Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ экологического состояния горно-промышленных территорий Северо-Кавказского региона 11
1.1. Современное состояние добычи руд 11
1.2. Влияние добычи геоматериалов на окружающую среду 24
1.3. Экологическая опасность добычи руд на Северном Кавказе 26
1.4. Прогноз атмосферы карьеров рудника «Молибден» 31
1.5. Характеристика ландшафтов горных экосистем Северного Кавказа.. 40
1.6. Прогноз загрязнения региона 47
1.7. Экозависимость здоровья населения в регионе 56
1.8. Цели, задачи и методы выполнения исследований 61
Глава 2. Исследования по пылегазонейтрализации технологических процессов 64
2.1. Определение запыленности на подъездных и внутриплощадочных дорогах 66
2.2. Определение пылезагрязнения при разгрузочных работах и транспортировке горной массы 68
2.3. Пылеподавление при бульдозерных работах 71
2.4. Эмиссия загрязняющих веществ в окружающую среду с открытых источников и объектов 74
2.5. Исследование экологической нагрузки на биосферу региона 76
2.6. Трансформация загрязнений при движении транспортных средств на подъездных и внутриплощадочных работах 80
2.7. Моделирование гидропылегазонейтрализации процессов горного производства 88
2.8. Исследование пылевой нагрузки на легкие человека в условиях пониженного атмосферного давления 96
Выводы по главе 2 100
Глава 3. Моделирование разрушения экосферы при функционировании природно-техническои системы окружающая среда - инфраструктура - горные разработки - социум 101
3.1. Нарушение природной среды при горном производстве 101
3.2. Оценка воздействия горно-технологического комплекса на геосферы региона 103
3.3. Прогноз экологической нагрузки на экосистему 107
3.4. Миграция загрязняющих веществ в окружающую среду от хвостохранилищ и отвалов вскрышных и коренных пород 111
3.5. Особенности моделирования воздействия транспорта в горных условиях 117
3.6. Моделирование экологичности производства 121
3.7. Моделирование природоохранных мероприятий 125
Выводы по главе 3 135
Глава 4. Экологизация технологических процессов при функционировании природно-техническои системы окружающая среда - инфраструктура - горные разработки - социум 136
4.1. Пылегазонейтрализация при экскавации горной массы 136
4.2. Пылеподавление при разгрузочных процессах 139
4.3. Подавление пыли и нейтрализация ядовитых газов на карьерных автодорогах 140
4.4. Нейтрализация пыли на транспортных магистралях 142
4.5. Нейтрализация пыли на промплощадках 145
4.6. Нейтрализация пыли на бункерном хозяйстве комплекса 146
4.7. Нейтрализация загрязнений на хвостохрангшищах и других нарушенных площадях в регионе 150
4.8. Нейтрализация пылепотоков на отвалах и породоскатах 152
4.9. Нейтрализация загрязнения окружающей среды буровзрывными работами 155
4.10. Прогноз устойчивого развития экосферы в регионе 160
Выводы по главе 4 165
Заключение 167
Список использованной литературы 169
Приложение 1 179
- Влияние добычи геоматериалов на окружающую среду
- Определение пылезагрязнения при разгрузочных работах и транспортировке горной массы
- Оценка воздействия горно-технологического комплекса на геосферы региона
- Нейтрализация пыли на транспортных магистралях
Введение к работе
Проблема защиты биосферы от техногенных загрязнений приобретает глобальный характер. Острота ее больше всего ощущается в индустриально селитебных районах с мощным энергетическим и горно-перерабатывающим комплексом. Здесь активно перемешивается твердо-жидко-газообразная фаза, поступающая в геосферы, уровень воздействия которых достигает запредельных значений, нередко приводящих к катастрофическим последствиям
В этой связи определяющим ориентиром для всех стран и регионов остается принятый на Международном экологическом форуме РИО-92 заключительный документ, в котором определены основные принципы устойчивого развития человечества. В повестке дня на XXI век обозначены наиболее значимые направления, являющиеся ключевыми в общей концепции устойчивого развития жизни на планете Земля.
Предметом особой заботы остаются горные территории с мощным оздоровительно-рекреационным потенциалом, кладовыми минерально-сырьевых ресурсов, являющиеся одновременно водонапорными башнями питьевого водоснабжения всех стран.
