Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Проблемы обеспечения экологической безопасности хвостохранилищ в криолитозоне, цели и задачи исследований
1.1. Хвостохранилище и окружающая среда 8
1.2. Способы и технологии защиты окружающей среды при строительстве и эксплуатации хвостохранилищ 12
1.3. Характеристика хвостохранилища Надеждинского металлургического завода 28
1.4. Цели, задачи и методы исследований 42
Глава 2. Методика проведения и результаты исследований .
2.1. Оценка устойчивости русловой плотины хвостохранилища 45
2.2. Полевые исследования 48
2.3. Диагностика хвостохранилища НМЗ с применением тепловизионной съемки 54
2.4. Лабораторные исследования 65
Выводы по главе 78
Глава 3. Закономерности формирования и изменчивости инженерно-геоэкологической системы «хвостохранилище - окружающая среда»
3.1. Прогностическая модель экологической безопасности 79
3.2. Геоэкологическая модель хвостохранилища НМЗ 86
3.3 Технология повышения экологической безопасности хвостохранилища 96
3.4. Оценка изменений гидрогеологических и инженерно-геологических условий в результате проведения противофильтрационных мероприятий 99
Выводы по главе 105
Глава 4. Геоэкологический анализ воздействий хвостохранилища нмз на окружающую среду
4.1. Снижение загрязнения окружающей среды 106
4.2. Предотвращенный экологический ущерб 111
4.3. Методика геоэкологического анализа воздействий хвостохранилищ на окружающую среду 117
4.4. Принципы безопасной эксплуатации хвостохранилищ в криолитозоне 123
Выводы по главе 128
Заключение 129
Библиографический список
- Хвостохранилище и окружающая среда
- Оценка устойчивости русловой плотины хвостохранилища
- Прогностическая модель экологической безопасности
- Снижение загрязнения окружающей среды
Введение к работе
Актуальность темы. Проблемы сохранности одного из наиболее ранимых элементов литосферы - криолитозоны приобретают особую актуальность в условиях интенсификации техногенного воздействия на окружающую среду. В экстремальных условиях Севера сохранность экосистем во многом зависит от экологической безопасности хранилищ хвостов обогатительного передела. Наряду с выполнением технологических функций, хранилища имеют и экологическое назначение: предотвращение миграции отходов в окружающую среду. Инженерные сооружения хранилищ, работающие в интенсивном режиме, сами нередко являются активными источниками воздействия на экосистемы. Экологическая безопасность таких объектов не всегда обеспечивается методами, регламентированными нормативными документами. Это обусловливает поиск новых методов обеспечения экологической безопасности хвостохранилищ. Эксплуатация вечномерзлых грунтов нуждается в точных знаниях о механизме изменения экосистем под влиянием природных и техногенных факторов. Поэтому изучение закономерностей технолого-геоэкологической системы «хвостохра-нилище - окружающая среда» с целью повышения ее экологической безопасности в условиях Севера приобретает особую актуальность.
Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы является повышение экологической безопасности в окрестностях хранилищ хвостов обогатительного передела.
Цель достигается решением задач:
1. Выявление природных и техногенных факторов, определяющих экологическую безопасность гидротехнических сооружений в криолитовой зоне.
2. Установление закономерностей состояния экосистем в процессе эксплуатации хвостохранилищ и прогноз изменений состояния под влиянием технологических факторов.
3. Создание математико- экологической модели управления состоянием хвостохранилища.
4. Разработка методик и технологий обеспечения экологической безопас ности хвостохранилищ.
Идея работы состоит в рациональном использовании гидрогеологических и геокриологических особенностей региона для управления состоянием окружающей среды путем коррекции технологии эксплуатации хвостохранилища.
Методы исследования. Для исследования применен комплексный метод, включающий визуальные наблюдения, документация керна, замеры температуры, определение объемов утечек, изучение проб природных и техногенных вод, аэрофото- и тепловизионные съемки, математическое моделирование, определение свойств грунтов и хвостов. Обработка результатов велись с использованием методов информационных технологий и математической статистики.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. Разработана новая методика геоэкологического мониторинга экологической безопасности действующего хвостохранилища.
2. Установлены новые закономерности изменения гидрогеологических и геокриологических характеристик окружающей среды в процессе эксплуатации хвостохранилища.
3. Впервые с использованием теории нечетких множеств оптимизированы условия экологической безопасности хвостохранилища.
