Геоэкологическая оценка воздействия на окружающ

На правах рукописи

Тажетдинова Наиля Сергеевна

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ ПРИ ДОБЫЧЕ нерудных СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ТЕРРИТОРИИ АСТРАХАНСКОЙ ОБЛАСТИ

Специальность: 25.00.36 - геоэкология

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени

кандидата географических наук

Астрахань 2012

Работа выполнена на кафедре географии, картографии и геоинформатики Астраханского государственного университета

Научный руководитель:

кандидат географических наук, доцент

Иолин Михаил Михайлович

Официальные оппоненты:

Корнилов Андрей Геннадьевич

доктор географических наук, профессор

ФГАОУ ВПО НИУ «БелГУ», заведующий кафедрой географии и геоэкологии

Канищев Сергей Николаевич

кандидат географических наук, доцент

ВГИ ФГБОУ ВПО ВолГУ, доцент кафедры природопользования, геоинформационных и наноэкономических технологий

Ведущая организация:

Институт проблем экологии и недропользования АН Республики Татарстан

Защита состоится « 6 » апреля 2012 года в 8.00 часов на заседании специализированного совета ДМ 212.009.04 при Астраханском государственном университете по адресу: 414000, г. Астрахань, пл. Шаумяна, 1 ауд. 101.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Астраханского государственного университета.

Автореферат разослан « 5 » марта 2012 г.

Отзыв на автореферат (2 экземпляра, заверенных печатью) просим направлять по адресу: 414000, г. Астрахань, пл. Шаумяна, 1, АГУ, ученому секретарю диссертационного совета ДМ 212.009.04

Факс (8512) 52-49-92,

E-mail: miolin76@mail.ru

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат географических наук, доцент М.М. Иолин

Общая характеристика работы

Актуальность исследования. Геологическое строение Астраханской области обусловило образование и размещение на ее территории месторождений общераспространенных полезных ископаемых (ОПИ) и строительных материалов (СМ), получивших широкое применение в производстве и потому востребованных: гипсы, опоки, стекольные пески, керамзитовые и кирпичные глины, суглинки. Добыча полезных ископаемых открытым карьерным способом сопровождается негативным влиянием на все компоненты окружающей среды.

Актуальными задачами сегодня являются выявление зависимостей добычи минерального сырья от инженерно-геологических, гидрологических и экологических особенностей различных ландшафтных районов, геоэкологическая оценка глубины и масштабов воздействия на окружающую среду, разработка эффективных предложений по снижению негативного воздействия и рациональному использованию природных ресурсов, предложение оптимальной программы экологического мониторинга.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является выявление, оценка и анализ особенностей геоэкологического воздействия на окружающую среду при добыче общераспространенных полезных ископаемых и разработка универсальных природоохранных мероприятий. Достижение поставленной цели возможно при решении следующих задач:

Описать природно-климатические и ландшафтные условия нескольких типичных месторождений на территории Астраханской области.
Охарактеризовать залежи и условия проектной добычи основных типов месторождений общераспространенных полезных ископаемых.
Проанализировать и оценить воздействие открытой разработки месторождений на окружающую среду.
Выполнить интегральную комплексную оценку устойчивости состояния геосистемы при открытой разработке месторождений.
Разработать универсальные природоохранные мероприятия и оценить их эффективность с учетом инженерно-гидрогеологических и экологических условий месторождений.

Объектом исследований являются месторождения общераспространенных полезных ископаемых и строительных материалов: каменного гипса, опок, стекольных песков, кирпичных и керамзитовых глин и суглинков, а также технологические процессы их открытой добычи.

Предмет исследований – геоэкологическая оценка качественных и количественных характеристик воздействия карьерной разработки месторождений общераспространенных полезных ископаемых на компоненты ландшафта, применение новых информационных технологий и подходов для прогноза устойчивости экосистем.

