«Захоронение твердых промышленных отходов башкирского зауралья на примере сибайского месторождения: использование результатов в учебно исследовательской работе» - Дипломная работа

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 3

ГЛАВА 1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ СИБАЙСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ 6

1.1. Географическое положение 6

1.2. Геологическое строение 6

1.3. Рельеф 12

1.4. Почвообразующие породы, почвы 12

1.5. Гидрография 14

1.6. Климат 16

1.7. Растительность 18

ГЛАВА 2. СИБАЙСКОЕ МЕСТОРОЖДЕНИЕ КАК ИСТОЧНИК ТВЕРДЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ 20

2.1. Общая характеристика Сибайского месторождения 20

2.2. Твердые промышленные отходы Сибайского месторождения 23

ГЛАВА 3. ЗАХОРОНЕНИЕ ТВЕРДЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ НА ПРИМЕРЕ СИБАЙСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ 27

3.1. Типы захоронения твердых промышленных отходов 27

3.2. Типы и состав захоронения твердых промышленных отходов на

Сибайском месторождении 35

ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ ЗАХОРОНЕНИЙ ТВЕРДЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ СИБАЙСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ 41

4.1. Загрязнения атмосферного воздуха 41

4.2. Влияние техногенной нагрузки на внутренние воды 44

4.2.1. Влияние техногенной нагрузки на поверхностные воды 45

4.2.2. Влияние техногенной нагрузки на подземные воды 50

4.3. Влияние на почвенный покров 54

4.4. Влияние на растительный покров 57

4.5. Оценка влияния растворов солей меди на семена Lepidium sativum

Т ааа. ^5^8

4.5.1. Объект исследования 58

4.5.2. Методика проведения эксперимента 58

4.5.3. Снятие результатов и их обработка 59

ГЛАВА 5. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДИКИ БИОМОНИТОРИНГА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КРЕСС-САЛАТА В РАЙОНАХ С СИЛЬНОЙ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ НАГРУЗКОЙ В ШКОЛЕ 66

ГЛАВА 6. РЕКОМЕНДАЦИИ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО ВОССТАНОВЛЕНИЮ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО БАЛАНСА СИБАЙСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ 69

6.1. Способы промышленного освоения отходов 69

6.2. Рекультивация нарушенных земель и возможности использования

вскрышных пород 75

6.2.1. Проблемы рекультивации нарушенных земель Сибайского месторождения 75

6.2.2. Возможности использования вскрышных пород на Сибайском месторождении 81

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ 82

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 86

ПРИЛОЖЕНИЯ 97

Введение

Актуальность исследований

Интенсификация производства сопровождается усилением

эксплуатации природных ресурсов, что ведет к увеличению отрицательного влияния промышленности на природные ландшафты. Одним из таких антропогенных ландшафтов являются отвалы, хвостохранилища предприятий горнодобывающей промышленности, которые занимают большие площади на территории Республики Башкортостан (РБ). Поэтому изучение захоронений твердых промышленных отходов (ТПО) предприятий горнодобывающего комплекса является важной задачей, как в экологии, так и в решении проблемы оптимизации добычи полезных ископаемых.

Исходя из вышесказанного, предлагается рассмотреть в качестве объекта захоронения ТПО на примере Сибайского месторождения, являющегося крупнейшим как на территории РБ, так и в мире.

Цель исследования

Изучение захоронения твердых промышленных отходов Сибайского месторождения и его влияние на окружающую среду.

Задачи исследования

1. Дать физико-географическую характеристику района

исследования;

2. Дать характеристику твердым промышленным отходам Сибайского месторождения;

3. Изучить типы захоронения на Сибайском месторождении;

4. Выявить влияние захоронений Сибайского месторождения на окружающую среду;

5. Применить результаты исследований в школе;

6. Выдвинуть предложения и рекомендации по улучшению экологической ситуации на месторождении.

Научная новизна

Впервые проведен комплексный экологический анализ влияния захоронений ТПО на Сибайском месторождении, результаты которого дополняют и расширяют представления об экологической ситуации в Башкирском Зауралье.

