Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

По дисциплине «Геохимия окружающей среды»

Тема: Формирование техногенных ландшафтов в районах расположения горно-обогатительных комбинатов

Содержание

• Аннотация
• 1. Общие сведения о промышленном объекте
• 2. Природные и техногенные ландшафты
• 3. Техногенные ореолы и потоки загрязнения
• 3.1 Гидрогеохимические ореолы загрязнения
• 3.2 Литохимические ореолы загрязнения
• 4. Формула Курлова ландшафт гидрогеохимический ореола
• 5. Литологический разрез и гидрохимический профиль
• 6. Процессы техногенной метаморфизации состава вод и пород
• Список литературы
• Приложение 1. Инженерно - экологическая план - схема
• Приложение 2. Инженерно-экологическая карта
• Приложение 3. Природные и техногенные ландшафты
• Приложение 4. Техногенные ореолы и потоки загрязнения
• Приложение 5. Литологический разрез территории

Аннотация

В данной курсовой работе мною было рассмотрено горнопромышленное предприятие ОАО «Фосфаты», занимающегося добычей и переработкой полезных ископаемых.

В районе расположения месторождения были сформированы техногенные ландшафты, образованные в ходе промышленной деятельности человека, но в то же время сохранились и природные ландшафты.

На территории предприятия выделены пять литохимических ореолов загрязнения, совпадающих с хвостохранилищами отходов, и два гидрогеохимических ореола загрязнения. Для гидрогеохимических ореолов были рассчитаны коэффициенты контрастности и суммарного загрязнения относительно ПДК и относительно фонового значения концентрации. Для литохимических ореолов были рассчитаны коэффициенты контрастности загрязнения различными соединениями.

В процессе выполнения курсовой работы были рассчитаны насыщенности вод труднорастворимыми соединениями, построена инженерно - экологическая карта, карты техногенных ореолов и потоков загрязнений, ландшафтов, литологический разрез территории и гидрохимические профили.

Страниц 36, таблиц 14, рисунков 5, карты-схемы 5.

Abstract

In this term paper I considered the mining enterprise of "Phosphates", engaging in a booty and processing of minerals.

Technogenic landscapes, formed during industrial activity of man, were formed in the district of location of deposit but at the same time natural landscapes were kept.

On territory enterprises are distinguished five litochemical halos of contamination, consilient from tailing wastes, and two hydrogeochemical halos of contamination. For hydrogeochemical halos the coefficients of contrasty and total contamination were expected in relation to LPC and in relation to the base-line value of concentration. For litochemical halos the coefficients of contrasty of contamination different connections were expected.

In the process of implementation of term paper were expected to the saturation of waters with hard dissolved connections, the maps of technological chainlet of mining-metallic area are built, technogenic halos and streams of contaminations, landscapes, lithologic cut of territory and hydrochemical types.

Pages 36, tables 14, figures 5, cards-schemes 5.

1. Общие сведения о промышленном объекте

Предприятие ОАО «Фосфаты» находится в городе Воскресенске, Московской области.

Разработка месторождения ведется открытым способом по транспортно - отвальной схеме с дальнейшей рекультивацией нарушенных земель в сельскохозяйственном и лесохозяйственном направлениях. Переработка руды ведется на двух обогатительных фабриках (рудопромывочной и флотационной) и на заводе по производству удобрений. Весь цикл добычи и переработки полезных ископаемых сопровождается накоплением жидких и твердых отходов, загрязняющих земли, поверхностные и подземные воды, и формированием техногенных ландшафтов, лито- и гидрогеохимических ореолов и потоков загрязнения.

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 отношении 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.

Для добычи полезного ископаемого на промплощадке с помощью экскаватора выкапывается карьер. Карьерная выемка вскрывает юрский водоносный горизонт. Вскрыша представлена песчаными породами. Пустая порода, не предоставляющая какой-либо ценности, направляется в отвал.

Используемая на предприятии вода берется из водозабора реки Натынки и транспортируется к заводу по производству удобрений и обогатительным фабрикам рудопромывки и флотации, где происходит обогащение фосфатного сырья.

Отходы обогащения, представленные жидкой и твердой фракцией, направляются в хвостохранилища, где вода отстаивается в течение некоторого времени. В результате твердая фракция оседает на дно, а жидкая переходит в накопитель оборотной воды. Вода из накопителя впоследствии поступает на обогатительные фабрики рудопромывки и флотации. Таким образом, предприятие использует неполный замкнутый цикл водооборота.

