Методические указания по выполнению практической работы "Оценка воздействия промышленного объекта на окружающую среду (на примере Михайловского ГОКа)"

Практическая работа

Оценка воздействия промышленного объекта

на окружающую среду (на примере Михайловского ГОКа)

Цель: проанализировать воздействие предприятия на окружающую среду, дать ему оценку. Поиск снижения путей негативной нагрузки.

Оборудование: инструкция для выполнения практической работы.

Краткие теоретические сведения

Экологическое состояние природных ресурсов в зоне функционирования хвостохранилища Михайловского ГОКа КМА

1. Воздействие горного производства на среду - многообразно проявляется в прямом и косвенном воздействии на природные ландшафты.

Горное производство способствует уничтожению растительного покрова, возникновение техногенных форм рельефа (карьеры, отвалы, хвостохранилища и пр.), деформации участков земной коры (особенно при подземном способе добычи полезных ископаемых).

Среди загрязнителей воздушной среды выделяется прежде всего запыленность и загазованность. При разработке рудных месторождений в атмосферу выделяется значительное по видам и объёмам количество газов. В первую очередь это метан (СН4) и сопутствующие углеводороды, а также сернистый газ (S03), углекислота (НСОЗ), окись углерода (СО), сероводород (H2S), радон, азот. Производственные факторы определяют как газовую, так и пылеаэрозольную загрязненность.

Состояние атмосферного воздуха характеризуется концентрациями загрязненных веществ, зависящих от поступления вредных ингредиентов в воздушную среду и рассеивания их в атмосфере.

Металлургический комплекс на сегодняшний день является самым мощным источником поступления загрязняющих веществ в атмосферу

На карьерах Курской магнитной аномалии инфильтрация из хвостохранилищ препятствует снижению уровня верхнего водоноса горизонта на 50 м, что приводит к подъему уровня грунтовых вод и заболачиванию прилегающей территории. Отрицательно влияет горное производство и на недра Земли, так как в них захороняют отходы промышленного производства, радиоактивные отходы и др.

Технологические процессы горнодобывающей и горноперерабатывающей промышленности неразрывно связаны с потреблением природных ресурсов и формированием разнообразных отходов, накапливающихся в окружающей природной среде.

Техногенные массивы характеризуются изъятием значительных площадей земной поверхности, а также негативным воздействием загрязняющих веществ в результате ветровой и водной эрозии на компоненты природной среды, что способствует формированию значительных по площади ореолов загрязнения.

В результате деятельности комбината в техногенном массиве накоплено более 300 млн.т. отходов с массовой долей общего железа 25-28%, являющихся, с одной стороны, источником высокой экологической опасности, с другой, - потенциальными ресурсами ценных полезных компонентов.

Эрозия, которой подвергаются хвостовые отложения, протекает в виде их физического и химического разрушения, при этом продуктами эрозии являются выносимые в окружающую среду механические взвеси дисперсных минеральных частиц в воде и воздухе и химические растворы, а также остающиеся на месте складирования измененные отложения.

Интенсивность загрязнения воздушной эрозии хвостовых отложений оценена по расчетным данным годовой мощности выброса пыли в атмосферу от объектов складирования дисперсных твердых отходов и данным аналитического определения химического состава снежного покрова, позволяющим выявить пространственные ореолы загрязнения и количественно рассчитать реальное поступление загрязняющих веществ в средообразующие компоненты исследуемого ландшафта в течение периода с устойчивым снежным покровом.

Твердая фаза хвостов Михайловского ГОКа содержит частицы крупностью менее 250 мкм, а в пляжных зонах хвостохранилищ образуются участки пылеватых шламов со средневзвешенной крупностью менее 1 мкм. В результате ветровой эрозии такие частицы переносятся с поверхности хранилища на расстояния до 20 км (с начальной скоростью пылеподъема 3-5 м/с).

Ветровая эрозия отходов приводит к формированию атмохимического ореола, контрастного по содержанию пыли, а также переотложенного литохимического ореола, контрастного по железу, сере, марганцу, никелю и др. К наибольшему эколого-экономическому ущербу приводит воздействие техногенных массивов на сельскохозяйственные угодья. Так, с каждого гектара техногенного массива, сложенного из пород легкого механического состава, ежегодно выносится от 1000 до 1200 т пыли, при отложении которой на поверхность почвенного слоя толщиной 4-5 см наступает полная гибель всходов зерновых культур, вызываемая изменением состава почв.

