Реферат: Экологический мониторинг состояния природных вод в зоне техногенного воздействия

--PAGE_BREAK--2. Климатические условия района


В климатическом отношении рассматриваемый район расположен в зоне умеренно-континентального климата, под воздействием воздушных масс Арктического и Атлантического бассейнов.

Среднегодовая температура +3,80С, средняя продолжительность безморозного периода составляет 130 дней, высота снежного покрова до 3 метров. На рассматриваемой территории преобладают ветры северо-западных направлений при их средней скорости 3,1 м/с. Среднегодовое количество осадков 647 мм. По своему составу осадки несут техногенную нагрузку, их минерализация и концентрации основных компонентов превышают фоновые в 10-25 раз. Наблюдаются повышенные концентрации фосфатов, фторидов, которые являются характерными составляющими газопылевых выбросов обогатительных фабрик и ПКОФ.


3. Технологическая цепочка


Технологическая цепочка добычи и переработки фосфатов, а также образование отвалов отходов производства показано на рис.1.



<img width=«269» height=«92» src=«ref-1_1252354546-1154.coolpic» v:shapes="_x0000_s1027 _x0000_s1028 _x0000_s1029">  


<img width=«54» height=«20» src=«ref-1_1252355700-145.coolpic» hspace=«12» alt=«Подпись: руда» v:shapes="_x0000_s1030">  <img width=«75» height=«12» src=«ref-1_1252355845-106.coolpic» v:shapes="_x0000_s1031"> <img width=«86» height=«89» src=«ref-1_1252355951-482.coolpic» v:shapes="_x0000_s1033 _x0000_s1035"> <img width=«367» height=«286» src=«ref-1_1252356433-2559.coolpic» v:shapes="_x0000_s1038 _x0000_s1042 _x0000_s1044 _x0000_s1046 _x0000_s1039 _x0000_s1036 _x0000_s1037 _x0000_s1034 _x0000_s1045 _x0000_s1041">   <img width=«12» height=«63» src=«ref-1_1252358992-131.coolpic» v:shapes="_x0000_s1043">  

















<img width=«208» height=«64» src=«ref-1_1252359123-656.coolpic» hspace=«12» alt=«Подпись: Производство кормовыхобесфторенных фосфатов » v:shapes="_x0000_s1048">


<img width=«39» height=«12» src=«ref-1_1252359779-98.coolpic» v:shapes="_x0000_s1049"> <img width=«112» height=«89» src=«ref-1_1252359877-534.coolpic» v:shapes="_x0000_s1051 _x0000_s1050">  












Рис.1. Схема процесса добычи и переработки фосфоритов, а также образования отвалов отходов производства.


Первичное обогащение (рудопромывка) основано на механическом дезинтегрировании в воде глинистого и дисперсного глауконитового материала и выделении желваков. Эффективность первичного обогащения низкая, так как желваки составляют всего 2-5% от веса фосфоритной руды. С целью снижения потерь Р2О5 с отходами обогащения, эфеля (отходы рудопромывки) подвергают дообогащению флотацией.

Для обогащения используются техническая вода, состоящая на 25% из оборотной воды из накопителя и на 75% из речной воды.

В результате промывки руды и гидротранспорта твердых отходов происходит интенсификация процессов растворения измельченной руды. В воде, используемой в технологическом процессе, повышается концентрация в 2-5 раз практически всех компонентов, особенно ионов Са2+, сульфатов, органических веществ, фосфатов, фторидов.

Флотация основана на искусственно создаваемом с помощью реагентов различии в смачиваемости минералов водой. Молекулы этих реагентов-коллекторов – гетерополярны, обладают сродством к определенным минералам, избирательно прилипая к поверхности этих минералов, они образуют пленки, в результате чего частицы минералов становятся несмываемые водой и выносятся в пену.

Рудные минералы остаются во флотационной камере.

Процесс флотации фосфоритов происходит в щелочной среде. В качестве основных флотореагентов используется керосин или соляровое масло.