4. Впервые состояние гидротехнического объекта исследовано с использованием тепловизионной техники.
5. Разработана математико- экологическая модель хвостохранилища.
6. Уточнены природоохранные принципы эксплуатации хвостохранилищ в криолитозоне.
Научные положения, защищаемые в работе:
1. Экологическая безопасность хвостохранилища повышается путем использования методики геоэкологического анализа, основанной на методе последовательных приближений, комплексно учитывающей состояние объекта и позволяющей корректировать управленческие решения.
2. Математико-экологическая модель хвостохранилища отличается перманентной оценкой совокупности элементов хвостохранилища и экосистем окру жающей среды, позволяет оперативно прогнозировать развитие негативных процессов для принятия природоохранных решений.
3. Учет установленных закономерностей эксплуатации хвостохранилищ в криолитозоне литосферы повышает экологическую безопасность в их окрестностях на величину, определяемую объемом природоохранных управленческих решений.
Научное значение работы состоит в создании теоретической основы и методической базы экологически корректной эксплуатации хвостохранилищ в рамках криолитозоны литосферы в экстремальных условиях Севера. Научные результаты исследования пригодны при эксплуатации аналогичных объектов на других месторождениях России и Зарубежья.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается обобщением и использованием большого объема статистических данных, применением современных методов исследований, сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований и положительной практической реализацией разработок на предприятии.
Практическое значение работы:
1. Обоснована возможность управления состоянием окружающей среды региона путем оперативной корректировки технологии эксплуатации хвосто-хранилища.
2. Доказана высокая достоверность диагностики состояния хвостохранилищ с помощью тепловизионной техники.
3. Разработана математико- экологическая модель оценки экологического состояния хвостохранилища при намыве противофильтрационного экрана на верховой откос плотины.
4. Доказано, что методика геоэкологической оценки состояния действующего хвостохранилища компенсирует затраты на мониторинг окружающей среды.
Реализация результатов исследований. Результаты работы использованы: в документах института «Норильскпроект», при составлении декларации промышленной безопасности хвостохранилища Надеждинского завода, в отчетах о состоянии хвостохранилища НМЗ перед органами Госгортехнадзора (1998-2003 г.), при проведении мониторинга безопасности хвостохранилища НМЗ, а также при преподавании дисциплин «Экология», «Природопользование», «Горное дело и охрана окружающей среды».
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались на научных конференциях и семинарах: на Всероссийской научно-практической конференции «Окружающая природная среда и экологическое образование и воспитание» (Пенза, 2001); на Всероссийской научно-практической конференции «Геокриологические и геоэкологические проблемы строительства в районах Крайнего Севера» (Норильск, 2001); на научно-технической конференции «Норильский промышленный район: наука, образование, технологии, производство» (Норильск, 2002); на научно-техническом семинаре «Экологическая безопасность регионов России и риск от техногенных аварий и катастроф» (Пенза, 2002); «Социально-экономические, научно-технические проблемы и пути их решения» (Норильск, 2003); на научно-технических конференциях Норильского индустриального института (Норильск, 1998-2004).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 10 печатных работах, в том числе 4 учебных пособиях, и вошли в качестве самостоятельных разделов в подготовленную к публикации монографию «Геоэкологические проблемы промышленной гидротехники в криолитозоне».
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения. Она содержит 148 страниц машинописного текста, 29 рисунков, 27 таблиц и список использованной литературы из 150 наименований.
Хвостохранилище и окружающая среда
Промышленное освоение недр всегда было связано с образованием большого количества отходов. К тому же, несмотря на постоянное совершенствование технологии добычи и переработки полезных ископаемых, количество отходов горнометаллургического производства не уменьшается. В настоящее время только десятая, а в некоторых случаях и еще меньшая часть сырья превращается в конечную продукцию. При переходе на переработку бедных руд будет образовываться еще большее количество отходов, для складирования которых потребуются огромные площади. При этом вопросы экологической безопасности хранилищ уже не могут решаться в рамках ведомственных интересов. Они все чаще принимают угрожающе планетарный характер, а научно-технический прогресс в этой области все чаще оборачивается крупными поражениями в природоохранной деятельности и сопровождается тяжелыми экологическими последствиями. В сложившихся условиях все более насущной становится потребность в поиске новых решений с целью оптимизации природоохранной деятельности и снижения экологических последствий строительства и эксплуатации хвостохранилищ.
