WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |
  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 соединений серы 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 виде сульфат-иона до 3 т/год·км2, суммы металлов до 5 т/год·км2); разрушения экосистем на расстоянии 15 - 35 км (выпадение сульфатов до 2 т/год·км2, суммыметаллов до 0,5 т/год·км2).

В настоящее время комбинат «Североникель» — промышленная площадка ОАО «Кольская ГМК», где перерабатывается файнштейн, поступающий с комбината «Печенганикель» (вторая промышленная площадка Кольской ГМК) и из Заполярного филиала ОАО «ГМК „Норильский никель“» и завершается технологический цикл производства товарной продукции компании - электролитного никеля и электролитной меди.

За время функционирования комбината «Североникель» в атмосферу поступило около 52 триллионов тонн сернистого газа, до 200 000 тонн никеля, около 25 000 тонн серной кислоты, больше десяти тысяч тонн сероводорода, хлора, фенола и формальдегида. Наиболее сильное техногенное воздействие на ландшафты оказывают разносимые ветром на десятки километров газообразные выбросы, прежде всего оксиды серы (образующие в соединении с атмосферной влагой серную кислоту) и аэрозольные выбросы ТМ.

В ходе экспедиционных исследований в зоне воздействия ОАО «Кольская ГМК» отбирались пробы растений и почвы верхних почвенных горизонтов. На лабораторной базе СПГГИ (ТУ) были разработаны методики анализа и произведена оценка уровней загрязнения природных почвенно-растительных комплексов.

Влияние выпадения кислых дождей на лесные почвы и лесные экосистемы проявляется в радиусе более 100 км от крупных промышленных центров и агломераций и 50 км от крупных металлургических предприятий. Это зоны выпадения кислых осадков, где экосистемы находятся под влиянием избыточного поступления серы и других поллютантов. Вблизи предприятий, выбрасывающих диоксид серы, рН почвы достигает величины 2,1 –2,8. В последние годы выбросы диоксида серы Кольской ГМК в атмосферу составляют порядка 140 тыс. т/год (вклад комбината «Североникель порядка 40 тыс. т/год»)

Рисунок 1 – Динамика выбросов SO2 ОАО "Кольская ГМК", тыс. т/год

Для района исследования зональными являются северо-таежные подзолистые почвы. В результате проведенных исследований выявлено, что наиболее чувствительными к кислотному загрязнению являются Al-Fe-гумусовые подзолистые почвы, а наименее чувствительными – все тяжелые, глееватые, торфяные и пойменные почвы.

По данным многолетних исследований, проводимых в зоне воздействия промышленных площадей ОАО «Кольская ГМК» зона техногенной пустоши (полной деградации экосистем) окаймляет комбинат на расстоянии от 5 до 10 км в зависимости от направления ветров. Ежегодное выпадение соединений серы на поверхность почвы составляло до 20 - 30 т/км2, суммы металлов (никель, медь, марганец, цинк) до 60 т/км2. Органогенный горизонт почвы разрушен, на дневную поверхность выходят минеральные почвенные горизонты (подзолистые и иллювиально-гумусные). Над этими горизонтами имеется тонкий (0,5 - 2 см) техногенный серый пылевато-супесчаный горизонт, в котором, вблизи комбината, концентрируется до 7 % никеля. На данной территории, которая в настоящее время практически полностью лишена растительного покрова, стали формироваться овраги.

Рисунок 2 – Динамика выбросов Ni и Cu в атмосферу от комбинатов ОАО «Кольская ГМК», т/год

Зона деградации экосистем окружает техногенную пустошь и расположена на расстоянии от 5—8 до 15 км от комбината. Переход между зонами постепенный, годовое выпадение соединений серы на один квадратный километр достигало 3 т, суммы металлов до 5 т, что, даже при существующем снижении аэротехногенной нагрузки (рис. 2), привело к формированию огромных литохимических ореолов. Внешний облик таких техногенно трансформированных ландшафтов представляет собой техногенно обусловленное редколесье. Возраст хвои сосны 2-3 года, (в нормальных условиях он составляет 6-7 лет). Накопление загрязняющих веществ в хвое сосны: серы - до 3000, никеля 100-160, меди 70-200 мг/кг, Средние концентрации цветных металлов в почве: никеля 100—400 мг/кг, меди 25—100 мг/кг, площадь зоны оценивается в 250 - 300 км2. Увеличение суммарного количества подвижных форм Ni и Cu в перегнойно-аккумулятивном горизонте свыше 200 мг/кг почвы вызывает повреждение корневых систем растений, а дальнейшее возрастание токсичных концентраций ТМ приводит к массовому отмиранию сначала физиологически активных корней, а затем и более крупных корней растений.

На расстояниях от 15 до 30 км от комбината расположена зона разрушения таежных экосистем, в которой годовые выпадения соединений серы достигали 1000- 2000 кг/км2, суммы металлов 50- 500 кг/км2. Этой зоне свойственны редкостойные хвойные леса, травяно-кустарничковый ярус практически не разрушен, встречаются напочвенные лишайники в угнетенном состоянии.

Начальные стадии нарушения экосистем регистрируются на расстоянии свыше 30 км и могут занимать огромные территории, смыкаясь с зонами воздействия соседних промузлов.

