Формирование техногенных ландшафтов районов расположения

Министерство общего и профессионального образования

Российской Федерации

Санкт-Петербургский Государственный горный институт им. Г.В. Плеханова

 (технический университет)



КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине             «Геохимия окружающей среды»                   

                                              (наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Тема:    Формирование техногенных ландшафтов районов расположения 

                                   горно-обогатительных  комбинатов       





Автор: студент гр. __________           ___    /Коржиков Д.Ю./

                                                                                             (подпись)                                   (Ф.И.О.)



ОЦЕНКА:  ___________

Дата:  ________________

ПРОВЕРИЛ

Руководитель проекта: доцент                                      /                      /			



Санкт-Петербург

2000 год


Содержание.

Содержание курсовой работы……………………………………………стр.2

1.Аннотация……………………………………………………………….стр.3

2.Общие сведения о промышленном объекте………………...…………стр.5

3.Природные и техногенные ландшафты………………………………..стр.10

4.Техногенные ореолы и потоки загрязнения…………………………...стр.11

5.Процессы техногенной метаморфизации состава вод и пород………стр.20

6.Библиографический список…………………………………………….стр.23

Приложение 1……………………………………………………………...стр.24

Приложение 2……………………………………………………………...стр.25

Приложение 3……………………………………………………………...стр.26





























1.Аннотация.

В представленной курсовой работе рассмотрена территория горно-промышленного комплекса “Фосфаты”, ведущего разработку Егорьевского месторождения фосфатов.

Указаны и охарактеризованы специфические виды техногенного ландшафта, характерные для данной территории.

Показано, что в районе расположения данного горного предприятия формируются два основных гидрохимических и пять литохимических ореолов загрязнения. Для всех ореолов рассчитаны коэффициенты контрастности и установлено, что наиболее контрастным из геохимических ореолов является ореол на правом берегу реки Натынки (в районе хвостохранилища ПКОФ), с превышением коэффициента суммарного загрязнения в 237 раз.  Другой обширный геохимический ореол образовался на левом берегу (расположен он вокруг целого комплекса объектов: действующих хвостохранилищ рудопромывки и флотации, старых хвостохранилищ, отстойников, накопителя оборотной воды). Здесь наблюдается  суммарный коэффициент контрастности 262. Для литохимического ореола на территории сельскохозяйственного освоения и  в районе хвостохранилища рудопромывки и старых хвостохранилищ рассчитано превышение фоновых значений по фторидам ,  фосфатам ,  титану.

Рассчитаны насыщенности сточных вод основными загрязняющими компонентами и сделаны выводы о возможности протекания процессов осаждения этих компонентов.

Также составлены карты ландшафтов и ореолов загрязнения расположенных на территории предприятия. 







Abstract

The phosphate occurence Egorevskoye is situated not far from town Voskresensk in Moscow region of Russia. 

Phosphate mining is exert specific influence to environment. The tailing storehouses are creating the largest part of contamination of the underground water, surface water and terrain of this area. Faulting of tailing storehouse wall was the reason to formation a stream of pollution towards Ostashevka village. The largest part of contamination of the atmosphere are creating by the tubes of  the mill.

At this work described an ecology situation near phosphate occurence and shows the level of influence to the environment. Also a map of soiling and pollution has been compiled.































2.Общие сведения о промышленном объекте .

           Подмосковное производственное объединение “Фосфаты”  разрабатывает Егорьевское месторождение фосфоритов.

Егорьевское месторождение расположено на юго-востоке Московской области.  

Рельеф  территории вне зоны техногенных преобразований водно-ледниковый пологоволнистый. Высотное положение определяется отметками 117-160 м. Более чем на 30 % территории естественный рельеф нарушен в связи с отработкой месторождения открытым карьерным способом и намывом отходов обогащения. Большая часть отработанных участков карьера спланирована и рекультивирована.

По территории месторождения протекает река Натынка с площадью водозабора 85,5 км2, левый приток реки Москвы.