Проблемам экологической безопасности хвостохранилищ посвящены работы Агошкова М.И., Аксенова С.Г., Алборова И.Д., Бондарика Г.К., Биянова Г.Ф., Бутюгина В.В., Ведерникова Л.Е., Гальперина A.M., Голика В.И., Головишникова В.И., Дьячкова Ю.Н., Жабовского В.П., Каменского P.M., Кузнецова Г.И., Лолаева А.Б., Лысканова Г.А., Макарова С.А., Мельникова Н.В., Мирцхулавы Ц.Е., Ржевского В.В., Скочинского А.А., Щетинина А.П. и других авторов.
В России эксплуатируются сотни хвостохранилищ, шламохранилищ и гидроотвалов, причем точное их число в настоящее время неизвестно ни в Госгортехнадзоре России, ни в Министерстве по чрезвычайным ситуациям, хотя эти объекты опасны для людей и окружающей среды, так как являются действующими источниками загрязнения и считаются опасными производствами по катастрофическим последствиям разрушений подпорных сооружений.
Практически каждый год в различных странах происходят одна-две аварии (разрушения) гидротехнических сооружений, причем ни одна из стран, даже экономически высокоразвитых, не добилась полного их предотвращения. В последнее время участились аварии на хвостохранилищах, причем последствия этих разрушений свидетельствует о серьезной опасности накопителей различного рода для людей, инженерных сооружений и элементов окружающей среды. В хранилищах хранятся многие миллионы тонн отходов, которые являются потенциальными и действующими источниками загрязнения подземных и поверхностных вод, воздушного бассейна, а в случае разрушения ограждающих дамб влекут за собой катастрофические последствия.
Приведем несколько примеров, свидетельствующих о серьезности проблемы безопасной эксплуатации хвостохранилищ [1,95,99]. В 1928 году при землетрясении произошла авария на хвостохранилище медного рудника Барахона (Чили). В результате разжижения хвостов и последующего обрушения ограждающей дамбы в долину хлынуло около 4 млн. тонн хвостов, погиб 51 человек. В 1965 году в центральной части Чили были разрушены два хранилища, более 2 млн. тонн хвостов в виде селевого потока хлынули в долину, пройдя за несколько минут 12 км и разрушив часть города Эль Кобре. Погибли 200 человек. В октябре 1992 г. в результате разрушения плотины хвостохранилища №1 Магнитогорского металлургического комбината были затоплены несколько цехов. В ноябре 1999 года произошла авария на хвостохранилище ОАО «Качканарский ГОК «Ванадий». Переполнение хвостохранилища привело к прорыву дамбы и выбросу на прилегающие территории более 10 миллионов кубических метров хвостов Были затоплены близлежащие окрестности и поселки, порвано 200 м газопровода, разрушены плотины, размыты дороги, нарушено электроснабжения и телефонная связь. Прямой экономический ущерб исчислялся сотнями миллионов рублей. Приведенные примеры свидетельствуют о том, что аварии на дамбах хвостохранилищ носят региональный характер и связаны с вероятностью загрязнения значительных территорий за пределами горного отвода. Устранение последствий таких аварий требует значительных затрат времени и средств. Следует отметить, что неудовлетворительное состояние накопителей отходов обогатительных фабрик и металлургических предприятий отмечается и в области распространения вечномерзлых грунтов и за ее пределами.
Несмотря на достаточно пристальное внимание к проблемам хвостохранилищ ведущих организаций (ВНИИ ВОДГЕО, ВНИИГ им. Веденеева, ГУП ВИОГЕМ, НИИОСП им. Н.М. Герсеванова и др.) и специалистов-гидротехников, ее актуальность не снижается и в настоящее время. Для безопасной эксплуатации гидротехнических сооружений разработано большое количество нормативных документов: правил, инструкций, рекомендаций и т.д. Государственной думой Российской Федерации принят Закон "О безопасности гидротехнических сооружений". Правительством Российской Федерации принят ряд постановлений, определяющих порядок организации государственного надзора и декларирования [120]. Однако, как показывает практика, даже безусловное соблюдение всех требований перечисленных нормативных документов не гарантирует полной экологической безопасности хвостохранилищ.
