WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

КОРЕЛЬСКИЙ Денис Сергеевич

СЕЛЕКТИВНАЯ РЕКУЛЬТИВАЦИЯ АЦИДИФИЦИРОВАННЫХ ПОЧВ В ЗОНАХ ВОЗДЕЙСТВИЯ КОЛЬСКОЙ ГМК

Специальность 25.00.36 Геоэкология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2009

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В. Плеханова (техническом университете)

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор

Пашкевич Мария Анатольевна

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Холодняков Генрих Александрович

кандидат технических наук

Паршина Мария Викторовна

Ведущая организация - НПК «Механобр-техника»

Защита диссертации состоится 17 июня 2009 года в 13 час. 15 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.224.06 в Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В. Плеханова (техническом университете) по адресу: 199106, Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2, ауд. № 1160

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института.

Автореферат разослан 15 мая 2009 года

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ

диссертационного совета

д.т.н., профессор Э. И. БОГУСЛАВСКИЙ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В последние десятилетия техногенное воздействие стало ведущим по значимости и масштабу экологическим фактором, влияющим на эколого-экономическое состояние территорий. Интенсивное промышленное и сельскохозяйственное использование природных ресурсов вызвало существенные изменения биогеохимических циклов большинства химических элементов. В первую очередь это относится к тяжелым металлам (ТМ), накопление которых в природной среде в высоких концентрациях часто связано с антропогенной деятельностью. Значительная часть ТМ, загрязняющих природную среду, попадает в почву, которая является важнейшим биогеохимическим барьером и основной жизнеобеспечивающей сферой для растений, и, соответственно, в наибольшей степени испытывает негативные воздействия, обусловленные многообразной производственной деятельностью человека, и аккумулирует продукты техногенеза.

В Российской Федерации площадь загрязненных ТМ земель составляет более 70 млн. га, из них около 1 млн. га имеют чрезвычайно опасный уровень загрязнения. На месте уничтоженных лесных и тундровых природных ландшафтов формируются техногенные ландшафты, значительная часть которых в течение многих десятилетий по различным причинам сохраняет облик техногенной пустыни. В почвенно-экологическом плане это означает замедление или полное отсутствие почвовосстановительных процессов, в геоботаническом - резкое замедление процессов восстановления растительного покрова, в санитарно-гигиеническом - ухудшение качества окружающей среды для человека.

Проблемы формирования техногенных наносов и их рекультивации нашли отражение в трудах таких известных специалистов как Гальперин А.М., Горлова О.Е., Чижов Е.А., Рыбаков Ю.С., Пашкевич М.А., Щербакова Е.П., Шувалов Ю.В. Негативное воздействие техногенных объектов промышленности на природные почвенно-растительные комплексы широко рассматривается в работах Гольцовой Н.И., Шуберта Р., Певзнера М.Е., Ярмишко В.Т., Лукиной Н.В. Актуальность рекультивации нарушенных территорий возрастает с каждым годом, тем не менее, в большинстве случаев темпы рекультивационных работ значительно отстают от роста площадей нарушенных земель. Применяемые технологии рекультивации имеют низкий уровень наукоемкости и экологической эффективности, не позволяющий значительно снизить негативное влияние техногенных ландшафтов на прилегающие территории и естественные экосистемы. В этой связи требуется новый подход и в организации рекультивационных работ, особенно в проектировании, и научном обеспечении применяемых технологий рекультивации.

Цель работы - рекультивация высокотоксичных техногенных наносов, сформировавшихся в зоне воздействия Кольской ГМК.

Основная идея работы: выбор технологии рекультивации ацидифицированных почв, загрязненных тяжелыми металлами должен производиться после мониторинга и выделения литохимических ореолов загрязнений для оценки целесообразности планируемых работ.

