Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

GEO-ECOLOGICAL MONITORING OF NATURAL ENVIRONMENT OF THE IRON ORE DEPOSIT BALCHAR (TOMSK REGION)

Shaykhiev I.R. 1
1 JSC «Tomskgazstroy»
1090 KB
Currently entering Bakchar field commissioning will lead to significant changes in the geological environment. Condition exploration of geological and economic assessment, and the beginning of the industrial development of iron ore Bakchar site suggest that this area is the place to be the formation of natural and man-made systems at an early stage of development. Accordingly, it is possible to explore. Against this background, it is increasing the value of modern information characterizing the natural kind of environment, especially in remote areas. The need to perform a full evaluation of the current geo-ecological state of the environment in the Bakcharsky iron ore deposit, the identification of major natural and man-made factors shaping the ecological and geological setting of the study area and involved in the commercial development of resources, determine the relevance of the research.Objective: Based on assessment of environmental and geochemical status of the territory according to district Bacharskogo a comprehensive study of natural environments at the initial stage of development of natural and man-made system associated with the proposed working off Bakchar iron ore deposit to justify the siting geoekologicheskogomonitoringa.Methods and types of research: neutron activation analysis, emission spectral semi-quantitative analysis, atmogeochemical (sampling of snow cover), Lithogeochemical (soil sampling), hydrogeochemical (sampling of surface and groundwater), gidrolitogeohimicheskie (sampling of sediments) biogeochemical (study biosubstrate - children´s hair), radiogeochemical studies (measurement of the exposure dose, and the contents of U, Th and K).Results. On the basis of geochemical studies and obtained geochemical characteristics of natural environment (soil, dust aerosols, sediments, surface water and groundwater, biosubstrates), we can estimate the change of the environment in the vicinity of the proposed mine development and use of these data for monitoring organization.
iron ore.
deposit
biological substrates
surface water and groundwater
sediments
dust aerosols
soil
Ecological-geochemical monitoring
При разработке Бакчарского железорудного месторождения и других, связанных с ним, объектов хозяйственной деятельности перед нами будет представлена сложная природно-техногенная система, содержащая, как правило, ряд источников антропогенного воздействия на окружающую (в т. ч. геологическую) среду.

Территория изученной части Бакчарского месторождения Бакчарского района, рассматривается как первоочередной объект отработки, который по большинству геоэкологических и медико-биологических показателей находится на стадии начального освоения, что в целом определяет ее удовлетворительное эколого-геохимическое состояние с развитием только очагов локального нарушения геологической среды и воздействия на ее компоненты на участках начального хозяйственного освоения.

В период с 2006 по 2008 год нами были выполнена оценка эколого-геохимического состояния природных сред Бакчарского железорудного узла на стадии начального освоения железорудного месторождения (начальная стадия формирования природно-техногенной системы). (Рис. 1, рис .2)

Рис. 1. Карта-схема геоэкологических исследований Бакчарского района

Рис. 2. Карта-схема геоэкологических исследований территории Бакчарского железорудного узла: А) Западный участок; Б) Полынянский участок;

Комплексное геохимическое исследование природных сред показало, что по всем изученным параметрам (пылеаэрозоли, геохимическим параметрам поверхностных, подземных и грунтовых вод, почв, донных отложений, биосубстратов) их показатели не превышают аналогичные показатели по Томской области, России и в мире, что в целом позволяет нам отнести изученную часть территории к условно фоновому району.

По величине суммарного показателя загрязнения территория Бакчарского района характеризуется следующим образом: Полынянский участок – 58,2, Западный участок – 84,23 и населенные пункты – 96,87, что, в соответствии с градацией [2] (суммарный показатель загрязнения от 64 до 128), говорит о незначительно уровне пылевого загрязнения, находящимся ниже уровня для России. Величина пылевой нагрузки является низкой (1,7 мг/м2*сутки), в сравнении со средней пылевой нагрузкой по России (2,5 мг/м2*сутки) [10].

Почвы Западного участка железорудного узла более обогащены химическими элементами (кроме Sb, Au, Eu, Lu) по сравнению с Полынянским участком и Бакчарским районом в целом. Например, в них в 1,6 раз больше содержание Ba, в 1,4 раза содержание Fe при сравнении Западного и Полынянских участков. В целом в почвах Бакчарского района минимальное превышение над геохимическим кларком ноосферы [3] составляет минимальное для La – 2,45, максимальное – 12,06 раз для Ba.