Основной причиной неблагоприятного состояния хвостохранилищ, по мнению ряда авторов, является отсутствие комплексного подхода к исследованию процессов взаимодействия окружающей среды и инженерного сооружения [1,18,24,77]. Все факторы, определяющие экологическую безопасность хвостохранилища, подразделяются на природные и техногенные. К группе природных факторов относятся природно-климатические условия, геологическое строение, инженерно-геологические условия, геологические и инженерно-геологические, геокриологические процессы и явления, физико-механические свойства естественных и искусственных грунтов и т.д. Группу техногенных составляют воздействия на окружающую среду при проектировании, строительстве и эксплуатации объекта [24].
На практике техногенный фактор, часто рассматривается самостоятельно, как само собой разумеющаяся причина появления инженерно-геологического процесса [79]. При этом в большинстве случаев основным результатом техногенного воздействия в криолитозоне считается изменение температурного режима грунтов. Но самое главное, поиск техногенного фактора начинается после явного проявления реакции окружающей среды.
В свою очередь, изучение природных факторов, несмотря на их многообразие, ограничивается констатацией температурного режима грунтов основания на момент изысканий, рекомендациями по его сохранению на весь период строительства и эксплуатации сооружения и режимными наблюдениями за температурами. Естественно, что в случае нарушения устойчивости инженерного объекта все усилия по ее восстановлению будут направлены на поиск способов охлаждения оснований и снижению температур грунтов при отсутствии, как правило, достаточно достоверной информации обо всем комплексе природных факторов, участвующих в обеспечении устойчивости сооружения. Таким образом, можно констатировать, что тезис о комплексном подходе к решению проблем строительства на вечномерзлых грунтах, провозглашаемый на первоначальных стадиях исследования, не реализуется на последующих. Для устранения этого недостатка необходимо изучение взаимного влияния техногенных и природных факторов, обеспечивающих экологическую безопасность сооружения, в рамках единой инженерно-геоэкологической системы [24, 81].
Оценка устойчивости русловой плотины хвостохранилища
Для оценки и прогноза состояния хвостохранилища в условиях прогрессирующей фильтрации и оттаивания грунтов применялся метод математического моделирования, а именно метод расчета устойчивости по круглоцилиндриче-ским поверхностям скольжения [86,88]. В расчете использованы три поперечных сечения, по одному в каждой из ранее установленных зон - правобережной, центральной (русло р. Буровая) и левобережной [34,35].
Устойчивость правобережной зоны плотины оценивалась для следующих вариантов: фактическое состояние плотины: уровень прудка 286,5 м, грунты основания согласно температурным наблюдениям талые до глубины 6 м и талые на полную глубину четвертичных отложений (варианты 1,11); прогнозный профиль: полная сработка хвостохранилища, консервация, уровень заполнения 298,0 м; четвертичные грунты в мерзлом состоянии и талые на полную глубину отложений (варианты III, IV). Поскольку основания левобережной и центральной зон представлены одним и тем же инженерно-геологическим комплексом, расчет устойчивости проводился по единой схеме также для двух вариантов: фактическое состояние плотины: уровень прудка 286,5 м; прогнозный профиль: полная сработка хвостохранилища, консервация, уровень заполнения 298,0 м.
Анализ результатов расчета (табл.2.3) показал, что устойчивость левобережной и центральной зон обеспечена на весь период эксплуатации независимо от мерзлотных условий основания.
Оттаивание на данном участке может отрицательно сказаться и на целостности мерзлого глинистого ядра за счет осадки грунтов в результате оттаивания, что может привести к разрушению плотины. Следовательно, температурное состояние четвертичных грунтов основания имеет большое значение для обеспечения экологической безопасности хвостохранилища.
Оттаивание скальных грунтов левобережной и центральной части основания не создает угрозу разрушения плотины, но существенно отражается на его водопроницаемости.
Разведочно-цементационное бурение. Для уточнения состояния и свойств горных пород из помещения потерны было пробурено 11 скважин общим метражем 704 м: 2 - в правобережном примыкании, 7 - в центральной зоне и 2 - в левобережном примыкании. 8 скважин переоборудованы в температурные наблюдательные скважины.
При бурении определялось наименование грунтов, устанавливалось их состояние (талое или мерзлое). По окончании бурения определенной зоны, скважина промывалась до полного осветления изливающейся воды и подготавливалась для гидроопробования.