В горных странах проживает около 10 % населения мира. Здесь идет формирование и развитие наиболее опасных техногенных воздействий вследствие функционирования горных разработок по добыче минерального сырья открытым, подземным и комбинированным способами, перерабатывающей отрасли со значительными объемами хвостов обогащения, размещаемых на террасных участках узких горных ущелий с горными водотоками, могущими при половодьях сносить эти опасные техногенные месторождения, отравляя на своем пути флору и фауну, порою достигая акватории морей и океанов. Совокупное воздействие источников загрязнения и разрушения при функционировании природно-технических систем окружающая среда -инфраструктура - горные разработки - социум может достигнуть критиче-
ского уровня и привести к устойчивой деградации окружающей природной среды.
Такие тенденции отмечаются в районах деятельности рудников Северного Кавказа: Садонском свинцово-цинковом, Тырныаузском вольфрамо-молибденовом, Урупском горно-обогатительном. Лесистость склонов гор на территории Садонского рудного поля за последние 20 лет сократилась на 15-20 %, истощается биоразнообразие, отравляются реки, содержание Zn, Pb в реке Ардон достигает 5-10 ПДК, вольфрама и молибдена в реке Баксан 6-8 ПДК, идет рост нефтепродуктов, нитратов, нитритов. Все приведенное свидетельствует о напряженной экологической ситуации, сложившейся на территории функционирования горных объектов с мощной индустриальной селитебной инфраструктурой. Негативные экономические последствия в виде загрязнения тяжелыми полиметаллами Zn, Pb, Wo, Mo, Cu, Ag, Cd и др. равнинных почв, пастбищ, сенокосов нарастают, охватывая все новые и новые горизонты. Поэтому разработка механизма, позволяющего ограничить негативное воздействие эксплуатации рудников на окружающую природную среду является актуальной научной задачей. Решение этой задачи должно опираться на научном анализе имеющихся отечественных и зарубежных природосберегающих экологически чистых технологий, совершенствовании их с учетом конкретных природно-климатических и горно-технологических факторов, присущих рудникам Северного Кавказа. Только всесторонний учет эколого-формирующих факторов горных территорий с использованием эко-лого-математических моделей устойчивого развития может обеспечить требуемое качество окружающей среды с сохранением основных свойств биосферы.
Общая характеристика работы
Актуальность работы. Одной из важнейших экологических проблем Северного Кавказа является ухудшающееся состояние окружающей среды. Этому процессу в немалой степени способствует интенсивная добыча полезных ископаемых, а также специфические природные условия горного региона.
Горно-добывающие и перерабатывающие предприятия региона работают в условиях ограниченного количества земельных площадей, сильно расчлененного рельефа, специфического водного и воздушного режимов. Эти факторы приводят к тому, что места деятельности промышленных предприятий, проживания населения и ведения сельского хозяйства находятся в непосредственной близости друг от друга и подвержены сильному взаимовлиянию. Кроме того, горный рельеф в значительной мере препятствует самоочищению и самовосстановлению атмосферы и водной среды, что приводит к усилению воздействия добывающих и перерабатывающих процессов на социум и экосистемы. Многие годы добыча полезных ископаемых в регионе преимущественно была направлена на извлечение наиболее богатых рудных залежей, что привело к необоснованным для будущих поколений разрушениям горных массивов, устойчивой деградации природы и потерям полезных ископаемых. Практически до настоящего времени при разработке месторождений Северного Кавказа руководствовались только экономическими соображениями.
Опыт развития человеческого общества показывает, что беспощадное изъятие природных ресурсов, направленное на получение сиюминутной выгоды, в конечном счете себя не оправдывает. Наиболее приемлемым путем решения экологической проблемы Северного Кавказа при функционировании природно-технической системы (ПТС) окружающая среда - инфраструктура - горно-промышленное производство - социум в сложившихся условиях является повышение качества окружающей среды снижением экологической
нагрузки на экосферу путем внедрения эффективных технологий, способных надежно поддерживать безопасность и устойчивость развития экологических систем.
Решение и внедрение рекомендуемых технологий должно приниматься на основе их детальной оценки по совокупности экономических, экологических и других факторов, имеющих значение для равновесного развития региона, его населения и окружающей природы.