Технологическая цепочка данного предприятия выглядит следующим образом (рис.1):

Флотация - это процесс, основанный на всплывании коллоидных и дисперсных примесей вместе с пузырьками воздуха и образовании на поверхности флотатора пены.

Концентрат - продукт обогащения полезных ископаемых, более пригодный для употребления или дальнейшей обработки, чем исходное сырьё.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1 Технологическая цепочка горно-металлургической области.

Эфеля - мелкозернистая часть хвостов обогащения, отделяемая промывкой.

Шламы - наиболее тонкозернистая часть хвостов обогащения, нередко содержит значительное количество полезного компонента, не улавливаемого на обогатительных установках.

Хвостохранилище - устройство для приёма и хранения отходов обогащения полезных ископаемых -- отвальных хвостов.

Промышленная деятельность ОАО «Фосфаты» оказывает влияние на окружающую среду. Это воздействие проявляется в виде нарушений и загрязнений.

Нарушение - структурно-пространственные изменения (числа, формы, расположения элементов), происходящие в результате воздействия производства на природную среду.

Выделяют нарушения:

- геомеханические - изменения, происходящие в почвенном слое и в массиве горных пород в результате различных производственно - технологических процессов (деформация, провалы, выемки, насыпи, застройки).

- гидродинамические - изменения размещения, режима и динамики поверхностных и грунтовых вод (затопление рельефа, истощение водоемов и водотоков, заболачивание).

- аэродинамические - нарушения, возникающие в результате изменения воздушных потоков при строительстве зданий, сооружений, отвалов и выделения в атмосферу больших потоков тепловой энергии (температурные инверсии, ветровые тени).

- биоморфологические - нарушения, возникающие в результате строительства и расширения предприятий, происходящие, как правило, в совокупности с другими нарушениями (фитоценотические, зооценотические, микробоценотические).

Загрязнение - привнесение в природную среду или возникновение в ней новых, не характерных для среды физических, химических, биологических агентов; или повышение концентрации этих агентов сверх среднего наблюдавшегося количества или уровня.

Все виды загрязнителей можно классифицировать по их природе на:

- физические (тепловое, световое, электромагнитное, радиационное загрязнения)

- химические

- биологические - привнесение в среду и размножение в ней нежелательных для человека организмов; привнесение патогенных микроорганизмов.

- информационные - поток негативной информации, поступающей человеку по различным информационным каналам.

Таблица 1 Координаты источников загрязнения водных и земельных ресурсов

Источник загрязнения	Координата Х, м	Координата У, м	Площадь, м2
Завод по производству удобрений (1)	300	2000	9800
Хвостохранилище ПКОФ (2)	570	1980	14400
Котельная (3)	165	1930	1800
Котельная (10)	240	1360	13500
Пункт перегрузки сырья (6)	270	1965
Пункт перегрузки сырья (9)	140	1570
Пункт перегрузки сырья (9')	330	1570
Обогатительная фабрика рудопромывки (7)	330	1515	12150
Обогатительная фабрика флотации (8)	140	1515	12150
Старое хвостохранилище (11)	590	1365	19200
Старое хвостохранилище (12)	510	1125	32000
Накопитель оборотной воды (13)	840	1000	45200
Хвостохранилище рудопромывки (14)	1110	1360	52500
Хвостохранилище флотации (15)	1350	1050	40600
Неспланированный отвал (19)	1585	1400	38400
Неспланированный отвал (26)	1130	70	126000
Карьерная выемка (25)	1070	320	358800

Все виды нарушений и загрязнений, осуществляемых предприятием ОАО «Фосфаты» представлены в таблице 2.