Полевая документация керна. Скальное основание русловой плотины представлено в основном базальтами различного петрографического состава, состояния и свойств. По степени трещиноватости в разрезах буровых скважин предварительно было выделено более 50 интервалов.
По керну скважин, пробуренных из помещения потерны, а также с гребня плотины производилось определение трещиноватости и физико-механических свойств горных пород. При полевой документации керна, наряду с определением петрографического состава горных пород, устанавливались состав заполнителя трещин, морфология поверхности и тип разрушения керна в процессе бурения. При этом выделено четыре типа разрушений: первый (I) - разрушение по монолиту, т.е. без участия трещины в разрушении; второй (II) - по трещине и монолиту, т.е. с частичным участием трещины; третий (III) - по одной трещине, однозначное участие; четвертый (IV) - по нескольким трещинам, полное участие трещин в разрушении образца горной породы.
Для количественной оценки трещиноватости использовались: линейный размер структурного блока (h), модуль трещиноватости (МТ), показатель качества (RQD), мощность заполнителя трещин, количество раздробленной породы (КРП), процент выхода керна (ВК), угол наклона трещин, прочность заполнителя трещин (Стр), шероховатость поверхности разрушения (S), количество зеркал скольжения (МЗ), степень выраженности зеркал скольжения (Сз) и озерка-ленность поверхностей разрушения (Оз) [137].
По совокупности вышеперечисленных параметров, характеризующих структурную нарушенность массива и с учетом петрографического состава горных пород, в разрезах скважин выделялись инженерно-геологические элементы, из которых отбирались пробы для лабораторных исследований. Для определения физико-механических свойств образцы горных пород изготавливались с учетом трещиноватости и типов разрушения, установленных при документации керна. Исследования проводились по стандартным методикам и на стандартном оборудовании [98].
Прогностическая модель экологической безопасности
Обоснование основных факторов, определяющих устойчивость и безопасность гидротехнических сооружений является одним из наиболее ответственных моментов, особенно для проектируемых объектов, когда отсутствуют не только фактические данные, но и само сооружение. Для эксплуатирующихся хвостохранилищ эта задача также достаточно сложна, что объясняется, наоборот, избытком сведений, из которых выбрать наиболее важные обычными методами не всегда представляется возможным.
Большинство задач инженерно-геологических изысканий решается в условиях достаточной неопределенности исходной информации [150]. Исходную информацию по ее достоверности можно подразделить на детерминированную, вероятностную и нечеткую (размытую).
Детерминированная информация является следствием применения четких законов к четким явлениям. Вероятностная основывается на применении методов статистики и теории вероятностей и применяется для обработки значительных по объемам массивов данных. В данном случае основным вопросом является выбор основных параметров, характеризующих устойчивость и экологическую безопасность сооружений и поэтому эти методы, в данном случае, не применимы.
Главное внимание уделяется нечеткой информации. Понятие нечеткости во многом связано с субъективностью и приблизительностью представлений о каком-либо показателе системы. В отличие от вероятностных, нечеткие величины характеризуются не вероятностным законом распределения, основанном на объективной статистике, а функцией принадлежности [77]. Неопределенность информации для решения задач предметной области определяется тремя составляющими: сложностью строения грунтового массива как объекта исследований; неполнотой знаний о состоянии массива грунтов как на отдельном участке, так и в целом; нечеткостью ситуации, что связано с отсутствием точных границ областей определений. Общие причины неопределенности информации: неизвестность, когда еще не выработаны требования к критериям оценки, а информация о проблеме практически отсутствует; недостоверность, поскольку имеются не все возможные и необходимые сведения, а для некоторых элементов определены не их однозначные описания, а лишь множества, которым эти описания принадлежат; неадекватность, являющаяся мерой оценки степени знаний о данном явлении и возможности применения их на практике. При этом, являются весьма важными, методологически обоснованные, применение или разработка критериев оценки адекватности. Продолжение исследований должно привести либо к адекватному описанию явлений моделями, либо неадекватному, когда собрана