На территории, не подвергшейся техногенным  изменениям, встречаются подзолистые, дерново-подзолистые и серые почвы, характеризующиеся низким pH и малым содержанием органических веществ. В качестве искусственных почв (на территории рекультивации) нанесен слой глауконитовых песков.

В климатическом отношение месторождение находится в зоне умеренно-континентального климата, под воздействием воздушных масс Арктического и Атлантического бассейна.

Среднегодовая температура района  +3,8°С, средняя продолжительность безморозного сезона составляет 130 дней. Высота снежного покрова достигает 3 м. Преобладают ветры северо-западного направления при их скорости 3,1 м/с . Среднегодовое количество осадков 674 мм.           

В геологическом строении Егорьевского месторождения фосфоритов принимают участие отложения юры, мела, неогена, антропогена. Продуктивные горизонты связаны с фосфоритовой серией волжского яруса верхней юры, состоящей из двух пластов полезного ископаемого: нижнего – «портланд», верхнего – «рязань» и залегающего между ними пласта глауконитовых пород. Фосфоритовые пласты залегают на келловей-оксфордских глинах верхней юры, мощностью до 30-35 метров, чёрных, слюдистых, с включением большого числа кальцитовых раковин.

Нижневолжский продуктивный фосфоритовый слой «портланд»,  представляет собой плиту, состоящую из желваков фосфоритов, фосфоритовых ядер, кальцитовых ростров белемнитов, сцементированных фосфатно-кальциевым цементом.

Слой «портланд» перекрывается слоем «аквилон», представленным фосфатизированными тёмно-зелеными глауконитовыми супесями.

Залегающий выше верхнеюрский эксплуатационный слой включает в себя ауцелловый фосфоритный слой серовато-зеленого цвета и фосфоритную плиту чёрного цвета. Фосфориты Егорьевского месторождения относятся к глауконитовой разновидности низкофосфатных фосфоритовых конкреций, содержащих 10,5 - 18,5% P2O5. 

Породы фосфоритовой серии перекрываются отложениями валанжинского яруса нижнего мела, представленными буровато-серыми песчано-глинистыми породами, содержащими железисто-оолитовые зерна фосфоритов и толщей кварцевых слабослюдистых песков.

Выше залегают невыдержанные по простиранию кварцевые, слабослюдистые пески неогена, перекрывающиеся отложениями антропогена флювиогляциальными и аллювиальными песками, моренными суглинками, болотными отложениями.

В районах карьеров и хвостохранилищ в геологическом разрезе присутствуют техногенные отложения, представленные насыпными и намывными породами.

Насыпные породы образуются в результате складирования в отвалы вскрышных пород. 

Намывные породы, являясь отходами обогащения фосфоритовой руды, представляют собой механические примеси и химические осадки, насыщенные концентрированными токсичными растворами, складируются на территории хвостового хозяйства. 

В качестве примера геологического строения промплощадки  приведем схематический разрез хранилища рудопромывки (рис. 1).

Вся промплощадка Егорьевского месторождения занимает площадь  3,72 км2 . 

Основными видами производственной деятельности  объединения “Фосфаты” является добыча фосфатов, обогащение и переработка их в кормовые обесфторенные фосфаты (ПКОФ). По направлению деятельности  предприятие делится на производства по добыче  и производства по их  переработке.

Добыча фосфатов производится открытым способом – карьером вскрывающим  юрский водоносный горизонт.  Координаты карьера (1200;250) (координаты указаны согласно инженерно экологической план– схеме (приложение 1) и отсчитаны от левого нижнего угла)  и его площадь 0,23км2.

На территории промплощадки производства по переработке ПКОФ и обогащение полезного ископаемого располагаются  следующие объекты:

здание обогатительной фабрики рудопромывки (350;1150) и S=0.72*    

*10-2км2, (7)(номер объекта на инженерно экологической план–схеме (приложение 1)

здание обогатительной фабрики флотации (180;1130) S=1.4*10-2км2,(8),

котельни (270;1000)  1.5*10-2км2  (170;1620) 1,4*10-3км2, (3,10)

здание ПКОФ  (350;1730), 1,62*10-2км2 ,(1),

с-з                                                                                                 ю-в







              1  ,                       2 ,                        3 ,                         4 ,                         5          

Рис. 1. Схематический разрез хранилища рудопромывки.