Научная новизна. Систематизированы и проанализированы прогнозные результаты оценки воздействия на окружающую среду при разработке типичных месторождений общераспространенных полезных ископаемых в пределах различных природных ландшафтных зон на территории Астраханской области.

Выполнено геоэкологическое зонирование территории разрабатываемых месторождений с учетом воздействия на отдельные компоненты окружающей среды при карьерной разработке месторождений общераспространенных полезных ископаемых.

Сформирована картина воздействия на экосистему месторождений в пределах Астраханской области. Выявлены и оценены основные факторы неблагоприятного воздействия, их глубина и эффективность природоохранных мероприятий.

По результатам оценки и анализа воздействия на окружающую среду предложена оптимальная программа экологического мониторинга для каждого типа карьеров.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Закономерности, связанные с принадлежностью месторождений общераспространенных полезных ископаемых к различным природно-ландшафтным зонам и экологическим условиям.

Оценка и анализ воздействия проектной технологии открытой разработки месторождений на отдельные компоненты окружающей среды.
Интегральная оценка устойчивости геосистем к антропогенной нагрузке при разработке месторождений.
Комплекс универсальных природоохранных мероприятий и экономическая оценка их эффективности.
Разработка оптимальной программы экологического мониторинга разнотипных карьеров.

Практическая значимость. Приведенный в работе количественный и качественный уровень экологической нагрузки на компоненты окружающей среды при карьерной добыче общераспространенных полезных ископаемых на территории Астраханской области формирует общую и частную картину воздействия на экосистему в пределах основных ландшафтных зон региона, позволяя выявить и оценить основные факторы неблагоприятного воздействия. Предложены универсальные природоохранные мероприятия, направленные на минимизацию экологической нагрузки, обеспечивающие рациональное использование ресурсов и восстановление нарушенных экосистем.

Фактический материал, личный вклад автора и методы исследований. В диссертационной работе использовались предпроектные и проектные материалы по разработке месторождений общераспространенных полезных ископаемых в Енотаевском, Черноярском, Икрянинском и Ахтубинском районах, прошедшие государственную экологическую экспертизу в 2004 – 2011 гг., в которых автор принимал личное участие как разработчик.

При составлении прогнозных моделей и карт использовались компьютерные программы (Эколог версия 3.0, GMS версия 6.5, AutoCAD 2008, CorelDRAW12 Adobe Photoshop CS3), исходные данные по геоэкологической ситуации, номограммы, существующие методики и отчетность по мониторингу разработки месторождений.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международной научно-практической конференции «Международные и отечественные технологии освоения природных и минеральных ресурсов и глобальной энергии» (Астрахань, 2007, 2008гг.), международной научной конференции «Проблемы природопользования и экологическая ситуация в Европейской России и сопредельных странах» (Белгород, 2008, 2010 гг.), межрегиональной научно-практической конференции «Регионы нового освоения: экологические проблемы, пути решения» (Хабаровск, 2008г.), II международной научно-практической конференции «Геосистемы: факторы развития, рациональное природопользование, методы управления» (Краснодар, 2011 г.), III международной научно-практической конференции «Науки о Земле на современном этапе» (Москва, 2011 г.).

По теме диссертации опубликовано 12 статей, из которых четыре в журналах из перечня периодических изданий, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ, одна монография.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и списка литературы из 120 наименований. Содержание работы изложено на 145 страницах печатного текста и включает 41 рисунок, 8 таблиц.

Автор выражает глубокую признательность кандидату геолого-минералогических наук, доценту Курмангалиевой А.Р. и генеральному директору ОАО ПИ «Астрахангражданпроект» Ласточкину С.В. за ценные конструктивные советы, профессиональное сотрудничество и поддержку в процессе написания диссертации.

Глава 1. Ландшафтно-экологическая характеристика региона

Глава посвящена обзору физико-географических условий Астраханской области и оценке современного состояния экосистемы.

