Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНО УЧРЕЖДЕНИЕ
Высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт природных ресурсов
Кафедра геоэкологии и геохимии
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
на тему: «Проект геоэкологических исследований масштаба 100000
на территории хвостохранилища Кошкарата (Республика Казахстан)»
Выполнила: ст-ка гр. З-2680
Киселева Т.Е.
Проверила: доцент кафедры ГЭГХ Жорняк Л.В.
Томск-2013
|
МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ И МИНЕРАЛЬНЫХ РЕСУРСОВ РК КОМИТЕТ ГЕОЛОГИИ И НЕДРОПОЛЬЗОВАНИЯ ЮЖНО-КАЗАХСТАНСКОЕ ТЕРРИТОРИАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПО ГЕОЛОГИИ И НЕДРОПОЛЬЗОВАНИЮ
|
УТВЕРЖДАЮ Председатель Комитета Ф.И.О._____________________ «____»_____________2013 г |
Наименование объекта: хвостохранилище Кошкарата.
Местонахождение объекта: Республика Казахстан Мангистауская область, в 8 км восточнее побережья Каспийского моря и в 4-5км от северных микрорайонов г. Актау.
Геоэкологическое задание
на проведение геоэкологических исследований масштаба 100000 на территории хвостохранилища Кошкарата.
Основание выдачи геоэкологического задания: проект на проведение постоянного мониторинга за пылением отходов хвостохранилища Кошкарата.
Целевое назначение работ: оценка состояния компонентов природной среды на территории хвостохранилища Кошкарата.
Пространственные границы объекта: работы планируется проводить в пределах санитарно-защитной зоны хвостохранилища Кошкарата.
Основные оценочные параметры в природных средах:
Почв и грунты – U, Th, V, Cr, Mn, Cd, Co, Ni, C, Zn, Pb, As, Mo, Sr, Sb; альфа- активность; рН и плотный остаток;
Поверхностные воды – Na, K, Ca, Mg, NH4, Fe, CO3, HCO3, SO4, Cl, NO3, NO2, F, B, As, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Zn; альфа-активность;
Атмосферный воздух – химический состав пыли: As, Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Sb, Sr, Th, U, V, Zn; альфа-активность;
Растительность - As, Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Sb, Sr, Th, U, V, Zn; альфа-активность.
Геоэкологические задачи:
1. Составление программы исследования компонентов природной среды на территории хвостохранилища Кошкарата.
2. Заложение пространственной сети наблюдения для организации и ведения геоэкологических исследований.
3. Проведение наблюдений за состоянием компонентов природной среды.
4. Выявление источников загрязнения компонентов природной среды.
5. По результатам исследования разработка рекомендаций по природоохранным мероприятиям.
Основные методы:
Атмогеохимический, гидрогеохимический, литогеохимический, геофизические методы (гамма - радиометрический, гамма - спектрометрический), дистанционные методы, биогеохимический.
Основные методы анализа:
Рентгеноспектральный флуоресцентный метод, атомно-эмиссионный с индуктивно связанной плазмой, гамма-спектрометрия, гамма-радиометрия, сокращенный химический анализ.
Последовательность решений:
1. подготовительный период по сбору, анализу и обработки имеющихся материалов, рекогносцировка территории хвостохранилища;
2. полевые работы;
3. подготовка и обработка проб;
4. камеральные работы по обработке имеющихся и полученных материалов и составление отчетов.
Ожидаемые результаты:
.
Сроки выполнения работ 01.05.2014 по 01.05.2015гг.
Согласовано:
|
Заместитель Начальника Управления природных ресурсов и регулирования природопользования Мангистауской области |
В.И. Харломов |
|
Начальник отдела управления охраны окружающей среды |
З.И. Керн |
Содержание
Введение 6
1 Природные условия и геоэкологическая характеристика района хвостохранилища Кошкарата 7
1.1 Физико-географические условия 7
1.2 Климатическая характеристика 7
1.3 Инженерно-геологические условия 8
1.4 Гидрогеологические условия 9
1.5 Геоэкологическая хараткристика района 9
2 Обзор, анализ и оценка ранее проведенных работ 13
2.1 Данные мониторинга хвостохранилища Кошкарата, проводимого АО «Волковгеология» 13
3 Общая и геоэкологическая характеристика объекта работ 21
4 Методы и виды исследований 23
4.1. Обоснование необходимости постановки работ на основе анализа имеющихся материалов 23
4.2. Описание геоэкологических задач проектируемой стадии работ на изучаемом объекте и методы их решения 23
4.3 Методы и виды исследований 26
5 Методы подготовки лабораторных испытаний и анализа проб 30
5.1 Методы отбора, подготовки и обработки проб 30
5.2 Методы лабораторных испытаний и анализа проб 35
6 Топографо-геодезические и камеральные работы 38
Заключение 39
Список использованной литературы 40
Целью выполнения курсового проекта является составление проекта геоэкологических исследований и закрепление теоретических знаний по курсу «Геоэкологическое проектирование».
В процессе выполнения курсового проекта необходимо решить следующие задачи:
Основой курсового проекта являются литературные и фондовые материалы, изученные в процессе прохождения производственной практики в АО «Волковгеология» филиал ЦОМЭ.
Хвостохранилище Кошкарата находится в одноимённой естественной, бессточной впадине в 8 км восточнее побережья Каспийского моря и в 4-5км от северных микрорайонов г. Актау Республики Казахстан (рисунок 1.1)
Хвостохранилище Кошкарата располагается в прибрежной равнинной части Мангышлакского полуострова. Одноимённая впадина представляет собой вытянутую в меридиональном направлении замкнутую бессточную котловину. Дно впадины, сложенное солями, илами, суглинками, находится на глубине с отметкой -38 м. Борта имеют различную высоту с относительными превышениями над уровнем моря до 8 метров с западной стороны и сложены песками, супесями, суглинками. На западе и северо-западе по берегам впадины отмечаются эоловые пески .
