Обоснование способов использования отходов камнепиления известняков - ракушечников для рекультивации нарушенных земель (стр. 3 )

Изменения компонентов окружающей среды при разработке месторождений известняков-ракушечников начинаются с уничтожения почвенного и растительного покровов на больших площадях, то есть меняется литогенная основа ландшафта и связанные с ним направления и скорости протекания биохимических процессов, происходит оскудение видового состава фауны и флоры.

Камнедобыча пористых горных пород открытым способом приводит к образованию техногенных механических трансформаций вызывающих наиболее глубокую деградацию почвенного профиля, вплоть до полного его уничтожения, создавая нарушенные ландшафты. Они заключаются в частичном или полном срезании почвенного профиля, его перемешивании на месте, а также погребении почв минеральным материалом. При разработке известняков-ракушечников почвенный и растительный покровы на значительных площадях оказываются погребенными под отходами камнепиления. Этот материал имеет естественное происхождение и состоит из нейтральных, не токсичных веществ.

На рис.1 приведена схема возможного воздействия открытых разработок на компоненты природной среды.

Изменение компонентов природной среды в результате открытых разработок месторождений известняков-ракушечников

 

Загрязнение поверхностных и подземных вод

Загрязнение и деградация почв и с/х продукции

Изменение геологической среды

Изменение климата

Истощение ресурсов растительного и животного мира, деградация флоры и фауны

 

Рис.1. Схема изменения компонентов окружающей среды в результате камнедобычи известняков-ракушечников.

Кроме того, отвалы пород вскрыши и отходов камнепиления обуславливают ухудшение качества грунтовых и поверхностных вод в результате смыва или выветривания загрязняющих веществ и пыли с их поверхности, меняются скорости и направления воздушных потоков, ослабевает регенерационный потенциал ландшафта, происходит изменение пейзажа. По существу здесь имеет место не, сколько деградация почв, а замена их техногенными поверхностными образованиями, для которых актуальной проблемой становится их рекультивация.

Поэтому, исходя из существа проблемы и в соответствии с рисунком 1. при оценке влияния открытых разработок на окружающую среду в качестве изучаемой системы могут быть рассмотрены 3 блока, связанных между собой потоками вещества и энергии: 1- почва, растения и животные; 2- приземный слой атмосферы, климат; 3- грунтовые и поверхностные воды. Эта система описывается балансовыми уравнениями, отражающими законы сохранения вещества и энергии и в качестве критериев можно использовать изменение гидротермического коэффициента (радиационного индекса сухости), затрат солнечной энергии на почвообразование, объемов поверхностного и подземного стока, баланса химических веществ.

Открытые разработки месторождений известняков-ракушечников могут привести к необратимым изменениям в физических, химических, биологических свойствах почв (радиационного индекса сухости, затрат солнечной энергии на почвообразование, объемов поверхностного и подземного стока, баланса химического вещества), что приводит к деградации почвенного покрова. Различия, формирующиеся в свойствах почв, сопровождаются экологическими последствиями, изменяя химический состав продукции возделываемых культур и величины функционирующих площадей почв.

Рассмотрим изменения компонентов природной среды при камнедобыче известняков – ракушечников открытым способом на примере карьера расположенного в Дербентском районе. Карьер глубиной 45 м. расположен в пригороде Дербента. Почвенный покров данного района представлен светло - каштановыми почвами мощностью 30….40 см. Уровень грунтовых вод расположен на глубине 2,5м. Площадь карьерной выемки составляет 10 га и отвалами отходов и пород вскрыши занято еще 15 га, итого, выведенными из хозяйственного оборота оказываются земли на площади более 25 га. То есть природный ландшафт заменяется природно-техногенным, среднекарьерно-отвалным ландшафтом.

Вскрыша состоит из плодородного слоя мощностью около 40 см, под ним залегают почвообразующие породы глинистого или тяжело–среднесуглинистого и супесчаного механического состава мощностью 60…70 см, на глубине еще 80..100 см прослеживается рыхлая толща породы с выделением гипса и легкорастворимых солей переходящая в низкопрочные известняки – ракушечники. Толщина слоя вскрыши составляет 3…. 3,5 м.