Природно-ландшафтные и геологические условия рассматриваемых типичных месторождений ОПИ и СМ приводятся по опубликованным и фондовым источникам следующих авторов: А.П. Панова (1979), Л.Ф. Кривко (1982), А.В. Белоновича (1985), Э.Я. Скосаревой (1998-2009), Ю.С. Чуйкова, Н.Н. Мошонкина (2000), Н.В. Челобанова (2003), Н.И. Воронина, Н.Н. Гольчиковой (2005), А.Н. Бармина, М.М. Иолина (2006, 2008, 2010).

В ландшафтной структуре области выделяют полупустынную, пустынную зоны и внутризональные ландшафтные районы, представленные пойменным и дельтовым ландшафтами.

Геологическое строение Астраханской области обусловило образование месторождений различных строительных материалов во всех ландшафтных зонах. Прикаспийская низменность совпадает с обширной Прикаспийской синеклизой, выполненной толщей осадочных пород огромной мощности до 10-12 км палеозойского, мезозойского и кайнозойского возраста. Повсеместно развиты пермские отложения, представленные нижним отделом и кунгурским ярусом (Р1k). Кунгурский ярус сложен мощной толщей хемогенных и органогенных осадков, обнажающихся на дневной поверхности в пределах гипсовых полей и выходов опок.

Нижнехвалынские образования (mQ

) представлены, в основном, суглинками буровато-коричневыми и тонкодисперсными шоколадными известковистыми глинами, которые являются кирпичным и керамзитовым сырьём мощностью до 10 м. Схема расположения действующих и перспективных месторождений общераспространенных полезных ископаемых Астраханской области представлена на рисунке (рис. 1).

Согласно почвенно-географическому районированию территория области находится в зоне светло-каштановых и бурых почв полупустыни и отнесена к Прикаспийской провинции светло-каштановых и бурых полупустынных почв, солончаковых комплексов, песчаных массивов и пятен солончаков. В Волго-Ахтубинской пойме и дельте выделяются все типы почв, от аллювиальных насыщенных луговых до болотно-иловатых.

Дана характеристика метеорологических условий и степени загрязнения атмосферы по четырем рассматриваемым районам. Наблюдается относительная стабильность климатического фона, включая степень загрязнения, по четырем рассматриваемым районам (табл. 1).

Таблица 1

Климатические характеристики рассматриваемых районов Астраханской области

Наименование показателя

Районы

Черноярс-кий

Ахтубинс-кий

Енотаевс-кий

Икрянинс-кий

Средняя годовая температура воздуха, Со

9,8

8,8

9,6

10,4

Среднегодовое количество осадков, мм

262

292

263

234

Среднегодовая скорость ветра, м/с

3,6

3,6

3,2

2,7

Максимальная скорость ветра, м/с

34,0

25

29

21-30

Среднее число дней с сильным ветром в году, дни

46

14

29

25

Продолжительность туманов за год, дни

44

44

48

47

Повторяемость инверсий в году, %

52

52

52

58

Степень загрязнения атмосферного воздуха, доли ПДК

0,27

0,36

0,34

0,34

Примечание. Климатические характеристики приводятся по данным Астраханского областного центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды" ГУ "Астраханский ЦГМС

Территория Астраханской области в гидрогеологическом отношении принадлежит Прикаспийскому артезианскому бассейну. В его пределах выделены водоносные горизонты современных аллювиальных и аллювиально-морских, хвалыно-хазарских, бакинских отложений и водоносные комплексы дочетвертичных отложений. Первые три горизонта залегают первыми от поверхности общей мощностью до 35 - 45 м. Из них пресными и слабо минерализованными являются воды аллювиального водоносного горизонта и линз хазарских песков. Все остальные водоносные горизонты и комплексы содержат солёные и рассольные воды.

Рис.1. Схема расположения действующих и перспективных месторождений общераспространенных полезных ископаемых Астраханской области (Атлас).

В целом, для области многими специалистами декларируется низкая способность к саморегуляции природных процессов, что определяет слабую устойчивость геокомплексов региона.