Основные задачи работы:

  • анализ экологической обстановки, сложившейся под воздействием атмосферной техногенной нагрузки Кольской ГМК;
  • исследования трансформации почвогрунтов под воздействием выпадения кислых осадков и тяжелых металлов;
  • районирование нарушенных территорий по уровню деградации почвенно-растительного комплекса;
  • определение условий восстановления растительных сообществ на нарушенных территориях;
  • разработка способов рекультивации ацидифицированных почв в комплексе с загрязнением ТМ.

Научная новизна работы:

  • установлены закономерности распределения ТМ техногенного происхождения по вертикальному профилю почвы, определяемые закреплением труднорастворимых гуматов в поверхностном 5-10-сантиметровом слое почвы и миграцией оставшейся части металлов в профиле почвы в нижележащие горизонты и грунтовые воды;
  • предложен новый подход к определению зон воздействия металлургических производств, территория которых обязательна для рекультивации, на основе почвеннотехнохимической съемки площадей и тестировании растительных объектов.

Основные защищаемые положения:

  1. Выпадение кислых дождей и тяжелых металлов в районах воздействия горно-металлургических предприятий приводит к формированию литохимических ореолов загрязнения различной контрастности (по pH, содержанию Ni и Cu) с выделением зон различной степени деградации экосистем: техногенной пустоши, окаймляющей комбинат на расстоянии 5—10 км в зависимости от направления ветров (выпадение серы в виде сульфатов до 20—30 т/год·км2, суммы металлов — до 60 т/год·км2); деградации экосистем на расстоянии от 5—8 до 15 км (выпадение серы в форме сульфат-иона до 3 т/год·км2, суммы металлов — до 5 т/год·км2); разрушения экосистем на расстоянии 15-35 км (выпадение соединений серы до 2 т/год·км2, суммы металлов — до 0,5 т/год·км2).
  2. При проектировании технологии рекультивации следует использовать выявленное распределение тяжелых металлов по профилю загрязненной почвы в зоне воздействия предприятий металлургического передела, которое происходит с накоплением в верхнем органогенном, наиболее плодородном, горизонте почвы до максимальной емкости поглощения и с последующей миграцией тяжелых металлов в кислой среде до грунтовых вод.
  3. Рекультивация ацидифицированных, загрязненных тяжелыми металлами, почв должна осуществляться селективно в зависимости от степени деградации экосистем: в зонах техногенной пустоши и деградации экосистем - изоляцией почвогрунтов с помощью специальных покрытий; в зоне разрушения экосистем - нейтрализацией кислотности почв карбонатными соединениями и нанесением плодородных грунтосмесей на верхние почвенные горизонты.

Методы исследований. Работа выполнена с использованием комплекса методов исследований, включающего: системный анализ проблемы на основе исследований российских и зарубежных ученых; мониторинговые, ландшафтно-геохимические, биоиндикационные, экспериментальные и аналитические работы в полевых и лабораторных условиях; методы математической статистики и прогнозирования состояния природных комплексов; патентно-информационный анализ. На базе Центра Коллективного Пользования (ЦКП) СПГГИ (ТУ) выполнены аналитические исследования (рентгенофлуоресцентный, атомно- и пламенно-абсорбционный) химического состава проб почвенно-растительного комплекса, в ходе которых разработана методика анализа почв и растений и произведена оценка загрязненности почвенно-растительного комплекса в зоне воздействия Кольской ГМК.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается большим объемом полевых, аналитических и лабораторных исследований состояния природных почвенно-растительных комплексов в зонах воздействия металлургических предприятий, хорошей сходимостью полученных результатов с исследованиями других авторов, а также положительным опытом практического использования разработок.

Практическая значимость работы:

  • разработана методика проведения мониторинговых исследований по оценке деградации компонентов природной среды в зоне воздействия Кольской ГМК;
  • произведена оценка загрязнения ТМ и соединениями серы почвенно-растительного комплекса в зоне воздействия Кольской ГМК и распределения поллютантов в профиле загрязненной почвы;
  • разработана технология формирования защитного экрана из полимерных материалов в оплавленном совместно с грунтами состоянии (ПМО);
  • разработана методология проведения рекультивационных работ в зоне воздействия металлургических производств с учетом степени загрязненности почвогрунтов.

