Микроэлементный состав почв в зоне влияния отвала окисленных железистых кварцитов ОАО "Лебединский ГОК"

Попов Р.В.

Микроэлементный состав почв в зоне влияния отвала окисленных железистых кварцитов ОАО "Лебединский ГОК"

05.03.06 Экология и природопользование

Охрана окружающей среды. Экология человека

Дипломы

Вуз: Белгородский государственный университет - национальный исследовательский университет (НИУ «БелГУ»)

ID: 5b88841e7966e1073081b7cd

UUID: 340653f0-8ede-0136-b690-525400005860

Язык: Русский

Опубликовано: больше 5 лет назад

Просмотры: 9

Попов Р.В.

Источник: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Белгородский государственный национальный исследовательский университет»

Комментировать 0

Рецензировать 0

Скачать - 2,9 МБ

Поделиться работой

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «БЕЛГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» (НИУ «БелГУ») ФАКУЛЬТЕТ ГОРНОГО ДЕЛА И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ Кафедра природопользования и земельного кадастра МИКРОЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ ПОЧВ В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ ОТВАЛА ОКИСЛЕННЫХ ЖЕЛЕЗИСТЫХ КВАРЦИТОВ ОАО «ЛЕБЕДИНСКИЙ ГОК» Выпускная квалификационная работа студента очного отделения 4 курса группы 81001303 направления подготовки 05.03.06 Экология и природопользование Попова Родиона Вячеславовича Научный руководитель: доктор географических наук, доцент Голеусов П.В. БЕЛГОРОД 2017

2 Оглавление ВВЕДЕНИЕ .............................................................................................................. 3 ГЛАВА 1. ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ ГОРНОДОБЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ ...................................................................................................................... 6 1.1. Воздействия горного производства на окружающую среду .................... 7 1.2. Воздействие горного производства на биосферу .................................... 10 1.3. Воздействие пылевых выбросов на окружающую среду ....................... 11 ГЛАВА 2. ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КАРЬЕРНООТВАЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ ЛЕБЕДИНСКОГО ГОКА .............................. 14 2.1. Физико-георафическая характеристика района исследований .............. 14 2.2. Подверженность почвенного покрова аэротехногенному загрязнению в зоне влияния ГОКов .......................................................................................... 19 ГЛАВА 3. ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ ОТВАЛА СКАЛЬНОЙ ВСКРЫШИ ЛЕБЕДИНСКОГО ГОКА .. 24 3.1. Характеристика модельного объекта исследования – Балки Сенной ... 24 3.2. Результаты выполнения мониторинговых обследований, проведённых в 2006 и 2011 годах ............................................................................................... 26 3.3. Характеристика метода рентенофлуоресцентного анализа и определяемых компонентов в почвах .............................................................. 28 3.4. Особенности пространственного распределения микроэлементов в почвах модельного объекта по результатам обследования в 2017 г. ........... 32 3.5. Сравнение различных позиций ландшафта по степени накопления техногенных микроэлементов .......................................................................... 41 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ..................................................................................................... 43 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ..........Ошибка! Закладка не определена. ПРИЛОЖЕНИЕ ..................................................................................................... 45

3 ВВЕДЕНИЕ Горнорудная промышленность – один из наиболее сильных факторов антропогенного трансформирования окружающей природной среды. В Белгородской области ведется интенсивная добыча железной руды. Особенно сильное воздействие происходит в районе городов Старый Оскол и Губкин. В пределах этих территорий происходит постоянное сокращение сельскохозяйственных земель. Помимо этого, вокруг ГОКов создаются производственные комплексы, что также негативно влияет на окружающую среду. Технологические процессы при добыче и переработке железорудного сырья сопровождаются выбросом в атмосферу пыли, тяжелых металлов, продуктов взрывных работ и т.д. Загрязнение атмосферы, природных вод и верхней части почвенного покрова экологически вредными веществами нарушает естественный процесс геоэкологической саморегуляции природной среды и может привести к быстрой и необратимой ее деградации, а также к негативному воздействию на здоровье населения региона. Специфика добычи и обогащения рудных месторождений заключается в извлечении и переработке огромных масс горных пород, обычно обогащенных широким комплексом химических элементов. Современная технология позволяет использовать лишь небольшую часть извлекаемой массы пород. Все остальное накапливается в виде отходов, рассеиваемых природными миграционными процессами и потенциально являющихся источниками загрязнения природной среды химическими элементами. Чтобы уменьшить уровень деградацию на окружающую среду в районе Старооскольского-Губкинского промышленного комплекса, действующего в зоне КМА, необходимо комплексно изучить все факторы, влияющие на данное явление. Без объективной оценки невозможно и принятие научно обоснованных решений, связанных с охраной окружающей среды и рациональным использованием природных ресурсов. Проблемы загрязнения

4 окружающей среды, вызванная многочисленными отрицательными реакциями в различных сферах человеческой жизни и производства. К таким реакциям относится следующее: 1) ухудшение состояния здоровья населения; 2) непригодность по химическому составу большого числа водоемов для питьевого, технического водоснабжения и рекреационных целей; 3) невозможность в некоторых случаях проведения тонких технологических операций из-за загрязнения атмосферного воздуха [1]. АО «Лебединский ГОК» – крупнейшее в стране горнорудное предприятие, входящее в холдинг Металлоинвест, разрабатывает открытым способом Лебединское железорудное месторождение с 1967 года. Наиболее близким из этих техногенных массивов к городу Губкин и к селу Сергиевка Губкинского района является отвал скальной вскрыши, в настоящее время – смешанный отвал вскрышных пород, площадь которого приближается к 700 га, высота над уровнем местности – 50 м. Отвал является удобным объектом для оценки пылевого загрязнения прилегающих ландшафтов. Его развитие продолжается в юго-западном направлении. Цель: изучить микроэлементный состав почв в зоне влияния отвала окисленных железистых кварцитов АО «Лебединский ГОК». Задачи: 1. Изучить эколого-геохимические особенности воздействия горнодобывающей промышленности на окружающую среду. 2. Дать геоэкологическую характеристику карьерно-отвального комплекса Лебединского ГОКа. 3. Проанализировать пространственное распределение химических элементов в верхнем слое почв модельного объекта – балки Сенной и прилегающих к отвалу скальной вскрыши агроландшафтов. Объекты исследования – почвенный покров территории, прилегающей к отвалу скальной вскрыши (Отвал №1) АО «Лебединский ГОК».

5 Автором продолжены мониторинговые исследования в Балке Сенной, выбранной в 2005 году в качестве модельного объекта для оценки изменения эколого-геохимической ситуации в зоне пылевого воздействия Отвала №1. Предмет исследования: пылевое воздействие отвальных комплексов на прилегающие ландшафты. Методы исследования: теоретический метод – обзор и анализ литературных данных из различных источников; картографические методы – анализ и визуальное дешифрирование космических снимков при помощи программ MapInfo Professional (v. 11.0.3), SASPlanet (v. 110418), Surfer 8; полевой метод – выезд на объект и сбор почвенных образцов. Для определения содержания в исследуемых образцах валового содержания микроэлементов использован метод ренгенофлуоресцентного анализа на приборе СПЕКТРОСКАН МАКС-GV. Материалами для исследования служили учебные пособия, статьи из журналов, интернет – ресурсы, картографические ресурсы, а также данные предыдущих обследований объекта в 2005 и 2011 годах.

