Бондарчук С.С. и др. (ред.) Наука и образование. Естественные и точные науки. Часть 2

Подождите немного. Документ загружается.

~ 111 ~

Рис. 5. Свойства исследуемых снеговых вод: (г/100мл)

Рис. 6. Свойства исследуемых снеговых вод: рН

~ 112 ~

Рис. 7. Свойства исследуемых снеговых вод: взвешенные вещества (мг/300 мл)

Таким образом, среди изученных параметров, наиболее информа-

тивными оказались показатели рН, минерализации и прозрачности, по

которым можно судить о степени интенсивности влияния автотранс-

порта.

Из образов снега, взятых у автомагистрали, наиболее загрязнен-

ным оказался образец ближе всего прилегающий к трассе, что связано

не только с выбросами технических средств, но и с деятельностью до-

рожных служб.

Литература

1. Спругин И.А. Оценка химического состава снежного покрова г. Томска

[Электронный ресурс]: Всероссийский конкурс юношеских исследова-

тельских работ им. Вернадского. URL: http//www.2001.vernadski.info

(дата обращения: 10.04.2010).

2. Резников А.А., Муликовская Е.П., Соколов Ю.И. Методы анализа природ-

ных вод. М.: Недра, 1970. 488 с.

~ 113 ~

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД,

НАХОДЯЩИХСЯ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ

ГОРНОДОБЫВАЮЩЕГО ПРЕДПРИЯТИЯ

ООО «СОРСКИЙ ГОК»

Шихалева Н. В.

Томский политехнический университет

Научный руководитель: М. В. Решетько, доцент

В последние десятилетия проблема антропогенного воздействия

на природные воды приобретает все большую актуальность в силу на-

растающего влияния источников загрязнения на окружающую среду

и, как следствие, – на состояние природных вод. Особенно велико

влияние горнодобывающих и горнообогатительных производств, так

как они являются отраслями крупномасштабного и разнообразного

воздействия на атмосферу, воду и территорию. Поэтому проблема ми-

нимизации воздействия в целях сохранения качества природных вод

для последующих поколений является основной в районах интенсив-

ного освоения природных ресурсов.

Район исследований расположен на территории Усть-Абаканского

района Республики Хакасия, в восточных отрогах Кузнецкого Алатау,

на юго-восточном склоне Батеневского кряжа, в переходной зоне от

горно-таёжного рельефа к мелкосопочникам и степным пространст-

вам Минусинской впадины. Гидрографическая сеть района развита

слабо. Основной водной артерией является р. Бюря, пересекающая

район работ с севера на юг и ее правые притоки – р. Сора, длиной 19

км, р. Сайгачи и ручей Куян-Торчан. Основной объем годового стока

этих малых рек приходится на весеннее половодье, в зимний период

года реки перемерзают. Водоемы представлены озером Безымянным и

искусственным озером Теплым, образованное в результате запружи-

вания ручья Куян-Торчан [2].

В настоящее время на базе Сорского рудного месторождения ра-

ботают два предприятия: «Сорский горно-обогатительный комбинат»

(«Сорский ГОК») и «Сорский ферромолибденовый завод» («Сорский

ФМЗ»). Основная деятельность ООО «Сорский ГОК» сосредоточена

на добыче и переработке руды, содержащей молибден, а также на до-

быче меди; отработка месторождений ведется открытым способом.

Сорский ФМЗ, один из крупнейших производителей ферромолибдена

в России, построен в 2006 году; он перерабатывает весь объем произ-

водимой «Сорским ГОКом» продукции.

~ 114 ~

Целью работы являлась оценка качества поверхностных вод, на-

ходящихся под влиянием хозяйственной деятельности ООО «Сорский

горно-обогатительный комбинат».

Материалом исследований послужили химические анализы по-

верхностных вод района и данные информационных отчетов [1, 2].

Эколого-геохимическое состояние поверхностных вод района яв-

ляется результатом воздействия комплекса природных и техногенных

факторов и условий.