Донные отложения рек района характеризуется повышенным содержанием Cr, Co, Br, Hf относительно их содержания в Байкальском иле (Индекс – БИЛ-1, ГСО – 7126-94, далее БИЛ-1). Основной вклад в накопление элементов в донных отложениях вносят: Cr (Кк – 1,9), Hf (Кк – 1,89). Специфика донных отложений рек Бакчарского района определяется низким показателем относительно концентрации естественных радиоактивных элементов в БИЛ-1, что объясняется природными факторами.

Исследование поверхностных вод показало, что по показателю рН состав вод изменяется от 6,6 до 7,5, общая минерализация колеблется от 250 до 567 мг/л. В пробах вод рек западного участка содержание Cl– в значительной мере превышает аналогичные показатели в пробах водотоков Полынянского участка, в связи с отсутствием населенных пунктов в последнем, что может подтверждать положение о том, что хлор-ион является наиболее характерным показателем антропогенного загрязнения. Об этом говорилось в [7].

В подземных водах важным моментом является отсутствие аммония (NH4-), что говорит об отсутствии загрязненности подземных вод органическими веществами хозяйственно-бытовыми и промышленными стоками. Общая минерализация вод увеличивается (от 282 мг/л до 1290 мг/л) за счет Mg (от 3,66 до 48,8), HCO3 (от 160 до 695). Уменьшается содержание CO2 (от 66 до 18,4).

Проведенная работа по микроэлементной характеристике волос детей свидетельствует о чрезвычайно сильном различии в составе волос детей, проживающих в Бакчарском районе. Содержание в волосах редких, редкоземельных и радиоактивных микроэлементов оказывает определенное влияние на состояние здоровья населения [6].

Микроэлементная характеристика солевых образований из посуды свидетельствует о чрезвычайно сильном различии в составе питьевых вод, используемых населением. Содержание в питьевых водах редких, редкоземельных и радиоактивных микроэлементов оказывает определенное влияние и на состояние здоровья населения. Стоит также отметить содержание в питьевых водах As, значение которого выше значения в целом по Томской области. Учитывая, что руды месторождения высоко обогащены As, можно предположить, что это отражает их специфику. Такое воздействие также неблагоприятно сказывается на развитии и ассоциируется с сердечно-сосудистыми заболеваниями, нейротоксичностью и диабетом [1, 5].

Высоких значений радиоактивности почв в целом на Бакчарском месторождении не отмечается.

Необходимо отметить, что в литературе рассматриваются несколько вариантов способов разработки данного месторождения: карьер, скважинная гидродобыча, подземное выщелачивание [4]. Несомненно, что разработка месторождения железных руд любым из этих 3-х способов повлечет за собой изменения не только в окружающей среде.

Исходя из варианта отработки участка Бакчарского месторождения методом скважинной гидродобычи, геоэкологические проблемы которого подробно были рассмотрены в [9], нами, с целью выявления изменений, которые будут происходить в окружающей природной среде, предложена на весь период его отработки точка постоянного мониторинга, которая включает в себя изучение поверхностных и подземных вод, донных отложений, пылеаэрозольного загрязнения снегового покрова, почв, биосубстрат и радиационная характеристика (рис. 3) [8].

Рис. 3. Участки геоэкологического мониторинга в различных зонах

Зона I.

В нашем случае это будет участок первоочередной отработки месторождения, расположенный к юго-западу от пос. Бакчар. Его координаты: 56°59/25//с.ш. 82°01/45//в.д., 56°59/25//с.ш. 82°04/10//в.д., 56°58/00//с.ш. 82°01/45//в.д., 56°58/00//с.ш. 82°04/10//в.д. – непосредственно в зоне ведения работ и расположения технологических объектов (определяется природными геологическими и технико-экономическими факторами), которые будут влиять на изменение состояния недр и компонентов окружающей природной среды в пределах границ горного отвода.

Зона II.