Рисунок 1.1 Обзорная схема расположения хвостохранилища Кошкарата []
Район относится к зоне пустынь и полупустынь. Климат района формируется в результате смешивания континентальных тропических и полярных воздушных масс в зависимости от развития и перемещения атмосферных образований.
Незамерзающее Каспийское море оказывает заметное влияние на сезонную смену преобладающих ветров. В холодное время года более холодные массы воздуха перемещаются из пустыни в сторону Каспийского моря и тогда господствуют ветры восточных и юго-восточных направлений. В тёплое время происходит обратный процесс, и преобладают ветры северных и северо-западных направлений.
Среднегодовая скорость ветра составляет 3,2 м/сек.
Характерной особенностью региона является очень высокая засушливость и резкая континентальность, которые обуславливают большую контрастность между температурой зимы и лета, а также дня и ночи. Среднегодовая температура атмосферного воздуха равна +10,40С, максимальная температура +410С, минимальная -27,50С. Среднемесячная температура атмосферного воздуха в полдень самого жаркого месяца (июль) составляет +24,60С, в самый холодный месяц (январь) – -2,60С. Безморозный период района составляет в среднем 302 дня в году. При этом наибольшую повторяемость (16,6%) имеют температуры в интервале от 200С до 250С.
Район характеризуется полупустынным климатом с годовым количеством осадков, не превышающим 150-200 мм/год. Основное количество осадков приходится на зиму, весну и осень. Дожди могут выпадать в любом месяце со средним числом дней в месяц 3-4 дня. Наибольшее количество осадков составило 172 мм/год; наименьшее - 65,4 мм/год. Отмечается значительный дефицит влажности, что обусловливает вместе с сухими ветрами высокую испаряемость с поверхности. Суммарная величина испаряемости в летний период в 10 раз превышает сумму выпадающих атмосферных осадков.
В геологическом строении района хвостохранилища отмечается 3 разновозрастных горизонта осадочных пород, являющихся водоносными горизонтами с различной степенью обводнённости (сверху вниз):
В гидрогеологическом плане можно отметить отсутствие в районе хвостохранилища постоянных водотоков. Приток воды в пруд хвостохранилища осуществлялся, в основном, по 2-м водотокам (ручьям):
Впадина Кошкар-Ата используется в качестве хвостохранилища с 1965 г. Хвостохранилище вмещает:
- хвостовые отходы обогащения и другие отходы химико-металлургического производства (ХГМЗ), образованные путем сернокислотного разложения уранового и фосфатного сырья,
- сбросные воды серно-кислотного завода (СКЗ),
- хозяйственно-бытовые сточные воды верхних микрорайонов г. Актау
До 1994 г. на ХГМЗ производилась переработка местной фосфоросодержащей урановой руды и апатитового концентрата с Кольского полуострова. В твердой фазе отходов этого периода концентрация радия (1,5-3,1)* 10-8 Ки/кг, урана – до 70 мг/кг. В жидкой фазе - радия (0.15 - 1,1)*10-11 Ки/дм3, урана - 0,018 - 0,03 мг/кг.
Отходы переработки фосфоритов Каратауского месторождения не имеют радиационного загрязнения, но являются частично токсичными (4 класс опасности).
Промышленные отходы СКЗ, образовавшиеся после переработки серного колчедана, для выработки серной кислоты, представлены пиритными огарками, содержащими до 47 -55% железа, 18 - 24% кремнезема и в малых количествах другие элементы: серу, цинк, свинец, золото, серебро, селен, кобальт, мышьяк. Складированы они в юго-восточной части хвостохранилища, в пределах зоны его санитарной охраны, в двух огаркохранилищах, занимающих территорию площадью 220га.
Отходы в виде пульпы или сбросных вод подавались в хвостохранилище с одной стороны – в южной части озера. Постоянная подача складируемого материала с одной позиции привела к образованию 1986-1987 годах надводной части твердых отложений в этой части хвостохранилища - так называемого "пляжа".
По характеру распределения отложений материала отходов в хвостохранилище можно выделить три зоны.
Первая зона представляет собой основной объем сброшенных твердых отходов производства. Располагается в самой южной части хвостохранилища и представлена областью надводных отложений с достаточно равномерным пологим уклоном. В составе отложений преобладают мелкие песчаные (37%) и крупные пылеватые фракции (48,8%).
Вторая зона является продолжением первой и формируется в подводных условиях с переменным уклоном от 0,003 до 0,001. В составе отложений преобладают крупные пылеватые фракции (до 80%).
Третья зона, являясь продолжением второй, представлена в основном мелкими пылеватыми фракциями (>60%). Ее отложения характеризуются повышенными содержаниями радионуклидов и тяжелых металлов. Формирование отложений происходит в результате взмучивания и осаждения взвесей мелких фракций складируемого материала. Эти отложения (мощностью до 0,8 м) сосредоточены в плоской части днища хвостохранилища и по бортам впадины (0,05 – 0,30 м).
В связи с постоянным снижением уровня водной фазы в последние годы, площадь обнаженных донных отложений, являющихся источником токсичной пыли, увеличивается.
Основную массу из хранящихся в хвостохранилище отходов составляют радиоактивные отходы. Масса отходов составляет 105 млн. тонн с суммарной активностью около 11000 Кюри. Твердые отходы представлены в виде пылеватого материала, состоящего из фосфогипса, фосфомела и содержат 226Rа и 238,235U (1.5-3.1)*10-8 Ки/кг и до 70 мг/кг, соответственно.