Таблица 2.Нарушения и загрязнения

Компонент природной среды	Нарушения	Загрязнения
Литосфера	Геомеханические а) Деформация - уплотнение и разрыхление (давление под различными постройками и отвалами) б) Выемки - карьерные (карьер) и траншейные (трубы) в) Насыпи - отвальные (отвалы) и гидротехнические (хвостохранилища) г) Застройки (завод, котельные и т.п.)	1) Физические а) Тепловые (теплица, котельные, обогатительные фабрики) и радиоактивные (с/х рекультивация) 2) Химические (хвостохранилища, пункты перегрузки сырья, отвалы, завод) 3) Механические (пыль)
Гидросфера	Гидродинамические 1) Поверхностные а) водохранилища (накопитель оборотной воды), зарегулирование (болото технологического происхождения), истощение водоемов и водотоков (водозабор), заболачивание (утечка сточных вод из хранилища отходов) 2) Подземные а) заболачивание (захоронение жидких отходов, старые хвостохранилища)	1) Химические (сброс сточных вод, которые загрязнилась в процессе обогащения) 2) Физические а) Тепловое (хвостохранилища, завод) 3) Биологические (болото техногенного происхождения)
Атмосфера	Аэродинамические а) Разряжение (все постройки) б) Температурные инверсии (теплицы, котельные, трубы сточных вод)	1) Физические а) Тепловое (котельные, теплицы) б) Световое (дороги, заводы по производству удобрений, обогат. фабрики) 2) Химические (загрязняющие компоненты заводов, теплицы, карьер)
Биота	Биоморфологические а) Фитоценотические (вырубка леса, осушение и появление болота) б) Зооценотические (распугивание, уничтожение видов, интродукция)	1) Физические а) Электро-магтнитное (линии электропередач) б) Световое (ночное освещение) - химические (загрязнение воды и воздуха) 2)Химическое (карьер, пыление отвалов, дым от кателньвх)

Восстановление нарушенных земель предприятие выполняет с помощью лесохозяйственной рекультивации (выравнивание отвала, высадка сосен), сельскохозяйственной рекультивации (посадка кормовых и пропашных культур) и рекреационной рекультивации, в результате чего образуются техногенные агроландшафты, лесохозяйственные и рекреационные ландшафты.

Строительство заводов и фабрик привело к образованию горно-промышленного техногенного ландшафта. Следствием этого является изменение минералогического и гранулометрического состава почв.

2. Природные и техногенные ландшафты

Ландшафт - основная единица физико-географического районирования. Это генетически единая территория с однотипным рельефом, геологическим строением, климатом, общим характером поверхностных и подземных вод, закономерным сочетанием почв, растительных и животных сообществ. Верхняя граница ландшафта находится в тропосфере, нижняя - в подошве горизонта грунтовых вод.

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.

Геохимический ландшафт - это парагенетическая ассоциация элементарных ландшафтов, связанных между собой миграцией химических элементов.

Различают ландшафты:

1) Биогенные (миграция определяется биологическим круговоротом живого вещества)

- Лесные: характеризуются значительным накоплением органического вещества, объем которого намного превышает ежегодную первичную продукцию. В лесах протекают два вида биогеохимичеких циклов: ежегодные циклы разложения растительного опада и полный цикл отмирания деревьев - значительно более длинный. Основная масса органического вещества сосредоточена над поверхностью почвы.

- Луговые и степные: немного биомассы, не создается больших запасов живого вещества. Тем не менее, ежегодный прирост органического вещества иногда превосходит аналогичные показатели лесных ландшафтов.

- Тундровые: низкая скорость биологического круговорота и весьма скудная ежегодная продукция. Мертвое органическое вещество накапливается в виде торфа.

2) Абиогенные (процессы физического, химического, механического выветривания)

- Примитивно пустынные: биологическая продуктивность и подвижность элементов ниже, чем в тундрах.

Техногенный (антропогенный) ландшафт - изменённый или искусственно созданный человеком на природной основе ландшафт; природно-производственный территориальный комплекс, природное равновесие в котором постоянно поддерживается человеком.

Классификация основана на выделении преобладающего типа использования территории:

- Агроландшафты, в том числе ландшафты районов неорошаемого и орошаемого земледелия, пастбищные ландшафты. Изменение биогеохимических циклов и нарушение химического равновесия природной среды, односторонний процесс отчуждения питательных веществ с собранным урожаем. Естественный возврат питательных веществ с отмирающими частями отсутствует.

- Лесохозяйственные ландшафты. На территории вырубки лесов лес разводят культурно. Характерно изменение видового состава леса, развитие лесных монокультур, отсутствуют кустарники, почва иссушается и деградирует.