Таким образом создание экологически безопасных природоохранных технологий на объектах природно-технической системы с горнопромышленной составляющей, позволяющих повысить качество окружающей среды и биосферы в целом, является актуальной научной задачей.
Цель работы состоит в обосновании технологических решений, реализация которых на объектах природно-технической системы (ПТС) окружающая среда - инфраструктура - горные разработки - социум обеспечит допустимую нагрузку на экологическую систему с соответствующим качеством окружающей среды.
Основная идея работы заключается в выполнении природосберегающих решений на экологически опасных объектах ПТС с получением природоохранного эффекта, соответствующего нормативно-допустимой нагрузке на экологическую систему.
Методы исследования включают в себя научное обобщение и анализ, эколого-статистическое моделирование, лабораторный и промышленный эксперимент, планирование эксперимента, многофакторный и корреляционный анализ.
Научные положения, выносимые диссертантом на защиту; 1. Качество окружающей среды в экологических системах зависит от уровня техногенной нагрузки, величина которой определяется первичными ресурсами геосфер, вовлеченными для ее нормализации.
Выбор технологии по обеспечению допустимой экологической нагрузки на санитарно-опасных объектах и процессах ПТС осуществляется с использованием эколого-статистической модели, критерием которой является максимум эколого-экономического эффекта в условиях региона при соблюдении нормативов качества окружающей среды.
Устойчивое развитие экосистем при функционировании ПТС с горнодобывающими составляющими надежно лишь при наличии научно обоснованных решений, детально апробированных в натурных условиях.
Научная новизна диссертационных исследований состоит в следующем:
Разработана концепция оценки уровня техногенной нагрузки в условиях горных территорий, отражаемых выбранными для этого факторами.
Сформулированы основные рецептуры и технологии их использования на объектах загрязнения для достижения нормативных параметров окружающей среды в мониторинговых точках.
Разработана классификация экологически опасных объектов при функционировании ПТС и определен механизм управления природной средой путем выбора технологии экологизации.
Научное значение работы состоит в установлении основных принципов и положений оценки экологической нагрузки на экологические системы в условиях горного региона с учетом экономических и экологических факторов, возникающих в процессе горных разработок и на последующих производственных стадиях.
Практическое значение работы заключается в возможностях применения созданного механизма для обоснования и выбора эффективных технологий экологизации объектов ПТС в условиях горного региона, приемлемых в техническом, экономическом и экологическом аспектах.
Обоснованность и достоверность научных выводов и рекомендаций подтверждается:
^
большим объемом представленной в работе фактической информации об экологическом состоянии в районе деятельности ПТС Северного Кавказа с горно-промышленной составляющей;
высокой сходимостью расчетных данных с результатами натурных исследований, не выходящих за пределы 15 %;
положительными результатами приложения разработанных технологий экологизации и рекомендаций на рудниках Садонского и Тырныауз-ского комбинатов.
Реализация выводов и рекомендаций работы
Результаты диссертационных исследований использованы: ОАО «Кав-казцветметпроект» при разработке проекта ОВОС для Садонского и Тыр-ныаузского рудников, при реализации программы «Горы Осетии» и «Недра Осетии», для обоснования природоохранных технологий в условиях предприятий Садонского свинцово-цинкового комбината.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на Садонском свинцово-цинковом комбинате, Тырныа-узском вольфрамомолибденовом комбинате (2003 г.), кафедрах «Экологии и безопасности жизнедеятельности» СКГМИ (ГТУ), ОАО «Кавказцветметпро-ект», в Управлении природных ресурсов МПР РФ по РСО -А и Управлении природных ресурсов МПР РФ по КБР (г. Нальчик, 2003 г), на научно-технических конференциях СКГМИ 2002 - 2004 гг., на V Международной конференции «Устойчивое развитие горных территорий: проблемы и перспективы интеграции науки и образования» (г. Владикавказ, 21-23 сентября 2004 г.).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 5 статьях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка использованной литературы и приложения. Работа содержит 186 стр. текста, 20 рисунков и 49 таблиц.