6 ГЛАВА 1. ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ ГОРНОДОБЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ Цель горного производства заключается в обеспечение сырьем и энергией человека и его хозяйственной деятельности. При этом процессе происходит огромное влияние на окружающую среду. Стремительный рост потребления природных ресурсов сопровождается увеличением масштабов антропогенного воздействия. Наносимый ущерб природе ведёт к серьезным последствиям, которые влияют не только на окружающую среду, но и на человеческое общество в целом [38]. Последствия воздействий хозяйственной деятельности общества связаны с особенностями развития производства и характером уклада жизни человека. В результате чего формируются направления поиска принципов взаимодействия обусловливая общественного и производства необходимость и природной целенаправленного среды, управления использованием ресурсов [38]. Горнопромышленный комплекс нашей страны – важнейший базовый элемент народного хозяйства – играет определяющую роль в народном хозяйстве и является поставщиком большей части минерального сырья и топлива. При суммарной добыче минеральных ресурсов более чем 6,5 млрд. т общие потери в недрах составляют 2,5 млрд. т, в том числе устранимые при нынешнем уровне техники на сумму 5–7 млрд. руб. Вместе с тем производственная деятельность горнопромышленного комплекса оказывает значительное воздействие на окружающую среду: в атмосферу выбрасывается около 50 млн. т вредных веществ, в водоемы сбрасывается более 2 млрд. м3 загрязнённых сточных вод и складируется на поверхности земли более 8 млрд. т твёрдых отходов [40]. В нашей стране широко проводятся исследования по предотвращению отрицательного воздействия горного производства на окружающую среду. В

7 них принимают участие научно-исследовательские институты Российской Академии наук, различных министерств и ведомств, учебные заведения и другие организации [39]. Это позволило разработать и передать для практического применения в горнодобывающей промышленности крупные мероприятия по охране и рациональному использованию различных видов природных ресурсов при эксплуатации месторождений полезных ископаемых [40]. 1.1. Воздействия горного производства на окружающую среду Чтобы дать достаточно полную характеристику воздействия горнорудного производства на окружающую среду, необходимо рассмотреть влияние на каждый природный компонент. Так подземные воды подвергаются сильному осушению на месторождениях. В результате этого происходит уменьшение уровня подземных, грунтовых и поверхностных вод; нарушается гидрологический режим. Поверхностные воды объектов испытывают не только осушение, но и сброс стоков, водозабор для технических нужд предприятий. Атмосфера в районе воздействия подвергается организованным и неорганизованным выбросам пыли и газов. Почвы испытывают сильнейшее напряжение в зоне влияния и это заключается в следующем: проведение горных выработок, сооружение отвалов, гидроотвалов, хвосто- и водохранилищ; строительство промышленных и гражданских зданий и сооружений; прокладка дорог и других видов коммуникаций. После этого могут произойти отрицательные реакции. Такие как: деформация земной поверхности; нарушение почвенного покрова; сокращение площадей для сельского хозяйства; деградация почв; изменение ландшафта местности; изменение состояния грунтовых и поверхностных вод; осаждение пыли; ускорение эрозионных процессов.

8 Горнопромышленный комплекс так же очень сильно влияет на растительный и животный мир. И в основном это проявляется в следующем: промышленное и гражданское строительство; вырубка лесов; нарушение почвенного покрова; изменение состояния грунтовых и поверхностных вод; запыление и загазовывание атмосферы; появление шумов производственного и бытового происхождения. В последствие этого происходит: ухудшение условий обитания лесной, степной и водной флоры и фауны; миграция и сокращение численности диких животных; угнетение и сокращение видов дикорастущих растений; снижение урожайности сельскохозяйственных культур. Недра, в свою очередь, подвергаются проведению горных выработок; извлечению полезных ископаемых, вмещающих и вскрышных пород; осушению месторождения; обводнению участков месторождения; возгоранию полезных ископаемых и пустых пород; захоронению вредных веществ и отходов производства. В результате происходит изменения напряжённо-деформированного состояния массива горных пород; снижается качество полезных ископаемых и промышленной ценности месторождений; загрязнение недр; развитие карстовых процессов; потери полезных ископаемых [32]. Академик Н.В. Мельников отмечал что генеральным направлением развития горнодобывающих отраслей является обеспечение опережающего роста прогрессивного открытого способа добычи, на долю которого в производстве угля, руд и нерудного сырья приходится 75%. Подземным способом целесообразно добывать коксующиеся и ценные энергетические угли, залегающие на больших глубинах, железные и марганцевые руды, а также жильные руды цветных металлов, калийные соли и часть фосфатного сырья [33]. Академик В.В. Ржевский выделяет открытые разработки залежи полезного ископаемого относительно земной поверхности: 1. Поверхностного вида, т.е. залежи, непосредственно выходящие на поверхность или расположенные под насосами небольшой (до 20- 30 м)

9 мощности. Залегание - горизонтальное или пологое. К этому виду относится большинство разработок россыпей, природных строительных горных работ, значительная часть угольных и небольшая часть рудных разработок. 2. Глубинного вида, т.е. залежи, расположенные значительно ниже господствующего уровня поверхности; мощность толщи пустынных пород может составлять от 30 до 250 м. Залегание чаще наклонное или крутое. К этому виду относится большая часть рудных, нерудных и частично угольных разработок. Карьеры постепенно углубляются; их конечная глубина может достигать 400-700 м. Такими карьерами разрабатываются все типы горных пород. 3. Нагорного вида, то есть залежи, расположенные выше господствующего уровня поверхности на возвышенности или склоне горы. К этому виду относятся в основном разработки различных руд и сырья для стройиндустрии. Полезные ископаемые и вскрышные породы в основном скальные. 4. Нагорно-глубинного вида, т.е. залежи, одна часть которого расположена выше, а другая – ниже господствующего уровня земной поверхности. Залегание может быть согласным или несогласным с рельефом косогора. Залежь может занимать всю или часть возвышенности. К этому виду относятся разработки руд, угля и сырья для стройиндустрии. Полезные ископаемые чаще всего скального или полускального типа. 5. Подводного вида, т.е. залежи, кровля и почва которых расположены ниже открытого уровня воды. Покрывающие породы имеют обычно небольшую мощность. К данному виду относятся, в частности, разработки в поймах рек и озер. Породы чаще всего мягкие или полускальные [33].

10 1.2. Воздействие горного производства на биосферу На биосферу всегда влияют все способы разработки месторождений, без исключения. Это затрагивает все элементы живой среды, то есть: водную часть, атмосферу, почву, недра, флору и фауну [35]. Это воздействие может быть, как прямым, так и косвенным, которое является следствием первого. Площадь распространения косвенного влияния гораздо больше, чем площадь прямого воздействия. В процессе горного производства образуются территории, нарушенные горными выработками, отвалами и отходов переработки. Данные области представляют собой бесплодные поверхности, которые в свою очередь отрицательно влияют на прилегающие территории [36]. Воздействие горного производства на биосферу проявляется в различных отраслях народного хозяйства и имеет большое социальное и экономическое значение. Так, косвенное воздействие на земли, связанное с изменением состояния и режима грунтовых вод, осаждением пыли и химических соединений из выбросов в атмосферу, а также продуктов ветровой и водной эрозии. Приводит к ухудшению качества земель в зоне влияния горного производства. Это проявляется в угнетении и уничтожении естественной растительности, миграции и сокращении численности диких животных, снижении продуктивности сельского и лесного хозяйства, животноводства и рыбного хозяйства [30]. В настоящее время не представляется возможным дать сравнительную количественную оценку влияния на окружающую среду горного производства и других видов деятельности человека, поскольку отсутствуют научно-методические основы для такого сравнения. Применение же различных частных критериев не позволяет получить однозначный ответ на этот вопрос [30].