1 - глины ( Jз cl-ox) , 2-фосфориты ( Jз v) , 3 - насыпные пески , 4 - суглинки , 5 -намывные пески.


теплица (70;1620) S=2,7*10-3км2,

также на территории есть хвостовое хозяйство, состоящее из: хвостохранилищ флотации, рудопромывки и старых, накопителя оборотной воды, отстойников. С общей площадью 0,24 км2,

железные дороги.

Всю эту информацию отражает инженерно экологическая план–схема (приложение 1).

Технологическая схема производства изображена на рис.2				



Карьер

руда

Обогатительная фабрика

(дробление, грохочение,

рудопромывка)

эфеля

Хвостохранилище

рудопромывки





Пустые

породы

эфеля



концентрат

Обогатительная фабрика

 (флотация)



Отвал 

пустых пород





концентрат



шламы



Производство кормовых

обесфторенных фосфатов 

Хвостохранилище

ПКОФ

Хвостохранилище

флотации





Фосфорные

удобрения





Потребители



Рис.2.Схема процесса добычи и переработки фосфоритов, а также образования отвалов отходов производства.



 

3.Природные и техногенные ландшафты.

Ландшафт – основная единица физико-географического районирования –  генетически единая территория с однотипным рельефом, геологическим строением, климатом, общим характером поверхностных и подземных вод, закономерным сочетанием почв, растительных и животных сообществ.

Техногенный ландшафт – изменённый или искусственно созданный человеком на природной основе ландшафт, природное равновесие в котором постоянно поддерживается человеком.

Элементарный ландшафт – это определенный элемент рельефа, сложенный одной породой или наносом, на протяжении которого сохраняется определенный тип почвы, и покрытый в каждый отдельный момент своего существования определенным растительным сообществом.

Согласно этим определениям на данной территории можно выделить как природные, так и техногенные ландшафты. 

           К техногенным ландшафтам можно отнести:

		Территорию ПКОФ (1) и его хвостохранилище (2) –это техногенный горно-промышленный элювиальный ландшафт.

		К востоку от хвостохранилища размещается пастбище (27)  - это техногенный агро ландшафт.(биогенный).

		Территория болот техногенного происхождения (18) -- это техногенный супераквальный ландшафт. Основное направление потоков загрязнения к реке Натынке и оз.Круглое. (абиогенный).

		Территория обогатительных фабрик и хвостового хозяйства (8,7,11,12, 13,15,14,16,17) – пустынный техногенный абиогенный ландшафт с     нулевой продуктивностью. Это территория, на которой складируются  отходы производства и наблюдаются физико-химические,    коллоидные, техногенные           (трубопроводы) миграции элементов.   

			С/х рекультивации (20) -  это техногенный агро-элювиальный ландшафт (биогенный). Литохимический поток загрязнения.

		Лесохозяйственные рекультивации (21) техногенный лесохозяйственный элювиальный ландшафт. (биогеный).

		Рекреационная рекультивация (22) - техногенный реакреционный элювиальный  ландшафт. (биогеный).

		Территория карьера, вырубки лесов,отвалов (24,25,26,19) - техногенный горно –промышленный элювиальный ландшафт . (абиогеный).

		Река Натынка –техногенный аквальный ландшафт. Сюда относятся все потоки загрязняющих веществ, образуя литохимический ореол загрязнения. 

	 Природным ландшафтом является: лес (23)-  природный лесной элювиальный ландшафт. (биогенный)

Наглядную картину можно посмотреть на карте-схеме ландшафтов. (Приложение 2).



4.Техногенные ореолы и потоки загрязнения.

Ореолы – это участки площадного загрязнения, которые классифицируются  на:  литохимические (верхние слои литосферы), гидрохимические (подземные и поверхностные воды) и атмохимические (воздушный бассейн).