Научно-практическая значимость работы

Результаты изучения захоронений ТПО Сибайского месторождения позволяют использовать материал для выявления механизмов биогеоморфологических изменений Земного шара вследствие антропогенного воздействия. Полученные результаты могут быть использованы: для оценки антропогенной нагрузки на биосферу; проведения мониторинга окружающей среды; проведения учебно-практических занятий со школьниками и студентами.

Публикации и апробация результатов исследований

Балягутдинова Л. К изучению проблем обращения с производственными отходами в Башкирском Зауралье // Материали за 10-а международна научна практична конференция, «Бъдещите изследвания», - 2018. Том 38. Биологии. София. «Бял ГРАД-БГ» ООД. - С. 8-13.

Объем и структура исследования

Диссертация изложена на 135 машинописных листах, включает разделы: введение, 6 глав, заключение, список литературы (101 источников: 77 опубликованных и 24 фондовых) и приложение.

Выдержка из текста работы

ГЛАВА 1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ СИБАЙСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

1.1. Географическое положение

Город Сибай расположен в восточной части Баймакского административного района к востоку от хребта Ирандык на Кизило- Уртазымской равнине (рис.1). Город находится приблизительно в 100 км от г. Магнитогорска, на расстоянии 521 км по прямой от Уфы и на 173 км юго- восточнее г. Белорецка. Общая площадь земель в пределах городской черты составляет 14120 га. Город основан в 1955 году. Население г. Сибай составляет около 60 тыс. человек.

Разнообразие природного богатства и удобное географическое положение благоприятствуют развитию и сельского хозяйства, и отраслей промышленности. Особенно развита горнодобывающая промышленность. Но наряду с ней, интенсивное развитие получили и другие отрасли народного хозяйства: строительная, лёгкая, перерабатывающая, пищевая, мясомолочная и лесная, а также транспорт и связь (Клысов, 2005).

1.2. Геологическое строение

В геологическом плане территория расположена на пересечении субмеридионального Западно-Магнитогорского вулканического пояса и субширотной Баймакско-Сибайской зоны. Пояс сложен горными породами допалеозойского и палеозойского возраста, с которыми связаны колчеданные руды (Звягинцев, 1936). Для большинства месторождений региона установлены аномальные концентрации свыше 40 химических элементов (Емлин, 1991). В изучаемом районе присутствуют две рудоносные зоны - Баймак-Бурибаевская смешанно-меднорудная (месторождения Юбилейное и Семеновское) и Красноуральско-Сибай-Гайская меднорудная

(месторождения Сибайское, Камаганское, Учалинское) (рис.2). Основные рудообразующие минералы Сибайского колчеданного месторождения - 6

Рисунок 1. Географическое положение Сибайского месторождения

пирит, пирротин, халькопирит и сфалерит. Пирит составляет 65-90% рудного вещества. В подчиненном количестве присутствуют галенит, арсенопирит, теннантит, борнит, мельниковит, магнетит, гематит, гринокит, энаргит, фрейбергит и киноварь. Основными элементами-индикаторами вторичных ореолов рассеяния выступают Cu, Zn, Cd, As и Hg (Емлин, 1991).

Сибайское месторождение относится к группе деформированных месторождений в массивных породах. Рудовмещающая контрастная натровая риолит-базальтовая формация среднедевонской карамалыташской свиты

образует Сибайскую деформированную вулканическую постройку, западная и восточная части которой опущены, а центральная приподнята и имеет форму вулканогенной горст-антиклинали. Месторождение располагается в восточной части последней (Денисов и др., 2008).