11 1.3. Воздействие пылевых выбросов на окружающую среду Открытая разработка месторождений полезных ископаемых характеризуется интенсивным загрязнением атмосферы. Производство горных работ в воздушную минеральной пыли разрушение пород; среду поступает большое количество и газов, при следующих процессах: машинное бурение вторичное скважин; взрывная отбойка; дробление; резка горных пород; погрузка, транспортировка и выгрузка горных пород на приёмных пунктах или отвалах; разрушение дорожного полотна при движении по нему транспортных машин; эрозия поверхности отвалов, откосов уступов, карьеров [30]. Основными источниками выделения неорганической пыли при открытой разработке железорудных месторождений являются следующие технологические процессы: бурение скважин; взрывные работы; выемочнопогрузочные работы; транспортирование горной массы; складирование пустой породы в отвал; пыление техногенных массивов (отвалы, хвостохранилище, открытые породные склады и т. д.) [31]. Неорганическая пыль оказывает существенное влияние не только на химический состав атмосферы и метеорных вод, но и на растительные сообщества, существующие в промышленных городах и особенно в непосредственной близости от источников загрязнения [31]. При повышенной запыленности воздуха засоряются те участки растений, которые отвечают за газообмен и фотосинтез. В результате чего наблюдается ухудшение этих функций, а также замедление или полное прекращение роста растений. Также выпадение пыли на растительные сообщества приводит к трансформация растительного покрова. Лишайниковая флора полностью исчезает при первом же попадании загрязнителей. Изменение растительного покрова под действием пыли проходит несколько стадий: 1) выпадение отдельных растительных ярусов; 2) смена естественного растительного покрова производственной

12 растительностью; 3) исчезновение сплошного растительного покрова 4) полное исчезновение растительного покрова [30]. Интенсивность пылевыделения зависит от характера технологического процесса, влажности горных пород, способа транспортировки и состояния автодорог, преобладание воздушных масс [31]. При перфораторном бурении пыль загрязняет окружающую атмосферу в момент продувки шпуров сжатым воздухом. При бурении станками вращательного действия источниками пылеобразования являются разрушение горной массы и процесс замены буровой штанги. При экскавации, транспортировке и разгрузке запыленность воздуха в большей степени зависит от времени года: снижается при выпадении интенсивных осадков осенью и при таянии снега весной, резко возрастает в летнее время. Много пыли может выделяться на карьерных дорогах при интенсивном движении мощных автосамосвалов. Интенсивность пылеобразования на дорогах зависит от их состояния, вида покрытий, увлажнения. Дополнительным источником пылеобразования на дорогах являются ветры, сдувающие осевшую пыль. Этот фактор приобретает большое значение не только в летний период, но и зимой при отсутствии снежного покрова [32]. Особенностью пылевого фактора на карьерах является крайнее непостоянство уровней. Концентрация пыли на рабочих местах после прекращения того или иного процесса, вызывающего интенсивное пылеобразование, через 2–10 мин, как правило, снижается до величин постоянной запыленности всего карьера [31]. Пыль в карьерах имеет, как правило, высокодисперсный состав. Как показывают специальные исследования, основное количество пылинок (свыше 90 %) имеет размер менее 5 мкм. Содержание крупнодисперсной пыли размером более 10 мкм незначительно 0,5–2,5% [31]. По составу пыль на карьерах может быть преимущественно породной, рудной или угольной, а также соответствующей добываемому горнохимическому сырью. Работающие в карьерах подвергаются воздействию

13 смешанной пыли, чрезвычайно разнообразной по минералогическому составу [31]. В состав пыли при добыче полиметаллических руд могут входить такие элементы, как оксиды железа, алюминия, кальция, магния, соединения меди, цинка и др. [31]. Из всех выше указанных фактах о пыли при открытой разработки, необходимо сказать следующее: 1) пылевые выбросы крайне негативно могут сказаться на здоровье людей, занимающие рабочие места, непосредственно в отвале; 2) так же пыль, способствует ухудшению функциональности растений, которые произрастают в зоне влияния отвала; 3) в соответствие с причиной 2, культурные виды растений, способные к накоплению некоторых химических элементы, могут оказать влияние и на жителей населенных пунктов, через сельско-хозяйственную продукцию; 4) дикие животные в окрестности отвала, так же подвержены большому влиянию от пылевых выбросов, что приводит к их миграции.

14 ГЛАВА 2. ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КАРЬЕРНООТВАЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ ЛЕБЕДИНСКОГО ГОКА 2.1. Физико-георафическая характеристика района исследований Местоположение Лебединское месторождение расположено в центральной части северовосточной полосы Курской Магнитной Аномалии (КМА), в южной части Среднерусской возвышенности. Карьерно-отвальные комплексы Лебединского ГОКа расположены в 12 км к востоку от города Губкина, и 30 км к западу от города Старый Оскол. Рис. 2.1. Космический снимок Старооскольско-Губкинского промышленного района (источник – сервис Яндекс.Карты)

15 Рельеф Рельеф изучаемой территории представляет собой холмистую равнину – правобережную возвышенность бассейна р. Оскол, с интенсивным эрозионным расчленением овражно-балочно-долинной сетью правых притоков Оскола – рек Осколец, Чуфичка, Дубенка. На западе и востоке относительно месторождения расположены два оврага: Ездоцкий и Лебедок. Они используются для хранения вскрышных пород Лебединского ГОКа. Рис. 2.2. Карта-схема рельефа, построенная в программе Surfer по данным SRTM Максимальная высота местности достигнута на отвале скальной вскрыши Лебединского ГОКа (272 м), наименьшая отметка (-145 м) – на дне Лебединского карьера. Медианная высота (без учёта карьера) 195 м над уровнем моря.

16 В результате открытого способа добычи полезных ископаемых формируется техногенный рельеф, который проявляется в возникновении новых положительных и отрицательных форм рельефа, что приводит к сильно пересеченности местности. Положительные формы рельефа достигают в высоту до 100 м, а отрицательные формы более 300 метров в глубину [10]. Почвы Почвы территории – преимущественно чернозёмы типичные, на склонах с близким залеганием и выходом на поверхность меловых пород – чернозёмы остаточно-карбонатные. Общая схема почвенного покрова Старооскольско-Губкинского промышленного района представлена на рис. 2.3. Рис. 2.3. Схема почвенного покрова Старооскольско-Губкинского промышленного района (фондовые материалы кафедры природопользования и земельного кадастра)

17 Для почв отвала скальной вскрыши характерны новообразованные почвы на элювии окисленных кварцитов, с мощностью гумусового горизонта до 6 см [5]. Гидрографическая сеть и подземные воды Карьерно-отвальные комплексы Лебединского ГОКа находятся на территории бассейнов реки Оскол и его правого притока – Оскольца. Для данной территории характерно широкое распространение двух водоносных горизонтов: мергельно-меловой и рудно-кристалический. Воды мергельно-мелового горизонта циркулируют по трещинам в меловой толще и обладают большой водообильностью. Горизонт мощностью 35 метров. Безнапорный, приурочен к пескам. Рудно-кристаллический водоносный горизонт приурочен к трещиноватым кристаллическим породам докембрия и богатым железным рудам. Водоупорным полом рудно-кристаллического водоносного горизонта служат монолитные докембрийские породы. Гидростатический напор составляет 5-7 атмосфер [17]. Растительный покров Деревья нижней части отвала скальной вскрыши Лебединского ГОКа представлены следующими видами: осина, берёза, сосна обыкновенная, облепиха. Виды трав нижнего яруса: вейник наземный, мятлик, клевер. Средняя высота травостоя 18 см, общее проективное покрытие травами составляет 20 %. Из трав преобладающая ассоциация вейниковая, среди деревьев преобладает березово-осиная ассоциация. Для средней части характерно произрастание следующих видов деревьев как: осина, тополь, береза, рябина. Травы: донник белый, полынь горькая, морковь дикая, мятлик, вейник надземный. Средняя высота травостоя 25 см, общее проективное покрытие 3-5%. На вершине отвала произрастают такие виды деревьев как: сосна обыкновенная, осина, тополь серебристый, рябина обыкновенная. Из трав:

18 костер безосный, вейник наземный, донник белый, ястребинка волосистая. Средняя высота травостоя 30 см, общее проективное покрытие 5% [30]. Животный мир Из позвоночных здесь обитают – лисы, заяц русак, полевки, ласки, куница каменная. Из птиц – синица обыкновенная и лазоревки. Из беспозвоночных – двукрылые, равнокрылые, перепончатокрылые, чешуйчатокрылые, паукообразные [42]. Близость ООПТ Заповедный участок «Лысые горы» Государственного природного заповедника «Белогорье» организован в 1993 году. Цель создания – сохранение и изучение типичных и уникальных экосистем мелового юга Средне Русской возвышенности. Участок Лысые Горы располагается в южной части Средне Русской возвышенности и представляет собой уникальный ландшафт. «Лысые Горы» принадлежат к Донскому бассейну и находятся в одном из правых истоков реки Осколец – ручей Безымянный, который протекает по днищу балочной системы, когда-то был большой речкой и заполнял весь бассейн балки. После 50-х годов гидрологический режим в пойме ручья дважды менялся, в результате горнодобывающей деятельности Лебединского ГОКа. Первоначально образовывались родники, и вся пойма ручья Безымянного заболачивалась. Со временем родники прекратили существование, и в настоящее время ручей хорошо выражен только весной, а летом от него остаются только отдельные старицы в расширениях русла [42]. Участок «Ямская степь» организован в 1935 году. Находится на водоразделе рек Оскола и Северского Донца, в 12 км к юго-западу от города Губкина. Почвы участка представляют особую ценность, так как по запасам питательных веществ ямские черноземы не имеют себе равных в Европе. На территории «Ямской степи» произрастают более 640 видов сосудистых растений (рябчик русский, ковыль перистый, ятрышник обожженный). Так же здесь произрастают астрагал, крупный голубой лен, мордовик – являются