- Горно-промышленные ландшафты. Возникают в местах строительства предприятий ГПК. Нарушение фундамента ландшафта, изменение его литогенной основы. По воздействию на биоценозы и почвы первичных ландшафтов разработка месторождений может быть приравнена к геологическим катастрофам.

- Городские (селитебные) ландшафты. Искусственные ландшафты, наследуют от естественного первичного только геологическую основу, основные черты рельефа, зональные области климата.

- Рекреационные ландшафты. Возникают в местах создания парков, зон отдыха, где естественный ландшафт облагораживается и его значительных негативных трансформаций не происходит.

Б.Б.Полынов выделил три основные группы элементарных ландшафтов:

- элювиальный;

- супераквальный;

- аквальный.

Элювиальные ландшафты формируются на повышенных элементах рельефа при глубоком залегании уровня грунтовых вод, не оказывающих влияние на почвы и растительность. Окислительная среда в почвах и коре выветривания облегчает вынос тех элементов, которые дают более растворимые соединения при высоких степенях окисления, затруднен вынос элементов, окислительные соединения которых малоподвижны (железо, марганец и др.). Почвы, развивающиеся в элювиальных ландшафтах, обычно в той или иной степени промыты от легкорастворимых соединений.

Аквальные (подводные) ландшафты тесно связаны с элювиальными ландшафтами, находящимися в бассейне водосбора и солесбора. Для аквальных ландшафтов своеобразны процессы разложения органических остатков, идущие в анаэробных условиях и сопровождающиеся образованием сапропелей.

Супераквальные (наводные) ландшафты формируются на пониженных элементах рельефа, в условиях, где грунтовые воды подходят близко к поверхности и по капиллярам могут подниматься до корнеобитаемого слоя.

На территории месторождения преобладает техногенный ландшафт вследствие промышленной деятельности человека. Так, в хвостохранилищах завода по производству удобрений (2), старых хвостохранилищах (11, 12), хвостохранилищах рудопромывки и флотации (14, 15), в районе вырубки лесов и неспланированных отвалов сформировался техногенный пустынный элювиальный ландшафт с низкой биологической продуктивностью, т.к. на данной местности складируются отходы производства. В области завода по производству удобрений (1), обогатительных фабрик рудопромывки и флотации (7, 8), котельных (3, 10), теплицы (4) и карьера (25) образовался техногенный горно-промышленный элювиальный ландшафт. В водоотстойной канаве (16, 17) и в накопителе оборотной воды (13) сформировался техногенный аквальный ландшафт. В районе накопителя, канавы и болота технологического происхождения (18) образовался техногенный супераквальный ландшафт. На данной местности преобладает абиогенный тип миграции химических элементов, где главную роль играют процессы физического, химического и механического выветривания.

В зоне сельскохозяйственной рекультивации сформировался техногенный элювиальный агроландшафт, лесохозяйственной рекультивации - техногенный лесохозяйственный элювиальный ландшафт, рекреационной рекультивации - техногенный рекреационный элювиальный ландшафт. Здесь преобладает биогенный тип миграции химических элементов, который определяется биологическим круговоротом живого вещества.

В реке Натынке и озере Круглом сформировался техногенный аквальный ландшафт. В прилегающих территориях данных водных объектов - техногенный супераквальный ландшафт. Деятельность человека подвергла изменению химический и физический состав воды в процессе производственной деятельности.

Территория леса (23), не повергающаяся воздействию человека, относится к природному лесному элювиальному ландшафту с биогенным типом миграции химических элементов.

3. Техногенные ореолы и потоки загрязнения

3.1 Гидрогеохимические ореолы загрязнения

Гидрогеохимические ореолы загрязнения - области распространения поверхностных и подземных вод с многократно повышенными по сравнению с фоновыми концентрациями микро- и макроэлементов, формирующиеся в результате сбросов в поверхностные и подземные воды сточных и карьерных вод, образующиеся за счет растворения и выноса химических элементов и соединений из минеральных отходов добычи и переработки полезных ископаемых.

Гидрогеохимические потоки загрязнения - участки линейной формы с многократно повышенными по сравнению с фоновыми концентрациями микро- и макроэлементов в подземных и поверхностных водах.