В результате первичного обогащения (рудопромывки) и флотации получают фосфоритную муку, являющуюся минеральным удобрением и отходы обогащения – твёрдые – эфеля (отходы рудопромывки) и шламы (отходы флотации), сбрасывающиеся в хвостохранилища. Ежегодно на территорию хвостового хозяйства сбрасывается 3000 тыс. т эфелей, 1460 тыс. т шламов, 30 тыс. т сточных вод. Утечки из хвостохранилищ представляют основную опасность в загрязнении и нарушении режима подземных и поверхностных вод района расположения горнопромышленного предприятия. Происходит изменение генетических составляющих солевого баланса природных вод, вследствие чего с территории усиливается вынос карбонатов, хлоридов, сульфатов, фторидов, кальция, натрия, калия.

В результате пылегазовых выбросов происходит загрязнение атмосферы вредными веществами, такими как диоксид серы, оксиды азота, твердые частицы, оксид углерода и другие токсичные вещества.

Из-за уничтожения естественного покрова растительности и почв при разработке месторождения снижается биологическая продуктивность территории.


    продолжение
--PAGE_BREAK--4. Источники загрязнения и нарушения природной среды


Разработка Егорьевского месторождения фосфатов приводит к нарушению:

1. Водного и солевого баланса территории;

2. К снижению на 1,5-2 м отметок земной поверхности на отдельных участках при проходке горных выработок;

3. К уничтожению почвенного покрова и изменению фильтрационных свойств пород, вследствие их рыхления и транспортировки в отвалы;

4. В районах карьеров к формированию депрессионных воронок радиусом до 1,5 км;

5. Образованию в насыпных и намывных грунтах водоносного горизонта техногенного происхождения.

Наиболее ярко выраженные загрязнения и нарушения показаны в таблице 1.




Таблица 1. Основные виды воздействия на природную среду в районе ОАО “Фосфаты”

Компоненты природной среды

Нарушения

Загрязнения

Гидросфера

Гидродинамические:

Затопление (подтопление),

Заболачивание,

Образование озера в карьерной выемке,

Истощение водотока (причина водозабор на реке).

Загрязнения поверхностных вод различными химическими растворимыми твердыми, жидкими, газообразными веществами.

Литосфера

Геомеханические:

Карьеры,

Отвальные насыпи,

Гидротехнические насыпи (образовались при формировании хвостохранилищ),

Здания и сооружения.

Засорение (твердые нерастворимые вещества) (бумага, пыль),

Замазучивание,

Запыление.

Атмосфера

Аэродинамические:

Разряжение (ветровые тени),

Возмущения по направлению (связано с размещением ноосферы: здания, сооружения),

Температурные инверсии.



Запыление,

Задымление (рубка леса, образование карьера),

Загазованность.



Биота

Биоморфологические:

Повреждение и уничтожение растительности,

Распугивание и уничтожение различных животных и микроорганизмов.

Самозаростание,

Увеличение численности определенного типа животных и микроорганизмов


    продолжение
--PAGE_BREAK--5. Загрязнение природных вод


Деятельность предприятия вызывает образование значительных объемов отходов в жидкой фазе. В результате намыва жидких отходов формируются гидрогеохимические ореолы и потоки загрязнения.

Гидрогеохимическими ореоламизагрязнения являются 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.

Гидрохимическими потоками загрязненияявляются участки линейной формы, с многократно повышенными по сравнению с фоновыми концентрациями микро- и макроэлементов в подземных и поверхностных водах.

Вследствие плохой изоляции дна стенок хранилищ жидких отходов происходит инфильтрация сточных вод и миграция загрязненных вод за пределы хвостохранилища. Аналогичная картина наблюдается и при распространении загрязнения в подземных водах вследствие выщелачивания и растворения твердых отходов атмосферными осадками и их инфильтрации в подземные воды. В рассмотренных случаях контуром гидрогеохимических ореолов загрязнения служит изолиния со значением коэффициента суммарного загрязнения, равным единице. Потоки загрязнения совпадают с контуром реки в местах ее загрязнения.

