УДК;61.3;622.7;591.615
ГОРНОПРОМЫШЛЕННЫЙ КОМПЛЕКС И ГОРНЫЕ ДОЛИНЫ СЕВЕРНОГО КАВКАЗА. СЛАГАЕМЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ.
Северо-Кавказский горно-металлургический институт (Государственный технологический университет), Центр геофизических исследований Владикавказского научного центра РАН и Правительства РСО – Алания
г. Владикавказ
*****@***ru
Аннотация.
В статье приведена физико географическая характеристика Фиагдонской долины Республики Северная Осетия Алания, дается характер проявления антропогенной нагрузки на экосистему и участие горнопромышленной отрасли в формировании качество окружающей среды. Характеризуется понятие горнопромышленная система и даются факторы, определяющие ее экологическое состояние, сформулированы составляющие уровня риска для территории при добыче полезных ископаемых и дана их классификационная характеристика.
Ключевые слова: горная долина, горнопромышленная система, антропогенная нагрузка горной долины, экологическая напряженность, экологический риск.
Горные долины в отрогах гор Кавказа представляют собой специфические экосистемы, характеризующиеся существенной их изоляцией с точки зрения распространения водных и воздушных потоков, концентрацией склонового сноса в тальвегах, мозаичной микроклиматической обстановкой. В последние годы резко возросла рекреационная привлекательность и ценность горных ландшафтов. Возросшие нервно психологические нагрузки людей вынуждают их искать места отдыха от бремени урбанизации индустриального образа жизни(1.1993.г.). Красота и величие гор, чистота воздуха, ощущение монументального могущества гор –все эти факторы приобрели ощутимое экономическое значение. Горный туризм в ряде стран, в том числе международный, стал в некоторых странах весьма существенным источником дохода.
Горнопромышленная система является совокупностью природного и техногенного рельефа, составляющей экосистемы, в которой происходит естественный оборот реципиентов и комплекс взаимосвязанных необходимых объектов техногенеза для удовлетворения потребностей проживающего здесь населения. Составной частью горно - промышленной системы является долина, в которой, как правило, протекает река.
Антропогенная нагрузка горной долины определяет степень и характер загрязнения не только самой долины, но и плоскостных ландшафтов в их устьевых частях. Современный уровень антропогенной нагрузки на горные долины Кавказа достаточно высок, распределение нагрузки по разным долинам при этом крайне неравномерно.
Наиболее напряжённая экологическая ситуация сложилась в тех долинах, в которых недропользование приобрело индустриальный характер, где функционируют горно-обогатительные комплексы с развитой сетью автомобильного транспорта и социальная инфраструктура (2. , 1974г. 3., Тедеева Ю. Г. 2012. ).
К ним следует отнести долины рек: Ардон, Фиагдон (Республика Северная Осетия - Алания ), Баксан ( Кабардино-Балкарская Республика), Кубань (Карачаево - Черкесская Республика ).
В других долинах более благоприятная экологическая обстановка. В то же время, в самом ближайшем будущем переориентация горнорудной промышленности с рудного на нерудное сырье связанно с изменением как технологий производства, так и его географии: намечается освоение высокогорных степных ландшафтов подскарновой зоны в качестве пастбищ, туристического и рекреационного кластера и т. д.
Ожидаемые изменения вызовут дополнительные социально - миграционные процессы, широкомасштабные изменения инфраструктуры и в конечном итоге существенные деформации экологической обстановки в ряде горных долин Кавказа и прилегающих к ним предгорных ландшафтов (5. , 1997г, )
Анализ выполненных исследований по освоенным горным территориям показывает, что уровень загрязнения окружающей природной среды как минимум не отвечает требованиям санитарных норм, а в некоторых случаях во много раз превышает нормативные требования. Поэтому хозяйственное освоение горно- промышленных территорий требует системного подхода с использованием деформированных ландшафтов для изучения экологического состояния, разработки научно-обоснованных мероприятий по их восстановлению или предотвращению дальнейших деградаций компонентов природной среды, установления границ эффективного использования в хозяйственных и других целях при перспективном социально-экологическом их освоении.
Наиболее адекватным представляется системный подход с использованием моделирования разных уровней. В качестве объектов исследований принимаются три горно –промышленные наиболее высокие горные системы: долина реки Ардон, долина реки Фиагдон, долина реки Баксан., а в качестве эталонного объекта выбрана долина реки Фиагдон. Этот выбор обусловлен как разнообразием сложившегося в долине природно-техногенного комплекса, так и полных прогнозируемых в ближайшее время экономических и социальных изменений, для осуществления которых необходим учет сложившийся экологической обстановки и научно-обоснованный прогноз её развития.