Все твердые отходы, размещенные в районе хвостохранилища, в своем составе содержат до 50% пылевых частиц, легко переносимых в атмосферном воздухе в сухом состоянии даже при слабых ветрах. По данным наблюдений прошлых лет установлено, что даже при достаточно высоком уровне жидкой фазы отходов и при постоянном поливе огаркохранилищ, содержание пыли в атмосферном воздухе в районе хвостохранилища (по данным ЦЛООС) составляло 0,5-1,0 мг/м3, столько же, сколько в районе г. Актау. При этом пыль района хвостохранилища характеризуется большей степенью опасности, так как содержит целый ряд высокотоксичных элементов. В последние годы, в связи с падением уровня водной фазы отходов в хвостохранилище, возможность загрязнения атмосферного воздуха пылью отходов различной степени токсичности и радиоактивности резко возросла.
Жидкая фаза отходов, размещенных в хвостохранилище, представляет собой рассол, образованный за все время эксплуатации хвостохранилища, в результате концентрации минеральных солей при постоянном испарении с поверхности накапливаемых промышленных стоков.
Экологическую нагрузку на территорию оказывают следующие контуры (контуры представлены на карте, рисув):
Контур I – участки эоловых песков, обрамляющих хвостохраилище с запада;
Контур II – гипсо-солевая корка, занимающая значительную площадь дна хвостохранилища;
Контур III – корка гипсо-фосфтного состава, имеющая широкое распространение в пределах хвостохранилища;
Контур IV – участкам распространения тонко- и мелкозернистых песков тёмной, буро-коричневой окраски;
Контур V – сброшенные отходы бывшего Серно-кислотного завода,
так называемое «огарковое» поле;
Контур VI – чисто солевые отложения вдоль береговой части водной поверхности озера, значительные площади которых развиты, в основном, в северо-восточной части и узкой полосой располагаются вдоль западного берега.
Территория хвостохранилища ограждена рвом, выкопанным с целью максимального препятствия для людей и скота на территорию хвостохранилища (рисунок 1.2). Вдоль рва проставлены знаки радиационной безопасности.
На территории хвотосхранилища имеется железобетонный пульпопровод, проходящий от завода ХГМЗ до начала рекультивированного в 2008 году пункта захоронения радиоактивных отходов (ПЗРО). Сам пульпопровод значительно изношен и фактически превращён не только сам, но и всё, что вокруг него, в несанкционированные свалки ТБО, вдоль которых промышляет местное население в поисках цветного и чёрного металла для сдачи в пункты приёма (рисунок 1.2).
К югу от хвостохранилища расположены г.Актау, п. Приозёрный, дачные массивы, частный жилой сектор, новостройки и промзона.
Рисунок 1.2 Схема экологической нагрузки территории хвостохранилища
С целью оценки воздействия хвостохранилища на окружающую среду различными организациями в разные годы проводились исследования общего состояния в районе хвостохранилища и, в частности, пыления токсичных и радиоактивных отходов с образовавшихся «пляжей».
В 2007-2008, 2010 годах исследования проводились АО «Волковгеология».
В 2010 году АО «Волковгеология» был выполнены приближенный расчет «усыхания» водной поверхности хвостохранилища Кошкарата. Динамика сокращения водной поверхности хвостохранилища за период 1992-2010г.г представлены на рисунке 2.1 и в таблице 2.1. Резкое сокращение водной поверхности хвостохранилища произошло после остановки производства на ХГМЗ в 1994 году. Ещё в 1996г. площадь составляла 71,1 км2, тогда как в 2000 г. она составила уже 46,5 км2 (осушенная площадь – 24,6 км2 за 4 года). За период 2007-2010 гг. оголение хвостовых отложений составила 6 кв. км, а общая площадь осушения хвостохранилища со времени максимального уреза воды составила 61 км2.
Рисунок 2.1 Карта динамики сокращения водной поверхности хвостохранилища (1992-2010 гг.) []
Таблица 2.1 Динамика сокращения водной поверхности хвостохранилища Кошкарата []
|
Период, год |
Площадь, км2 |
|
83,0 |
|
77,2 |
|
71,1 |
|
46,5 |
|
34,1 |
|
33,8 |
|
32,0 |
|
28,0 |
|
22,0 |
При мониторинге хвостохранилища Кошкарата контролировалось загрязнение приземного слоя атмосферы, как на самом хвостохранилище, так и на северо-восточном, юго-восточном и юго-западном направлениях от хвостохранилища в сторону населенных пунктов. Семь точек отбора проб 2010 года совмещены с точками отбора проб 2007, 2008 годах. Результаты измерений представлены на рисунках 2.2 и 2.3.
Среднее содержание пыли в воздухе по профилю Акшукур-Мангистау в 2007г. составило 0,14мг/м3, в 2008г – 0,19мг/м3, а в 2010г – 0,38 мг/м3 (без учета ураганного измерения на черном пляже). Т.е. наблюдается увеличение запыленности территории. Однако по данным за 2011 год среднее содержание пыли в водздухе составило 0,24 мг/м3, т.е. запыленность по этому профилю уменьшилась примерно в 1,5 раза по сравнению с 2010 годом. Это объясняется средней скоростью ветра, которая уменьшилась на этом профиле по сравнению с предыдущим годом примерно в 1,3 раза.
По данным за 2010 год идет повышение содержания пыли в приземном слое атмосферы, особенно содержания возросли на участке, называемом «Черный пляж». Уровень значений удельной альфа-активности воздуха возрос по сравнению с 2007 годом, но в сравнении с 2008 годом в среднем сохранился на том же уровне. По данным за 2011 год уровень значений удельной альфа-активности воздуха сохраняется.
Рисунок 2.2 График среднего содержания пыли в воздухе по данным измерения в 2007, 2008, 2010, 2011 годах.
Рисунок 2.3 График средней удельной альфа-активности воздуха по данным измерения в 2007, 2008, 2010, 2011 годах.