Для оценки контрастности гидрогеохимических ореолов и потоков по ряду загрязняющих компонентов применяются коэффициенты контрастности загрязнения, рассчитанные относительно значений ПДК (КПДК — коэффициент контрастности относительно ПДК) и фоновых концентраций загрязняющих компонентов ( КФ — коэффициент контрастности относительно фона):
К АПДК=СА/ПДКА (1)

КАФ= СА/ САФ (2)
где СА-концентрация компонента А в загрязненных водах, мг/л; ПДКА — предельно допустимая концентрация компонента А, мг/л, мг-экв./л; САФ — фоновая концентрация компонента А, мг/л, мг-экв./л.

Под фоновыми содержаниями химических элементов или соединений в горной породе понимаются их среднестатистические содержания в отложениях для рассматриваемого района.

Оценка степени загрязнения подземных и поверхностных вод производится по суммарному коэффициенту загрязнения вод:
<img width=«368» height=«45» src=«ref-1_1252360411-876.coolpic» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1053">
Техногенные гидрогеохимические ореолы и потоки разделяются по степени контрастности на:

— сильноконтрастные при К ПДК > 10,

— контрастные — 3 < К ПДК< 10,

— слабоконтрастные 1 < К ПДК< 3.

Формирование гидрогеохимических ореолов загрязнения связано со следующими факторами:

1. Утечками сточных вод с территории хвостового хозяйства, вследствие плохой изоляции дна и стенок хвостохранилищ;

2. Утечками сточных вод из шламонакопителя ПКОФ;

3. Выщелачивание и растворение твердых отходов атмосферными осадками и их инфильтрация в подземные воды.

На территории хвостового хозяйства формируется три типа техногенных гидрогеохимических ореолов, различающихся по составу загрязняющих компонентов и контрастности загрязнения:

1.В районе хвостохранилища 3, куда складируются отходы рудопромывки;

2. На участках занимаемых старыми хвостохранилищами 1,2;

3.В районе хвостохранилищ 4,6, илохранилища, куда ведется намыв отходов флотационной обогатительной фабрики.

На участке инфильтрации сточных вод из шламонакопителя ПКОФ формируется наиболее контрастный техногенный гидрогеохимический ореол. Рассматриваемый ореол является сильноконтрастным по содержанию органических соединений, контрастным по фторидам, фосфатам, сульфатам, хлоридам, общей жесткости, минерализации. Протяженность ореола по содержанию органических соединений достигает 1100 м, сульфатов общей минерализации — 750 м, фосфатов, фторидов, хлоридов – 300-450 м. Продвижение фронта загрязнения по органическим соединениям 5,8 м/год.

Формирование гидрогеохимических ореолов загрязнения на территориях сельскохозяйственного освоения с нанесением искусственных глауконитовых почв связано с процессами выветривания глауконитовых пород и инфильтрацией через них атмосферных осадков. Специфика рассматриваемого техногенного ореола заключается в составе загрязняющих компонентов, которыми являются фосфаты, фторида. Площади техногенных ореолов в районах сельскохозяйственного освоения отвалов карьеров значительны (до 450 га) при низкой контрастности загрязнения

(К ПДК = 1,2-1,7). Ширина зоны техногенных изменений состава грунтовых вод невелика: 40-50 мдля фторидов и сульфатов, 65-70 м— для фосфатов.

Гидрогеохимические потоки загрязнения на территории Натынского водосбора подразделяются на:

1. Кратковременные, образующиеся во время сильных ливней и снеготаяния на участках хвостового хозяйства и отвалов (территориально и по составу совпадают с техногенными ореолами, загрязнения имеют более низкую контрастность);

2. Поток, связанный с перемещением пульпы из хвостохранилщ через серию отстойников в накопитель оборотной воды (по составу близок к дренажным водам хвостохранилищ);

3. Потоки карьерных вод;

4. Река Натынка — местный водосбор.