Таким образом, целью исследований является оценка сложившейся экологической обстановки в результате деятельности горно – промышленных предприятий, разработка методики экологической оценки горных долин при различных моделях дальнейшего развития антропогенной деятельности, научное обоснование регулирования направления и интенсивности хозяйственных процессов в оптимальном режиме при обеспечении экологической безопасности.
Одним из возможных способов оценки экологической напряженности горнопромышленных регионов, на наш взгляд, мог бы стать уровень деградации и разрушения горного отвода при добыче и переработке руд подземным, открытым и комбинированным способами, причем, если принять площадь горного отвода за Sг. о., площади занимаемой техногенной деятельности человека в рассматриваемой зоне, а именно : Sа. д – площадь занимается автодорогами разной категории; Sл. э – площадь занимаемая линией электропередач с учетом охранной зоны в соответствии с Сан ПиН;
Sп. п. –площадь отведенная для складирования пустых пород и некондиционных руд ; Sх. в. –площадь отведенная под отходы (хвосты) переработки рудного сырья; Sс. с. –площадь отведенная под социальную и жилищно-коммунальную инфраструктуру ; Sк. л – площадь занимаемая карьерной добычей с учетом мульды обрушения; Sв. п. – площадь занимаемая воронками провала при обвале поверхностных пород над отработанными камерами и другими горными выработками и др. Общая площадь возмущенных ландшафтов складывается из суммы отдельных ее составляющих и, чем больше доля возмущения, тем опаснее уровень деградации природной среды.
При отношении ∑Sт. д./Sг. о ≤ 0,25 уровень напряжённости оценивается как допустимый, при ∑Sт. д./Sг. о. = 0,25÷0,5 – экологическая ситуация оценивается как удовлетворительная, при ∑S′т. д./Sг. о. = 0,5-0,75 – уровень опасной напряженности, территории нуждаются в серьезных восстановительных работах, при ∑Sт. д./Sг. о. >0,75 уровень катастрофической напряженности. Территория не подлежит восстановлению в ближайшие 20-30 лет. Такая оценка экологической напряженности территорий позволяет планировать восстановительные рекультивационные работы на отдельных участках с тем, чтобы не войти в зону с устойчивой деградацией горного отвода.
В настоящее время антропогенный процесс является ведущим фактором в формировании фаунистических комплексов. При этом стремительность трансформации ландшафта не дает возможность многим видам адаптироваться к меняющимся условиям. В тоже время широко ареальные пластичные виды значительно увеличивают численность и расширяют ареал. Наблюдается синантропизация некоторых аборигенных пластичных видов ( куница, альпийская галька). Эти тенденции, по - видимому, будут усиливаться в ходе дальнейшего вовлечение экосистем в хозяйственный оборот.
Введение мониторинга растительного и животного мира по своей периодичности не может осуществляться в режиме мониторинга атмосферы и геологической среды, но он должен входить в качестве составной части регионального мониторинга. При этом принципиальное значение имеет подвижность биосистем в отличие от косных сред.
Наиболее адекватную оценку состояния среды может обеспечить только «площадной» подход, широко используемый в геологии и в среде других наук о Земле – массовое наблюдение других параметров среды в точках регулярной сети зависящей от масштаба ( деятельности ) исследований. Обследование динамики процессов обеспечивается режимом мониторинга –системой повторяющихся во времени и пространстве наблюдений. Взаимосвязь явлений, процессов устанавливается при систематическом подходе. Результативность данных выводов опирается на систему контроля сбора данных и лабораторных исследований литологического контроля и использования соответствующего аппарата математической статистики. В равной степени отработанны в разных областях знаний, в том числе и в экологии основы моделирования разных уровней. Наиболее приемлемой и достаточно корректной альтернативой является разработка моделей, опирающихся на ограниченный объем наблюдений, но достаточно адекватных моделируемому объекту в рамках требований поставленной задачи( 6. , 1998г. ). При этом достоверность моделей будет зависеть от её уровня. Уровень модели, в свою очередь, определяется качеством и формами имеющихся данных - параметров модели. Так, при отсутствии достаточного объема количественной информации не приемлема машинная реализация модели; в этом случае в соответствии с поставленной задачей и на основе специального анализа может быть реализована концептуальная модель (8., ,1987г.), модель «Основанная на четкой гипотезе, не имеющая в настоящее время математического решения».
Такая модель состоит из трех основных свойств: общности, реальности и точности. Может реализовать два - общность и реальность - 2-ой класс моделей по Левипсу ( 9. , , 1990г.), что в ряде случаев может быть достаточно для решения поставленной задачи. Кроме того, такая модель может управлять процессом сбора новых данных в дальнейшем, обеспечивающих возможность формализованного подхода и развития концептуальной (гипотетично- дедуктивной ) модели в структуризованную модель с машинной реализацией.