19 представителями меловой флоры. Из позвоночных животных здесь обитают около двухсот видов. Богат мир насекомых, более 800 видов [42]. В настоящее время участок «Ямская степь» находится под угрозой, территория подвергается сильному подтоплению из-за близости гидроотвала Лебединского горно-обогатительного комбината [42]. 2.2. Подверженность почвенного покрова аэротехногенному загрязнению в зоне влияния ГОКов Территория Старо-Оскольско-Губкинского района, находясь на Среднерусской возвышенности, обладает высокой расчлененностью рельефа с сильной эрозией. По причине, представленного фактора, среди почв территории велика доля эродированных почв. Так в Старо-Оскольском районе эродировано 51,9 % земель. При горных разработках больше всего уничтожаются типичные черноземы. Загрязнения на поверхность почвы поступают следующими путями: выбросы в атмосферу продуктов термической обработки сырья или сжигания топлива производствами коммунально-бытовых служб городов, горнодобывающей промышленности; пыль, образующаяся при взрывах на рудниках и выдуваемая ветром из стенок карьеров, отвалов и хвостохранилищ [3]. Но главным источником техногенного загрязнения почв в районе является пылевые выбросы промышленных предприятий, особенно связанные с буровзрывными работами [3]. На рисунке 2.1. можно проследить связь почвенного покрова с высотой местности. На возвышенных участках преобладают черноземы выщелоченные; серые лесостепные почвы располагаются ниже по склону; в долинах подпойменных террас сформировались лугово-черноземные и дерново-лесные почвы мелкого механического состава; на самых низких

20 уровнях – в поймах рек – образовались одновременно пойменно-луговые и поименно-лесные почвы [21]. В таблице 2.1, а также на рисунке 2.3. представлены различные зоны техногенного воздействия, уровень и радиус влияния на прилегающие территории. Рис. 2.3. Связь почвенного покрова с высотой местности (составлено автором) Таблица 2.1 Результаты эколого-геохимического исследования НИИКМА по пылевым выбросам [составлено по 4] Зона техногенного воздействия Уровень влияния. Радиус влияния. (км) Техногенная нагрузка в год (кг/га) Центральное Периферическая Удаленная Максимальный Умеренный слабый до 3 от 3-7 до 12-15 25-40 750-1050 165-750 меньше 165 Техногенная нагрузка в зимний период (кг/га.) 150-450 30-150

21 Рис 2.4. Карта зоны воздействия Староосколького-Губкинского промышленного комплекса на прилегающие территории Максимальные накопления в пылевых выбросах характерны для элементов-примесей. Некоторые из таких элементов имеют тенденцию к избирательному накоплению в отходах обогащения. Хвостохранилища на данный момент занимают около 25 км2 территории, являясь постоянным

22 источником загрязнения окрестных почв. Пылевые выбросы и сброс сточных вод, обогащенные токсичными веществами, в совокупности, привели к значительному загрязнению почв территории, что негативно повлияло на их плодородие и физико-химические свойства. Около 80% почв в зонах влияния СГОКа и ОЭМК характеризуется хлоридным и хлоридно-карбонатным типами техногенного засоления. Пахотный горизонт почв обогащается такими катионами, как Са, Mg, Fe [6]. По данным таблицы 2.2. преобразованию подверглись видно, что наиболее интенсивному почвы на территории, входящей в Старооскольский горнопромышленный комплекс. Таблица 2.2 Эколого-геохимический уровень загрязнения на разных территориях по И.И. Косиновой, (1999 г) (составлено по [4]) Уровень загрязнения зоны Распространение загрязнения Показал степень загрязненности почв (Zс) Патогенные аномалии элементов в почве. Окрестности территории Стойленского карьера. Зона чрезвычайного экологического бедствия (Максимальный уровень) В пределах Стойленского карьера и его отвалов от 64 до 100 и более единиц Zn, Pb, Be (I класс опасности), Сu, Mo, Сг, Sb, Ni (II класс опасности). Центральная зона загрязнения Радиусом в1,5 км от карьера более 32, но менее 64 единиц Pb (I класс опасности), Cr, Mo, Cu, Ni (II класс опасности). Окрестности территории ОЭМК Максимальный уровень загрязнения в радиусе 2-5 км Больше 35 единиц Pb, Zn, As (I класс опасности); Cr (II класс опасности). Территория города Старый Оскол Неблагоприятный уровень до кризисного. Максимальная Большая часть городской территории Достигает 30 единиц. эколого-геохимическая Pb, Zn (I класс опасности); Cr, Mo, Cu, Bi, Ni (II класс опасности). трансформация почв установлена в пределах горных отводов СГОКа, и в непосредственной

23 близости от ОЭМК, где суммарный показатель загрязнения почв (Zc) примерно равен100 баллам. Количество элементов-токсикантов превышает 10, среди которых наиболее распространены Cd, Pb, Zn, Сu, Сг; намного реже встречаются Ni, Mo, Mn, Sr; иногда: Be, Sb, As, Hg, Bi. Более локальный характер носит загрязнение почв элементами: Fe, Ca, Mg, Al [5]. В радиусе 2 км, показателю суммарной загрязненности показывает больше 32 баллов, где отмечается сильная степень загрязнения почв. В радиусе первой зоны преобразования почвы имеют среднюю степень загрязнения. Данные геохимические аномалии образовались в результате миграции химических элементов в воздушной среде. При этом скорость уменьшения концентрации химических элементов в пыли в 1,5-2,0 раза ниже скорости уменьшения выпадения самой пыли [2]. Таблица 2.3 Экологические проблемы СГОКа (составлено по [4]) Зоны Распространение проблемы Карьер и прибортовая зона 0,55 км Карьерная промплощадка СГОКа и зона ее влияния Фабричная промплощадка СГОКа Характеристика по экологическим параметрам. нуждается в срочном внедрении специальных природоохранных мероприятий до 1 км неблагоприятная до 3 км неблагоприятная В соответствие со всеми исследованиями прошлых лет по воздействию Старооскольско-Губкинского промышленного комплекса на прилегающие территории можно сделать следующие выводы: 1) зоной экологического бедствия является воздействию территория подвергаются самого комплекса; близлежащее 2) территории, интенсивному на которых располагаются сельскохозяйственные угодья, этим площадям необходимо уделять особое внимание; 3) территории, которые достаточно удалены от промышленного комплекса (до 40 км) так же подвергаются воздействию. Влияние происходит не только прямое, но косвенное.