Карьерные воды образуются вследствие разгрузки подземных и атмосферных вод в дренажные канавы. Образование слабоконтрастных техногенных гидрогеохимических потоков карьерных вод связано с выветриванием фосфоритов, пласты которых при разработке месторождения оказываются на поверхности и подвергаются рыхлению. В результате гипергенных преобразований из фосфоритовых пластов вымываются подземными и атмосферными водами фосфаты, фториды, кальций. Карьерные воды сбрасываются в р.Натынку.

С 1972 по 1991 г. произошло значительное снижение величины рН с 6,5 до 3,45, более чем в 15 раз повысилась концентрация сульфатов, увеличились концентрации фосфатов, фторидов, ионов кальция. Техногенный гидрохимический поток в истоке контрастен по фосфатам, фторидам, сульфатам, общей жесткости.

В 1,5 кмниже по течению реки осуществляется сброс вод карьера 7. В результате смешения речных и карьерных вод происходит изменение кислотно-щелочной обстановки и выпадение карбоната и фторида кальция в твердую фазу.

Другим участком загрязнения речных вод является участок при впадении притока с территории ПКОФ. Происходит повышение контрастности гидрохимического потока в р.Натынке по фосфатам, сульфатам, хлоридам, органическим соединениям. Вследствие увеличения рН речных вод, повышается насыщенность речных вод карбонатом кальция.

После разгрузки в реку более кислых загрязненных подземных вод с территории хвостохранилища 4 и илохранилища (рН подземных вод 6,8-7,2), карбонат кальция осаждается. В гидрохимическом потоке повышается контрастность но фторидам, общей жесткости, нефтепродуктам.

Некоторое повышение насыщенности речных вод фторидом кальция наблюдается после впадения в реку ручья со стороны рудомойки. Повышается контрастность гидрохимического потока по фосфатам и общей жесткости, для остальных компонентов значительных изменений не происходит.

Дренажные воды хвостохранилища (14) гидрокарбонатно-хлоридно-сульфатные кальциевые с повышенными содержаниями фосфатов (15 мг/л), органических веществ (150 мг/л). Сульфаты, фториды, фосфаты, кальций попадают в сточные воды за счёт растворения руды, которая подвергается при рудопромывке дроблению и грохочению. Высокие содержания органических веществ (солей смоляных и жирных кислот) объясняются использованием для рудопромывки оборотных вод, загрязненных флотационными реагентами. Для наблюдения за изменением состава грунтовых вод, загрязненных дренажными стоками хвостохранилища 14, юго-западнее хвостохранилища был оборудован гидрорежимный створ, две скважины которого были оборудованы фильтрами на флювиогляционные отложения, а две – на мел-неогеновые пески.

Основными загрязняющими грунтовые воды компонентами на рассмотренном участке являются соли смоляных и жирных кислот, фосфаты, сульфаты, железо. Утечки из старых хвостохранилищ невелики вследствие их заиления. Состав их дренажных вод приблизительно соответствует двукратно разбавленным дренажным водам действующего хвостохранилища 14. Процессы разбавления идут неравномерно: по фосфатам, сульфатам, кальцию разбавление идёт значительно медленнее, чем по другим компонентам, т.к. фосфаты, сульфаты и кальций попадают в дренажные воды старых хвостохранилищ за счёт растворения инфильтрационными водами выветренных техногенных пород.

На участках инфильтрации сточных вод флотационной фабрики в перечень основных загрязняющих компонентов добавляются нефтепродукты. Загрязнение органическими соединениями сточных вод связано с флотореагентами. Наибольшую опасность для загрязнения природных вод представляет фильтрация сточных вод из хвостохранилища флотации и илохранилища, расположенных на берегу, в р. Натынку. В местах разгрузки загрязненных вод в реку состав речных вод практически адекватен составу дренажных вод. Концентрации основных загрязняющих компонентов приведены в табл.2.

Наиболее контрастное загрязнение подземных вод наблюдается в районе шламонакопителя ПКОФ (2), дренажные воды которого по составу сульфатно-хлоридные кальциево-натриевые с высокой концентрацией органических веществ, фосфатов, фторидов. Вследствие утечек дренажных вод из шламонакопителя происходит загрязнение надъюрского водоносного горизонта в районе д.Осташевка, жители которой водоснабжаются из грунтовых вод. Так, содержание солей смоляных кислот в колодце, расположенном на расстоянии 700 мот шламонакопителя превысило ПДК в 15 раз, также наблюдается превышение ПДК по общей жёсткости, фторидам и сульфатам.



