Вопросы охраны водной среды при добыче нерудных строительных материалов в подводных карьерах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вопросы охраны водной среды при добыче нерудных строительных материалов в подводных карьерах

Т.Н. Казмирук - канд. техн. наук

Институт водных проблем РАН, г. Москва, Россия

Рассмотрены водоохранные аспекты добычи песчано-гравийной смеси в подводных карьерах. Проведение подводно-технических работ на водохранилищах и озерах приводит к изменению гидрологических и гидродинамических условий в окрестностях карьера, форм рельефа, состава грунтов дна и поверхностных вод. Наибольшим изменениям подвержена мутность воды.

The water-conservation aspects of sand-gravel extraction in the underwater careers are considered. Conducting of the underwater technical works on the reservoirs and lakes leads to the changing of the hydrological hydrodynamic conditions around the career, bottom forms, compositions of the bottom materials and surface water. The biggest change is in the water turbidity.

водоохранный песчаный гравийный карьер

Одним из видов антропогенного воздействия на водные экосистемы являются работы, связанные с добычей нерудных строительных материалов в подводных карьерах. Учитывая общую тенденцию развития работ по подводной добыче песчано-гравийной смеси в России и странах СНГ, эти работы будут продолжаться и расширяться. Уже сейчас ежегодный объем добываемых в России песчано-гравийных наносов соизмерим с полным твердым стоком всех рек страны. При этом объем землесосных работ ежегодно увеличивается на 20…25%. Только в Тверской области в подводных карьерах, разрабатываемых ОАО «Тверской порт», ежегодный объем добываемой песчано-гравийной смеси составляет около 4 млн т. Месячная добыча на месторождении «Устье» (Иваньковское водохранилище) за период 2004-2008 гг. колеблется в пределах 161,9…421,6 тыс. т. Примерно такие же объемы строительных материалов добываются на месторождении «Калязин» на Углическом водохранилище. Здесь же разрабатывается месторождение «Соболевское». Подводная добыча песка, хотя в значительно меньших объемах (0,3…5,8 тыс. т в месяц), проводится на оз. Селигер. В 1960-1990-х годах на Иваньковском водохранилище были освоены месторождения «Городище», «Городище-продолжение», «о.Св. Елены». Эпизодические подводно-технические работы проводились в районе г. Конаково, о. Грабиловка, между островами Клинцы и Уходово.

Естественно, что при таком размахе работ возник вопрос о степени их воздействия на экологическое состояние водных объектов. Известно, что добыча нерудных строительных материалов приводит к изменениям характеристик среды обитания гидробионтов в окрестностях участка производства работ и влияет на показатели воды и грунтов дна. Воздействие на окружающую среду обусловлено непосредственно производством работ. Все эти изменения имеют различные временные и пространственные масштабы. Поэтому, оптимальным вариантом при разработке месторождений нерудных строительных материалов является такое их целенаправленное изменение и приспособление к потребностям человека, которое учитывает законы природы и не нарушает динамического равновесия экологии среды. Вместе с тем необходимо отметить, что вопрос этот изучен недостаточно и в литературе нет однозначного ответа по оценке воздействия землесосных работ на водные объекты.

Ввиду того, что разработка обводненных месторождений связана со сложными водными экосистемами, подводно-технические работы могут ускорять, тормозить или прекращать естественные процессы. Существует несколько аспектов возможного влияния работ по добыче нерудных строительных материалов на компоненты природной среды: повышение мутности воды и концентрации взвешенных и растворенных веществ в забое земснаряда, слив недоосветленной пульпы с баржи, загрязнение водной среды в результате работы машин и механизмов, изменение рельефа дна участка водоема, изменение водно-физических свойств донных отложений и в целом грунтового комплекса.

Добыча песчано-гравийной смеси сопровождается разрушением структуры грунта, изменением состава поровых и придонных вод, значительная часть донных отложений переходит во взвешенное состояние, как при воздействие землеройных механизмов на грунт, так и при погрузочных работах, особенно при сливе воды с баржи. Верхние слои грунта, как правило, более загрязнены органическими веществами и тяжелыми металлами и их изъятие может благоприятно влиять на некоторые экологические характеристики донных грунтов. В результате вскрытия более чистых слоев донных отложений, их взмучивания и последующего осаждения песчаных частиц, происходит частичное депонирование грунтов, прилегающих к району подводно-технических работ.