Потоки – это участки линейной формы с концентрациями загрязняющих компонентов во много раз превышающих фоновые значения или ПДК.

Ярко выраженные нарушения и загрязнения района исследований отображены в таблице 1.





Таблица1.

Источники воздействия на природную среду в районе АО “Фосфаты”.

Ресурсы

Нарушения

Координаты

Загрязнения

Координаты

Водные 

Затопление (болото)

Образование озера на территории бывшего карьера

Осушение (водозабор) 



800;1220



1910;1520

1900;1400

Ореолы, потоки загрязнения в подземных водах и поверхностных водах  



Земельные 

Выемки (карьер) 

Насыпи (отвал )

Дамбы ,хранилище и отстойники

Болота 

Застройка 

С/х рекультивация

1100;240

1100;130



1300;1000

1100;1430

1990;1130

Эфеля от рудопромывки 

Шламы от флотации 

Загрязненная супесь с/х  рекультивации

1170;1100



1230;750

1990;1130



Воздушные 

Аэродинамические 

350;1730

350;1150

200;1150

300;1200

Выбросы вредных  веществ 

350;1730

200;1150

350;1150

Биота 

Фитоценотические 

(рубка леса , деградация  растительности).

Зооценотические (распугивание, уничтожение жив.)

1990;1130

1800;800

160;900



1140;330

Механические  и  химические загрязнения 





4.1  Атмохимические ореолы.

Формирование атмохимических ореолов загрязнения вызвано газо-пылевыми выбросами в приземные слои атмосферы обогатительными фабриками и ПКОФ сернистого ангидрита, фосфорной пыли, фтористого водорода, а также переносом песка и пыли с территории хвостового хозяйства. Протяженность атмохимических ореолов загрязнения  в районах обогатительных фабрик и ПКОФ  до 10 км, и выходит за границы предложенной топографической основы.



            4.2 Гидрохимические ореолы.

            Хвостовое хозяйство обогатительных фабрик  включает в себя пять   хвостохранилищ, два из которых являются заполненными (старые хвостохранилища 11,12), к действующим относятся: хвостохранилище 14 – рудопромывочной фабрики, хвостохранилище ПКОФ 2, хвостохранилище флотационной обогатительной фабрики 15; отстойники 16,17, накопитель оборотной воды 13 (нумерация согласно план-схеме (приложение 1)). Площади и координаты всех основных источников загрязнения указаны в таблице 2.

Территория хвостового хозяйства расположена на отвалах отработанного карьера. Отходы обогащения намываются на насыпные песчаные отложения в виде пульпы. В течение 7-12 суток после сброса в хвостохранилищах намывные грунты преобразуются в осадок, а сточные воды попадают в систему водооборота, утечки из которой вследствие высоких фильтрационных способностей насыпных и намывных отложений и отсутствия изоляции дна и стенок хранилищ составляют до 75%.

 									Таблица 2

Площади и координаты основных источников 

загрязнения исследуемого района.

Источник загрязнения

Координаты, м

Площадь, м2*



X

Y



Хвостохр. Флотации (15)

1230

760

52500

Хвостохр. Рудопром (14)

1180

1090

62500

Хвостохр. ПКОФ (2)

620

1710

21250

Старое хвостохр. (11)

570

980

23750

Старое хвостохр. (12)

590

760

28750

Накопитель оборотной воды(13)

860

800

52500



*– площади вычислены методом точечной палетки.

Основными загрязняющими  грунтовые воды компонентами на расмотреной территории  являются  соли смоляных и жирных кислот , сульфаты ,фосфаты и кальций. Утечки из старых хвостохранилищ  отсутствуют, есть только инфильтрация атмосферных осадков. 

На участках инфильтрации сточных вод флотационной фабрики в перечень основных загрязнителей добавляются нефтепродукты. Загрязнение органическими реагентами связано с флотореагентами.  Наибольшую опасность для загрязнения природных вод представляет фильтрация сточных вод из хвостохранилищ расположенных на берегу реки Натынки и оз.Круглого. В местах загрузки сточных вод в реку  состав речных вод практически адекватен составу дренажных  вод. 

