первой стадии
диссоциации угольной кислоты, требуется предварительный условный перерасчет
активностей ионов в
активности ионов .
Диссоциация угольной
кислоты происходит по реакции:
.
Для второй стадии
диссоциации справедливо выражение:
,
где -
константа второй стадии диссоциации угольной кислоты (10-10,3), а .
Тогда активность ионов
СО32-
Насыщенность вод
соединениями CaCO3 может быть определена следующим образом:
Результаты расчета
приведены в таблице 8
Расчет насыщенности сточных вод
труднорастворимыми соединениями
Хвостохранилище
|
Рудопромывки
|
Флотации
|
Параметр
|
,мг/л,
моль/л
моль/л,мг/л,
моль/л
моль/л
|
|
|
|
|
|
100016,40,01268130021,30,0019
|
|
|
|
|
|
|
36010,140,0078457516,20,0014
|
|
|
|
|
|
|
105310,970,0039297310,140,0077
|
|
|
|
|
|
|
50312,50,0044640310,080,0077
|
|
|
|
|
|
|
240100,0035725010,40,0079
|
|
|
|
|
|
|
95,54,150,00321396,317,230,0015
|
|
|
|
|
|
|
9,20,480,000378,20,430,00004
|
|
|
|
|
|
|
150,160,00012100,10,00001
|
|
|
|
|
|
|
0,0830,089
|
|
|
0,7730,768
|
|
|
0,3570,347
|
|
|
15,360,283
|
|
|
2,0440,255
|
|
|
7,6636,286
|
|
|
1. Расчет концентрации ионов натрия
) для хвостохранилища
рудопромывки
2) для хвостохранилища флотации
2. Расчет ионной силы раствора
) для хвостохранилища
рудопромывки
2) для хвостохранилища флотации
3. Расчет коэффициентов активности
) для хвостохранилища
рудопромывки
2) для хвостохранилища флотации
4. Расчет насыщенности
·
1) для хвостохранилища рудопромывки
2) для хвостохранилища флотации
·
2) для хвостохранилища флотации
·
1) для хвостохранилища рудопромывки
2) для хвостохранилища флотации
Таким образом, в хвостохранилище рудопромывки
сточные воды перенасыщены фторидом кальция, карбонатом кальция и гидрофосфатами
кальция, следовательно эти вещества осаждаются из раствора и не мигрируют.
Сточные воды хвостохранилища флотации перенасыщены карбонатом кальция,
следовательно, это вещество осаждается; недонасыщены гидрофосфатами кальция и
фторидами кальция, которые мигрируют.
Заключение
Деятельно такого крупного
предприятия как ОАО «Фосфаты» оказывает сильное воздействие на окружающую
среду. В ходе производственного цикла образуется большое количество отходов. В
первую очередь это отходы флотации. В результате складирования хвостов
производства, происходит подтопление, а также попадание загрязняющих веществ в
грунтовые и поверхностные воды.
Предприятием проводятся мероприятия
по восстановлению территорий, подверженных техногенезу. К таким мероприятиям
относятся сельско- и лесохозяйственная рекультивация. Кроме того, с целью
уменьшить количество сбрасываемых сточных вод, и не допустить истощение
водотока р. Натынки на предприятии действует оборотная система водоснабжения.
Список использованной
литературы
1. Геохимия окружающей среды: Методические указания к выполнению
курсовой работы/ Пашкевич М.А., Петрова Т.А., СПб, 2006, 22с.
2. Геохимия техногенеза/ Пашкевич М.А, СПб, 2004,72с.