Вместе с тем, в результате разработки карьера песчано-гравийной смеси изменяется естественная структура рельефа дна. Глубины воды в карьере могут в несколько раз превышать бытовые значения. Рельеф дна имеет резкие перепады высот. Все это приводит к долговременным изменениям гидрологического и гидродинамического режима, как в самом карьере, так и на прилегающем участке водоема. Происходят изменения гидрохимического режима, особенно в придонной области, где, как правило, преобладают анаэробные условия. Ранее выработанные карьеры интенсивно заиляются мелкодисперсными органическими илами. Так в отработанном карьере месторождения «Городище», средняя глубина которого около 16 м слой глубинного серого ила имеет мощность более 40 см. Ил слабо уплотнен, а его верхний слой находится в полувзвешенном состоянии.

По нашим данным непосредственно в забое земснаряда и при прямом сливе с баржи мутность воды может достигать 0,1…15,6 г/л. Смягчающим обстоятельством является то, что добываемый и взмучиваемый песок быстро оседает. В зависимости от конкретных условий гидродинамической активности водных масс облако повышенной мутности в слабопроточных водоемах может распространяться на расстояние 100…600 м. Максимальное фиксируемое нами облако повышенной мутности от земснаряда имело длину 1,5 км. Во время штиля пятно повышенной мутности сокращается до 15 м. Концентрация взвешенных веществ экспоненциально уменьшалась от центра к периферии, где переходила в фоновые значения. Так как в большинстве случаев около 80 % добываемых грунтов составляют пески мелкие, средние и крупные, то при глубине воды в районе карьера 5…16 м осаждение основной массы взвешенных частиц на дно при отсутствии течений и волнения происходит за 1…8 мин.

Необходимо отметить, что дополнительная мутность при добыче песчано-гравийной смеси не связана с привнесением дополнительных масс взвешенных веществ в водоем, как при поверхностном смыве или сбросе сточных вод. Кроме того, мутные воды, попадающие обратно в водоем, не подвергаются технологическому использованию, а представляют сопровождающий добычу фактор и не могут быть классифицированы, как «сточные воды», исходя из содержания данного понятия по ГОСТ 17.1.1.01-77. В связи с этим они не могут рассматриваться как «сбросы» загрязняющих веществ и не попадают под действие нормативов платы за сбросы загрязняющих веществ.

Однако, учитывая необходимость охраны качества и санитарно-гигиенического состояния поверхностных вод, граничные параметры распространения и концентрации дополнительной мутности должны соответствовать требованиям, установленным для сброса взвешенных веществ со сточными водами в соответствии с «Правилами охраны поверхностных вод». В соответствии с п. 24 «Правил охраны…» для рыбохозяйственных водоемов контрольный створ устанавливается на расстоянии не более 500 м от источника мутности.

Что касается влияния подводно-технических работ по добыче нерудных строительных материалов на гидрохимический режим водоемов, то по нашим многолетним данным добыча незагрязненной песчано-гравийной смеси не оказывает существенного влияния на естественные циклы изменения содержания биогенных элементов, солевой состав водных масс и фоновые концентрации тяжелых металлов. Это влияние носит локальный характер и ограничивается размерами самого карьера. Так, к примеру, на месторождении «Устье» сосредоточено около 0,001 км3 воды или 0,2 % объема воды в Иваньковском плесе водохранилища. Объем воды, на который влияют работы по добыче нерудных строительных материалов около 0,011 км3 или 2,4 % общего объема воды в плесе. Площадь грунтов дна, на которые влияют подводно-технические работы, составляет около 2,0 % от площади Иваньковского плеса. Аналогично, на месторождении «Залучье» (оз. Селигер) максимальный объем воды, на который влияют работы по добыче нерудных строительных материалов около 0,002 км3 или 3,7 % общего объема воды в Осташковском плесе. Площадь грунтов дна, на которые влияют подводно-технические работы, составляет около 0,07 % от площади плеса.

Соединения азота и фосфора по-разному реагируют на процесс добычи песчано-гравийной смеси и связанные с ним разрыхление и взмучивание донных отложений, а также интенсивное перемешивание воды. Интенсивное перемешивание воды и насыщение ее кислородом, изъятие части органических веществ из донных отложений, способствуют понижению содержания аммония в зоне влияния подводно-технических работ. Противоположное влияние оказывают землечерпательные работы на содержание в воде фосфора. Поскольку значительная часть фосфорной нагрузки на водоем поступает из донных отложений, то их взмучивание приводит к повышению содержания фосфора в воде, особенно его минеральной составляющей.

Размещено на Allbest.ru