2. Значительное негативное влияние на окружающую среду оказывают отходы обобщения железистых кварцитов, объём которых на предприятиях КМА составляет около 50 млн т/год Отходы сбрасываются в хвостохранилища, при подсыхании поверхности которых образуются пляжные зоны В результате рассеивания с их поверхности происходит перенос пылевых частиц объемом свыше 200 т/га в год на прилегающую территорию, что приводит к загрязнению атмосферного воздуха, почвенного и растительного покрова, водных ресурсов

К наиболее токсичным загрязняющим веществам отнесены Pb, Со, Си, Zn, Ni, Cd, Ci, Hg Часть тяжелых металлов относится к микроэлементам (Fe, Со, Си, Zn, Мп), в малых количествах они являются необходимыми для живых организмов, недостаток или превышение какого-нибудь из этих элементов приводит к нарушению нормальной жизнедеятельности организмов Вопросам изучения тяжелых металлов как поллютантов окружающей среды посвящены многочисленные работы как отечественных, так и зарубежных исследователей (Алексеева - Попова, 1990, Ганиятуллина, 1996, Щербакова, Протасовой, Беляева, 2000, Воривохина, 1998, Lehn Н , 1982, Reiner Sch, 1994 и др )

Установлено, что основной путь поступления металлов в атмосферу связан с переносом их ветром в виде газов и аэрозолей с последующим накоплением их в почве, растениях, водоемах С удалением от источников загрязнения отмечается уменьшение концентраций тяжелых металлов в атмосферном воздухе, вследствие чего зона их интенсивного воздействия, в которой отмечается превышение ПДК, сравнительно невелика Накапливаясь в почве и воде в больших количествах, тяжелые металлы способны изменять их некоторые свойства, в первую очередь биологические, что приводит к изменению флоры и фауны в сторону уменьшения Основная масса тяжелых металлов концентрируется в верхнем слое почвы, наземных и корневых частях растений, после отмирания которых металлы снова поступают в почву Тяжелые металлы сокращают популяции полезных микроорганизмов и более активно проявляются на малопродуктивных землях

Растения — чуткие индикаторы состояния экологической среды Тяжелые металлы накапливаются в них не только из почвы, но также из воздуха Существует два основных пути поступления тяжелых металлов в растения корневой и через листья.

Существенное влияние на концентрацию тяжелых металлов в водах рек и водохранилищ оказывают донные отложения Концентрация металлов в донных осадках, как правило, превышают таковые в почвах водосбора, особенно при тяжелом гранулометрическом составе последних. Между водной толщей и донными отложениями существует подвижное равновесие концентрации тяжелых металлов, десорбция последних может быть вызвана изменением окислительно-восстановительных и кислотно-щелочных условий, деятельностью микрофлоры по разложению органики и т п

Тяжелые металлы активно участвуют в метаболизме высших растений и соответственно по пищевым цепям в жизнедеятельности консументов Избыток тяжелых металлов влияет на животный и растительный мир как прямым, так и косвенным способом. Косвенное влияние проявляется на их жизнедеятельности, подавлении полезной микрофлоры, снижении продуктивности и качества продукции

Прямое влияние тяжелых металлов на организмы проявляется в виде угнетения роста, возникновения болезней, изменения морфологических признаков, корликовости и т д

По величине абсолютного содержания в растениях микроэлементы располагаются в следующем порядке FeМnВZnСuМоСо В условиях функционирования Михайловского ГОКа значительное антропогенное воздействие на природные ресурсы оказывает хвостохранилище отходов обогащения железа МГОКа, с поверхности которого распыляется громадное количество загрязняющих веществ, в том числе и тяжелых металлов

На территории Железногорского района расположено Михайловское железорудное месторождение, на базе которого функционирует Михайловский горнообогатительный комбинат. Месторождение приурочено к северозападной полосе магнитных аномалий КМА и образованию так называемым рудным узлом шириной 2,5 км и протяженностью 6,5 км. Геологическое строение Михайловского месторождения приведено на рис. 1.

Данные геологического строения свидетельствуют о том, что железорудная толща месторождения сложена различными отложениями осадочного чехла и образована породами различного геологического возраста. Добыча железной руды осуществляется открытым способом, глубина карьера в 2006 году достигла отметки свыше 300 м. Запасы железной руды оцениваются 309,6 млн. т, неокисленных железистых кварцитов - 16533,8 млн.т, окисленных железистых кварцитов - 4995,7 млн. т.

Полная отработка месторождения может обеспечить добычу более 10 млрд. т полезного ископаемого. Предпологается добычу железной руды на Михайловcком железорудном месторождении закончить через 250 лет после начала его освоения. Для равномерного распределения хвостов при намыве и повышении количества оборотной воды хвостохранилище разделено перемычками на три отсека, которые оборудованы водоперепускными руслами.