Гидрогеохимические ореолы образуются вследствие инфильтрации сточных вот и миграции загрязненных вод за пределы хранилища из-за плохой изоляции дна и стенок хранилищ жидких отходов. Аналогичная картина наблюдается и при распространении загрязнения в подземных водах вследствие выщелачивания и растворения твердых отходов атмосферными осадками и их инфильтрации в подземные воды.

Для определения контрастности гидрогеохимических ореолов и потоков загрязнения рассчитывают коэффициенты контрастности для каждого загрязняющего компонента относительно ПДК и фоновых значений концентрации.

Таблица 3 Концентрация загрязняющих компонентов в подземных и поверхностных водах, их фоновые значения, ПДК, мг/л

Место отбора проб					ОЖ, мг-экв/л		Р	Солярное масло	Соли смоляной кислоты
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
ПДК	350	500			7	1,5	3,5	0,05	2,0
Фоновые воды	7,4	141	62	9,7	3,9	0,85	0,1	0,0001	0,01
Хвостохранилища:
Флотации	575	976	416	250	41,6	8,2	10	3,5	350
Рудопромывки	360	1066	516	240	45,8	9,2	15	0,5	150
Старые	250	596	266	120	23,3	4,0	8	0,001	56
Скважины
1	400	991	496	250	45,6	8,8	12	1,1	280
2	200	616	406	180	35,3	4,3	5,4	0,1	25,4
3	120	496	296	102	23,3	2,7	2,9	0,01	3,7
4	75	336	206	85	17,4	1,8	1,5	0,005	1,5
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
5	45	266	166	48	12,3	1,2	0,7	0,001	0,5
6	70	166	96	57	9,6	1,5	2,5	0,005	25
7	220	606	236	165	25,6	3,5	1,2	0,5	68
8	75	236	106	65	10,7	1,5	1,7	0,05	30
9	120	496	236	120	21,8	2,2	3,5	0,005	25
Хвостохранилеще ПКОФ	1115	3596	1236	250	82,6	14	18	0,01	400
Скважины 10, 10а, 10б	250	506	336	65	22,2	1,4	6,5	0,005	10
Скважина 11	535	1536	766	120	48,3	5,0	6,3	0,005	180
Колодец, скважина 12	302	656	326	58	21,1	2,2	3,2	0,005	30

Для оценки степени загрязнения поверхностных и подземных вод рассчитывают коэффициент суммарного загрязнения, равного сумме коэффициентов контрастностей загрязняющих веществ относительно ПДК.

Таблица 4 Коэффициенты контрастности и суммарного загрязнения гидрогеохимических ореолов и потоков относительно ПДК.

Место отбора проб	Коэффициенты контрастности относительно ПДК	Кз
			ОЖ, мг-экв/л		Р	Солярное масло	Соли смоляной кислоты
Хвостохранилища:
Флотации	1,64	1,95	5,94	5,47	2,86	70,00	175	262,86
Рудопромывки	1,03	2,13	6,54	6,13	4,29	10,00	75	105,12
Старые	0,71	1,19	3,33	2,67	2,29	0,02	28	38,21
Скважины
1	1,14	1,98	6,51	5,87	3,43	22,00	140	180,93
2	0,57	1,23	5,04	2,87	1,54	2,00	12,70	25,95
3	0,34	0,99	3,33	1,80	0,83	0,20	1,85	9,34
4	0,21	0,67	2,49	1,20	0,43	0,10	0,75	5,85
5	0,13	0,53	1,76	0,80	0,20	0,02	0,25	3,69
6	0,20	0,33	1,37	1,00	0,71	0,10	12,50	16,21
7	0,63	1,21	3,66	2,33	0,34	10,00	34	52,17
8	0,21	0,47	1,53	1,00	0,49	1,00	15	19,70
9	0,34	0,99	3,11	1,47	1,00	0,10	12,50	19,51
Хвостохранилеще ПКОФ	3,19	7,19	11,80	9,33	5,14	0,20	200	236,85
Скважины 10, 10а, 10б	0,71	1,01	3,17	0,93	1,86	0,10	5	12,78
Скважина 11	1,53	3,07	6,90	3,33	1,80	0,10	90	106,73
Колодец, скважина 12	0,86	1,31	3,01	1,47	0,91	0,10	15	22,66

Таблица 5 Коэффициенты контрастности и суммарного загрязнения гидрогеохимических ореолов и потоков относительно фона