Влияние добычи геоматериалов на окружающую среду
Первый и второй вскрышные уступы высотой 12,2 м (40 футов) обури-вают скважинами диаметром 270 мм по сетке 7,3x73 м. Обуривание средних вскрышных уступов над пластом Стоктон высотой 15-17 м ведется по той же сетке. Удельный расход ВВ (ANFO) 605 г/м3. Бульдозеры выравнивают поверхность отвала, подготавливая ее к окончательной рекультивации. Главное направление использования восстановленных земель - пастбищное и лесо-техническое.
Близким к Тырныаузским (Северному Кавказу) климатическим условиям является обширный район скалистых гор на западе США. Карьеры здесь работают в более сложных условиях, связанных с высокогорьем и резко континентальным климатом. В центре Скалистых гор на высоте 2100 м над уровнем моря разрабатывают месторождения битуминозного угля Стимбоум Спринга. Поверхность - неровное плато, окруженное отвесными скалами гор. Мощность покрывающих пород невелика: в среднем от 10,5 до 19,5 м, что создает благоприятные возможности для разработки месторождения открытым способом. Заслуживает опыт восстановления нарушенных зе мель на этом карьере. Руководство компании взяло на себя обязательство возвратить землю к прежнему или даже к лучшему состоянию и использовать ее либо как пастбище для домашних и диких животных, либо как пашню для сельскохозяйственных культур.
В первом случае восстановленный участок засевают кормовой травой для восстановления азота в почве, выращивают люцерну (норма посева 2,3 кг на 1 га). Химические удобрения компания не применяет из-за опасности их вымывания дождевыми потоками с гор и попадания в р. Ямпа, воды которой широко используют для ирригации. Внесение семян в почву ведут с помощью тракторов с прицепными сеялками, проводят опыты и с воздушным засевом. Для обеспечения пищи и крова диким животным (олени, лоси) лучшие результаты дало выращивание осины - морозоустойчивого дерева, выдерживающего суровые условия в этом районе.
В условиях, подобных карьерам «Высотный» и «Мукуланский» Тыр-ныаузского вольфрамомолибденового комбината, работает карьер Рей, расположенный в штате Колорадо среди скалистых вершин и крутых склонов гор. Так же как и на Тырныаузском месторождении вольфрамомолибденовых руд, ранее здесь разработку вели подземным способом. Крутопадающие рудные тела медно-рудного месторождения Рей имеют скопеное строение овальной формы (размеры 3660x2440 м). Среднее содержание меди в руде 0,8-0,9 %, бортовое 0,4 %, конечная глубина карьера 357 м. Месторождение разрабатывают по транспортной технологии. Высота уступов составляет 12 м, угол откоса рабочего борта 26 - 37. Скважины диаметром 228 - 251 мм бурят станками шарошечного бурения, на погрузке горной массы заняты экскаваторы с емкостью ковша 4,5 - 18,8 м3 и погрузчики. Транспортировка осуществляется автосамосвалами грузоподъемностью 85 - - 120 т. Максимальный уклон дороги 8, ширина 24 м, встречные полосы движения разделены навалом дробленой породы высотой 1,5 м. Сложной проблемой для карьера явилась нехватка площадей под отвалы, так как он размещен на склоне узкой долины р. Минерал-Крик. Проблема была решена путем отвода реки от территории разработки через бетонированный тоннель, сечение которого было рассчитано на основе статистических данных по притокам за последние 100 лет.
Эксплуатационные расходы на горные работы распределяются следующим образом (в %): буровые работы — 6, взрывание - 7, выемочно-погрузочные работы -21, автоперевозки - 52, обслуживание дорог -11, содержание отвалов - 3. Срок службы шин автосамосвалов - 5 тыс. ч, автомобильные двигатели между капитальными ремонтами служили более 8 тыс. ч [8]. На месторождении широко применяется массовая отбойка руды взрывным способом с применением порошкообразных ВВ путем закладки в специально пройденных дополнительных горизонтальных выработках. Взрывание осуществляется дистанционно с расстояния около 1,6 км из специального бункера с замедлением 100-150 м/с. Удельный расход ВВ составляет 1,02 кг/м . После зарядки камеры выработки закладывают песком в объеме 2270 м с помощью закладочных машин и вручную (мешками).