--PAGE_BREAK--7. Программа наблюдений


Наблюдения ведутся по 3 группам показателей:

1. Гидрологические.

2. Гидрохимические (pH, Eh, Cи другие).

3. Гидробиологические (количество видов планктона).

Существует 4 вида программ:

1. Обязательная (полная).

2. Сокращенная 1.

3. Сокращенная 2.

4. Сокращенная 3.

Выбор программы наблюдений и перечня определяемых показателей устанавливается в зависимости:

1. Целевого использования водоема.

2. Состава сточных вод.

3. Расхода сточных вод.

4. Требований к потребительской информации.

Параметры, определение которых предусмотрено обязательной программой наблюдений за качеством поверхностных вод по гидрохимическим и гидрологическим показателям, приведены в табл. 4.
Таблица 4. Параметры, определение которых предусмотрено обязательной программой наблюдений.

Параметры

Единицы измерения

Расход воды (на водотоках)

м3/с

Скорость течения воды (на водотоках)

м/с

Уровень воды (на водоемах)

м

Визуальные наблюдения

-

Температура

<img border=«0» width=«21» height=«21» src=«ref-1_1252390208-99.coolpic» v:shapes="_x0000_i1047">

Цветность

градусы

Прозрачность

см

Запах

баллы

Кислород

мг/дм3

Диоксид углерода

мг/дм3

Взвешенные вещества

мг/дм3

Водородный показатель (рH)

-

Окислительно-восстановительный потенциал (Еh)

мВ

Хлориды (Cl-)

мг/дм3

Сульфаты (SO42-)

мг/дм3

Гидрокарбонаты (HCO3-)

мг/дм3

Кальций (Ca2+)

мг/дм3

Магний (Mg2+)

мг/дм3

Натрий (Na+)

мг/дм3

Калий (К+)

мг/дм3

Сумма ионов (S)

мг/дм3

Аммонийный азот (NH4+)

мг/дм3

Нитритный азот (NO2-)

мг/дм3

Нитратный азот (NO3-)

мг/дм3

Минеральный фосфор (PO43-)

мг/дм3

Железо общее

мг/дм3

Кремний

мг/дм3

БПК5

мг О2/дм3

ХПК

мг О/дм3

Нефтепродукты

мг/дм3

СПАВ

мг/дм3

Фенолы (летучие)

мг/дм3

Пестициды

мг/дм3

Тяжелые металлы

мг/дм3



Наблюдения по обязательной программе на водотоках осуществляют, как правило, 7 раз в год в основные фазы водного режима: во время половодья — на подъеме, пике и спаде; во время летней межени — при наименьшем расходе и при прохождении дождевого паводка; осенью — перед ледоставом; во время зимней межени.

В водоемах качество воды исследуют при следующих гидрологических ситуациях: зимой при наиболее низком уровне и наибольшей толщине льда; в начале весеннего наполнения водоема; в период максимального наполнения; в летне-осенний период при наиболее низком уровне воды.

Первая программапредусматривает определение расхода воды (на водотоках), уровня воды (на водоемах), температуры, концентрации растворенного кислорода, удельной электропроводности, визуальные наблюдения.

Вторая программапредусматривает определение расхода воды (на водотоках), уровня воды (на водоемах), температуры, рН, удельной электропроводности, концентрации взвешенных веществ, ХПК, БПК5, концентрации 2-3 загрязняющих веществ, основных для воды в данном пункте контроля, визуальные наблюдения.

Третья программапредусматривает определение расхода воды, скорости течения (на водотоках), уровня воды (на водоемах), температуры, рН, концентрации взвешенных веществ, концентрации растворенного кислорода, БПК5, концентрации всех загрязняющих воду в данном пункте контроля веществ, визуальные наблюдения.