Рисунок 3 – Встречаемость видов эпифитных видов лишайников в зоне воздействия комбината «Североникель»

По данным лихеноиндикации в зоне воздействия комбината «Североникель» встречаемость в описаниях различных видов эпифитных лишайников снижается с 62 видов в условно-фоновой зоне (60-70 км от комбината) до 13 видов на всех видах субстратов и всего до 2 видов на стволах сосен на расстоянии 8 км от комбината (рис. 3). Проективное покрытие лишайников снижается с 10-16 % в фоновых условиях до 0 % в зоне техногенной пустоши.

  1. 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.

Под влиянием выпадений соединений серы в комплексе с ТМ изменяются практически все свойства почвы и их облик. Токсичность загрязненных серой и ТМ почв определяется концентрацией протона в почвенном растворе и растворимостью металлов. В результате проведенных экспериментальных исследований зависимости растворимости металлов в почве от рН почвенного раствора выявлено, что в сильнокислой среде растворимость никеля, меди и марганца в 20 – 40 раз выше, чем в близкой к нейтральной среде. Это объясняется тем, что при увеличении кислотности в почвенном растворе происходит возрастание количества свободных фульвокислот наиболее активной фракции, которые связывают многие ТМ, формируя устойчивые комплексные соединения. Поэтому металлы переходят в псевдорастворимое состояние и становятся доступными для растений. Катионы никеля и меди замещают катионы кальция, магния, калия, марганца в поглощающем комплексе органогенного горизонта. Следовательно, совместное воздействие кислых серных выпадений и ТМ оказывается синергическим и наиболее опасным.

В таблице 1 представлены содержания основных загрязняющих элементов в различных почвенных горизонтах (от А0 до С) в районе воздействия комбината в зависимости от расстояния до источника загрязнения.

Таблица 1 - Содержание подвижных форм некоторых химических элементов в почвах сосновых лесов в зоне воздействия комбината «Североникель» (Лянгузова и др.)

Направление и расстояние от комбината в км

Горизонт почвы и его мощность, см

Ni

Cu

мг/кг почвы в вытяжке

1,0 н HCl

ЮЗ, 60 км

А0=0–5

А0А1=5–6

А2=6–13

В=13–30

14

7,7

<5

<5

16

5,0

<5

<5

ЮЮЗ, 30 км

А0=0–0,5

А0А1=0,5–2,0

А1А2=2–4

А2=4–23

В=23–56

70

30

<5

<5

<5

105

30

<5

<5

<5

ЮЮЗ, 15 км

А0=0–0,5

А0А1=0,5–2,0

А2=4–23

В=23–56

615

545

35

22

1110

865

12

8,0

ЮЮЗ, 8 км

А0=0–1

А0А1=1–3

А2=3–4

В1=4–18

В2=18–55

С= 55 и более

1390

1025

не опред

50

40

16

2490

1020

не опред

25

13

8,5

Как видно из приведенных данных основная часть ТМ фиксируется в верхних органогенных горизонтах. Низкая буферная емкость подзолистых почв обусловливает высокий уровень мобильных форм ТМ на загрязненных участках, а высокая подвижность элементов создает угрозу их вымывания за пределы верхних горизонтов и попадания в водоемы и грунтовые воды.

Для определения критических значений содержания основных загрязняющих веществ в техногенных наносах, превышение которых может привести к необратимой деградации природных растительных комплексов, был использован метод полевого эксперимента. На снежный покров было произведено однократное рассеивание полиметаллической пыли, выбрасываемой комбинатом «Североникель». Из-за неравномерности внесения загрязнителей в лишайниковом покрове появились «пятна» (рис. 5), в которых концентрации ТМ превысили предел существования Cladina stellaris, однако не сказались на существовании кустарничков брусники и черники. В пределах экспериментальной пробной площади был проложен профиль метровых площадок, на которых проективное покрытие Cladina stellaris варьировало от 0 до 90%.

Результаты химического анализа отобранных образцов почвы и растений позволяют рассчитать концентрации ТМ, при которых возможно существование и восстановление Cladina stellaris на загрязненных территориях. Выбор тест-объекта обосновывается повсеместным присутствием лишайников этого вида на незагрязненных (условно фоновых) территориях региона.

Разработанный способ позволяет разделить зону влияния металлургического предприятия на территории способные к самовосстановлению после прекращения производственной деятельности, а также зоны, где необходимость рекультивации почв является однозначной. Принципиальной схемой такого разделения является построение ореолов загрязнения почвенного покрова ТМ. Выявление условий существования одного из самых чувствительных индикаторов техногенного загрязнения Cladina stellaris позволит выделить области способные к естественному природному восстановлению.

  1. 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.

Согласно официальным данным ОАО «Кольская ГМК», для ускорения процессов восстановления качества земельных ресурсов на территориях, пострадавших от аэротехногенного воздействия комбинатов, компания реализует мероприятия по рекультивации земель и озеленению, однако темпы рекультивации и озеленения составляют порядка 20 га/год при существующей площади выпадения аэротехногенных выбросов порядка 150000 га.

Зона рекультивации прилегает к предприятию и характеризуется десятикратными превышениями предельно допустимого содержания ТМ в почвах и pH порядка 4,0 - 4,5 в приповерхностных почвенных горизонтах. Существование и самостоятельное восстановление растительных сообществ на данных площадях невозможно, а сами техногенные наносы являются источником вторичного загрязнения (рис. 6).

Для решения рассмотренной проблемы была разработана технология селективной рекультивации катастрофически загрязненных территорий в зависимости от степени деградации экосистем, позволяющая повысить эффективность защиты и реабилитации природной среды, оптимизировав затраты на оздоровление и рекультивацию территорий.

Pages:     | 1 || 3 |






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