Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ПРИРОДНЫХ СРЕД РАЙОНА БАКЧАРСКОГО ЖЕЛЕЗОРУДНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ (ТОМСКАЯ ОБЛАСТЬ)

Шайхиев И.Р. 1
1 ОАО "Томскгазстрой"
В настоящее время ввод Бакчарского месторождения в эксплуатацию приведет к значительным изменениям состояния геологической среды. Состояние геологоразведочных работ, по геолого-экономической оценке, и начало промышленного освоения Бакчарского железорудного узла позволяют утверждать, что на данной территории имеет место быть формирование природно-техногенной системы на начальном этапе развития. Соответственно, имеется возможность её исследовать. На фоне этого возрастает ценность современной информации, характеризующей естественную своеобразную природную среду, особенно в труднодоступных районах. Цель работы: на основе полученной оценки эколого-геохимического состояния территории Бачарского района по данным комплексного изучения природных сред на начальной стадии развития природно-техногенной системы, связанной с предполагаемой отработкой Бакчарского железорудного месторождения обосновать выбор площадок геоэкологического мониторинга.Методы и виды исследований: нейтронно-активационный анализ, эмиссионо-спектральный полуколичественный анализ, атмогеохимические (отбор проб снегового покрова), литогеохимические (отбор проб почвенного покрова), гидрогеохимические (отбор проб поверхностных и подземных вод), гидролитогеохимические (отбор проб донных отложений), биогеохимические (изучение биосубстрата – волосы детей), радиогеохимические исследования (измерение мощности экспозиционной дозы, а также содержание U, Th и K).Результаты. На основе проведенных геохимических исследований и полученной геохимической характеристики природных сред (почва, пылеаэрозоли, донные отложения, поверхностные и подземные воды, биосубстрат), мы сможем оценить изменение состояния окружающей среды в районе предполагаемой отработки месторождения, используя эти данные для организации мониторинга.
железная руда.
месторождение
биосубстрат
поверхностные и подземные воды
донные отложения
пылеаэрозоли
почва
Эколого-геохимический мониторинг
1. Барановская Н.В. Закономерности накопления и распределения химических элементов в организмах природных и природно-антропогенных экосистем: автореф. дис….д-ра. биол. наук. – Томск, 2011. – 46 с.
2. Геохимия окружающей среды / под ред. Ю.Е. Саета, Б.А. Ревича, Е.П. Янина и др. – М.: Недра, 1990. – 336 с.
3. Глазовский Н.Ф. Техногенные потоки веществ в биосфере // Добыча полезных ископаемых и геохимия природных экосистем. – М.: Наука, 1982. – С. 7-28.
4. Копысов С.Г. Параметры экологически допустимой разработки Бакчарского железорудного месторождения // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. – 2011. - № 5. – С. 420-425.
5. Монголина Т.А. Геохимические особенности солевых отложений (накипи) питьевых вод как индикатора природно-техногенного состояний территории: автореф. дис…. канд. геол.-минерал. наук. – Томск, 2011. – 21 с.
6. Наркович Д.В. Элементный состав волос детей как индикатор природно-техногенной обстановки территории (на примере Томской области): автореф. дис. … канд. геол.-минерал. наук. – Томск, 2012. – 21 с.
7. Савичев О.Г., Базанов В.А., Здвижков М.А. Химический состав природных вод болотных ландшафтов с разной степенью антропогенной нагрузки // Проблемы поисковой и экологической геохимии Сибири: Матер. научной конф. – Томск, 2003. – С. 274-276.
8. Требования к мониторингу месторождений твердых полезных ископаемых / под ред. М.В. Кочеткова и др. – М.: МПР России, 2000. – 30 с.
9. Шайхиев И.Р. Геоэкологические проблемы освоения Бакчарского железорудного месторождения методом СГД // Известия Томского политехнического университета –Томск, 2013. – Т. 322, № 1: Науки о Земле. – С. 152-157.
10. Шайхиев И.Р., Рихванов Л.П. Эколого-геохимические исследования природных сред района Бакчарского железорудного месторождения (Томская область) // Известия Томского политехнического университета –Томск, 2015. – Т. 326, № 5. – С. 62-78.
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.


Библиографическая ссылка

Шайхиев И.Р. ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ПРИРОДНЫХ СРЕД РАЙОНА БАКЧАРСКОГО ЖЕЛЕЗОРУДНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ (ТОМСКАЯ ОБЛАСТЬ) // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 1-2. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=19954 (дата обращения: 01.12.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074