Место отбора проб	Коэффициенты контрастности относительно фона	Кз
			ОЖ, мг-экв/л		Р	Солярное масло	Соли смоляной кислоты
Хвостохранилища:
Флотации	77,7	6,9	10,7	9,6	100	35000	35000
Рудопромывки	48,6	7,6	11,7	10,8	150	5000	15000
Старые	33,8	4,2	6,0	4,7	80	10	5600
Скважины
1	54,1	6,4	11,7	10,4	120	11000	28000
2	27,0	4,4	9,1	5,1	54	1000	2540
3	16,2	3,5	6,0	3,2	29	100	370
4	10,1	2,4	4,5	2,1	15	50	150
5	6,1	1,9	3,2	1,4	7	10	50
6	9,5	1,2	2,5	1,8	25	50	2500
7	29,7	4,3	6,6	4,1	12	5000	6800
8	10,1	1,7	2,7	1,8	17	500	3000
9	16,2	3,5	5,6	2,6	35	50	2500
Хвостохранилеще ПКОФ	150,7	25,5	21,2	16,5	180	100	40000
Скважины 10, 10а, 10б	33,6	3,6	5,7	1,6	65	50	1000
Скважина 11	72,3	10,9	12,4	5,9	64	50	18000
Колодец, скважина 12	40,8	4,7	5,4	2,6	32	50	3000

На территории месторождения выделяются два гидрогеохимических ореола загрязнения:

- в районе хвостохранилища ПКОФ

- в районе хвостохранилищ рудопромывки и флотации.

Источником первого гидрогеохимического ореола является хвостохранилище завода по производству удобрений. Коэффициент суммарного загрязнения в области хвостохранилища ПКОФ составляет 236,85. Наиболее контрастными являются соли смоляной кислоты с превышением значения ПДК в 200 раз и фонового значения концентрации в 40000 раз, фториды с превышением ПДК в 9,33 раза и фоновой концентрации в 16,5 раз, хлориды с превышением ПДК в 3,19 раза и фонового значения концентрации в 150,7 раз.

Источниками второго гидрогеохимического ореола являются хвостохранилища флотации и рудопромывки с коэффициентами суммарного загрязнения 262,86 и 105,12 соответственно. Наиболее контрастными являются соли смоляной кислоты с превышением значения ПДК в 175 и 75 раз и фоновой концентрации 35000 и 15000 раз, солярное масло с превышением ПДК в 70 и 10 раз и фонового значения концентрации в 35000 и 5000 раз. В старых хвостохранилищах не концентрируется большое количество загрязняющих веществ по сравнению с хвостохранилищами рудопромывки и флотации. Здесь коэффициент суммации равен 38,21. Наблюдается превышение значения ПДК солей смоляной кислоты в 28 раз и фторидов в 2,67 раз.

3.2 Литохимические ореолы загрязнения

Литохимические ореолы загрязнения - области распространения в рыхлых покровных отложениях с многократно повышенными по сравнению с фоновыми содержаниями минералов и элементов, образующиеся в результате попадания на поверхность твердых отходов добычи и переработки минерального сырья.

Литохимические потоки загрязнения - участки линейной формы с многократно повышенными по сравнению с фоновыми концентрациями минералов и химических элементов, образующиеся в донных отложениях временных и постоянных водных потоков, выносящих их из очагов загрязнения (отвалов, хранилищ, отходов).

Для определения степени инородности техногенных пород для природного естественного ландшафта применяют коэффициент контрастности техногенных литохимических ореолов.

Таблица 6 Содержание различных соединений в естественных почвенно-покровных отложениях и техногенных отложениях, %

Порода	Фосфаты	Фториды	Сульфаты	Карбонаты	Кальций	Железо	Титан
Почвенно-покровные отложения (фоновые значения)	0,05	0,01	0,38	0,85	3,85	2,37	0,03
Глауконитовая супесь (территория сельскохозяйственного 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	-

Таблица 7 Коэффициенты контрастности литохимических ореолов загрязнения различными соединениями

Порода	Фосфаты	Фториды	Сульфаты	Карбонаты	Кальций	Железо	Титан
Глауконитовая супесь (территория сельскохозяйственного 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	2,5	6,0	-

На предприятии ОАО «Фосфаты» 5 литохимических ореолов загрязнения. К ним относятся:

- хвостохранилище флотации

- хвостохранилище рудопромывки

- старые хвостохранилища

- территория сельскохозяйственной рекультивации.