В зоне функционирования Михайловского ГОКа взрывные работы приводят к образованию пылевого облака и при скорости ветра 3 м/с, пыль выпадает в пределах 5 км, а основная ее масса осаждается в пределах 3-4 км от места взрыва Основное количество пыли выпадает вблизи карьера (400-500 мг/м ) За год выпадает до 1000 кг/га, что соизмеримо с количеством пыли, поступающей на поверхность земли в самых запыленных городах Кроме карьера с его периодическими выбросами пыли в атмосферу после взрывов, на территории МГОКа происходят неорганизованные выбросы пыли, прежде всего от хвостохранилища, поставляющие до 50 % всего количества выбросов

1. В условиях добычи железной руды открытым способом на Михайловском железорудном месторождении КМА выбрасывается громадное количество пыли, объем которой достигает до 1000 кг/га Загрязнение окружающей среды отмечается в зоне 0-10 км от карьера

2. Наибольшее распространение в зоне функционирования хвостохрани-лища Михайловского ГОКа получили серые лесные почвы, которые по физическим и агрохимическим свойствам не отличаются от свойств серых лесных почв Железногорского района

3. В зоне влияния хвостохранилища МГОКа ареал техногенного загрязнения простирается до 10 км, где происходит постепенное ожелезнение почв, накопление валового железа в растениях и воде.

4. Накопление тяжелых металлов в верхнем (0-10 см) слое почв зависит от расстояния до хвостохранилища и оказывает значительное влияние на биологическую активность почв Так, наименьшее разложение целлюлозы (3,77,7 %) и активность каталазы - 2,3 см отмечено на расстоянии 50-500 м от источника загрязнения При дальнейшем удалении от хвостохранилища (5000 м) биологическая активность соответственно возрастает до 20,2% и 3,1 см

5. Наибольшее количество тяжелых металлов в серых лесных почвах отмечается на расстоянии 5 км от источника загрязнения. При этом превышение ПДК по меди составляет 8,8 раза, по кадмию- 3,6; по кобальту-4,6, по железу более 30 раз. По остальным элементам: марганцу, хрому, никелю, цинку и свинцу превышение ПДК незначительное

6. Накопление валового железа отмечено в злаковых травах, произрастающих в зоне влияния хвостохранилища Содержание Сu, Zn, Pb, Ni, находятся в пределах ПДК

7. Продуктивность ячменя в полевых мелкоделяночных и вегетационных опытах во многом определялась расстоянием от источника загрязнения Минимальная продуктивность зерна ячменя (16,8 ц/га) получена на расстоянии 500 м, максимальная - 20,5 ц/га на расстоянии 6000 м от хвостохранилища.

8. Полезащитные лесные полосы эффективно снижают загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами На 100 листьях березы, произрастающей на расстоянии 3100 м от хвостохранилища осаждается за сутки 23 г пыли, площадь их составляет 1487,5 см . На удалении от хвостохранилища до 10200 м увеличивается площадь 100 листьев до 1759,8 см и снижается количество пыли в два раза (Н2) В условиях загрязнения окружающей среды хвостохранилища древесно-кустарниковые насаждения следует рассматривать как один из важнейших фитофильтров, улучшающих состояние природных ресурсов

9. Содержание тяжелых металлов в талой воде (снеге) прослеживается на расстоянии до 5 км При этом накопление тяжелых металлов в сравнении с питьевой водой составило для меди 50 раз, кадмия-40, никеля-10, хрому-11, цинка-8,7 раз. В донном иле хвостохранилища содержание валового железа достигает 9847 мг/кг

10. На всем интервале удаленности от источника дефляции (1-10 км) загрязненность валовым железом ежегодно возрастает

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. В агроценозах ООО «Восход», прилегающих к хвостохранилищу Михайловского ГОКа следует выращивать сельскохозяйственные культуры на технические цели (сахарная свекла, ячмень)

2. Михайловскому горно-обогатительному комбинату по периметру хвостохранилища создать защитные древесно-кустарниковые насаждения из лиственных пород облепиха, береза, ива, акация, тополь, рябина

3. Комитету природных ресурсов г Железногорска организовать проведение мониторинга на территории, загрязненной отходами субстрата хвостохранилища.

Ход работы

Задание 1: Изучите материалы, приведенные выше и ответьте на вопросы:

1. Какое влияние оказывает МГОК на состояние атмосферного воздуха, природных вод, почвы?

2. Заполните таблицу

Основные источники и виды загрязнения атмосферы

при производстве работ на МГОКе

3. Перечислите наиболее опасные вещества – загрязнители, выделяющиеся при разработке залежей железных руд открытым способом.

4. Укажите зоны максимальной концентрации отравляющих веществ.

5. Предложите меры по снижению негативного влияния МГОК на окружающую среду.

6. Возможно ли и целесообразно ли полная остановка, и закрытие комбината?