Исследование гидрогеологических условий показывает, что разработка месторождения приводит к изменению уровня грунтовых вод. Уровень грунтовых вод на близлежащей территории понижается, вода собирается на дне карьера, образуя обводненную карьерную выемку с высотой слоя воды на дне около 2,5…..3м. Предполагаемый размер депрессионной воронки и осушаемой территории составляет порядка 100…150 га, так как размер депрессионной воронки может в 10 раз превышать размеры самих выемок. При разработке данного месторождения, в зоне влияния водопонижения не происходит изменение влажности почвенного покрова, так как влажность почвы в данном районе не связана с уровнем грунтовых вод, и грунтовые воды практически не оказывают влияния на ход почвообразовательного процесса.

Еще одним негативным фактором влияния разработки известняков – ракушечников на окружающую среду является загрязнение атмосферного воздуха. Так как отходы камнепиления представляют собой отвалы в виде бута и мелкого песка, с высоким содержанием пылевидной фракции происходит загрязнение атмосферного воздуха известковой пылью. Процесс пылеобразования происходит также и при выполнении дробильно-сортировочных, погрузочно-разгрузочных и транспортных процессов. При выполнении этих процессов пылеобразование зависит от скорости перемещения при постоянной скорости ветра, высоты погрузки-разгрузки и дисперсного состава мелких частиц породы.

Экологическое обоснование размещения новых разработок известняков-ракушечников и оценка влияния существующих на атмосферу целесообразно выполнять исходя из фактора рассеивания в атмосферном воздухе и оседания загрязняющих веществ. Доминирующими факторами при выборе участка для размещения дробильно-сортировочного оборудования или при оценке влияния разработок на атмосферу являются величины суммарного ПДВ (предельно допустимые выбросы) загрязняющих веществ от всех источников и размеры санитарно-защитной зоны (СЗЗ). Размеры санитарно-защитной зоны (СЗЗ) l0 (м), установленные в Санитарных нормах проектирования промышленных предприятий, должны проверяться расчетом загрязнения атмосферы в соответствии с требованиями ОНД – 86 “Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ содержащихся в выбросах предприятий” (Госкомгидромета.), с учетом перспективы развития предприятия и фактического загрязнения атмосферного воздуха.

Расчет размеров СЗЗ (L) для рассматриваемой карьерной разработки при восьмирумбовой розе ветров вычисляется по формуле: L = d Н Рi (5–F)/50; где d–коэффициент, зависящий от f, vм; Рi - среднегодовая повторяемость ветра в i–м направлении, %. В расчетах принято: ПДК = 0,15 мг/м3, фоновая концентрация в зоне расположения разработки равна Сф = 0, коэффициент, учитывающий рельеф местности η = 1, А = 200, F=1, величина ПДВ = 10,47 мг/м3. Зона максимального загрязнения окружающей среды с повышенным содержанием в воздухе пыли составляет СЗЗ (L) = 1718м, для северо-западного ветра СЗ со среднегодовой повторяемостью 79 %, при высоте Н =10м. Учитывая негативное воздействие пыли на почвенный покров, рост и развитие растений и расположение карьера с учетом розы ветров, можно говорить и о снижении продуктивности близлежащих плодородных земель.

При разработке месторождений известняков-ракушечников, особую актуальность приобретает задача снижения антропогенного воздействия на природный ландшафт и обеспечения необходимых предпосылок по сохранению экологического баланса в районе месторождения.

Третья глава диссертационной работы посвящена разработке способов использования отходов камнепиления известняков-ракушечников в целях повышения продуктивности и экологической безопасности сельскохозяйственных земель.

Наличие на территории Дагестана кислых и загрязненных тяжелыми металлами земель позволяет также судить и о возможности использования известкового материала получаемого при камнедобыче известняков – ракушечников для улучшения свойств этих почв.

Отходы камнепиления известняков-ракушечников, особенно тонкие фракции, могут быть использованы в качестве мелиоранта без дополнительной переработки для проведения химических мелиораций почв – для регулирования кислотности и подвижности тяжелых металлов в почвах. По химическому составу отходы камнепиления пористых известняков - ракушечников Дагестанских карьеров в основном состоят из карбоната кальция и магния, содержание которых колеблется: СаСО3 от 73 до 94 %, Мg СО3 – 0,4 ….12 %. Они являются практически чистыми карбонатами кальция и магния и не содержат в своем составе токсичных веществ, что предопределяет возможность их использования в качестве известкового материала. Известковая мука, получаемая при переработке отходов камнепиления известняков-ракушечников, относится к первой группе по экологическим ограничениям на использование известковых материалов, материалы, применение которых разрешено без ограничений.