Наибольшее контрастное загрязнение подземных вод наблюдается в районе шламонакопителя ПКОФ, дренажные воды которого богаты высокими концентрациями органических веществ, фторидов, фосфатов.

В следствие плохой изоляции дна и стенок хранилищ жидких отходов происходит инфильтрация сточных вод за пределы хранилища . При рассмотрении загрязнения в подземных водах в следствие выщелачивания и растворения твердых отходов атмосферными осадками и их инфильтрации в подземные воды . В рассмотренном случае контуром гидрохимического ореола загрязнения служит изолиния со значением коэффициента суммарного загрязнения равного единице.

 Коэффициенты контрастности гидрохимических ореолов и потоков загрязнения определяют для каждого загрязняющего компонента относительно значений ПДК (Ккпдк ) и фоновых значений (Ккф).

                                                       Ккапдк=Са/ПДКа                                  (4.2.1) ;      

                                                                   Ккаф=Са/Сфа                                                             (4.2.2);          

Где в формулах (4.2.1) и (4.2.2) применяются обозначения:

Са – концентрация компонента А в загрязненных водах (мг/л; мг-экв./л  для общей жесткости );

ПДКа  - ПДК для компонента А (мг/л; мг-экв./л );

Сфа – фоновая  концентрация компонента А (мг/л; мг-экв./л).

Все эти значения  (Сфа , С а ,  ПДК а ) даны в таблице 3.

					                                            	                                     Таблица 3.

Концентрация загрязняющих компонентов в подземных и поверхностных

водах, их фоновые значения и ПДК (мг/л)

Место 

Отбора

Проб

Cl

SO4

Ca

Mg

Общая

жестк

F

P

Солярные

Масла

Соли смоляных

кислот 

PH

ПДК

350

500

*

*

7,0

1,5

3,5

0,05

2,0

-

Фон

7,4

141

6,2

9,7

1,1

0,85

0,1

0,0001

0,01

-

Хвостохр.

Флотации

575

970

410

250

42,3

8,2

10

3,5

350

7,5

Хвостохр.

Рудопром

360

1060

510

240

45,5

9,2

15

0,5

150

7,0

Старые

Хвостохр

250

590

260

120

23,0

4,0

8

0,001

56

-

Скв.1

400

985

490

250

45,3

8,8

12

1,1

280

-

Скв.2

200

610

400

180

35,0

4,3

5,4

0,1

25,4

-

Скв.3

120

490

290

102

23,0

2,7

2,9

0,01

3,7

-

Скв.4

75

330

200

85

17,1

1,8

1,5

0,005

1,5

-

Скв.5

45

260

160

48

12,0

1,2

0,7

0,001

0,5

-

Скв.6

70

160

90

57

9,25

1,5

2,5

0,005

25

-

Скв.7

220

600

230

165

25,3

3,5

1,2

0,5

68

-

Скв.8

75

230

100

65

10,4

1,5

1,7

0,05

30

-

Скв.9

120

490

230

120

21,5

2,2

3,5

0,005

25

-

Хвостохр.

ПКОФ

1115

3590

1230

250

82,3

14

18

0,01

400

-

Скв.10,

10а,10б.

250

500

330

65

21,9

1,4

6,5

0,005

10

-

Скв.11

535

1530

760

120

48,0

5,0

6,3

0,005

180

-

Скв.12

302

650

320

58

20,8

2,2

3,2

0,005,

30

-



Общую жесткость рассчитывают в ( мг-экв./л ) по формуле :

                                          Сож.=[Ca2+]/20+[Mg2+]/12                               (4.2.3);

    (ПДКож=7мг-экв./л) .

Оценка степени загрязнения подземных и поверхностных вод производится по суммарному коэффициенту загрязнения вод , который можно рассчитать по формуле :

Кз= Кпдккcl+Кпдккso+Кпдккож+Кпдккp+Кпдкк +Кпдккс.к.+Кпдккс.с.                     (4.2.4);

Таблица 4.