Вода выше места впадения р. Сора в р. Бюря пресная гидрокарбо-

натная кальциевая и гидрокарбонатная кальциево-магниевая, с мине-

рализацией 0,45-0,64 г/дм

, умеренно жесткая и жесткая (общая жест-

кость 4,92-7,56 мг-экв/дм

) [2]. В данном месте опробования р. Бюря

находится в среднем течении и качество воды для рыбохозяйственных

целей здесь оценивается как умеренно загрязненная и для хозяйствен-

но-питьевого назначения – чистая, что было установлено с помощью

российской классификации качества вод по интегральному показате-

лю – гидрохимическому индексу загрязненности вод по шести показа-

телям (далее ИЗВ

). Такие показатели качества воды как нитриты,

сульфаты и железо превышают ПДКр/х в 3,75, 1,34 и 3,5 соответст-

венно. Концентрация этих компонентов также превышают их кларки в

речных водах [3]. Такое качество воды обуславливается химическим

составом конгломератов с прослоями алевролитов, известняков, мра-

мора, доломитов, гранитов, сиенитов, диоритов и их переходных раз-

новидностей, а также торфяников, слагающих русло и бассейн реки

[2, 4]. Незначительное антропогенное влияние на качество воды в

данном районе может осуществляться через атмосферные осадки.

Еще один показатель, по которому можно оценить качество вод

для описания экологического состояния среды - это показатель хими-

ческого загрязнения воды. В данной работе этот показатель рассчитан

для веществ 3 и 4 классов опасности (далее ПХЗ-10) [3]. Экологиче-

ская обстановка на р. Бюря выше места впадения в нее р. Сора отно-

сительно удовлетворительная для рыбохозяйственных целей.

Основным поверхностным водным объектом, который подверга-

ется антропогенному воздействию, является р. Сора. Река условно

разбита на два участка: верховья р.Сора. - 6,5 км от истока поток про-

текает в естественных условиях горно-таежной местности и относится

к водным объектам 2 категории рыбохозяйственного использования;

второй участок - среднее и нижнее течение р. Сора (до впадения в р.

Бюря), который испытывает существенную техногенную нагрузку от

промышленных объектов ООО «Сорский ГОК», ООО «Сорский

ФМЗ» и г.Сорска.

~ 115 ~

При анализе качества воды, на первом участке были выявлены по-

казатели, которые существенно превышают ПДКр/х. Т.к. выше места

впадения р.Сора в хвостохранилище никаких антропогенных объектов

не располагается, это явление связано с тем, что в составе рудовме-

щающих пород объекта развиты следующие минералы: кварц (5-25%),

кальцит (10-80%), плагиоклазы (5-70%), роговая обманка (0-40%),

биотит (0-10%), пироксены (0-20%), серицит (0-15%). Рудные минера-

лы представлены молибденитом, халькопиритом, пиритом, галенитом,

сфалеритом, гематитом, магнетитом, рутилом; нерудные минералы -

флюоритом, гипсом, тальком, кальцитом, сидеритом, апатитом [1].

Рис. Средние значения содержания молибдена и меди в р. Сора

по отношению к фоновым значениям и ПДК

При геоэкологических работах по вторичным ореолам рассеяния в

зоне, непосредственно прилегающей к комбинату (19,5 км

), выявле-

ны комплексные аномалии, элементный состав которых практически

идентичен геохимическому составу руд и пород [2]. Аномалии повы-

шенного загрязнения расположены, в основном, вдоль р. Соры – от

хвостохранилища до устья. Первым объектом техногенной нагрузки

является хвостохранилище ООО «Сорский ФМЗ», образованное в ре-

зультате запруживания р. Сора пионерной дамбой. В хвостохранили-

ще накапливаются природные воды, жидкие и твердые отходы ООО

«Сорский ФМЗ». Вода в р. Сора значительно ухудшается ниже места

сброса технических вод на сухое русло, вплоть до р. Бюря, по крайне

~ 116 ~

мере до 200 м ниже места впадения в нее р. Сора. Значительно возрас-

тает содержание молибдена и меди (рис.). В воде преобладают ионы

хлора, сульфат-ионы, катионы кальция, магния и натрия. До город-

ских очистных сооружений воды сульфатные кальциево-магниевые с

минерализацией 0,65-1,75 г/дм

и постоянной жесткостью 4,9-17,8 мг-

экв/дм

. Ниже городских очистных сооружений резко увеличивается

содержание хлоридов [1].