24 ГЛАВА 3. ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ ОТВАЛА СКАЛЬНОЙ ВСКРЫШИ ЛЕБЕДИНСКОГО ГОКА 3.1. Характеристика модельного объекта исследования – Балки Сенной Балка Сенная (овраг Ездоцкий) располагается на южной окраине города Губкин и является правым элементом гидрографической сети реки Осколец. Балка представляет собой систему водотоков 1-3 порядков с востока верховья балки открыты к отвалу окисленных железных кварцитов ЛГОКа. Данная балка удобна для исследования геохимической миграции химических элементов так как имеет непосредственные границы с техногенными ландшафтами. Почвы представлены черноземами типичными разной степени смытости в меньшей степени черноземами выщелоченными и карбонатными почвами, приуроченными к выходам мелов. Днище балки сформировано делювиальными почвами. Рис. 3.1. Цифровая модель рельефа Балки Сенной (красными стрелками показаны направления линий тока)

25 Анализ направлений линий тока показывает, что в балку поступают миграционные потоки с западной части водосбора. Миграционные потоки связаны с поступлением веществ из агроландшафтов, а восточная часть, кроме того, включает миграционные потоки от отвала. Западная часть водосбора является наветренной стороной по отношению к отвалу, а восточная является подветренной стороной. Это необходимо учитывать при анализе загрязнения почвенного покрова балки. В июле 2005 г. были проведены комплексные геохимические исследования сотрудниками кафедры природопользования и земельного кадастра. Была создана сеть эколого-геохимического мониторинга в модельной балке и в ее водосборе, были отобраны образцы почв с учетом ее биогенной структуры. Координаты точек определены с помощью спутниковой навигации (GPS приемника). Рис. 3.2. Точки отбора проб почвы (желтые флажки), воды (голубые флажки) и растительной продукции (зеленые флажки) на исследуемой территории в 2005 году

26 В результате проведенного анализа можно увидеть, что накопление элементов в почве происходит неравномерно и это в большей степени зависит от рельефа местности и преобладающего направления воздушных масс, которые способствуют переносу веществ в процессе выветривания. Таким образом исследуемую балку можно разделить на три части по степени накопляемости элементов. В верхней части балки Zn является самым накапливаемым элементом. В центральной части наблюдается примерно одинаковое накопление всех элементов, но Cu накапливается более интенсивно. Очень быстрая накопляемость Cu и Pb наблюдается в нижней части балки. В результате проведенного анализа почв и изучения особенностей рельефа данной местности можно сделать вывод о том, что точки отбора находящиеся на вершине балки являются источниками элементов, которые затем и накапливаются в балке. Самые высокие показатели накопления находятся в центральной и северной части балки, это объясняется тем, что элементы при уменьшении скорости переноса, под собственной тяжестью накапливаются в балке. Распределение элементов по балке зависит от скорости их переноса, от их массы и других свойств. 3.2. Результаты выполнения мониторинговых обследований, проведённых в 2006 и 2011 годах В марте 2006 года был организован полевой выезд для отбора проб снега на площади с северо-востока на юго-запад от Лебединского карьера. Целью данного отбора является определение интенсивности выпадения из атмосферы пыли техногенного происхождения и загрязнения снежного покрова тяжелыми металлами. Образцы снега отбирались снегомером по 28 точкам. Так же, как и данной работе потенциальными источниками

27 загрязнения является карьер и отвал окисленных кварцитов, которые находятся в 4 км к югу от города Губкин. К моменту отбора проб устойчивый снежный покров залегал 60 дней Средняя высота снежного покрова составила 20 см, с колебаниями от 5 до 40 см. Определение содержания пыли проводили весовым методом. Определение содержания тяжелых металлов в талой воде и ее водородный показатель (рН) – потенциометрическим методом с использованием ионоселективных электродов на приборе Экотест-2000. Было определено суточное выпадение пыли по точкам исследуемой территории. В зоне влияния отвала оно превышает фоновый уровень в 2-3 раза. Анализ влияния орографического фактора (положения в рельефе) на концентрацию тяжелых металлов показал, что имеется тенденция их накопления (в меньшей степени – железа) в понижениях рельефа, преимущественно характеризовать – как на наветренных механические склонах, геохимические которые барьеры можно на пути воздушной миграции поллютантов. Было установлено, что на расстоянии 0-5 км от карьера содержание тяжелых металлов (Pb, Cd, Cu) стремительно убывает. При этом были выделены первые три точки с максимальным содержанием тяжелых металлов в снежном покрове, которое превышает фоновое в 60-100 раз. Так же, наблюдается и второй максимум накопления рассматриваемых элементов на расстоянии 6-8 км от карьера, что может быть связано с осаждением пыли, выброшенной на большую высоту. Для железа характерен максимум накопления на расстоянии 8-9 км от карьера, в зоне влияния отвала железистых кварцитов. Поступление Pb, Cd, Cu в снежный покров происходит от карьера. Для железа характерно поступление не только от карьера, но и от отвала. Результаты обследования проб снежного покрова за 2005 год представлены в «приложении 5».

28 В 2011 году так же был проведен полевой выезд, но только теперь для отбора почвенных образцов в балке Сенной по сети мониторинга. Результаты анализа представлены в «приложение 6». 3.3. Характеристика метода рентенофлуоресцентного анализа и определяемых компонентов в почвах Спектрометр "Спектроскан-МАКС" относится к классу рентгеновских флуоресцентных спектрометров и предназначен для измерения интенсивностей рентгеноспектральных линий химических элементов. По измеренным интенсивностям линий химических элементов можно судить о содержании этих элементов в анализируемом образце. Эта задача автоматически решается с помощью специально разработанного программного обеспечения [27]. Рентгеновский спектрометр «СПЕКТРОСКАН МАКС-GV» предназначен для определения содержания любых химических элементов в диапазоне от кальция 11Na до урана 92U в различных веществах, находящихся в твердом, жидком или порошкообразном состоянии, а также нанесенных на поверхность, либо осажденных на фильтр. Спектрометр реализует рентгенофлуоресцентный волнодисперсионный (WDX) метод анализа, относящийся к неразрушающим методам. Диапазон определяемых концентраций от 0,0001 % до 100 % без концентрирования и от 10-6 – 10-7 % до долей процента – с концентрированием. Прибор управляется полностью от компьютера, под управлением операционной системой Windows. Базовое программное обеспечение, сопровождающее спектрометр, позволяет выполнять измерения, необходимые для качественного и количественного анализа образца, а также обработку результатов и их сохранение в файлах на жёстком диске [28].

29 Вакуумирование оптического пути позволяет проводить качественное и количественное определение «легких» элементов (от 11Na). Анализируемые образцы расположены вне вакуума, что позволяет без специальной подготовки анализировать вещества, находящиеся в жидком и порошкообразном состоянии [27]. Четыре, автоматически сменяемые, кристалла-анализатора позволяют регистрировать излучение на различных энергетических участках с оптимальным способность соотношением сигнал-фон. кристаллов-анализаторов Высокая исключает разрешающая наложение близких спектральных линий разных элементов и необходимость их математического разделения, позволяя правильно учитывать фон [27]. Светосильная рентгенооптическая схема позволила достичь аналитических характеристик на уровне мощных и дорогих стационарных установок при использовании маломощной рентгеновской трубки (максимальная потребляемая мощность – 200 Вт) [27]. Не требует подвода воды для охлаждения. Рентгеновская трубка охлаждается водой по замкнутому циклу [27]. Пробозагрузочное устройство на 10 образцов позволяет в большей степени автоматизировать процесс измерений [27]. Сохранены габариты настольного прибора и обеспечены простота и удобство в эксплуатации [27]. Каждый спектрометр снабжается свидетельством о Государственной поверке. [28] Освобожден от радиационного учета и контроля и не требуют получения специального источниками разрешения ионизирующего (лицензии) излучения. на право Транспортировка, работ с хранение, приобретение без ограничений по радиационному фактору [28]. Текущая работа со спектрометром не требует высокой квалификации персонала и может выполняться лаборантом, имеющим навыки работы на персональном компьютере. Лишь при переходе к новым, нестандартным

30 задачам на этапе градуировки прибора для анализа нового класса образцов требуется участие специалиста-аналитика [27]. В спектрометре применена оригинальная рентгенооптическая схема, обладающая чрезвычайно высокой светосилой, что позволило использовать рентгеновскую трубку мощностью всего лишь 4 Вт. Именно поэтому спектрометр не требует специального охлаждения и не может нанести ущерб здоровью человека. Тройная защита и система специальных блокировок обеспечивает полное отсутствие рентгеновского излучения вне спектрометра, что подтверждается санитарно-эпидемиологическим заключением [27]. На основании этого заключения приборы освобождаются от радиационного учета и контроля и не требуют получения специального разрешения (лицензии) на право работ с источниками ИИ [27]. Рис. 3.3. Фотография спектрометра СПЕКТРОСКАН МАКС-GV