По данным исследований АО «Волковгеология»:
- наиболее интенсивным источником пыления является Черный пляж, где разовая концентрация взвешенных частиц может превышать в несколько раз максимально разовую концентрацию;
- по профилю Акшукур-Мангышлак запыленность атмосферы в 2010 году в сравнении с 2008 годом возросла в 2 раза, но несмотря на это, расчетные дозовые нагрузки на население не превысили предельный допустимый уровень 1 мЗв в год от техногенного источника.
Для определения содержаний радионуклидов и микроэлементного состава оседающих примесей из атмосферы на поверхность применялись сборники радиоактивных выпадений, получившие наименование «планшеты», которые экспонировались на местности в течение 15 дней. Были размещены 2 планшета, один в пределах осушенной части хвостохранилища в 1200 м южнее современной береговой линии и второй к ЮВ от хвостохранилища за его пределами. Все планшеты проанализированы на суммарную альфа-активность и химические элементы. Установка «планшетов» 2007, 2008 и 2010 годов была той же самой. Результаты определения альфа-активности показаны на рисунке 1.3.4. В 2010 году пыление усилилось на площадке А на 125% и на площадке Б на 287%.
Рисунок 2.4 График результатов определения альфа-активности на планшетах по данным измерения в 2007, 2008, 2010 годах.
В 2010 и 2011 годах проводились анализы химических элементов в оседающих частицах на «планшетах» и в грунтах, на которых устанавливались «планшеты». Результаты анализов представлены на рисунке 2.5 и 2.6. Величина концентраций химических элементов в оседающих частицах на планшетах находится в прямой зависимости от их концентраций в грунтах. Чем выше концентрация химического элемента в грунтах, тем выше концентрация этого элемента в оседающей пыли на планшете. Отношения концентраций на планшетах к концентрациям в почвах в 2011 году ниже, чем в 2010 году.
Рисунок 2.5 Результаты измерений концентраций химических элементов планшетных и грунтовых пробах по данным измерения за 2010 год.
Рисунок 2.6 Результаты измерений концентраций химических элементов в планшетных и грунтовых пробах по данным измерения за 2011 год.
В процессе работ при проведении полевых маршрутов отбирались пробы почв и грунтов для аналитических исследований. Пробы проанализированы на суммарную альфа-активность, выполнен химанализ на pH, плотный остаток, методом ICP-MS определены основные тяжелые металлы и токсиканты, 20 проб в северо-восточной части от хвостохранилища были проанализированы на гамма-спектрометрический анализ.
Пробы грунта и почв были сгруппированы в соответствии с зонами дешифрирования. По каждой группе были рассчитаны средние значения концентраций химических элементов, определенных масс-спектрометрией и рентгеноспектральным флуоресцентным анализом, суммарной удельной альфа-активности радиометрическим анализом. Для района хвостохранилища Кошкарата наиболее характерно уверенное превышение фоновых содержаний Сr, Co, Ni, Sr, Zn, Th и U. Так же был рассчитан индекс концентрации (загрязнения) химических элементов для всего набора химических элементов.
В процессе полевых работ 2010 и 2011 годов было отобрано 5 проб воды, места их отбора совпадают. Анализы выполнены на определение общей альфа-активности радиометрическим методом, радионуклидов – методом ГСА, химических токсикантов – масс-спектрометрией, общего химического состава – сокращенным химическим анализом (СХА).
Значения по каждому элементу определялись в долях ПДК, а их сумма представляет собой индекс загрязнения каждым элементом. Сравнение значений содержаний индекса загрязнения представлены в таблице 2.2.
Таблица 2.2 Сравнение результатов анализа воды 2010-2011 гг (примечание: желтым цветом выделены значения выше ПДК). []
|
Хим. Э-т |
Ед. изм. |
ПДК |
Номера проб 2011 года |
Номера проб 2010 года |
|||||||
|
1053в |
1054в |
1055в |
1136в |
1137в |
1052в |
1053в |
1054в |
1055в |
|||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
As |
мг/дм3 |
0,05 |
0,0037 |
10,65 |
0,0037 |
0,024 |
0,067 |
0,081 |
0,097 |
7,36 |
0,084 |
|
Co |
мг/дм3 |
0,10 |
0,0015 |
16,96 |
0,015 |
0,012 |
0,0097 |
0,004 |
0,004 |
18 |
0,028 |
|
Cr |
мг/дм3 |
0,05 |
0,0029 |
0,27 |
0,022 |
0,018 |
0,023 |
0,004 |
0,004 |
0,0004 |
0,003 |
|
Cu |
мг/дм3 |
1,00 |
0,012 |
1,32 |
0,060 |
0,042 |
0,014 |
0,120 |
0,120 |
0,0003 |
0,110 |
|
Mn |
мг/дм3 |
0,1 |
0,073 |
40,55 |
0,12 |
0,23 |
0,50 |
0,058 |
0,071 |
43 |
0,350 |
|
Ni |
мг/дм3 |
0,10 |
0,0076 |
70,41 |
0,067 |
0,056 |
0,030 |
0,005 |
0,005 |
93 |
0,066 |
|
Pb |
мг/дм3 |
0,03 |
0,0087 |
0,02 |
0,10 |
0,060 |
0,002 |
0,046 |
0,047 |
0,016 |
0,052 |
|
Zn |
мг/дм3 |
5,0 |
0,016 |
8,95 |
0,050 |
0,036 |
0,022 |
0,043 |
0,031 |
21 |
0,140 |
|
Индекс загрязнения по всем определенным элементам |
1,26 |
1501,4 |
5,93 |
5,87 |
7,28 |
4,02 |
4,52 |
1688,8 |
8,05 |
В 2011 году, как и в 2010 году при проведении полевых работ было отобрано 4 пробы растительности. Все пробы проанализированы на гамма-спектрометрический анализ и суммарную альфа-активность
По сравнению с 2010 годом удельная альфа-активность растительности в 2011 году практически осталось на прежнем уровне, за исключением пробы № 1005, альфа-активность которой по сравнению с 2010 годом повысилась в 6,5 раз, что согласуется с высоким содержанием Ra 226 в этой пробе (157 Бк/кг) по данным гамма-спектрометрического анализа.