Так при расчете ИЗВ

6 было установлено, что по качеству вода для

рыбохозяйственных целей после спуска сточных вод на сухое русло

р.Сора чрезвычайно грязная и для хозяйственно-питьевого назначения

– загрязненная. По показателю ПХЗ-10 вода относительно удовлетво-

рительного качества, но непосредственно на месте сброса сточных вод

экологическая обстановка характеризуется как экологическое бедст-

вие.

После впадения р. Сора в реку Бюря на протяжении 4,5 км проис-

ходит значительное увеличение содержания загрязняющих веществ.

Вода хлоридно-гидрокарбонатная кальциево-магниевая с минерализа-

цией 0,57-1,11 г/дм

. Общая жесткость воды резко увеличивается, от-

мечается высокое содержание в воде органических веществ (окисляе-

мость 13,9 мг О/дм

), хотя выше по течению окисляемость составляет

1,6 О/дм

, появляется молибден, увеличивается содержание нитратов,

нитритов, сульфатов и хлоридов. На основании рассчитанного ИЗВ

по имеющимся показателям для рыбохозяйственных целей было оп-

ределено, что вода в данной точке опробования относится к VII классу

качества воды, т.е. является чрезвычайно грязной. Следует отметить,

при впадения р. Сора качественный состав р. Бюря ухудшился, что

может быть связано с стоками очистных сооружений г. Сорска и дея-

тельностью ООО «Сорский ГОК».

Воды в реке Сайгачи гидрокарбонатные магниево-кальциевые

первые 3,5 км от плотины и гидрокарбонатные кальциево-магниевые

ниже по течению до устья; умеренно жесткие и жесткие, пресные, ще-

лочные. Общая жесткость воды составляет 3,8-6,7 мг-экв/дм

. В при-

устьевой части р. Сайгачи содержание в воде меди – 0,18 мг/дм

(180

ПДКр), молибден – 0,04 мг/дм

(40ПДКр), железа – 1,4 мг/дм

(14

ПДКр). Но такие значения, скорее всего, обусловлены физико-

географическими особенностями территории, т.к. река находится на

юго-западе района работ, а значит в зоне меньшего влияния ООО

«Сорский ГОК». Русло реки сложено гравийно-галечниковыми отло-

жениями, а бассейн реки по большей мере представлен локально сла-

боводоносной зоной трещиноватости палеозойских интрузивных по-

~ 117 ~

род, сложенным гранитами, сиенитами, диоритами и их разновидно-

стями [4].

Расчет интегрального показателя – гидрохимического индекса за-

грязненности вод (ИЗВ

) для рыбохозяйственных целей показал, что

качество поверхностных вод района воздействия предприятия ООО

«Сорский ГОК» изменяется от умеренно-загрязненных (в естествен-

ных условиях) до очень и чрезвычайно грязных. Но все таки воды в

реках пригодны для хозяйственно-питьевого назначения, исключая то

место на р.Сора, где непосредственно происходит спуск сточных вод.

Степень загрязнения поверхностных вод, определенная на основании

сравнения с фоновыми значениями и ПДК определена автором на

уровне 2а (содержание загрязняющих веществ выше ПДК в 1-10 раз).

Итак, можно сделать вывод, что поверхностные воды неудовле-

творительного качества наблюдается в районах, которые подверглись

наибольшему антропогенному влиянию ООО «Сорский ГОК» и «Сор-

ский ФМЗ», это р. Сора после спуска сточных вод с прудка оборотно-

го снабжения предприятия и р. Бюря после впадения в нее р.Сора.

Анализ результатов исследований показал, что открытая разра-

ботка

месторождения помимо изменения гидрохимического и гидро-

логического режима рек привела и к изменениям рельефа водосбор-

ной площади и поймы р. Сора, изменению условий формирования

стока и необратимым изменениям режима рек [1, 2]. Химический со-

став поверхностных вод почти полностью определяется количеством

и составом воды, сбрасываемой в реку из пруда оборотного водо-

снабжения и с очистных сооружений. Химический состав воды резко

ухудшился по сравнению с естественным фоном, увеличилось содер-

жание сульфатов, хлоридов, фтора, молибдена, железа и других ве-

ществ, постоянно присутствуют нефтепродукты. В большинстве по-

верхностных водных объектов складывается очень напряженная эко-

логическая ситуация, что в целом говорит о неблагополучной эколо-

гической обстановке на территории месторождения. Однако в на-

стоящее время влияние деятельности ООО «Сорский ГОК» и ООО

«Сорский ФМЗ» пока локализируется на относительно небольшой

площади долины р. Сора.