Коэффициенты контрастности и суммарного загрязнения

гидрогеохимических ореолов и потоков (относительно ПДК)

Место от-бора проб

Cl

SO42-

ОЖ.

F

P

Соляр.

Масло

Соли смол. к-т

КΣ

Хвостохр.

Флотации

1,64

1,94

5,90

5,47

2,86

70,0

175,0

262,81

Хвостохр.

Рудопром

1,03

2,12

6,50

6,13

4,29

10,0

75,0

105,07

Старые

Хвостохр

0,71

1,18

3,29

2,67

2,29

0,02

28,0

38,16

Скв.1

1,14

1,97

6,48

5,87

3,43

22,0

140,0

180,89

Скв.2

0,57

1,22

5,0

2,87

1,54

2,0

12,7

25,9

Скв.3

0,34

0,98

3,29

1,8

0,83

0,2

1,85

9,29

Скв.4

0,21

0,66

2,37

1,2

0,43

0,1

0,75

5,72

Скв.5

0,13

0,52

1,71

0,8

0,2

0,02

0,25

3,5

Скв.6

0,2

0,32

1,32

1,0

0,71

0,1

12,5

16,15

Скв.7

0,63

1,2

3,61

2,33

0,34

10,0

34,0

52,11

Скв.8

0,21

0,46

1,49

1,0

0,49

1,0

15,0

19,65

Скв.9

0,34

0,98

3,07

1,47

1

0,1

12,5

19,46

Хвостохр.

ПКОФ

3,19

7,18

11,76

9,33

5,14

0,2

200,0

236.8

Скв.10,

10а,10б.

0,71

1,0

3,13

0,93

1,86

0,1

5,0

12,73

Скв.11

1,53

3,06

6,86

3,33

1,8

0,1

90,0

106,68

Скв.12

Колодец

0,86

1,3

2,98

1,47

0,91

0,1

15,0

22,62





Рассчитанные значения Кпдкк  по 12 скваженам  и всех хвостохранилищ приведены в таблице 4. А коэффициенты контрастности по фоновым концентрациям приведены в таблице 5. 

Таблица 5.

Коэффициенты контрастности и суммарного загрязнения

гидрогеохимических ореолов и потоков (относительно фона)

Место отбора проб 

Cl

SO4

Общая жестк.

F 

P

Соляр.масло  

Соли смол.  к-ты 

КΣ

Хвостохр.

Флотации

77,7

6,88

10,6

9,65

100

35000

35000

70205

Хвостохр.

Рудопром

48,65

7,45

11,7

10,82

150

5000

15000

20229

Старые

Хвостохр

33,79

4,18

5,90

4,71

80

10

5600

5739

Скв.1

54,05

6,99

11,62

10,35

120

11000

28000

39203

Скв.2

27,03

4,33

8,97

5,06

54

1000

2540

3639

Скв.3

16,22

3,48

5,90

3,18

29

100

370

528

Скв.4

10,14

2,34

4,38

2,12

15

50

150

234

Скв.5

6,08

1,84

3,08

1,41

7

10

50

80

Скв.6

9,46

1,13

2,37

1,76

25

50

2500

2590

Скв.7

29,73

4,26

6,47

4,12

12

5000

6800

11857

Скв.8

10,14

1,63

2,67

1,76

17

500

3000

3533

Скв.9

16,22

3,48

5,51

2,59

35

50

2500

2613

Хвостохр.

ПКОФ

150,7

25,5 

21,1

16,48

180

100

40000

40494

Скв.10,

10а,10б.

33,78

3,55

5,62

1,65

65

50

1000

1160

Скв.11

72,30

10,9

12,31

5,88

63

50

18000

18214

Скв.12

Колодец

40,81

4,61

5,34

2,59

32

50

3000

3136







         4.3. Литохимические ореолы и потоки загрязнений.