Границы участка с востока на запад – от пос. Полынянка до пос. Чернышевка, с севера на юг – от пос. Чумакаевка до поисково-разведочной скважины 116. В границы участка попадают лицензионные участки Западный и Восточный (полынянский). Его координаты: 56°59/25//с.ш. 82°01/45//в.д., 56°52/05//с.ш. 82°15/00//в.д., 56°58/40//с.ш. 82°01/45//в.д., 57°02/35//с.ш. 82°05/30//в.д., 57°02/10//с.ш. 82°10/40//в.д. – в зоне существенного влияния разработки месторождения на различные компоненты геологической среды, которая устанавливается по распространению участков (площадей) активизации опасных геологических процессов под влиянием добычи полезного ископаемого. Они определяются гидрогеологическими условиями и особенностями системы отбора подземных вод, а также наличием или отсутствием системы обратной закачки дренажных вод.

Зона III.

Ее границы и площадь необходимо принять таким образом, чтобы в процессе мониторинга можно было проследить фоновые изменения состояния геологической среды, сравнить их с ее изменениями в зоне II и выделить те из них, которые связаны с разработкой месторождения, и те, которые определяются другими факторами. Участок предполагается расположить в районе пос. Большая Галка, который находится за пределами лицензионных участков в противоположном направлении по «розе ветров» (табл. 1).

Таблица 1

Геохимические показатели природных сред в рекомендуемой фоновой площадке (Зона III) для района предполагаемой отработки месторождения по состоянию на 2009 г. (мг/кг; кроме Na, Ca, Fe в мас. %)

Элемент

Природные среды

Солевые

отложения

(накипь)

Воло

сы

детей

Почва

Снеговой

Покров

Донные

отложения

Поверхностные

воды

Подземные

воды*

Na

0,89

0,58

0,94

18,8

Н.о.

893

822

Ca

1,9

0,67

1,7

40,47

6,66

214561

1850

Sc

13,3

10,1

14,9

0,0014

0,032

0,1

0,026

Cr

111,2

147,5

158,3

0,003

0,047

2,38

1,85

Fe

3,0

3,7

4,2

0,5

28,6

3205

88

Co

16,4

13,8

19,9

0,0007

0,008

27

1,54

Zn

0,0055

0,44

649

194

As

<п.о.

15,2

<п.о.

0,0018

0,06

2,8

<п.о

Br

47,5

7,5

8,9

0,06

0,12

1,72

24

Rb

75

72

113

0,0021

0,02

4,3

17

Ag

<п.о.

0,000003

0,0001

0,2

1,03

Sb

1,4

7,2

1,11

0,00006

0,001

1,36

0,19

Cs

4,9

4,5

6,2

0.00000348

0,0009

0,06

0,36

Ba

453

630

798

0,02

0,229

395

42

Sr

<п.о.

75

<п.о.

0,42

0,08

1079

26

Hf

6,0

4

11,8

0,000002

0,0012

0,08

0,16

Ta

1,51

1

1,2

0.0000004

0,0001

0,06

<п.о

Au

<п.о.

0,077

0,03

Н.о.

0,05

0,09

La

32,2

53,7

27,8

0,0000068

0,008

0,37

0,7

Ce

63,1

131,2

69,4

0,00000123

0,02

1,5

0,2

Sm

5,4

4,6

5,1

0.00000237

0,001

0,31

0,98

Eu

1,73

1,2

1,36

<п.о.

0,023

<п.о

Tb

0,87

0,71

1,21

0.000000831

0,0003

0,03

Yb

2,8

2,5

2,9

0.0000014

0,0006

0,04

0,11

Lu

0,48

0,33

0,4

0.000000616

0,00009

0,006

0,02

Th

9,0

7,3

11,4

0,0000047

0,002

0,12

0,04

U

3,2

2,8

3

0,0004

0,001

2,36

0,77

* за фоновые содержания приняты результаты анализа пробы подземной воды скважины № 3(скважина недалеко от с. Поротниково, глубина отбора 6 м). Уровень пылевой нагрузки составляет Pн=1,4 мг/(м2*сут); МЭД=10 мкР/ч.

Полученная геохимическая характеристика природных сред позволит оценить изменение состояния окружающей среды в районе предполагаемой отработки месторождения и использовать эти данные для организации мониторинга.

В связи с тем, что зона существенного влияния разработки Бакчарского месторождения будет со временем расширяться, ее размер необходимо уточнять по результатам ведения мониторинга.

Рецензенты:

Язиков Е.Г., д.г.-м.н., профессор, заведующий кафедрой геоэкологии и геохимии Томского политехнического университета, г. Томск;

Рихванов Л.П., д.г.-м.н., профессор кафедры геоэкологии и геохимии Томского политехнического университета, г. Томск.