Анализ современного состояния экосферы при эксплуатации месторождений открытым способом показал [1], что устойчивое загрязнение и деградация природной среды как в зоне деятельности горных объектов, так и далеко за их пределами приобретает масштабный характер и требует своего решения. Практика продолжительной деятельности горных предприятий России (Хибины, Алтай, Кавказ) показывает, что уровень загрязнения многокомпонентными загрязнителями биосферы региона, включая первый класс опасностей, приобретает катастрофический характер. Такая тенденция связана с выборочной эксплуатацией богатых участков, влекущей за собой более высокие показатели загрязнения природной среды, включая повышенный объем извлекаемых пустых пород.
При разрушении целостности литосферы над отработанными участками при подземной добыче руды происходит естественный процесс окисления руд с выносом растворенных металлов и рудной мелочи с атмосферными осадками из горных выработок в водную сеть, атмосферу и почву. Уровень загрязнения окружающей среды здесь тем выше, чем более разрушена поверхность и чем больше отработанных камер и протяженность горных выработок. Экологическая опасность возрастает при работе в горных условиях из-за естественного стока воды в речные долины.
Определение пылезагрязнения при разгрузочных работах и транспортировке горной массы
Погрузочно-разгрузочные работы составляют значительную долю в общем балансе загрязнения окружающей среды. Это касается как рудников Садонского свинцово-цинкового комбината, так и рудника «Молибден» и рудника открытых работ ТВМК. Из подземных рудников Садонского комбината руду доставляют из бункеров поверхностного комплекса на обогатительную фабрику для получения концентрата. Одновременно в бункера поверхностного комплекса шахт руду и пустую породу подают вагонетками, создавая в атмосфере недопустимо высокую пылевую концентрацию, которая разносится повсеместно воздушными потоками. Кроме того, перевозимая автосамосвалами руда и порода осыпается на полотно дороги из кузова при транспортировки до места назначения, размалывается колесами движущегося транспорта и становится источником дополнительного запыления воздушного бассейна местности при долинных ветрах. Временные порывы горнодолинных ветров вторично взметывают ранее осевшую пыль на земной поверхности, одновременно ветер сдувает мелко фракционную силикозоопас-ную и токсическую пыль с поверхности перевозимой в автосамосвалах руды и породы, насыщая атмосферу твердофазной составляющей.
На карьерах и рудничных площадках для борьбы с пылью на автодорогах с щебеночным покрытием широко используется мокрый способ путем сооружения вдоль дорог водопровода с направленными на дорогу форсунками и распылителями разных типов. На поверхностном комплексе и дорогах для борьбы с пылью используют конусные водовоздушные форсунки конусного и зонтичного типов 03-1, ОК-1 м, эффективность таких оросителей выше, чем у чисто водяных из-за увеличения дисперсированности водяных капель и, следовательно, центров конденсации пылевых частиц. Однако срок эффективного действия полива водой летом не превышает 30 минут, а в зимний период такой способ не приемлем. Наиболее эффективным способом борьбы с пылью на щебеночных покрытиях является обработка их обеспыливающими материалами, обеспечивающая улучшение условий движения автомобильного транспорта и санитарно-гигиенических условий работы водителей, уменьшение износа транспортных средств и сохранение ровности покрытия.
Нормы расхода обеспыливающих материалов в каждом конкретном случае принимаются на основании опытной проверки в зависимости от интенсивности и состава движения, погодно-климатических условий и материала покрытий. При повторной обработке норму расхода обеспыливающих материалов уменьшают в два раза и проводят ее при появлении первых признаков пыле-образования. Для распределения органических обеспыливающих материалов применяют автогудронатор ДС-142, а также распределитель на базе БелАЗ-540. Обеспыливание щебеночных покрытий осуществляют двумя способами: пропиткой покрытия и смешением каменного материала на дороге. Пропитку покрытий обеспыливающими материалами рекомендуется применять при содержании, а смешение - при ремонте дороги. Участок дороги, предназначенный для обработки способом пропитки, в зависимости от его состояния профилируют автогрейдером с приданием требуемой ровности и поперечного профиля. Розлив органических обеспыливающих материалов проводят при температуре, обеспечивающей нормальное впитывание (табл. 2.2). Обеспылевание атмосферы при бульдозерных работах с помощью гидроустановок затруднительно из-за большой площади, подлежащей орошению, необходимости дополнительных поливочных машин, больших потерь воды и в связи с интенсивным испарением влаги с орошенных площадей и т.д. Поэтому для обеспылевания бульдозерных работ целесообразно оборудование бульдозера автономной гидрообеспылевающей системой, представляющей собой гидроустановку, компактно размещенную на бульдозере. Установка имеет два бака емкостью по 1,6 м3 каждый, из которых вода через самоочищающийся фильтр поступает к насосу марки 1СЦВ-45 и затем по высоконапорным прорезиненным шлангам с двух сторон поступает на водяную завесу. Водяная завеса представляет собой трубу диаметром 50 мм с шестью форсунками типа ФАП-1, установленными через равные промежутки. Баки заправляют водой из цистерны поливочных машин на базе БелАЗ-540. Емкость баков обеспечивает работу бульдозера в течение смены. Баки размещают на боковых площадках бульдозера и имеют скошенную форму, обеспечивающую свободный обзор машинисту через заднее смотровое стекло.