В рудовмещающей риолит-дацитовой толще выделено семь горизонтов слоистых вулканогенно-осадочных пород мощностью 0,5-6 м. В них обнаружена многочисленная фауна, в пределах рудных тел замещенная сульфидами. В контурах этих горизонтов - линзовидные биостромы мощностью 1-1,2 м и протяженностью 5-10 м. В биостромах ругозы, строматопоры, пелициподы, водоросли, располагающиеся в прижизненном положении. Концентрация фауны и флоры в Сибайской рудоносной постройке связана с продолжительной деятельностью гидротерм, как это хорошо видно в современном океане (Денисов и др., 2008).

Особенности строения и состава рудовмещающей толщи указывают на формирование ее в условиях неглубокого моря в результате вулканической деятельности центрального типа. Жерло вулкана располагалось на Старо- Сибайском участке. Субвулканические тела представлены дайками и штоками риолито-дацитовых и риолитовых порфиров. Дайки секут все породы и руды карамалыташской свиты и нет их в улутауской. Гипабиссальные интрузии габбродиабазов и диоритов послерудные, а габбро-диоритов и кварцевых диоритов дорудные. Иначе говоря, активная деятельность в пределах Сибайской горст-антиклинали была длительной и многократно возобновлялась. Это полигенный стратовулкан (Денисов и др., 2008). 

Заключение

Интенсивная эксплуатации ресурсов приводит к увеличению отрицательного влияния промышленности на природные ландшафты. Одним из таких антропогенных ландшафтов являются отвалы, хвостохранилища предприятий горнодобывающей промышленности, которые занимают большие площади в Башкирском Зауралье. Изучение захоронений твердых промышленных отходов (ТПО) предприятий горнодобывающего комплекса является важной задачей, как в экологии, так и в решении проблемы оптимизации добычи полезных ископаемых. В качестве объекта исследования нами были рассмотрены захоронения ТПО на примере Сибайского месторождения, являющегося крупнейшим как на территории РБ, так и в мире.

1) Сибайское месторождение расположено в восточной части Баймакского административного района к востоку от хребта Ирендык на Кизило-Уртазымской равнине в 550 км к юго-востоку от г. Уфа. Рельеф на территории имеет выровненный характер. Коренные породы представлены мощной толщей изверженных и плотных осадочных минералов. Климат района - континентальный. Среднегодовая температура - 1,8оС. Сумма положительных оптимальных температур - 2000-2300оС. Среднегодовое количество осадков - 401 мм. На территории зимой преобладают южные и юго-западные, а в весенне-летний сезон - юго-восточные ветры со средней скоростью - 3,8-4,1 м/с. По геоботаническому районированию территория относится к Зауральской степной зоне. Основной почвенный фон составляют почвы черноземного типа. Месторождение дренируется речкой Карагайлы, которая является крупным притоком реки Туяляс. В изучаемом районе присутствуют два рудоносных месторождения - Сибайское, Камаганское.

2) Сибайское месторождение с 1937 года разрабатывалось открытым способом добычи Баймакским медеплавильным заводом, с 1948 года - БМСК. Колчеданные руды месторождения представлены следующими 83

промышленными сортами: серно-колчеданные, медно-пирротиновые,

медные, медно-цинковые с преобладанием последних. Основные рудные минералы: пирит, сфалерит, халькопирит, пирротин, ковеллин, борнит, халькозин. Из нерудных минералов наиболее распространены кварц, кальцит, хлорит, серицит. Сибайская обогатительная фабрика введена в эксплуатацию в 1959 году производительностью 2500 тыс. т. руды в год. За время эксплуатации СОФ объем переработки руды составил 80 млн т. Основными типами захоронения являются отвалы вскрышных пород и хвостохранилища.

3) Отвалы вскрышных пород Сибайского рудника сложены породами основного (60%) и кислого (40%) состава (спилиты, брекчии и туфобрекчииспилитов, диабазы, кварцевые риолиты, риодациты и их туфы, серицит-кварцевые, хлорит-кварцевые и серицит-хлорит-кварцевые метасоматиты). По агрегатному состоянию они представлены на 70% скальными, на 20% полускальными выветрелыми, на 10% рыхлыми разностями.