31 Согласно ГОСТу вредное вещество – вещество, которое при контакте с организмом человека в случае нарушения требований безопасности может вызывать производственные травмы, профессиональные заболевания или отклонения в состоянии здоровья. По степени воздействия на организм вредные вещества подразделяются на четыре класса опасности: 1-й – вещества чрезвычайно опасные; 2-й – вещества высоко опасные; 3-й – вещества умеренно опасные; 4-й – вещества малоопасные [26]. Условия влияния загрязняющих элементов по классам опасности представлены в таблице 3.1. Таблица 3.1 Условия влияния вредных веществ по классам опасности Класс опаснос ти I II III IV Условия Предельно допустимая концентрация (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны Средняя смертельная доза при введении в желудок Средняя смертельная доза при нанесении на кожу Средняя смертельная концентрация в воздухе Предельно допустимая концентрация (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны Средняя смертельная доза при введении в желудок Средняя смертельная доза при нанесении на кожу Средняя смертельная концентрация в воздухе Предельно допустимая концентрация (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны Средняя смертельная доза при введении в желудок Средняя смертельная доза при нанесении на кожу Средняя смертельная концентрация в воздухе Предельно допустимая концентрация (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны Средняя смертельная доза при введении в желудок, Средняя смертельная доза при нанесении на кожу Средняя смертельная концентрация в воздухе Доза мг/кг; мг/м3 менее 0,1 мг/ м3 менее 15 мг/кг менее 100 мг/кг менее 500 мг/ м3 0,1-1,0 мг/ м3 15-150 мг/кг 100-500 мг/кг 500-5000 мг/ м3 1,1-10,0 мг/ м3 151-5000 мг/кг 501-2500 мг/кг 5001-50000 мг/м3. более 10,0 мг/ м3 более 5000 мг/кг более 2500 мг/кг более 50000 мг/м3 Особому наблюдению подвергаются вещества I и II класса опасности, так как их присутствие в почве может отрицательно повлиять не только на состояние окружающей среды, но и на здоровье людей. Классы опасности

32 исследуемых химических элементов в почве представлены в таблице 3.2. Распределение изучаемых микроэлементов в почве (мг/кг) на исследуемой территории представлены в «приложении 4». Таблица 3.2 Классы опасности исследуемых химических элементов в почве Хим. элемент TiO2 V Cr Класс опасности IV III II Хим. элемент Класс опасности MnO Fe.общ III CaO Al2O3 SiO2 P2O5 IV IV IV III Co Ni Cu Zn Sr Pb IV II II II I III I K2O MgO Rb Ba Zr Na2O As IV IV IV III IV IV I Особое внимание нужно уделить следующим элементам: As, Pb, Zn, Cr, Co, Ni, Cu, так как они обладают I и II классами опасности. 3.4. Особенности пространственного распределения микроэлементов в почвах модельного объекта по результатам обследования в 2017 г. Для того чтобы узнать, как влияют пылевые выбросы на прилегающие территории и какие химические элементы они привносят в верхний горизонт (0-5см) почвы, необходимо отобрать почвенные образцы с исследуемой территории. Планирование полевого отбора состоит из нескольких стадий: 1. Слежение за погодными условиями. Для выезда необходимы были оптимальные условия, то есть отсутствие осадков в течение двух недель; температура +50С в течение недели.

33 2. Выбор места. Чтобы сократить площадь исследуемой территории, сэкономить информацию, время и при необходимо этом было получить достаточно проанализировать достоверную ветровой режим, изучаемой местности, за последние четыре месяца. В данном случаи данные необходимо взять за период с декабря 2016 года по март 2017 года. Количество дней в какую сторону дули ветра за рассматриваемый период представлены в таблице 3.3. Таблица 3.3 Количество дней, при которых ветер дул в определенном направлении в период с декабря (2016) по март (2017) Направление ветров С СВ В ЮВ Ю ЮЗ З СЗ Всего Кол-во дней. Декабрь (2016) 3 Кол-во дней. Январь (2017) Кол-во дней. Февраль (2017) Кол-во дней. Март (2017) Всего % 4 4 2 13 11 3 2 3 1 5 8 5 31 2 1 1 2 6 9 3 28 1 2 7 6 3 3 6 30 8 5 12 14 25 28 15 120 7 3 10 12 21 23 13 100 2 1 5 11 8 1 31 С 25 СЗ 20 СВ 15 10 5 З В 0 ЮЗ % ЮВ Ю Рис. 3.4. Роза ветров Губкина за период с декабря 2016 по март 2017

34 3. Выбор точек отбора. За основу были взяты точки полевых исследований за 2008 и 2012 год (они выделены красным цветом на рисунке 3.5.). На местности в основном они находятся в оврагах. По этим точкам можно определить, как далеко распространяется пылевое облако. Балки и овраги являются отрицательными формами рельефа, и поэтому способны скапливать вещество, попадающее из вне. Лишь две точки, располагающие севернее других, имеют свое положение на землях частных владений. Для полноты получения данных были введены дополнительные точки. Зеленые точки на местности расположены в лесополосах. Они нужны для того чтобы выяснить как задерживает пылевые выбросы лесополоса. Синие точки в большей части расположены на полях. Это нужно, чтобы определить сколько пыли оседает на полях, и как это влияет на содержание химических элементов в почве. Рис. 3.5. Схема расположения маршрутных точек для отбора почвенных образцов

35 4. Загрузка точек в GPS приемник. Это нужно, во-первых, для ориентирования на местности, а во-вторых, для точного отбора пробы с назначенного места на карте. Для этого нужно воспользоваться программой MapSource, чтобы ввести координаты точек непосредственно в приемник. Таблица 3.4 Координаты точек отбора почвенных образцов Название точки Л1 Б2(П2) Б2Б Л3 Б4 П5 Б6 Б7 П8 Б9 Б10 П11 Б12 Б13 П14 Л15 П16(Б16) П17(Б17) П18 П19 П20(Б20) П21(Б21) Л22 П23(Б23) П24(001) П25(003) П26 П27 П28 Долгота Широта 37,51061 51,2163 37,54228 51,19857 37.542563 51.196302 37,52187 51,20985 37,50902 51,20744 37,51858 51,20253 37,53937 51,20288 37,54378 51,20991 37,5438 51,21653 37,53753 51,22124 37,53362 51,2198 37,54044 51,22145 37,54286 51,22635 37,541 51,22779 37,5404 51,23077 37,53414 51,23858 37,53824 51,24448 37,53529 51,24984 37,5321 51,2571 37,51938 51,23235 37,5404 51,23077 37,53414 51,23858 37,53335 51,23985 37,53824 51,24448 37,53529 51,24984 37,5321 51,2571 37,54562 51,24821 37,54984 51,24138 37,54107 51,23913 Полевой выезд совершен 27 апреля 2017 года. Почвенные отбор совершается следующим образом:

36 1) прийти на точку, ориентируясь по GPS приемнику; 2) собрать почву по схеме (рис. 3.6) где 1 - это точка, которая находится точно по координатам GPSприемника, из которой отбирается первая прикопка; 2,3,4,5- периферийные точки, который находятся на расстояние пяти метров от центральной точки, из которых так же отбирается почвенная прикопка. Все эти прикопки нужны для смешения образца; Рис.3.6. Схема почвенного отбора на одной точке. 3) поместить почву в контейнер и перемешать; 4) пересыпать содержимое контейнера в почвенный конверт в нужном количестве и подписать. 7. После того как все образцы собраны, необходимо несколько стадий подготовки для анализа на спектрометре.

37 Стадия 1. Сушка почвы в течение недели, прикрыв при этом образцы газетным листом, для максимального поглощение влаги и для предотвращения попадания пыли на поверхность образцов. Стадия 2. Оборудование: фарфоровая ступка; сито 1мм и 0,25мм; эбонитовая палочка; шерстяная ткань; полиэтиленовый пакетик. На этой стадии необходимо сделать следующее:  Отобрать включения (корешки, камешки).  Растереть уже отчищенную почву в фарфоровой ступке до крупности 1 мм и просеять ее через сито 1 мм. То, что не растирается и не проходит через сито, отбросить.  Из фракции менее 1 мм отобрать методом квартования около 20 г (1 столовая ложка) и отчистить от мелких корешков с помощью отмагничиванием используя эбонитовую палочку и шерстяная ткань. Остальное высыпать обратно в конверт.  Отобранный и отчищенный образец нужно еще раз растереть в фарфоровой ступке и пропустить полностью через сито 0,25 мм. Затем поместить в полиэтиленовый закрывающийся пакетик. Подписать тем же номером, что и конверт, из которого был взят образец. Стадия 3. Оборудование: маленькая, пластмассовая ложка для набора почвы; агатовая ступка; стеклянный прессик; стеклянная, маленькая препарвальное стекло; ложка кювета; для набора; фиксирующее кольцо; пленка полиэтилентерефталата; ножницы Заключительная стадия, где проводится следующее: 1. Подобрать фиксирующее кольцо так, чтобы при надевании, края кюветы выходили из-под кольца как минимум на 0,5мм; 2. Из выбранного образца насыпать 1 маленькую пластмассовую ложку в агатовую ступку; 3. Тщательно перетереть в агатовой ступке до порошкового состояния.