В результате процесса рудопромывки в хвостохранилище поступают эфеля с превышением фонового значения концентрации фосфатов в 178 раз, фторидов в 30 раз и железа в 5,7 раз. В хвостохранилище флотации содержатся шламы с превышением фоновой концентрации фосфатов в 102 раза, фторидов в 61 раз и железа в 6 раз. На территории сельскохозяйственного освоения образуется глауконитовая супесь с превышением фонового значения концентрации фторидов в 280 раз, фосфатов в 130 раз и титана в 10 раз.

4. Формула Курлова

Таблица 8 Определение минерализации воды

Ионы	Состав (мг/л)	Эквивалент	мг-экв/л	сумма	мол.%
	621	23	27	64	42
	500	20	25		39
	144	12	12		19
	770	35,5	22	64	34
	610	61	10		16
	1536	48	32		50

М=4181 мг/л = 4,2 г/л

Вода хлоридно - сульфатная кальциево - натриевая.

По своему генезису относится к дождевой воде. Расположена в зоне соленых вод.

5. Литологический разрез и гидрохимический профиль

Литологический разрез - графическое изображение на вертикальной плоскости условий залегания разновозрастных отложений и их состава, формы геологических тел и изменения их мощности. Разрез дает возможность судить о глубине техногенных преобразований, мощности техногенных отложений, степени изоляции хранилищ отходов, защищенности поверхностных и подземных вод от проникновения в них загрязнения.

Литологический разрез, построенный от скважины 1 до скважины 5 через хвостохранилище флотационной фабрики, показывает, что в хвостохранилище преобладают намывные и насыпные отложения мощностью 10 и 12 м. соответственно. При движении от скважины 2 и далее до скважины 5 наблюдается напластовывание пород в следующем порядке: тонкозернистые пески, суглинки, среднезернистые пески, фосфорит и глины. Следовательно, хвостохранилище флотационной фабрики изолирует загрязняющие вещества и предотвращает их проникновение в подземные и поверхностные воды.

Гидрохимический профиль - графическое изображение изменения концентраций определенных химических элементов или соединений, а также коэффициента суммарного загрязнения в подземных водах по заданной линии. Построение гидрохимических профилей - один из способов обобщения наблюдений за изменением состава подземных вод в районе техногенного воздействия предприятия на окружающую среду.

Рис. 2. Изменение коэффициента суммарного загрязнения с расстоянием

Гидрохимический профиль изменения коэффициента суммарного загрязнения показывает, что концентрация загрязняющий компонентов максимально в зоне хвостохранилища флотации. По мере отдаления от хвостохранилища их концентрация резко уменьшается.

Рис.3. Изменение общей жесткости с расстоянием.

Из гидрохимического профиля изменения общей жесткости видно, что общая жесткость на исследуемой территории с расстоянием уменьшается.

Рис.4. Изменение концентрации солей смоляной кислоты с расстоянием.

Рис.5. Изменение концентрации солярового масла с расстоянием.

По гидрохимическому профилю солярового масла и смоляной кислоты видно, что их концентрация максимальна в области хвостохранилища флотации, затем резко уменьшается и в районе скважин 2 - 5 достигает минимального значения.

6. Процессы техногенной метаморфизации состава вод и пород

К процессам техногенной метаморфизации вод относятся:

- процессы, переводящие вещество в раствор (растворение, выщелачивание);

- процессы, выводящие вещество из раствора (осаждение, кристаллизация, сорбция);

- процессы, сочетающие воспроизводство и поглощение растворенного вещества (ионный обмен, окислительно-восстановительные и биогеохимические реакции).

При инфильтрации сточных вод в природные воды происходит изменение кислотно-щелочной и окислительно-восстановительной обстановки. В результате этого некоторые загрязняющие вещества осаждаются и теряют миграционные способности. Процессы осаждения труднорастворимых веществ типа МеzХу описываются уравнением вида

zMey+ + yXz- = MezXy

Возможность прохождения процесса определяется насыщенностью r вод соединением МеzХу: при r < 1 раствор недонасыщен МеzХу, при r = 1 наблюдается равновесие между жидкой и твердой фазой, при r > 1 раствор перенасыщен МеzХу и происходит осаждение его из раствора.