При сравнении альфа-активности на фоновой точке (п. Акшукур) с остальными точками также выделяется только проба № 1005, альфа-активность которой превышает фоновую в 4,2 раза. В остальных 3-х пробах уровень альфа-активности не превышает фоновый.
АО «Волковгеология» филиал ЦОМЭ в 2011 году сделали выводы об экологических критериах оценки земли на территории хвостохранилища опираясь на Постановлением Правительства РК от 07.07.2007 года за №581 о экологических критериях оценки земель. Эти данные представлены в таблице 3.1.
Таблица 3.1 Экологические критерии территории хвостохранилища
|
№№ контура |
Названия контура дешифрирования |
Площадь контура, км2 2007г./2010г. |
Процент пылящих площадок, % |
Степень деградации |
|
I |
«пляжные» пески, светлые |
2,8/8,1 |
80 |
высокая |
|
II |
гипсо-солевая корка |
6.18/4,2 |
5 |
слабая |
|
III |
гипсо-фосфатная корка |
6,23/20,6 |
7 |
средняя |
|
IV |
пески коричневато-бурые до чёрного |
3,91/5,4 |
80 |
высокая |
|
V |
огарковое поле |
1,70/2,1 |
30 |
высокая |
|
VI |
чисто солевые отложения вдоль берега озера |
-/3,2 |
5 |
низкая |
Согласно таблице 3.1 можно сделать следующие выводы, что по сравнению с 2007 годом:
По мониторинговым наблюдениям специалисты АО «Волковгеология» делают следующие выводы:
Геоэкологические исследования позволяют выявить основные источники и характер загрязнения, а также его ореолы распространения, установить масштаб загрязнения.
С целью определения радионуклидов и микроэлементного состава для установления зональности распространения химических элементов на площади исследований необходимо осуществлять литогеохимические исследования, в частности отбор почвенных проб. Почвенный покров является долговременной депонирующей средой, которая содержит в своём составе и свойствах информацию о процессах техногенеза.
Исследования водных объектов осуществляется в целях своевременного выявления и прогнозирования негативных процессов, влияющих на качество вод и состояние водных объектов. В данном случае водными объектами являются два ручья, в которые осуществляется сброс (непостоянный) сточных вод города Актау.
Растения чувствительный объект, позволяющий оценивать весь комплекс воздействий.
Проведение исследования атмосферного воздуха на территории месторождения является необходимым, так как основной проблемой территории хвостохранилища является пыление радиоактивных и токсичных отходов.
При выполнении геоэкологических исследований основными задачами являются:
Этапы проведения геоэкологических исследований на территории хвостохранилища:
1. Подготовительные работы. Целью подготовительного этапа является всестороннее изучение природных характеристик и антропогенной нагрузки исследуемой территории. В ходе подготовительных работ составляется геоэкологическое задание, производится сбор и анализ литературных и картографических материалов на исследуемую территорию, проводится подготовка к полевым исследованиям, приобретают и подготавливают оборудование и снаряжения, проводят технику безопасности персонала.
Организация работ проводится в течение месяца, в это время проводится закупка необходимого оборудования: СРП-68-01, ДРГ-01Т1, аспиратор ПУ-5, фильтры АФА РСП-20, спутниковый навигационный прибора GPS-Map76, портативная электронная метеоустановка марки RVM-96B, марля, полиэтиленовые пакеты, пластиковые бутылки, этикетки, каски, сапоги резиновые, термометр, ножи, лопатка пластмассовая, журнал регистрационный, компас, сито, аптечка походная, кислота для подкисления воды. Для полевых работ также необходимо создать отряд и камеральную группу.
Перед началом работ весь персонал проходит обязательный инструктаж по технике безопасности. На подготовительный период отводится 2 месяца.
2. Полевые работы. Полевой период подразумевает выполнение опробования компонентов природной среды. Целью полевых работ является своевременное получение информации о составе и свойствах компонентов природной среды или техногенных условиях залегания. В процессе полевых исследований необходимо максимальное использование полевых приборов и лабораторий. Только комплексное использование дистанционных и полевых данных позволяет достаточно полно характеризовать современный растительный и лесной покров, создать необходимый фонд данных для последующего картографирования растительного покрова на основе космической информации. Важно соблюдать все требования по отбору, хранению и транспортировке проб. Также при проведении полевых работ необходимо вести журнал полученных данных.
В процессе камеральной обработки полевых наблюдений исправляются предварительные карты на основе полученных геоботанических, почвенных, геоморфологических описаний.
Во время полевого периода выполняется опробование атмосферного воздуха, почвы, водных объектов (поверхностные воды), растительности. А также проводятся радиоэкологичские маршруты.
На полевые работы отводится 3 месяца.
3. Организация и ликвидация полевых работ. Предусматривается визуальное ознакомление с местностью, с особенностями исследуемой территории, подготовка необходимого оборудования к рабочему состоянию. Организация работ проводится в течении недели. По окончании полевых работ производится укомплектовка полевого оборудования и его вывоз.
Все компоненты природной среды, которые подверглись исследованию, необходимо привести в первоначальный вид. Материалы опробования укладываются в ящики и коробки, затем вывозятся в специальные помещения.