38 4. Начать пересыпать в кювету с помощью маленькой, стеклянной ложки. После 2-3 ложек необходимо аккуратно придавливать стеклянным прессиком. После того как насыпано уже больше чем вмещает кювета, необходимо разравнять препаровальным стеклом. 5. Из пленки полиэтилентерефталата вырезать размером 2,5х2,5 см защитный «экран». Накрыть им кювету и зафиксировать кольцом. 6. Подписать номер образца, который соответствует номеру на кольце. Стадия 4. Подготовка и погрузка образцов в спектрометр. Оборудование: подготовленные образцы в кюветах; специальные чашечки для ячеек; поролоновые кружки. Ход работы: 1. Подготовленные образцы поместить в верхнюю часть специальной чашечки. Снизу подложить поролоновый кружок. Закрыть нижней частью чашечки. 2. Включить прибор и дать ему прогреться 30 минут. В это же время запустить компьютер, открыть программу, управляющая спектрометром. 3. Подписать ячейки именем образца, который будет анализироваться конкретно в данной ячейке. 4. Разложить все подготовленные кюветы по ячейкам. 5. После прогревать прибора, нажать «старт». Полученные результаты показаны таблицах «приложения 1» и «приложения 2» Для того чтобы дать комплексную характеристику влияния тяжелых металлов на почву необходимо воспользоваться суммарным показателем загрязнения (Zc), который рассчитывается по формуле: , где: Kci– коэффициент концентрации i-го загрязняющего вещества; n–количество определяе6мых элементов [41]; (3.1)

39 (3.2) где: ci – фактическое содержание элемента; cфон – фоновое содержание элемента [41]. В «приложении 3» представлены результаты расчета суммарного показателя загрязнения (Zc). А также на рисунке 3.7. показано распределение данного показателя по исследуемой территории. В таблице 3.5. можно увидеть связь между значением суммарного показателя загрязнения и категориями почв по степени загрязненности. Рис.3.7. Карта распределения суммарного показателя загрязнения почв (Zc) на исследуемой территории в баллах

40 По карте распределения (рис. 3.8.) видно, что максимальный балл показателя загрязнения находятся в понижения рельефа (в балках и оврагах). Минимальный балл показателя в основном находятся на возвышенностях, на которых в свою очередь располагаются поля с лесополосами. То есть распределение Zc зависит от формы рельефа местности и от преобладающих воздушных масс, и которые способствуют переносу элементов в составе аэрозолей. Таблица 3.5 Суммарный показатель загрязненности и категории почв [29] Категория почв по степени загрязненности Zc Загрязненность относительно ПДК Возможное использование почв Допустимое <16,0 Превышает фоновое содержание элемента, но не превышает ПДК Использование под любые культуры 16,132,0 Превышает ПДК при лимитирующем общесанитарном и миграционном водном показатели вредности, но не ниже ПДК транслокационного показателя Использование под любые культуры при условии контроля качества продукции растениеводства 32,1128,0 Превышает ПДК при лимитирующем транс локационном показатели вредности Использование под технические культуры без получения из них продуктов питания и кормов. Исключить растенияконцентраторы химических веществ >128 Превышает ПДК по всем показателям Исключить из сельскохозяйственног о использования Умеренно опасное Высоко-опасное Чрезвычайно опасные Суммарный показатель загрязнения (Zc) почв в районе исследованияне превышает 16. По данным Госкомгидромет СССР №02-10 51-223 от 10.12.1990, ислледуемая территория относится к допустимой категории для использования в сельском хозяйстве. Соответсвенно к необходимым мероприятиям относятся: снижение уровня воздействия источников загрязнения почв; снижение доступности токсикантов для растений.

41 3.5. Сравнение различных позиций ландшафта по степени накопления техногенных микроэлементов В таблице 3.6. показаны среднее значения для лесополос, балок и полей по микроэлементам, так именно по их концентрации можно определить степень загрязненности. Таблица 3.6 Средние содержания микроэлементов в почвах лесополос, балок и полям. Среднее общее значение, фоновое содержание и ПДК Элементы V Среднее по лесополосам 91,4 Среднее по балкам 85,54 Среднее по полям 85,1 Среднее общее 86,1 Фон 58,6 ПДК 150,0 Среднее общее за 2012 г 82,5 Cr 94,0 86,9 92,2 89,9 59,8 6,00 77,1 Co 14,8 13,8 12,7 13,5 5,1 5,00 5,1 Ni 42,6 40,2 40,7 40,7 34,9 85,0 43,7 Cu 46,0 42,1 43,3 43,1 18,0 55,0 28,0 Zn 72,8 69,8 69,7 70,2 55,5 100,0 69,4 Pb 22,8 19,7 18,9 19,8 8,6 32,0 16,8 Ba 487,4 440,9 451,2 451,2 310,3 403,0 As 5,9 5,0 5,4 5,3 1,6 2,0 6,6 Рассмотрев все данные таблицы можно сделать следующие выводы: 1. Лесополосы акумулируют все элементы в гораздо большем объеме, чем это делают поля и балки, что и доказывает большую собирательную способность данных лесных сооружений. Все значения намного выше, чем общее среднее. А так же все без исключения значения содержания исследуемых элементов в несколько раз превыешает фоновое содержание. Содержание Cr, Co, Ba и As в лесополосах превышает ПДК. 2. Содержание V, Co,Zn и Pb в балках немного выше чем на полях. Отличие наблюдается лишь в десятых долях. И всего лишь Co на несколько десятых превышает среднее общее значение. В то время как на полях содержание Cr, Sr и Ba значительно выше чем в балках, а содержание Ni, Cuи As лишь не начительно вышще чем содержание в балках. Среднее общее значение превышают только Cr, Cu, Sr и As. Но содержание всех исследуемых элементов, так же как и, в лесополосах первышает фоновое

42 содержание. Значение ПДК превышают Cr, Co, Ba и As, так же как и в лесополосах. 3. Среднее общее содержание V в лесополосах, в балках и на полях не превышают установленные значения ПДК, но почтив 1,5 раза превышает фоновое содержание. Концентрация Cr в тех же местах, так же как и фоновое содержание в несколько десятков раз больше значения ПДК. Средне общее содержание Co почти в 2 раза превышает значения ПДК, фон лишь на несколько сотых выше. Ni, Cu, Zn, Pb и Ba превышают лишь фоновое содержание, значения ПДК не превышены. Среднее общее содержание As почти в 2,5 раза превышает значения ПДК, в то время как фон не превышает. 4. Средне сумарные показатели так же показывают, что в лесополосах аккумулируюется гораздо больше пылевых загрязнителей, чем на полях и в балках. 5. За 2012 год фоновое содержание превысили следующие элементы:V, Cr, Ni, Cu, Zn, Pb и As. Значение ПДК превысили лишь: Cr, As и совсем не значительно Co. К 2017 году рост концентрации был замечен у следующих элеентов: V, Cr, Co, Cu, Zn, Pb. За прошедшие годы концентрация снизилась у Ni и As. Отмеченные тенденции должны быть проверены в последующих мониторинговых наблюдениях. Возможно, некоторое повышение концентраций ТМ было связано с различием сроков пробоотбора: в 2017 году пробоотбор был произведён в весенний период, после осаждения на поверхность почвы пыли, накопленной в снежном покрове. В 2012 году – в осенний период, когда за вегетационный период происходит некоторое самоочищение почвы и её промывание осадками теплого периода.