 Образование литохимических ореолов загрязнения на рассматриваемой территории связано с накоплением на поверхности ландшафта техногенных отложений резко отличающихся по своему составу от почвенно-покровных отложений естественных ландшафтов в районах рекультивированных территорий и хвостового хозяйства.

    Площадь литохимических ореолов загрязнения на территории сельскохозяйственного освоения составляет 450 га.

Для определения инородности техногенных пород для ландшафта Натынского водосбора определяется коэффициент контрастности техногенных литохимических ореолов Кк  (определяется по формуле (4.3.1)). 

                                                Кк=Са/Саф                                                   (4.3.1);

Где введены обозначения :

Са – концентрация компонента А в техногенных отложениях в % (данные по хранилищам даны в таблице 6);

Саф – фоновые концентрации компонента А( даны в таблице 6).

Коэффициенты контрастности литохимических загрязнений указаны в таблице 7.

Рассматриваемые литохимические ореолы загрязнения контрастны по фосфатам, фторидам, сульфатам, карбонатам, кальцию, железу, титану (табл.7). Техногенные литохимические ореолы являются одной из причин формирования в подземных водах гидрогеохимических ореолов загрязнения.

Временными потоками и подземными водами происходит вынос водорастворимых солей и взвешенных частиц в реку Натынку, где в русловых отложениях формируется  литохимический поток загрязнения.



Таблица  6

Состав загрязняющих компонентов в естественных

почвенно-покровных отложений

и техногенных отложений (%)

Порода

Фосфаты

Фториды

Сульфа-ты

Карбона-ты

Ca

Fe

Ti

Почвенно-покров-ные отложения (фон)

0.05

0,01

0,38

0,85

3,85

2,37

0,03

Глауконитовая супесь (территория с/х освоения)

6.5

2,8

1,03

0,95

9,07

10,38

0,3

Эфеля (отходы рудопромывки)

8.9

0,3

1,2

2,7

15,26

13,53

-

Шламы (отходы флотации)

5.1

0,61

0,8

1,97

9,8

14,32

-



В результате ветровой и водной эрозии происходит вынос загрязняющих веществ за приделы участков складирования техногенных отложений  и формирование переотложений  литохимических ореолов загрязнения.

									                     Таблица 7

Коэффициенты контрастности  основных техногенных загрязнителей литохимических ореолов

Порода

Фосфаты

Фториды

Сульфаты

Карбонаты

Ca

Fe

Ti

Глауконитовая супесь (территория с/х освоения)

130

280

2,7

1,1

2,4

4,4

10

Эфеля (отходы рудопромывки)

178

30

3,2

3,2

4,0

5,7

-

Шламы (отходы флотации)

102

61

2,1

2,3

2,6

6,0

-



На этих данных таблиц можно построить карту техногенных ореолов загрязнения (Приложение 3). 



5.Процессы техногенной метаморфизации состава вод и пород.

При попадании сточных вод в природный ландшафт для них изменяются кислотно-щелочные и кислотно-восстановительные условия. В результате этого, у некоторых загрязняющих веществ, происходит резкое снижение миграционных способностей за счёт их осаждения. Процессы осаждения трудно растворимых веществ CaCO3,  CaF2 ,  CaHPO4 описываются уравнениями: 

Сa2++2F- CaF2

Ca2++HPO42-CaHPO4;

Ca2++CO32- CaCO3; 

Возможность прохождения процесса определяется насыщенностью (r) вод соединением .

При r  1 – раствор недонасыщен соединением.

            r = 1 – наблюдается равновесие между жидкой и твёрдой фазой.

        r  1 – раствор перенасыщен соединением  и происходит осаждение его из раствора.

Расчет насыщенности грунтовых вод трудно растворимыми соединениями производился в следующей последовательности.

1. Определение молярных концентраций основных компонентов, содержащихся в водах: 

                             ci = (Ci / Mi)10-3,			                                   (4.1);	

где Ci – заданная концентрация i-го компонента в мг/л; Mi – молекулярная масса i-го компонента.