Расчет насыщенности вод труднорастворимыми соединениями:

- Хвостохранилище рудопромывки:

Таблица 9 Состав сточных вод

Загрязняющий компонент; концентрация
мг/л	360	1066	9,2	1000	15	516	240	85,56
мг-экв/л	10,14	22,2	0,48	16,4	0,3	25,8	20	3,72

1. Определяю молярную концентрацию основных компонентов, содержащихся в водах:

2. Рассчитываю ионную силу раствора:

3. Рассчитываю коэффициент активности по закону Дебая - Гюккеля:

- для одновалентных ионов (,,,)

- для двухвалентных ионов (,,,)

4. Определяю активность:

Таблица 10 Определение активности элементов в сточных водах

ион
,моль/л	10,14	11,1	0,48	16,4	0,16	12,9	10	3,72
	0,78	0,35	0,78	0,78	0,35	0,35	0,35	0,78
,моль/л	7,91	3,89	0,37	12,79	0,06	4,52	3,50	2,90

5. Рассчитываю насыщенность r:

, => наблюдается равновесие между жидкой и твердой фазой.

>1, => раствор перенасыщен , происходит его осаждение из раствора.

Диссоциация угольной кислоты

Для второй стадии диссоциации:

, где pH=7

=>

, => раствор перенасыщен , происходит его осаждение из раствора.

Таблица 11 Расчет насыщенности сточных вод труднорастворимыми соединениями.

Хвостохранилище	Рудопромывки
параметр	, мг/л	, моль/л	, моль/л
	1000
	360		7,91
	1066		3,89
	516		4,52
	240		3,50
	85,56		2,90
	9,2		0,37
	15		0,06
I, моль/л	83,69
	0,78
	0,35
	15,5
	1
	7,82

Вывод: В сточных водах хвостохранилища рудопромывки из раствора осаждаются СаF2 и CaCO3, т.к. значение насыщенности r этих соединений при данных концентрациях ионов превышает единицу. CaHPO4 осаждается не полностью, т.к. жидкая фаза гидрофосфата находится в равновесии с твердой.

- Хвостохранилище флотации:

Таблица 12 Состав сточных вод

Загрязняющий компонент концентрация
мг/л	575	976	8,2	1300	10	416	250	387,32
мг-экв/л	16,2	20,3	0,43	21,3	0,21	20,8	20,83	16,84

1. Определяю молярную концентрацию основных компонентов, содержащихся в водах:

2. Рассчитываю ионную силу раствора:

3. Рассчитываю коэффициент активности по закону Дебая - Гюккеля:

- для одновалентных ионов (,,,)

- для двухвалентных ионов (,,,)

4. Определяю активность:

Таблица 13 Определение активности элементов в сточных водах.

ион
,моль/л	16,2	10,17	0,43	21,3	0,1	10,4	10,4	16,84
	0,77	0,347	0,77	0,77	0,347	0,347	0,347	0,77
,моль/л	12,47	3,53	0,33	16,40	0,03	3,61	3,61	12,97

5. Рассчитываю насыщенность r:

<1, => раствор недонасыщен

>1, => раствор перенасыщен , происходит его осаждение из раствора.

Диссоциация угольной кислоты

Для второй стадии диссоциации:

, где pH=7,5

=>

, => раствор перенасыщен , происходит его осаждение из раствора.

Таблица 14 Расчет насыщенности сточных вод труднорастворимыми соединениями

Хвостохранилище	Флотации
параметр	, мг/л	, моль/л	, моль/л
	1300
	575		12,47
	976		3,53
	416		3,61
	250		3,61
	387,32		12,97
	8,2		0,33
	10		0,03
I, моль/л	89,525
	0,77
	0,347
	9,8
	0,4
	23,4

Вывод: В сточных водах хвостохранилища флотации из раствора осаждаются СаF2 и CaCO3, т.к. значение насыщенности r этих соединений при данных концентрациях ионов превышает единицу. CaHPO4 не осаждается.

Список литературы

1. М.А. Пашкевич. «Геохимия техногенеза». Учебное пособие. СПГГИ (ТУ), 2007. 72 с.

2. М.А. Пашкевич, Т.А. Петрова. «Геохимия окружающей среды». ...