4. Лабораторно-аналитические исследования. Метрологическое обеспечение работ. Информация о приборах, стандартах, лабораториях. После отбора проб их необходимо подготовить для анализов. Все лабораторно-аналитические исследования необходимо проводить в аккредитованных лабораториях, приборы и оборудования должны быть проверены Центром Стандартизации и Метрологии, химические вещества должны соответствовать государственным стандартам и техническим условиям.
5. Камеральные работы. Целью камеральных работ является проведение общего сбора информации по всем видам опробования. В ходе работ проводится регистрация и оценка качества результатов анализов проб, выделение, интерпретация и оценка выявленных эколого-геохимических аномалий, выявление источников загрязнения. Также разрабатываются рекомендации по проведению природоохранных мероприятий. Проводится анализ полученных данных, строятся карты техногенной нагрузки. В конце составляется отчёт, включая составление текстовых приложений. Также необходимо использование ГИС-технологий и математического моделирования. ГИС-проект исследуемой территории с базой геоданных по природным средам: вода, почвы, растительность, воздух содержит покрытия, которые характеризуют как территорию месторождения в целом, так и детальные участки с различными природными условиями и техногенной нагрузкой [3].
Для проведения геоэкологических исследований на территории хвостохранилища Кошкарата намечается сеть опробования в масштабе 1:100 000. Исследования поверхностных вод, растительности и атмосферного воздуха будут проводиться внемасштабно.
Для привязки сетей будут использоваться GPS-приемники. Площадная сеть разбивается внутри санитарно-защитной зоны территории хвостохранилища.
Намечаемые исследования рассчитаны на 1 год и будут обеспечены следующими методами:
Фоновый пункт наблюдения планируется установить за пределами санитарно-защитной зоны хвостохранилища на СЗ.
На рисунке 4.1 представлена карта-схема размещения пунктов наблюдения на территории хвостохранилища, а условные обозначения к карте-схеме представлены на рисунке 4.2. Объем исследования представлен в таблице 4.1. Категорийность территории по природно-техногенным условиям представлена в таблице 4.3.
Рисунок 2.1 Карта-схема пунктов исследования на территории хвостохранилища Кошкарата
Рисунок 4.2 Условные обозначения к карте-схема расположения пунктов исследования на территории хвостохранилища Кошкарата
Таблица 2.1 Виды и объем работ
|
Метод исследования |
Количество пунктов наблюдения |
Количество проб на 1 год |
|
|
Атмогеохимический |
пробы воздушных аэрозолей |
6 |
6 |
|
Литогеохимический |
почвенный покров |
87+1 |
87+1 |
|
Гидрогеохимический |
поверхностные воды |
5 |
5 |
|
Биогеохимический |
растительность |
2 |
2 |
|
Геофизический |
пешеходная гамма-съемка |
87+1 |
87+1 |
|
Замеры МЭД |
87+1 |
87+1 |
|
|
ВСЕГО |
277 |
277 |
Таблица 4.2 Категорийность территории по природно-техногенным условиям (по «Сборнику сметных норм на геологоразведочные работы. Вып. 2. Геолого-экологические работы»)
|
Категорийность |
Категория |
Характеристика категории |
|
Тип источников техногенного воздействия |
8 |
промышленный |
|
Категория проходимости местности при пеших переходах производственных групп в процессе полевых работ |
1 |
Равнины. Водоразделы плоские и : обнаженные покрытые мелкоземом. Солончаки: корковые в сухое время. Озерный пляж непересеченный песчаный. |
|
Категория территорий по степени хозяйственного освоения |
3 |
Интенсивно освоенные территории; количество потенциальных источников загрязнения, бесхозных, дефектных, аварийныхболее 10 на 10 км2 |
|
Категории местности по степени поражённости ЭГП |
3 |
Проявлениями ЭГП охвачено более 60% территории. |
|
Категории местности по степени активности проявлений ЭГП |
3 |
Площадь вновь возникших или активизирующихся форм проявления ЭГП составляет более 30% территории и местности |
|
Категория сложности полётов при проведении аэрогамма-спектрометрической съёмки в зависимости от типа местности |
1 |
Равнинная и всхолмленная местность вне территорий больших городов, их пригородов, курортных зон, с превышениями до 140 на расстоянии 1 км и углами склонов до 60. |
5.1 Методы отбора, подготовки и обработки проб
Лабораторные работы по изучению всех проб, отобранных в полевой период будут произведены лабораторией ХАП филиала ЦОМЭ.
Опробование всех видов лабораторных работ будет проводиться по единому стандарту организации - СТ АО ВГ-08 -2010, введённому с 01.04.2010 года. Требования к пробам, представляемым в лабораторию ХАП филиала ЦОМЭ представлены в таблице 5.1 из вышеобозначенного стандарта организации.