Гидрохимические показатели качества природных вод в пунктах контроля сопоставляют с установленными нормами качества воды.

Программы и периодичность наблюдений по гидрохимическим и гидрологическим показателям для пунктов различных категорий приведены в табл. 5.
Таблица 5. Программы и периодичность наблюдений для пунктов различных категорий.

Периодичность проведения контроля

Категория

пунктов

наблюдений





I

II

III

IV

Ежедневно

Сокращенная программа 1

Визуальные наблюдения

-

-

Ежедекадно

Сокращенная программа 2

Сокращенная программа 1

-

-

Ежемесячно

Сокращенная

программа 3



-

В основные фазы водного режима



Обязательная



программа



Гидробиологические показатели позволяют:

1. Определить экологическое состояние водных объектов.

2. Оценить качество поверхностных вод как среды обитания организмов.

3. Определить совокупный эффект комбинированного воздействия загрязняющих веществ.

4. Определить специфический состав воды и ее происхождение.

5. Проверить наличие или отсутствие вторичного загрязнения вод.

Единого гидробиологического показателя не существует. Качество воды определяется их совокупностью.

Внедрение в систему наблюдений за качеством воды гидробиологических методов позволяет непосредственно выяснить состав и структуру сообществ гидробионтов.

Полная программанаблюдений за качеством поверхностных вод по гидробиологическим показателям предусматривает:

1. Исследованиефитопланктона — общей численности клеток, числа видов, общей биомассы, численности основных групп, биомассы основных групп, числа видов в группе, массовых видов и видов-индикаторов сапробности;

2. Исследованиезоопланктона — общей численности организмов, общего числа видов, общей биомассы, численности основных групп, биомассы основных групп, числа видов в группе, массовых видов и видов-индикаторов сапробности;

3. Исследованиезообентоса — общей численности, общей биомассы, общего числа видов, числа групп по стандартной разработке, числа видов в группе, числа основных групп, биомассы основных групп, массовых видов и видов-индикаторов сапробности;

4. Исследованиеперифитона -общего числа видов, массовых видов, частоты встречаемости, сапробности;

5. Определение микробиологических показателей -общего числа бактерий, числа сапрофитных бактерий, отношения общего числа бактерий к числу сапрофитных бактерий;

6. Изучениефотосинтеза фитопланктона и деструкции органического вещества, определение отношения интенсивности фотосинтеза к деструкции органического вещества, содержания хлорофилла;

7. Исследованиемакрофитов — проективного покрытия опытной площадки, характера распространения растительности, общего числа видов, преобладающих видов (наименования, проективного покрытия, фенофазы, аномальных признаков).

Сокращенная программанаблюдений за качеством поверхностных вод по гидробиологическим показателям предусматривает исследование:

1. Фитопланктона— общей численности клеток, общего числа видов, массовых видов и видов-индикаторов сапробности;

2. Зоопланктона— общей численности организмов, общего числа видов, массовых видов и видов-индикаторов сапробности;

3. Зообентоса— общей численности групп по стандартной разработке, числа видов в группе, числа основных групп, массовых видов и видов-индикаторов сапробности;

4. Перифитона -общего числа видов, массовых видов, сапробности, частоты встречаемости.

Программы и периодичность наблюдений по гидробиологическим показателям для станций различных категорий приведены в табл. 6.
Таблица 6. Периодичность проведения наблюдений по гидробиологическим показателям и виды программ.

Периодичность проведения наблюдений

Категория

пункта

наблюдений





I

II

III

IV

Ежемесячно

Сокращенная программа

Ежемесячно

Сокращенная программа (контроль в вегетационный период)

-

Ежеквартально



Полная

программа





Таким образом, наблюдения за гидрохимическими и гидрологическими показателями для пункта третьей категории, проводятся ежемесячно по сокращенной третьей программе и в основные фазы водного режима по обязательной (полной) программе. Периодичность наблюдений за гидробиологическими показателями ежемесячно по сокращенной программе и ежеквартально по полной программе.


    продолжение
--PAGE_BREAK--