Подача воды к форсункам обеспечивается насосом, включение и выключение которого производится из кабины бульдозера без остановки машины. При работе шести форсунок с суммарным расходом воды 19,2 л/мин эффективность обеспыливания достигает 85 - 90 % [53].
При начальной запыленности воздуха на отвале 12,6 мг/м , конечная запыленность воздуха составляет 1,26 мг/м3, т.е. запыленность после орошения не превышает ПДК. Расход воды при этом равен 110 м3/смену.
Обычно при расчете ПДВ для бульдозеров и скреперов ориентируются на рекомендуемую многими литературными источниками интенсивность пылевыделения от этого оборудования, равную 250 мг/с. В связи с большим разнообразием моделей этой землеройной техники и условиям их применения предлагается дифференцированный подход к определению мощности пылевых выбросов на основе полученных аналитических выражений. Эти формулы строятся на предположении, что основной поток пылевыделения образуется в процессе сдува пылевых частичек ветровым потоком с образующейся поверхности призмы волочения при ее перемещении рабочим органом (лемехом, отвалом, ножом).
Оценка воздействия горно-технологического комплекса на геосферы региона
Отвалы вскрышных пород, хвостохранилища обогатительных производств и другие места размещения отходов являются мощным источником загрязнения окружающей среды. В настоящее время контроль за качеством окружающей среды в местах размещения таких отходов в России значительно отстает от контроля за процессом основного производства, где образуются отходы. Поэтому разработка механизма оценки воздействия отходов производства требует своего разрешения, поскольку объем выделений от них в окружающую среду - атмосферу, воду и литосферу весьма значителен. Для решения вопросов, связанных с контролем за качеством окружающей среды в местах размещения отходов, необходима разработка методик исследования объектов их размещения и воздействия на окружающую среду.
Контроль за миграцией загрязняющих компонентов от конкретного хранилища отходов осложнен тем, что в реальных условиях на каждом исследуемом участке приходится иметь дело со многими или несколькими видами твердых, жидких и газообразных эмиссий разного рода нерегулярно изменяющегося состава. Активность перехода загрязняющих компонентов в геосферу зависит от многих факторов: климатических, метеорологических, физико-химических свойств составляющих отходов, индивидуальной и кооперативной активности токсических веществ и т.д.
Комплексную оценку воздействия объектов размещения отходов на окружающую среду следует вести через коэффициент экологического воздействия (КЭВ) атмосферного воздуха, водной среды и почвы на участках размещения отходов.
Все виды контроля среды обитания осуществляются аналитическим методом по определению выбросов загрязняющих веществ, по результатам гидрогеологических режимных наблюдений и на основе санитарно-гигиенических методик, соответственно, воздуха, воды, почвы.
Расчет частных коэффициентов по отношению к каждой из природных сред (атмосфера, гидросфера, литосфера) основан на сравнении фактических концентраций ингредиентов, обладающих ярко выраженным токсическим действием в данном месте размещения отходов, с соответствующими пороговыми уровнями (ПДК, ПДС, ПДВ), а в случае отсутствия нормативных значений - со средним фоновым содержанием загрязняющих веществ.