Таблица 5.1 Требования к пробам по стандарту организации СТ АО ВГ-08 -2010 [7]
|
Вид проб |
Определяемый компонент/ вид анализа |
Масса (объем) пробы |
Крупность частиц фракции, мм |
Упаковка пробы |
|
Пробы вод и водных растворов |
Полный химический анализ |
2,0 л |
полимер* |
|
|
Сокращенный химический анализ |
1,0 л |
То же |
||
|
Суммарная альфа-, бета- актив-ность, гаммаспектрометрический анализ |
5,0 л |
То же |
||
|
Радий 226 |
1,0 л |
То же |
||
|
Полоний 210, свинец 210 |
2,0 л |
полимер или белое стекло |
||
|
Тяжелые металлы |
0,1 л |
Емкость из полимера |
||
|
Пробы грунта |
Суммарная альфа-, бета- активность, гаммаспектрометрический анализ |
0,5 л |
2,0 |
Мешочек из ткани |
|
Тяжелые металлы |
0,2 кг |
0,5 |
То же |
|
|
Плотный остаток водной вытяжки |
0,2 кг |
2,0 |
То же |
|
|
Пробы почвы |
Суммарная альфа-, бета- активность, гамма-спектрометрический анализ |
0,5 л |
2,0 |
То же |
|
Плотный остаток водной вытяжки |
0,2 кг |
2,0 |
То же |
|
|
Катионно-анионный состав водной вытяжки |
0,5 кг |
2,0 |
||
|
Органический углерод |
0,1 кг |
- |
То же |
|
|
Пробы раст- ности |
Суммарная альфа-, бета- активность, гаммаспектрометрический анализ |
1,0 кг |
- |
То же |
|
*В качестве емкостей можно использовать пластиковую тару - бутылки из-под питьевой воды. Запрещается использовать тару из-под лимонадов, газированных сладких вод, джин-тоника, кока-колы и других подобных напитков, так как эта тара трудно отмывается и может изменить состав налитой пробы |
Отбор проб почв и грунтов будет произведен с соблюдением требований ГОСТа 17.4.4.02-84 «Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа». Отбор проб будет проводиться методом «конверта» - на площадке со стороной квадрата 10 м по углам квадрата и в центре его отбираются в мешочки из холщовой ткани как 5 частных проб, которые объединяются в одну пробу. Отбор каждой частной пробы будет сопровождаться замером МЭД прибором ДРГ-01Т1 и средний результат относиться к центру «конверта». Материал 5-ти частных проб тщательно перемешивается и формируется одна проба. Подготовка представлена на схеме 5.1.
Схема 5.1. Схема обработки проб почв
При отборе проб воды будут учитываться требования государственного стандарта СТ РК ГОСТ Р 51592. Пробу наливают в чистую емкость подходящего объема. Емкость предварительно ополаскивают той же водой, которую предполагается анализировать. Ёмкость заливается полностью до пробки, чтобы не оставлять место для воздушной прослойки, т.к. кислород воздуха может вступить в реакцию с примесями и исказить реальную картину. Пробы с наличием осадка на дне емкости на анализ не принимаются. При наличии взвешенных частиц пробы предварительно перед заполнением емкости необходимо отстаивать и отфильтровывать. Для того чтобы обеспечить сохранение концентраций исследуемых компонентов, будут использованы специальные средства (консерванты), которые необходимо добавлять к пробе. Выбор способа консервации зависит, главным образом, от свойств определяемого компонента, особенностей последующего метода определения. Рекомендуемые способы консервации проб воды приведены в таблице 5.2. Схема дальнейшей пробоподготовки представлена на схеме 5.2.
Таблица 5.2 Рекомендуемые способы консервации водных проб
|
Нормы добавления консервирующих веществ. Определяемый компонент |
Метод консервации |
|
1 |
2 |
|
Интегральная альфа, бета- активность, гаммаспектрометрический анализ |
Подкисление азотной кислотой до pH 1-2 (20 - 25мл HNO3 на 5л) |
|
Pадий 226 |
Подкисление азотной кислотой до pH 1-2 (4 - 5мл HNO3 на 1 л) |
|
Тяжелые металлы (16-элементов) |
Подкисление азотной кислотой до pH 1-2 (0,5мл HNO3 на 0,1л) * |
|
Полоний 210, свинец 210 |
Подкисление соляной кислотой до pH 1- 2 (5мл HCl на 2 л) |
|
* -использовать азотную кислоту квалификации о.с.ч. (особо чистой) |
Схема 5.2 Схема подготовки проб воды
Отбор проб растительности будет осуществляться в сухую погоду, в утренние часы, после высыхания росы в радиусе до 50 м. Пробы растений будут отобраны в количестве, достаточном для получения сухой пробы массой 1 кг. В зависимости от плотности растений будет определяться площадь опробования. Площадь опробования будет измеряться и записываться в журнал регистрации проб. Пробы необходимо очистить от почвы, высушить под навесом надземные части растений. С каждой площадки отбора проб упаковывать в отдельные мешки из плотной ткани. Пробы будут отбираться обычным способом – скашиванием серпом наземной части растительности. В дальнейшем после тщательной просушки пробы будут озолены в лабораторных условиях и после специального истирания, согласно требований по пробоподготовке, пробы будут поступать для проведения аналитических измерений. Схема пробоподготовки представлена на схеме 5.3.
Схема 5.3 Схема подготовки проб раститительности
Отбор проб воздушных аэрозолей будет произведен переносным пробоотборником воздуха марки ПУ-5 на фильтры АФА РСП-20. Отбор проб будет осуществляться путём принудительной прокачки газо-аэрозольной смеси через сменные фильтры и поглотители.
Основные технические данные прибора:
Схема пробоподготовки представлена на схеме 5.4.
Схема 2.4 Обработка проб воздушных аэрозолей
Привязка точек отбора будет выполняться с использованием спутникового навигационного прибора GPS-Map76.
Прибор во время работы устанавливантся на высоте 0,7- 1,0м от поверхности земли, чтобы исключить попадание пылевой фракции, образовавшейся от местных порывов ветра на месте установки. При выборе точек наблюдения учитывается направление, сила ветра, расположение автодорог и прочих сторонних участков пыления, чтобы исключить влияние других факторов пыления, кроме бассейна хвостохранилища.
Маршрутная пешеходная гамма-съемка будет выполняться с радиометров СРП-68-01при непрерывном прослушиваниеи импульсов счёта через головные телефоны радиометра.
Аналитические измерения предусмотрены в аккредитованных лабораториях АО «Волковгеология», конкретно лабораторией ХАП филиала ЦОМЭ.
Анализируемые компоненты и виды анализов представлены в таблице 5.3.
Оперативный контроль воспроизводимости результатов анализов осуществляется согласно ОСТ 41-08-214-82.
Внутрилабораторный контроль правильности результатов рядовых количественных анализов выполняется по ОСТ- 41-08-262-86.