вся возможная информация, но полного описания нет и оно не может быть получено этим путем. Используемый для анализа математический аппарат обычных множеств оказывается недостаточно эффективным при решении задач предметной области. Кроме того, в потоке анализируемых сообщений большое место занимает качественная и субъективная информация, которая не может быть адекватно формализована известными математическими подходами. Этот недостаток может быть преодолен с использованием методов теории нечетких множеств [150]. Для оценки устойчивости русловой плотины была разработана модель температурного режима основания плотины на базе нечетких множеств [127]. Для реализации разработанного алгоритма построения моделей в нечеткой среде [77] применительно к прогнозу температурного состояния основания плотины хвостохранилища НМЗ были выбраны пять входных лингвистических переменных, наиболее полно описывающих изучаемое явление: Xi - расход фильтрационного потока на один метр ширины потока, м3/час; Х2 -температура фильтрационного потока, С; Х3 - температурный градиент фильтрационного потока по сечению плотины, С; Х4 - засоленность фильтрационного потока,/00; Х5 - время от начала фильтрации, годы. В качестве зависимой переменной Y выбрано увеличение толщины талого слоя в основании плотины, м (табл.3.1, рис.3.1) [86]. Как видно из уравнения (3.6), и сами переменные, и их парные тройные взаимодействия вызывают только увеличение толщины талой зоны в основании плотины. Это значит, что для сохранения основания плотины в мерзлом состоянии все переменные следует держать на нижнем уровне их вариации [86]. Исключением является переменная Х5 - время от начала фильтрации. Так при благоприятных условиях, (значения всех переменных на нижнем уровне, т.е. в кодированном виде равны -1), зависимость увеличения мощности талой зоны в основании плотины от времени выразится линейным уравнением: Y=1,28 + 0,38X5 (3.7) Тогда, при прогнозе на 20 лет с момента строительства плотины значение Х5 в соответствии с (3.5) составит 0,3, a Y будет равен 1,4 м. Деформации просадки основания при этом будут равны 0,38 м (коэффициент просадочности грунтов основания плотины равен 0,27). В случае увеличения значения факторов до уровня центра шкалы, т.е. при значениях Xi=2500 м3/час; X2=70C; Хз=2С; Х4=10% уравнение имеет вид: Y = 4,94 + 0,38X5 (3.8) что приведет к увеличению талой зоны до 5 м или в перерасчете на просадку -1,36 м. При максимальных значениях параметров: Y = 9,45+0,38Х5, (3.9) что составит Y=9,57 м или просадку 2,58 м, что в свою очередь может привести к разрушению плотины. Анализ результатов расчетов показал, что в условиях повышенной фильтрации и при прогрессирующем оттаивании грунтов правобережной части основания экологическая безопасность хвостохранилища снижается. Сравнение результатов с фактическими данными показало их хорошую сходимость. 3.2. Геоэкологическая модель хвостохранилища НМЗ Природная среда характеризуется многообразием факторов, определяющих ее чувствительность к техногенному влиянию, а инженерная структура, в свою очередь, обладает целым комплексом различных вариантов активного негативного воздействия на все ее компоненты. Хвостохранилище, как источник воздействий на природную среду, оказывает наибольшее влияние при строительстве, ремонтах и обслуживанию сооружений и непосредственно эксплуатации, включая аварии и их ликвидацию. При этом в компонентах природной среды возникают различные виды нарушений и загрязнений (табл.3.3) [24].
Снижение загрязнения окружающей среды
Данные исследования химического состава вод рек Енисейского бассейна, непосредственно связанных с хвостохранилищем НМЗ, показывают, что в настоящее время областью загрязнения является лишь участок р. Буровой, непосредственно примыкающий к нижнему бьефу [85]. В остальной части бассейна концентрация сульфат-иона или снижается, или остается относительно стабильной, т.е. находится в прямо пропорциональной зависимости от объема поступающих в него техногенных вод хвостохранилища. В период максимальных расходов (конец 1995-середина 1997 года) загрязнение было наиболее интенсивным, а при снижении объема утечек химический состав природных вод практически вернулся к фоновому.
Рис.4.4. Изменение концентрации ионов железа. В районе техногенного воздействия сооружений хвостохранилища, а именно гидротранспорта, находится р. Амбарная. Анализ содержания химических элементов в устье р.Амбарная и на расстоянии 30 км от устья показывает, что концентрации загрязняющих компонентов снижаются незначительно, а микрокомпонентов даже возрастают (рис.4.5-4.7).