Глава 2. Типичные месторождения общераспространенных полезных ископаемых

В главе приводится обзор типичных месторождений общераспространенных полезных ископаемых и строительных материалов Астраханской области, описываются природно-экологические особенности каждого типа месторождений, дается принципиальная технологическая схема открытой разработки.

На территории области выявлено значительное количество месторождений общераспространенных полезных ископаемых: кирпично-черепичного сырья, опок, песка, гипса, поваренной соли.

К основным месторождениям общераспространенных полезных ископаемых (ОПИ) относятся: Каменноярское месторождение опок в Черноярском районе, Петропавловское месторождение кирпичного сырья и Баскунчакское месторождение гипса и стекольных песков в Ахтубинском районе, Косикинское месторождение керамзитовых глин в Енотаевском районе, месторождение кирпичных глин «Среднее» в Икрянинском районе.

Геоэкологическая оценка воздействия добычи минерального сырья на окружающую среду начинается с анализа природно-экологических особенностей месторождений, т.е. существующего состояния в районе работ. К природно-экологическим особенностям месторождений относится административное положение горного отвода, геоморфология, геология, гидрогеология месторождений, удаленность от водотоков, состояние животного и растительного мира затрагиваемых территорий, что определяет природоохранные условия при добыче минерального сырья.

Рассматриваемые месторождения расположены в различных ландшафтных зонах: Каменноярское, Баскунчакское месторождения - в районе полупустынь; Петропавловское, Енотаевское месторождения – в Волго-Ахтубинской пойме, месторождение Среднее – на границе района западно-подстепных ильменей и дельты р. Волги. Месторождения приурочены либо к пойменным и надпойменным террасам (Каменноярское, Петропавловское и Енотаевское месторождения), либо к карстовым полям (Баскунчакское месторождение), либо к бэровским буграм (месторождение Среднее). Близкое залегание минерального сырья к поверхности является благоприятным горнотехническим условием для открытой карьерной добычи во всех пяти случаях.

Принадлежность к пойменным и надпойменным террасам, близость рыборазводных прудов требует особого режима хозяйствования в водоохранной зоне в связи с возможным косвенным влиянием, вызванным изменением поверхностного стока, перемещением областей питания и разгрузки подземных вод, вероятным изменением химического состава вод.

Добыча строительных материалов сопряжена с изменением рельефа, нарушением почвенно-растительного покрова, исключением затрагиваемой территории из стаций возможного обитания животных на период производства работ, что немаловажно для пойменных территорий. Занимаемые горные отводы рассматриваемых месторождений представлены низко продуктивными сбитыми пастбищами, в связи с чем, существенного негативного воздействия на растительный покров при разработке этих месторождений не ожидается. Участки месторождений являются местом постоянного обитания лишь некоторых распространенных видов пресмыкающихся, грызунов и насекомых, что снижает нагрузку на биотопы.

Глубина отработки запасов минерального сырья зависит от гидрогеологических условий территории. Дренаж подземных вод и добыча из-под воды ведут к удорожанию работ (Баскунчакское месторождение), проблеме утилизации сточных вод из-за высокой минерализации (месторождение Среднее), возрастанию вероятности загрязнения подземных вод. В связи с этим, немаловажным является определение безопасной максимальной глубины отработки месторождения до прогнозного уровня подземных вод.

Административное положение карьеров относительно заводов-потребителей сырья и жилой зоны определяет необходимость создания функциональной инфраструктуры карьера. Примеры размещения горных отводов на фоне космоснимков по отдельным разрабатываемым карьерам представлены на рисунках 2-3.

Рис.2. Схема размещения горного отвода Баскунчакского месторождения гипса и стекольных песков на фоне космоснимка

Для всех рассматриваемых месторождений технология разработки включает в себя четыре этапа производства работ: подготовительные работы, вскрышные и добычные работы, рекультивацию с использованием однотипного

набора техники и авто- и водного транспорта.