43 ЗАКЛЮЧЕНИЕ Горнодобывающий комплекс в Старооскольско-Губкинском промышленном районе формирует новый тип ландшафта. В связи с этим изменяется форма рельефа, появляются как положительные, так и отрицательные формы; запыленным становится атмосферный воздух; изменяется водный баланс территории, происходит ухудшение свойств подземных вод; нарушение и деградация почвенного покрова; изменение животного и растительного мира; трансформация ландшафта лесостепи в антропогенный ландшафт. Отвалы и карьеры становятся территорией, непригодной для хозяйственной деятельности. Исследуемый техногенного объект, массива представляющий отвала №1 АО собой зону «Лебединский контакта ГОК» с агроландшафтами, удобен с геохимической точки зрения для ведения экологического мониторинга загрязнения почв. Балка Сенная, верховья которой расположены в зоне планируемого роста отвала, выходит своим устьем в частный сектор г. Губкин, непосредственно в приусадебные сельскохозяйственные угодья. Кроме того, к её склонам примыкают поля и лесополосы, геохимическое состояние которых важно оценить с экологической точки зрения. Результаты исследований 2005, 2011 и 2017 годов подтвердили перспективность этого объекта для ведения мониторинга. В 2005 году было установлено, что на расстоянии 0-5 км от карьера содержание тяжелых металлов (Pb, Cd, Cu) стремительно убывает. При этом максимальные концентрации характерны для точек, которые находились в непосредственной близости к отвалу, где содержание ТМ в снежном покрове превышает фоновое в 60-100 раз. Второй максимум накопления наблюдается на расстоянии 6-8 км от карьера, что может быть связано с осаждением пыли, выброшенной на большую высоту. Для железа характерен максимум накопления на расстоянии 8-9 км от карьера, в зоне влияния отвала

44 железистых. Определение содержания тяжёлых металлов было произведено атомно-абсорбционным методом. Исследованиях 2011 и 2017 годов проводились с помощью рентгенофлуоресцентного метода, что способствовало увеличению числа измеряемых показателей. Однако, замечено некоторое завышение результатов, что можно объяснить различием методик. В 2017 году после полученных результатов и их анализа были сделаны следующие выводы: 1) по содержанию микроэлементов в почве можно достоверно определить загрязнение исследуемой территории; 2) особое внимание нужно уделить следующим элементам: Cr, Co, Ni, Cu и Pb, Zn, As, так как они имеют II и I класс опасности, соответственно; 3) значение ПДК превышают Cr, Co, Ba и As; 4) наблюдается тенденция к увеличению концентраци в период с 2012 по 2017 года у следующих элементов: V, Cr, Co, Cu, Zn, Pb; 5) суммарный показатель загрязнения почв (Zc) на всей исследуемой территории имеет значение меньше 16, соответсвтенно весь изучаемый участок на данный момент относится к допустимой категории для использования в сельском хозяйстве. При современных темпах воздействия горнорудной промышленности на окружающую среду, в районе Староосколько-Губкинского района, мониторинг за состоянием природных среды на данной территории всегда будет актуален.

45 ПРИЛОЖЕНИЕ Приложение 1 Таблица содержания микроэлементов в исследуемых почвенных образцах (мг/кг)

46 Приложение 2 Таблица содержания макроэлементов в исследуемых почвенных образцах (%)

47 Приложение 3 Результаты расчеты суммарного показателя загрязнения почв (Zc) Номер точки Л1 Б2(П2) Б2Б Л3 Б4 П5 Б6 Б7 П8 Б9 Б10 П11 Б12 Б13 П14 Л15 П16(Б16) П17(Б17) П18 П19 П20(Б20) П21(Б21) Л22 П23(Б23) П24(001) П25(003) П26 П27 П28 Zc 10,87873461 9,506931004 9,771693222 10,22057471 9,92702145 8,092082726 10,52210856 7,664969175 10,03274571 9,137135726 8,505085519 11,32409475 8,334185114 10,20970363 9,799285179 11,7423371 10,23965541 8,684786388 10,0716811 8,747476072 4,776128409 9,894219812 9,380211226 6,521104635 8,179570455 9,42520724 7,47672972 6,709628391 11,13653221

48 Приложение 4 Рис.1. Карта распределения As (мг/кг) на исследуемой территории

49 Рис.2. Карта распределения Ba (мг/кг) на исследуемой территории

50 Рис.3.Карта распределения Co (мг/кг) на исследуемой территории

51 Рис.4.Карта распределения Cr (мг/кг) на исследуемой территории

52 Рис.5.Карта распределения Cu (мг/кг) на исследуемой территории

53 Рис.6.Карта распределения Ni (мг/кг) на исследуемой территории

54 Рис.7.Карта распределения Pb (мг/кг) на исследуемой территории

55 Рис.8.Карта распределения V (мг/кг) на исследуемой территории

56 Рис.9.Карта распределения Zn (мг/кг) на исследуемой территории

57 Приложение 5 Содержание тяжелых металлов в талой воде Pb Cd Cu Fe №точки pH Px мг/л Px мг/л Px мг/л Px мг/л Г1 6,37 2,49 20700 0,58 11200 4,42 2,403 5,78 0,092 Г2 6,7 3,5 66,335 3,1 88,841 4,72 1,204 5,56 0,15 Г3 6,49 5,08 1,701 5,38 0,468 6,24 0,035 5,17 0,369 Г4 6,51 4,8 3,222 5,44 0,399 5,58 0,163 4,56 1,53 Г5 6,57 5,2 1,276 5,65 0,248 6,37 0,026 5,56 0,15 Г6 6,47 5,18 1,36 5,86 0,153 6,11 0,049 5,25 0,312 Г7 6,36 5,3 1,03 5,93 0,13 6,55 0,017 5,17 0,369 Г8 6,75 5,24 1,185 5,97 0,119 6,15 0,044 5,51 0,169 Г9 6,77 5,42 0,78 6,1 0,087 7,2 0,003 5,4 0,22 Г10 6,77 5,32 0,992 6,22 0,066 6,65 0,013 5,14 0,399 Г11 6,56 5,4 0,817 6,13 0,081 7,15 0,004 7,36 0,0002 Г12 6,94 5,28 1,081 6,08 0,092 6,27 0,033 6,76 0,009 Г13 6,74 5,02 1,954 6,1 0,088 6,4 0,024 5,89 0,069 Г14 6,62 5 2,059 5,95 0,123 6,66 0,013 6,18 0,036 Г15 6,71 4,95 2,288 5,87 0,149 6,43 0,023 5,5 0,175 Г16 6,54 4,83 3,013 6,18 0,073 6,37 0,027 5,75 0,098 Г17 6,62 4,71 3,936 6,29 0,057 6,85 0,008 5,38 0,231 Г18 6,86 4,61 5,06 6,28 0,057 6,63 0,014 5,77 0,092

58 Г19 6,98 4,63 4,986 6,3 0,056 7,26 0,003 5,4 0,22 Г20 6,87 4,85 2,923 6,37 0,047 7,23 0,003 4,66 1,201 Г21 6,59 5,03 1,909 6,41 0,043 6,86 0,008 4,61 1,339 Г22 6,8 4,9 2,561 6,33 0,053 7,12 0,004 4,63 1,303 Г23 6,6 5,05 1,866 6,16 0,076 7,13 0,004 4,79 0,886 Г24 6,45 4,94 2,385 6,46 0,038 6,93 0,007 4,92 0,656 Г25 6,55 5,06 1,782 6,4 0,044 6,8 0,01 4,58 1,47 Г26 6,37 4,92 2,457 5,97 0,12 6,82 0,009 5,01 0,542 Г27 6,36 5,01 2,012 6,09 0,089 6,69 0,012 5,02 0,534 Г28 6,6 4,86 2,819 6,18 0,074 7,23 0,003 5,07 0,466

59 Приложение 6 Результаты анализа за 2012 год

Рецензии:

Авторизуйтесь, чтобы добавить рецензию

- у работы пока нет рецензий -

Отзывы:

Авторизуйтесь, чтобы оставить отзыв