При рассмотрении одного источника загрязнения, у которого на протяжении определенного времени коэффициенты распространения загрязняющих веществ условно постоянны, для расчета каждого частного КЭВ применимо выражение где a, b, с — коэффициенты, определяемые относительным преобладанием распространения загрязненности в зависимости от ландшафта и свойств вредных веществ.
Сопоставление коэффициентов экологического воздействия компонентов полигонов или накопителей позволяет получить в одинаковых единицах сравнительную картину воздействия на экологическую ситуацию и определить приоритеты при разработке природоохранных мероприятий для ликвидации или минимизации этого воздействия.
В целях экологической оценки района функционирования природно-технической системы окружающая среда - инфраструктура - горные разработки - социум эффективным методом является специализированная геоэко-логическя съемка. Однако проверить такие съемки в объемах, необходимых для статистически достоверных баз данных в сложившихся экономических условиях, не представляется возможным. Другой путь — моделирование. При этом наиболее важно принять такой методический прием который позволит при ограниченном натурном материале получить адекватную оценку состояния окружающей среды.
Специфической характеристикой горных экосистем является их замкнутость, изоляция при сильно расчлененном рельефе и пониженное барометрическое давление атмосферы. Воздушные и водные потоки, твердый сток и гравитационные структурные аномалии направлены внутрь системы, наиболее пониженные участки рельефа, долины ущелий, где аккумулируются водные, твердые потоки, и в значительной степени регулируются воздушные локальные течения, соответствуют в общем виде гидросети. В свою очередь, водотоки представляют собой дендрированную (разветвленную многопорядковую) систему, в которой весь сток в конечном итоге интегрируется в стволовой структуре - главной речной долине. Отслеживая снизу вверх по течению основных рек (Ардон, Фиагдон, Баксан, Уруп, Джоджора, Терек) вариации содержаний вещества-загрязнителя, можно дойти в каждом из приведенных водоемов до притока, выше устья которого в основной реке содержание повышается до фонового или выше. В большинстве случаев это означает, что» загрязнение приносится потоком по водотоку второго разряда - притоку [86]. Далее прослеживается содержание этого же вещества г вверх по притоку, вплоть до места его резкого понижения, соответствующего устью притока III порядка - шахтных и других стоков. На рис. 3.2 приведена схематическая план-схема гидросети І-ІІІ порядка.
Широкомасштабное опробование донных отложений обеспечивает оперативную разбраковку элементов гидросети на загрязненные и фоновые. При такой технологии обработки информационных данных в дальнейшем, при отсутствии существенных изменений в распределении техногенной» нагрузки на гидросферу, фоновые участки можно исключить из исследований, во много раз сокращая их объем.
Установив сеть опорных станций мониторинга, можно, иметь данные распределения загрязняющих веществ, адекватно отражающие уровень и характер химических загрязнений водных потоков любой долины и территорий горной экосистемы Большого Кавказа. Эти станции будут располагаться в устьях потоков разных порядков, в долинах которых имеются источники соответствующего загрязнения [87-90].
Переход от концептуального моделирования к формализованной автоматизированной модели связан с накоплением значительного объема количественной информации и систематизации приведенных ранее объектов, содержания наблюдений, включения в модель элементов изучения воздушного бассейна, материалов сети гидрохимического опробования и биологических исследований почв и растительности. Предложена новая форма по выбору и подбору критериев оценки состояния окружающей среды, параметров допустимых и нормированных нагрузок на объекты экосистемы, особенно при отсутствии разработанных ПДК.
Нейтрализация пыли на транспортных магистралях
Карьер «Мукуланский» имеет большую глубину и требует применения высокоманевренного транспорта - автомобильного. Отвалообразование - периферийное, внешнее. Транспорт руды автосамосвалами осуществляется до устьев рудоспусков (к концу обработки рудоспусков будет 12).
Ширина проезжей части автодорог -12 м. Расстояние транспортировки руды - 450-1100 м (при перепаде отметок забоя и пункта разгрузки 15 м.
Автомобильный транспорт представляет существенный источник загрязнения атмосферы карьера, поскольку автодороги являются самыми мощными пунктами интенсивного пылеобразования, а двигатели внутреннего сгорания - источниками выделения в атмосферу вредных и токсичных газов.