Необходимо отметить, что в результате деятельности ООО «Сор-

ский ГОК» и ООО «Сорский ФМЗ» в поверхностные воды попадают в

значительных количествах химические вещества различного класса

опасности. В настоящее время выявлены водосодержащие зоны тре-

щинноватости в основании тела пионерской дамбы хвостохранилища,

что приводит к инфильтрации поверхностных вод в незащищенные

водоносные горизонты, а именно в голоценовый водоносный аллюви-

~ 118 ~

альный горизонт и в эоплейстоцен-нижненеоплейстоценовый водо-

носный аллювиально-пролювиальный горизонт. Это приводит к

ухудшению качества подземных вод, в результате чего воды этих го-

ризонтов не эксплуатируются. Поэтому для снижения антропогенной

нагрузки в целом на природные воды необходимо установить химиче-

ски устойчивые и непроницаемые материалы на хвостохранилище,

проводить дополнительную очистку воды из прудов-отстойников.

Литература

1. Информационный отчет по ведению мониторинга на р. Сора на участке

водопользования за 2008г. 000 «Сорский ГОК», Сорск, 2008г.

2. Чернова Т.Н., Желябовский С.А. Информационный отчет о результатах

незавершенных работ по комплексным геоэкологическим исследовани-

ям по оценке воздействия на геологическую среду и мониторинг геоло-

гической среды в зоне влияния Сорского молибденового комбината.

Отчет 000 «Сорский ГОК» за 1997-2005 гг.

3. Зарубина Р.Ф., Копылова Ю.Г. Оценка качества природных вод различно-

го назначения. Томск: ТПУ, 2009. 116с.

4. Схематическая гидрогеологическая карта района Сорского молибдено-

вого месторождения, М: 1:25000

ОСОБЕННОСТИ ВРЕМЕННОГО ХОДА ТЕМПЕРАТУРЫ ПОЧВЫ

НА ГЛУБИНАХ В ТОМСКОЙ ОБЛАСТИ

Шумакова Д. М.

Томский политехнический университет

Научный руководитель: М. В. Решетько, к.г.н., доц.

Изучение связи водных ресурсов с ландшафтно-

морфологическими характеристиками бассейнов рек, исследование

формирования и изменчивости природных комплексов имеет большое

научное и практическое значение. В процессе круговорота воды в

природе соотношение между атмосферными осадками и суммарным

испарением, а также увлажненность способствуют образованию стока

с суши в форме стекания по земной поверхности и в толще почвог-

рунтов. Сток рек зависит от многих факторов, из которых основными

являются климатические, прежде всего, осадки и испарение. Также на

процесс формирования стока оказывают влияние факторы подсти-

лающей поверхности. Среди них, прежде всего, следует выделить гео-

логическое строение, рельеф, характеристики почв, лесистость, озер-

ность, заболоченность и др. Наиболее значимы такие показатели, как

сумма положительных температур, средняя высота водосбора, коли-

чество атмосферных осадков, испарение, густота речной сети.

~ 119 ~

В последнее время исследователями отмечается статистически

значимое изменение водного режима рек бассейна Средней Оби, про-

являющееся в увеличении нормы и дисперсии не только суммарного

речного стока, но и его подземной составляющей [2, 3]. Линейной

корреляции между изменением среднегодовых значений температуры

воздуха и объемов стока не выявлено, по-видимому, из-за сложного

механизма теплообмена между воздухом, почвой, грунтами, подзем-

ными водами, ведь изменение температуры почв и грунтов зависит,

например, в зимний период не только от колебаний температуры воз-

духа, но и от толщины снежного покрова. При снежном покрове вы-

сотой 40-50 см температура почвы под ним на 6-7 ˚С выше, чем ого-

ленной почвы и на 10 ˚С выше, чем на поверхности снежного покрова.