Хвосты обогащения СОФ складированы в двух хвостохранилищах: старогоднем (0,5-1,0 км юго-западнее фабрики) площадью 23,5 га, эксплуатировавшимся в 1959-1965 гг. и новом (склон долины реки Карагайлы), состоящим из трех отсеков площадью 146,2 га, действующим с 1966 года. Они оборудованы специальной дренажной системой для отвода воды, а их дно и берега изолированы водонепроницаемым слоем из уплотненной глины, полимерных материалов или битума. Емкости первого и второго отсеков заполнены до проектного значения, текущие хвосты обогащения с 2001 года поступают в третий отсек.

4) Поскольку шламохранилища и отвалы являются открытыми сооружениями и не выполняются современные требования по гидроизоляции, то они являются источником загрязнения грунтовых вод, почвы и атмосферного воздуха.

Прежде всего, это обусловлено нарушением требований к захоронению токсичных веществ ТПО. Дополнительное загрязнение связано с 84

распространением подотвальных вод Сибайского рудника, опасность которых еще связана с тем, что они могут просачиваться в подземные источники водоснабжения г. Сибай. Наиболее ярко результаты загрязнению проявляются на уровне высших растений: идет интенсивное засоление почв и как следствие смена луговых сообществ на галофитные.

Объем валовых выбросов от передвижных и стационарных источников загрязнения атмосферного воздуха г. Сибая в 2018 году составил 11,3 тыс.т. Основными источниками вредных выбросов в атмосферу являются: при добыче руд - взрывные работы, дробильное отделение, печь обжига извести, на ремонтно-механическом заводе - сталеплавильные печи, бегуны смешивания, термопечи, котельные установки. Выбросы вредных веществ с выхлопными газами автосамосвалов БелАЗ и других автомобилей достигают 1174,46 тонн в год.

5) Для выявления влияния различных концентраций растворов солей тяжелых металлов на живые объекты нами были проведены эксперименты с применением тест-объектов, оптимальным из которых для нас выявился кресс-салат (Lepidium sativum L). Для проведения эксперимента был взят раствор сульфат меди разной концентрации и отобраны семена кресс-салата. В результате проведенного эксперимента были проведены измерения длины стебля, корня, проростка. Наибольшее влияние на длину проростков и всхожесть семян кресс-салата оказали растворы с концентрациями 3% и 5%; наименьшее - концентрации 0,1 и 0,3%. Полученные результаты позволяют рекомендовать использование семян кресс-салата для биотестирования уровня загрязнения медью. Данную методику с успехом можно применять на школьных уроках биологии и экологии, на факультативных занятиях и в кружковой работе.

6) На протяжении долгого периода с 1965 г. разрабатывались десятки методов освоения отходов. Основной проблемой является то, что данные методы так и не дошли до практического применения. В отвалах и хвостохранилищах ГОК накоплено значительное количество металлов, 85

которые, с одной стороны, образуют техногенные месторождения полезных ископаемых, с другой - являются опасными источниками загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами.

Для исключения загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами и контакта хранилищ и отвалов с атмосферным воздухом необходимо провести инженерную и, в дальнейшем инженерно-биологическую рекультивацию по восстановлению и возвращению этих земель во вторичное хозяйственное пользование.

Список литературы

1. Баранов Э.Н. Эндогенные геохимические ореолы колчеданных месторождений - М.: Наука, 1987. - 296 с.

2. Белан Л.Н. Геоэкология горнорудных районов Башкортостана. - Уфа: БашГУ, 2003. - 178 с.

3. Белан Л.Н. Экогеохимия ландшафта горнорудного района (на примере г. Учалы). Автореф. - М., 1997. - 14 с.

4. Белан Л.Н. Об экологической опасности колчеданных месторождений // Вестник ОГУ. № 4, 2006. - С. 115-120.

5. Биишев Л.З. Разработка эффективной технологии открытой отработки пиритсодержащих хвостохранилищ. Автореф. - Магнитогорск, 2000.

+ еще 72 источника

Примечания

Оригинал в pdf