Первые геологические исследования в долине реки Фиагдон выполнены в 80-х годах ЦОМГЭ ИМГРС( 10. .Тимошкин Г, А., , 1988г.)
Работой охвачена вся территория Северной Осетии, выявлены ареалы загрязнения в районах расположения заводов города Владикавказ и Садонского свинцово - цинкового комбината. В нем отсутствуют данные по притокам, расположения точек опробования почв вдоль русла реки вне сельскохозяйственных угодий и аграрно-селитебных зон. Таким образом, имелись данные по общей характеристике загрязнения тяжелыми металлами донных отложений реки Фиагдон, почв в тальвеговой части долины, грунтов в районе хвостового хозяйства обогатительной фабрики и данные о химическом составе реки Фиагдон выше и ниже поселка рудника.
Из анализа имеющихся материалов наиболее реальными и достаточно адекватными представляется использование метода концептуального моделирования на основе новых описаний и графических построений/8/. Могут быть формализованы в виде математических моделей отдельные части подсистемы, характер сведений химических элементов в природных и техногенных геохимических аномалиях и т. п.
Для этой цели был выбран эталон экосистем « Горная долина» по следующим обстоятельствам :
- долина реки Фиагдон расположена в центральной части горной Осетии симметрично относительно других долин, что может иметь определяющую роль в распределении признаков географического характера;
- параметры реки Фиагдон (расход, протяженность, климатические факторы) близки к средним для региона;
- геологический разрез по низинам реки наиболее дифференцирован, что может оказывать влияние на химизм почв и грунтовых вод.
В пределах долины сформировался развитый многокомпонентный большой компактности природно - технический комплекс (15., , 1994г. ), включающий такие зоны как:
а) природоохранные: государственный заповедник, заказник;
б) рекреационные: социально - оздоровительный комплекс Хилак, климатический детский санаторий, филиал турбазы «Алагир», места неорганизованного отдыха городского населения;
в) горнопромышленные: свинцово– цинковый комбинат, обогатительная фабрика, хвостохранилище, участок выщелачивания медных руд, карьеры по добыче и переработке нерудного сырья ;
г) селитебные: урбанизированные – поселок Фиагдон, агрохозяйственные и селитебные провинции;
д) лесоохранные и лесотехнические;
е) агроживотноводческие: отгонные пастбища, сенокосные угодья, овцеводческие фермы, свинотоварные и крупного рогатого скота;
ж) линейные : газопровод и автотрасса с асфальтным покрытием с подвижными источниками загрязнения.
Таким образом, наличие приведенных выше факторов и обстоятельств определили объект исследования.
Основными источниками загрязнения воздушной среды являются :
асфальтобетонный завод в с. Дзуарикау. Выбросы завода включают углеводороды, сажу и пыль;
ареал загрязнения обогатительной фабрики охватывающий около 5500 кв. м, причем, селитебная зона поселка не задевает негативное влияние;
хвостохранилище на площади около 60000 кв. м, с эмиссией тяжелых металлов техногенного генезиса;
хозяйственная деятельность аулов и др. поселений сезонного характера.
Источниками загрязнения поверхностного стока являются(16., 2012г. )/ : хвостохранилище рудника - по тяжелым металлам ( см. характеристику);
п. Фиагдон – по органике ( аммиак ) и СПАВ; Верхний Фиагдон - по микробиологическим показателям.
Полезные компоненты | Запасы в тыс. тонн |
Свинец – 0,16% Цнк – 0,08% золото – 0,01 г/т серебро – 5,13 г/т висмут – 0,002 % кадмий – 0,001% железо – 4,52% сера – 2,09% кремнезем – 64,0% кальций – 0,89% магний – 0,60% алюминий – 5,36% калий – 2,49% натрий – 0,80% мышьяк – 0,05% марганец – 0,16% титан – 0,15% углерод – 1,63% | свинец – 6,02 тыс. т цинк – 3,01 тыс. т золото – 37,66 г/т серебро – 75,32 г/т висмут – 0,075 тыс. т кадмий – 0,038 тыс. т железо – 170,22 тыс. т сера – 78,709 тыс. т кремнезем – 2410,24 тыс. т кальций – 33,5174 тыс. т магний – 22,596 тыс. т алюминий – 201,85 тыс. т калий – 93,77 тыс. т натрий – 30,12 тыс. т мышьяк – 1,88 тыс. т марганец – 6,02 тыс. т титан – 5,64 тыс. т углерод – 61,38 тыс. т |
Ареалы тяжелых металлов в донных отложениях упомянутых поверхностных водотоков практически отражает аккумулятивный интегральный эффект загрязнения вод.