Как следует из представленного рисунка, в устье происходило увеличение содержания никеля с 1997 г. по 1999 г. В то же время, наблюдалось закономерное снижение концентраций вверх по течению реки. Такие закономерности отмечались и с другими микрокомпонентами (рис.4.8). Таким образом, анализ измененности химического состава вод в районе хвостохранилища НМЗ позволяет сделать следующие выводы: реализация противофильтрационных мероприятий привела к практически полному восстановлению нарушенных режимов питания, фильтрации и разгрузки подземных вод в подрусловых таликах, непосредственно под хвосто-хранилищем и в нижнем бьефе; восстановление режима фильтрации приводит к постепенному снижению концентрации загрязняющих компонентов в поверхностных водах, причем область загрязнения в настоящее время ограничилась бассейном р. Буровой; при полном прекращении сброса техногенных вод в р. Буровую, будет происходить постепенное самоочищение поверхностных и подземных вод за счет их разубоживания и выноса загрязняющих компонентов паводковыми и дождевыми водами, водами снеготаяния и подземными водами, не имеющими гидравлической связи с хвостохранилищем; зона влияния хвостохранилища значительно больше, чем это представляется по наблюдениям за изменением химического состава в р. Буровая. Проследив изменение концентраций макро- и микрокомпонентов в водах рек, про текающих по территории, находящейся в зоне влияния хвостохранилища, можно четко выделить влияние каждого сооружения, входящего в состав хвостохранилища.
Одним из показателей, оценивающих негативное воздействие инженерной деятельности на окружающую среду, является экологический ущерб окружающей природе, который характеризует фактические экологические, экономические или социальные потери, возникшие в результате нарушения природоохранного законодательства, хозяйственной деятельности человека, стихийных экологических бедствий, катастроф. Хвостохранилище НМЗ является источником преимущественно гидросферного загрязнения, поэтому ущерб рассчитывался для водных ресурсов.
Предотвращенный экологический ущерб от загрязнения окружающей природной среды представляет собой оценку в денежной форме возможных отрицательных последствий от загрязнения природной среды, которые удалось избежать в результате, осуществления природоохранных мероприятий и программ, направленных на сохранение или улучшение качественных и количественных параметров, определяющих экологическое качество (состояние) окружающей природной среды в целом и ее отдельных эколого-ресурсных компонентов.
Расчет величины экологического ущерба от загрязнения водных ресурсов проводился на основе методики, утвержденной председателем Государственного комитета Российской Федерации по охране окружающей среды 30.11.1999 г. [97]. В расчете использовались региональные показатели удельного ущерба, представляющие собой удельные стоимостные оценки ущерба на единицу приведенной массы загрязняющих веществ.
Для водных ресурсов расчет производился по формуле: Ув = Ууд Мпм Кэ, (4.1) где Ув - экологический ущерб водным ресурсам в Таймырском автономном округе, руб/усл.т.(7641,9 руб/усл. т. Согласно «Методики...» [97]); Ууд - показатель удельного ущерба (цены загрязнения) водным ресурсам, наносимого единицей (условная тонна) приведенной массы загрязняющего вещества на конец отчетного периода, руб/усл.т.; МПм - приведенная масса загрязняющего вещества, поступившего в водный источник в течение отчетного периода, тыс.уел.т; Кэ - коэффициент экологической ситуации и экологической значимости состояния водных объектов (1,31 согласно «Инструктивно-методическим указаниям по взиманию платы за загрязнение окружающей природной среды», 1993 г.).
Приведенная масса загрязняющего вещества рассчитывается по формуле: Мпм=М;КЭь (4.2) где Mj - фактическая масса загрязняющего вещества или группы веществ с одинаковым коэффициентом относительной эколого-экономической опасности в течение отчетного периода, т; КЗІ - коэффициент относительной эколого-экономической опасности. Расчет возможного экологического ущерба производился для периода с 1995 г. по 2001 г., а также для случая аварийной ситуации (прорыв русловой плотины и полное опорожнение хвостохранилища)(табл.4.1). Расчет проводился по девяти наиболее значимым загрязняющим компонентам: сульфаты (S042 ), хлориды (СГ), соли жесткости (Mg2+, Са +, Na+); Кэ = 0,05; металлы (Cu2+, Ni2+, Со2+); Кэ = 5000; железо общее (Fe общ); Кэ = 1. Возможный экологический ущерб в результате аварии на хвостохранилище и выхода техногенных вод в окружающую среду составляет свыше 53 млн. рублей. В случае сохранения фильтрации на уровне объемов 1995 г. возможный экологический ущерб составил бы более 200 тыс.руб/год [33,78].