2. Расчёт ионной силы раствора (I):

                                 	                                                  	(4.2);	

где zi – заряд i-го компонента.

3. Определение коэффициента активности (j) по закону Дебая-Гюккеля, который в упрощенном виде может быть рассчитан как:

                             , – для одновалентных ионов     	(4.3);	

                              , – для двухвалентных ионов   	(4.4);	

4. Определение активности (a):

                                    ai = jici ,						(4.5);		5. Расчёт насыщенности (r):

                                     ,				(4.6);	          где  – растворимость соединения MezXy в воде. 

Для  CaCO3  L=10-8.3 , CaF2  L=4*10-11 ,  CaHPO4      L=2.7*10-7.

Таким методом можно рассчитать насыщенность вод CaHPO4 , CaF2   и CaCO3.

Так как при значениях рН менее 8 в составе вод преобладают ионы первой стадии диссоциации угольной кислоты – HCO3-, требуется предварительный условный перерасчет активностей ионов HCO3- в активности ионов СО32-.

Диссоциация угольной кислоты происходит следующим образом:

Н2СО3  Н+ + НСО3-  Н+ + СО32- ,

Для второй стадии диссоциации справедливо выражение:

                                             ,                          	(4.7);

где  – константа второй стадии диссоциации угольной кислоты (10-10,3), а .

Тогда активность ионов CO3 будет определяться как:

                                             			             (4.8);

Все расчёты сведены в таблицу 8.



Таблица  8

Расчет насыщенности сточных вод трудно растворимыми    соединениями 

Хвостохранилище флотации

Хвостохранилище рудопромывки

pH=7.5

PH=7



C , мг/л

C ,моль/л

а, моль/л



C , мг/л

C ,моль/л

а, моль/л

HCO3-

437,4

7,17*10-3

5,6*10-3

HCO3-

976,5

15,5*10-3

11,93*10-3

Cl-

575

16,2*10-3

12,6*10-3

Cl-

360

10,2*10-3

7,85*10-3

SO42-

970

10,1*10-3

3,75*10-3

SO42-

1060

11,04*10-3

3,93*10-3

Ca 2+

410

10,3*10-3

3,83*10-3

Ca 2+

510

12,75*10-3

4,54*10-3

Mg2+

250

10,29*10-3

3,83*10-3

Mg2+

240

10*10-3

3,56*10-3

Na+

60

2,6*10-3

2,02*10-3

Na+

60

2,61*10-3

2,00*10-3

F-

8,2

0,43*10-3

0,34*10-3

F-

9,2

0,47*10-3

0,362*10-3

HPO42-

10

0,1*10-3

0,037*10-3

HPO42-

1,5

0,16*10-3

0,057*10-3

I=0.0748

I=0.0823

J(1)=0.78

J(2)=0.372

J(1)=0.77

J(2)=0.356

r(CaF2)=11.01

r(CaF2)=14,87

r(CaCO3)=8,82

r(CaCO3)=7,74

r(CaHPO4)=0,52

r(CaHPO4)=0,94



По результатам таблицы можно сделать вывод , что СaF2 и CaCO3  осаждается в хвостохранилеще рудопромывки и флотации ( т.к. их растворы перенасыщены (r>1)) , а CaHPO4 находится в растворе в состояние недонасыщенности  т.к. (r<1).

  



Библиографический список .

Комисарчик М.А. Формирование техногенных ореолов и потоков загрязнения природных вод района Егорьевского месторождения фосфоритов: Автореф. дисс.  … канд. геол.-мин. наук – СПб, 1993 –22с.

Лукашев К.И., Лукашев В.К. Геохимия зоны гипергенезиса. – Минск: Наука и техника, 1975.

Мирзаев Г.Г., Иванов Б.А., Щербаков В.М. Картографический метод исследований в инженерной экологии / ЛГИ, Л., 1998.

Пашкевич М.А. Геохимия окружающей среды / СПГГИ., СПб., 1997.

Перельман А.И. Геохимия природных вод. – М.: Наука, 1982. 





















 

          





                

   









2



23