Существенное повышения содержания ряда металлов в донных отложениях ниже хвостохранилища достоверно документирует наложение техногенной составляющей на природную. Хорошая корреляция техногенных ареалов в донных отложениях и в воде позволяет применять эти два метода в комплексе или взаимно заменяя их. По данным донного опробования можно определить участки загрязнения, на которых необходимо проводить мониторинг загрязнения воды методами гидрохимии.
Выводы.
1. В горных экосистемах восточного склона Кавказских гор наиболее индустриально освоенными в техническом аспекте являются Центральная часть, включающая Алагирское и Фиагдонское ущелья (Северная Осетия ) , Баксанское ущелье ( Кабардино-Балкарская Республика), Теберда и Домбай (Карачаево - Черкесская Республика). Здесь идет многолетняя добыча и переработка полиметаллических руд, в результате чего минеральные частицы техногенного генезиса разносятся ветровым потоком по всему атмосферному бассейну ущелий, охватывая предгорные и равнинные зоны.
В горной части региона сосредоточены многотонные объемы отходов горной отрасли в виде вскрышных пород в объеме более 180 млн тонн ; хвостов переработки шеелитовых руд в объеме 150 млн тонн, в долине реки Баксан; 130 тыс. м3 коренных и некондиционных пород и около 6,5млн. тонн хвостов обогащения свинцово - цинковых руд в долине реки Ардон и Фиагдон; 700 тыс. тонн в Эльбрусском ущелье у истоков реки Кубань и Теберда; отходы обогащения радиоактивных руд Быкогорского месторождения урановых руд (г. Лермонтов) Ставропольского края, способные негативно влиять на все сферы обитания и представляющие повышенный риск природной среде и человеку.
2. Накопленный продолжительное время ущерб окружающей среде в зоне деятельности техногенных образований особенно литосфере, способствует деградации окружающей среды и фрагментальной изменчивости ландшафтов, приводящих к истощению биоразнообразия вплоть до исчезновения различных его видов.
3. Создаваемая экологическая обстановка нуждается в оздоровлении путем принятия специальных: организационных, технических и технологических мер по снижению экологической нагрузки на экосистему горных ландшафтов и восстановления устойчивых форм ее функционирования.
4. Только системный подход к решению проблем экологии в зоне активной деятельности добычи геоматериалов может восстановить природное равновесие, обеспечить гармоничное развитие общества и природы. Реализация такой концепции возможна при взаимодействии органов государственной власти через принятия соответствующей нормативной основы и науки, путем разработки и внедрения экологически обоснованных проектных решений.
Литература:
1. 1. Нагорные карьеры мира. Часть 1 Нагорные карьеры дальнего зарубежья. М.:ИАЦ ГН,1993.-224с.
2. , Хадзарагов исследования по снижению запыленности воздуха, подаваемого в Архонский рудник. Тр. СКМИ, вып. XXXIV. Оржоникидзе. 1974.
3., Тедеева Ю. Г. «Состояние окружающей среды в зоне деятельности хвостохранилища тырныаузкого вольфрамо - молибденового комбината». Technologies and Practices in Underground Mining and Mine Construction. Devin, Bulgaria. October 2012. pp.122-125.
4., Теблоев воздействия предприятий на окружающую среду и определения уровня экологического риска. Депонирована в ВИНИТИ.1998.
5. , Алборов экологии и жизнедеятельности Северо - Кавказких рудников. Материалы I-ой Международной конференции « Комплексное изучение и эксплуатация месторождений полезных ископаемых». Новочеркасск. 1997.
6., Родионов «Высшая школа» М.1988г. 272 с. 7. , Гуськов методы в геологии. «Недра», М.19с.
8. , , Лось модели при прогнозировании ресурсов полезных ископаемых. «Недра», М1987г.140 с.
9. , Гуськов методы в геологии. «Недра», М.19с. .
10.Тимошкин Г, А., , Никколова ёт по эколого - геохимической оценке состояния окружающей среды санаторно-курортных зон Северного Кавказа,1988г. 85с.
11., Ганевская опорной сети литомониторинга Северо-Осетинского Государственного заповедника г. Владикавказ 1990 г. 120с. .
12. , Защита окружающей среды при подземной добыче металлов. Ж. "Безопасность труда в промышленности"1995г
13. Экология промышленного производства. - Владикавказ: Рухс, 1996, - 345с
14., , и др. Теория и практика добычи и переработки руд. – Владикавказ: - 498 с.
15., , Теория и практика добычи полезных ископаемых для комбинированных способов выщелачивания. – Акмола: 19с.
16., Кизильштейн А. В. и др. Охрана природной среды. Пособие для инженера-эколога. СКНЦВШ. Ростов-Дон. 1992 г., 318 с.
17., «Экологическая катастрофа Фиагдонского ущелья». Technologies and Practices in Underground Mining and Mine Construction. Devin, Bulgaria. October 2012. pp.166-120.