Личный вклад автора работы заключается в постановке цели, формулировке задач и разработке методики исследований; в проведении ландшафтно-геохимических исследований в зоне воздействия Кольской ГМК; в разработке методики проведения лабораторных исследований химического состава почв и растений; оценке путей миграции загрязняющих веществ; в обосновании способа селективной рекультивации ацидифицированных почв, загрязненных ТМ; в эколого-экономической оценке предлагаемых средозащитных мероприятий; во внедрении результатов исследований на предприятиях минерально-сырьевого комплекса (МСК).

Реализация результатов работы:

  • разработанные технические предложения по экологическому мониторингу и рекультивационным работам предложены для использования ОАО «Кольская ГМК»;
  • научные и практические результаты работы используются в учебном процессе Санкт-Петербургского государственного горного института имени Г.В.Плеханова (технического университета) при проведении занятий по дисциплинам: «Экология», «Геохимия окружающей среды».

Апробация работы. Основные положения работы, разработанные в процессе ее выполнения, докладывались и обсуждались на международных и российских научных, научно-технических конференциях, совещаниях, симпозиумах, в том числе на: Всероссийской студенческой олимпиаде «Эколог 21 века»; научной студенческой сессии горняков, проводимой Краковской горно-металлургической академией (г. Краков, Польша, 2005 г.); Международной студенческой научной конференции во Вроцлавской государственной академией (г. Вроцлав, Польша, 2005 г.); выставке Научно-технического творчества молодежи (НТТМ-2006); Всероссийском конкурсе студентов выпускного курса; Всероссийской студенческой олимпиаде “Конкурс дипломных проектов”; факультетских конференциях «Проблемы освоения полезных ископаемых» СПГГИ (ТУ) в 2005, 2006 и 2007 годах; Международной конференции молодых ученых «Проблемы освоения полезных ископаемых»; конференции «Полезные ископаемые России и их освоение» 2006 г.; международном форуме молодых ученых «Проблемы рационального природопользования» 2006 г.; Международной конференции «Полезные ископаемые России и их освоение» 2007 г.; VIII Международном Форуме студентов, аспирантов и молодых ученых стран Азиатско-Тихоокеанского региона, Владивосток, 2008 г. и т.д. и были отмечены премиями, дипломами и медалями.

Публикации. По теме диссертации опубликованы 22 печатные работы, в том числе 8 в изданиях, включенных в перечень ВАК. Получен 1 патент на изобретение по теме диссертации.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографического списка. Содержит 182 страницы машинописного текста, 26 рисунков, 33 таблицы и список литературы из 98 наименований.

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю профессору Пашкевич М.А. за помощь, текущие научные консультации и ценные советы, а также профессору Шувалову Ю.В. за ценные научные консультации. Особая благодарность выражается сотрудникам Ботанического института им. В.Л. Комарова РАН за сотрудничество и консультации.

Основное содержание работы

В первой главе диссертационной работы произведен обзор современного состояния проблемы образования техногенных массивов.

Во второй главе рассматривается негативное воздействие ОАО «Североникель» на различные компоненты окружающей природной среды и человека. Низкий потенциал самовосстановления северных экосистем и огромные объемы загрязняющих веществ, выбрасываемых в окружающую среду, являются предпосылкой проведения комплекса природовосстановительных работ.

В третьей главе рассматриваются результаты оценки состояния почв и растительности территорий, находящихся под воздействием ОАО «Североникель» и описывается принцип, позволяющий определить территории обязательные к рекультивации.

В четвертой главе производится обзор основных способов рекультивации техногенных массивов, анализ техногенных наносов, сформированных под воздействием Кольской ГМК и схема селективной рекультивации ацидифицированных, загрязненных ТМ, почв в зависимости от степени деградации экосистем.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»