Величина подземного стока зависит от геологического строения,

рельефа и условий дренирования водоносных толщ и от климата. Од-

ной из возможных причин увеличения подземного стока авторами [2,

3] называется рост температуры подземных вод, которое, по нашему

мнению, можно выявить, проанализировав изменение температуры

почвы на глубинах.

Целью данной работы являлось исследование многолетних коле-

баний температуры почвы на глубинах для установления их связи с

изменением объема подземного стока рек Томской области.

Материалом исследований послужили данные о среднемесячной

температуре почвы на глубине 0,2 м и 3,20 м метеорологических

станций Колпашево, Напас, Средний Васюган, Бакчар, за период

1965-2008 гг. Архив был предоставлен ГУ «Томский ЦГМС».

Анализ временных изменений температуры почвы проводился с

учетом гидрологических условий региона. Границы сезонов: весна – с

апреля по июнь; летне-осенний сезон – с июля по ноябрь; зима (пери-

од зимней межени) – с декабря текущего года по март следующего,

когда нет инфильтрации атмосферных осадков, и реки питаются прак-

тически только подземными водами.

Необходимо отметить, что процесс обмена теплом между поверх-

ностью почвы и её глубинными слоями тесно связан с теплопровод-

ностью, обусловленной разностью температур различных почвенных

слоев, и их теплоёмкостью. Поток тепла направлен от более нагретых

слоев к менее нагретым: летом – в глубь почвы, зимой – к её поверх-

ности. Скорость теплообмена существенно зависит от влажности поч-

вы: с её увеличением теплопроводность увеличивается и скорость те-

плообмена повышается. Теплопроводность зависит и от многих дру-

гих факторов, таких как: плотности сложения, гранулометрического,

минералогического, химического состава почвы. Суточные колебания

~ 120 ~

температуры грунта охватывают толщу мощностью от 20 см до 1 м,

годовые — до 10-20 м. К распространению тепла в почве применима

общая теория молекулярной теплопроводности Фурье, исключением

являются случаи инфильтрации атмосферных осадков и распростра-

нения тепла вглубь почвы вместе с осадками.

На первом этапе исследования каждый ряд был проверен на одно-

родность. Трудность заключается в том, что данное условие в клима-

тических рядах может не выполняться. Существуют две главные при-

чины его нарушения. Первая состоит в том, что вследствие изменения

действий основных климатообразующих или антропогенных факторов

в рядах имеется детерминированная или трендовая составляющая,

возникающая вследствие цикличности некоторых климатообразую-

щих процессов. Меняется со временем как среднее значение метеове-

личины, так и ее дисперсия. Данный вид неоднородности ряда, вы-

званный действием естественных природных факторов, обычно назы-

вают статистической неоднородностью или нестационарностью. Вто-

рая причина возможных нарушений однородности ряда состоит в из-

менении условий и методики наблюдений, ее принято называть кли-

матологической.

Особое значение вопрос однородности рядов приобретает при ис-

следованиях колебаний и изменений климата, в которых выводы о на-

правлении существующих изменений приходится делать на основа-

нии сравнительно небольшого временного хода, где недостаточное

внимание к вопросу однородности рядов может привести к противо-

речивым выводам. Для выбранных рядов была проведена проверка

однородности, в частности наличия климатологической и статистиче-

ской неоднородности. Так как переноса станций или изменения мето-

дик наблюдений в исследуемый период не было, поэтому все обнару-

женные неоднородности автор считает статистическими.

Проверка рядов на однородность осуществлялась с теста Аббе, из-

ложенного в работе [4] и применяемого климатологами при исследо-

вании на однородность рядов осадков и температур и с помощью кри-

терия инверсий, являющимся непараметрическим методом для уста-

новления статистической независимости и выявления тренда [1].

В отличие от анализа случайных выборок, анализ временных ря-

дов основывается на предположении, что последовательные значения

в данных наблюдаются через равные промежутки времени (тогда как

в других методах нам не важна и часто не интересна привязка наблю-

дений ко времени). Будем считать, что наши данные являются реали-

зацией случайного процесса, отражающего характерные изменения

температуры почвы на глубинах, а также, что исследуемый случайный