Метрологическое обеспечение работ будет проводиться с соблюдением требований отраслевого стандарта ОТС-41-09-226-83 «Метрологическая экспертиза проектной и отчетной геологической документации. Организация и порядок проведения».
Выполнение работ по изложенной выше методике обеспечено соблюдением следующих требований:
Внешний контроль проб будет производиться в лаборатории Капчагайского филиала НЦЭС РК.
Анализы проб фильтров будут выполняться радиометрическим и масс-спектрометрическим методами. Пробы будут проанализированы на суммарную альфа-активность и химические элементы (As, Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Sb, Sr, Th, U, V, Zn).
Пробы почв и грунтов будут проанализированы на суммарную альфа-активность, выполнен химанализ на pH, плотный остаток, будут проанализированы на гамма-спектрометрический анализ,проанализированы химические элементы и масс-спектрометрическим методам, у 6 проб методом ICP-MS будут определены основные тяжелые металлы и токсиканты
Анализы водных проб будут выполнены на определение общей альфа-активности радиометрическим методом, радионуклидов (U-238, Ra-226) – методом ГСА, химических токсикантов (As, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Zn) – масс-спектрометрией, общего химического состава (Na, K, Ca, Mg, NH4, Fe, CO3, HCO3, SO4, Cl, NO3, NO2, F, B, сухой остаток, жесткость, кремневая кислота SiO2, рН) – сокращенным химическим анализом (СХА).
Пробы растительности будут проанализированы на гамма-спектрометрический анализ и суммарную альфа-активность.
Таблица 5.3 Анализируемые компоненты и анализы
|
Вид исследования |
Среда, компонент среды |
Анализируемый компонент |
Метод анализа |
Нормативный документ на метод анализа |
|
1 |
2 |
4 |
5 |
6 |
|
Атмогеохимический |
Атмосферный воздух (пылеаэрозоли) |
As, Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Sb, Sr, Th, U, V, Zn |
масс-спектрометрический |
НСАМ |
|
Альфа-акимвноссть |
радиометрический |
Альфа-радиометр “Прогресс”. Методика измерения НПО “ВНИФТРИ”, 1997г |
||
|
литогеохимический |
Почвенный покров |
Уран природный (валовый) Торий природный |
Гамма-спектрометрия |
Рентгено-спектральный по методике НСАМ |
|
Суммарная альфа активность |
радиометрический |
Альфа-радиометр “Прогресс”. Методика измерения НПО “ВНИФТРИ”, 1997г |
||
|
Радий-226, Радий-228 Торий-228 Торий-232 Калий-40 Цезий-137 Кобальт-60 |
гамма-спектрометрический |
НСАМ |
||
|
As, Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Mo, Ni, Pb, Sb, Th, U, V, Zn |
Атомно-эмиссионный |
Методика измерений массовых концентраций в пробах почв, водных растворов методом атомно-эмиссионной cпектрометрии с ICP-MS - зарегистрирована в ГСИ РК № КZ 07.00.01163-2010 от 08.09.10 |
||
|
As, Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Sb, Sr, Th, U, V, Zn |
масс-спектрометрический |
НСАМ |
||
|
гидрогеохимический |
Поверхностные воды |
Суммарная альфа активность |
радиометрический |
Альфа-радиометр “Прогресс”. Методика измерения НПО “ВНИФТРИ”, 1997г |
|
Радий-226, Радий-228 Торий-228 Торий-232 Калий-40 Цезий-137 Кобальт-60 |
гамма-спектрометрический |
НСАМ |
||
|
As, Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Mo, Ni, Pb, Sb, Th, U, V, Zn |
Атомно-эмиссионный |
Методика измерений массовых концентраций в пробах почв, водных растворов методом атомно-эмиссионной cпектрометрии с ICP-MS - зарегистрирована в ГСИ РК № КZ 07.00.01163-2010 от 08.09.10 |
||
|
Биогеохимический |
Растительность |
Радий-226, Радий-228 Торий-228 Торий-232 Калий-40 Цезий-137 Кобальт-60 |
гамма-спектрометрический |
НСАМ |
|
Суммарная альфа активность |
радиометрический |
Альфа-радиометр “Прогресс”. Методика измерения НПО “ВНИФТРИ”, 1997г |
Для обработки данных, полученных в результате полевых и лабораторных работ будут использоваться компьютерные программы: Microsoft Office (Word, Excel, Access), Adobe Photoshop, CorelDraw, Mapinfo.
По результатам проведённых исследований будут построены карты масштаба 1:50000 (согласно требованиям к геолого-экологическим исследованиям и картографированию):
- карта дешифрование космофото снимка;
- карта фактического материала;
- моноэлементные и полиэлементные карты
- карты радиоактивности.
Камеральные работы будут проходить с сентября по декабрь, а написание итого отчета с января по апрель.
Заключение
Применив теоретические знания, полученные в курсе «Геоэкологическое проектирование и экспертиза проектов» был составлен проект геоэкологических исследований компонентов окружающей среды масштаба М 1:100000 на территории хвостохранилища Кошкарата.
По окончании проекта будет возможно:
- обновить данные о деградации территории хвостохранилища;
- оценить увеличение или уменьшение «пляжных» песков;
- установить наиболее пылящие участки территории;
- рассчитать годовую дозу облучения населения;
- рассчитать индекс загрязнения химическими элементами.
Для снижения негативного воздействия хвостохранилща Кошкарата на окружающую среду необходимо провести ряд природоохранных мероприятий:
- продолжить мониторинг воздействия Кошкараты на окружающую среду для выяснения и уточнения всех аспектов воздействия;
- проводить масштабное озеленение жилых массивов и прилегающих территорий к хвостохранилищу Кошкарата;
- не препятствовать естественному восстановлению природных процессов, развивающихся на Кошкарате, но при этом не допускать резкого спада уровня воды в соре.