Временные автодороги (ширина проезжей части 6 м) на уступах являются самыми неблагоприятными зонами, где пылевой слой мелкодисперсной пыли легко переходит во взвешенное состояние под действием ветра и при движении транспорта. Как показали исследования, количество пыли на дорогах достигает 70 - 90 % от общего количества пыли в карьере, образуемой всеми источниками. Широко распространенный метод обеспыливания дорог путем гидроорошения малоэффективен из-за ограниченности времени действия, а пылеподавление хлористым кальцием, нефтью, топочным мазутом вызывает коррозию металлических узлов автомобилей и загрязняет нефтепродуктами руду и окружающую среду. Для пылеподавления на автодорогах нами было применено пылесвязы-вающее вещество - универсин, в соответствии с ВТУ-38-3028-75. Универсин поставляется в железнодорожных цистернах емкостью 50-60 т в готовом для применения виде. Он обладает незначительной водовымываемостью, нетоксичностью. Применение универсина позволило снизить запыленность воздуха до уровня норм на срок от 10 до 30 суток. Для обеспыливания автодорог универсином был использован метод розлива (распыления) вещества на поверхность покрытия автодорог в выходные дни или по специальным графикам при отсутствии движения автомобилей. Перед обработкой покрытия дороги универсином удаляется пыль и грязь. Перед розливом покрытие дорог должно быть сухим. Эксплуатация обработанных дорог допускается не ранее полного впитывания в покрытие: внекарьерных дорог- через 3 ч, внутрикарьерных - через 0,5 ч. После полного впитывания универсина рассыпают щебень крупностью 3-4 мм из расчета 0,5-0,6 м на 100 м полотна дороги. После обработки покрытие уплотняется движением автомобилей. При обнаружении запыленности воздуха на автодорогах выше санитарных норм производят повторную обработку дорог. Расход универсина для обработки покрытия составляет 2 л/м при первичной обработке и 0,5 л/м при повторном розливе. При первичной обработке длина участка обработки за 1 рейс составляет 1,25 км (2,5 км - на внутрикарьерных дорогах), при вто 142 ричной обработке — 5 км (10 км - на внутрикарьерных). Объем покрытия автодорог и расход универсина приведены ниже. Число поливочных дней в году - 230. При средней производительности поливочной установки УМП-1 20000 м7ч и максимальной сменной произво-дительности 9260 м /смену с обработкой дорог справится одна поливочная машина. Для подавления пыли на магистральных автодорогах были исследованы различные рецептуры с целью выбора такого состава, который отличался бы низкими материальными затратами, высокой скоростью смачивания, малой летучестью, незначительной растворимостью в воде, низкой температурой воспламеняемости, возможностью использования в зимнее время и не требующего сложной технологии при нанесении на полотно дороги. Были поставлены производственные эксперименты по утилизации отходов нефтеперерабатывающих заводов. Наиболее эффективной, отвечающей выдвинутым требованиям, оказалась смола АБ (ТУ-38-47), содержащая до 10 % поли-алкилбензолов, которая была впервые применена в практике пыленейтрали-зации на магистральных автодорогах в горных условиях. Удельный вес смолы 0,944 г/м3, содержание летучих не более 3 %, является побочным продуктом при производстве изопропилбензола.
Эксперимент проведен на длине автодороги по 1000 м влево и вправо от устья воздухоподающей шт 22 Архонского хвостохранилища ТВМК, покрытой щебнем, и на промплощадке Мизурской штольни Садонского СЦК. Отработку смолой АБ проводили при помощи оборудованной автоцистерны (рис. 4.1), на сливе которой смонтирована перфорированная труба по ширине машины. Всю ширину дороги поливочная машина охватывала за два заезда, т.е. туда и обратно. Перфорации подвергнута треть сектора трубы по периметру, по возрастающим размерам диаметра отверстий по концам от слива автоцистерны, или от входа смолы в перфорированную трубу. Три ряда отверстий, расположенных в шахматном порядке, обеспечивают достаточно равномерное покрытие полотна автодороги смолой АБ. Регулирование расхода смолы скоростью движения автоцистерны не рекомендуется из-за снижения качества нанесения покрытия. Равномерный расход смолы и качество ее нанесения достигается при помощи заслонки на сливе. Расход смолы ме-няется от 0,4 до 1 л/м с интервалом 0,2 л/м .
