Экологический мониторинг состояния компонентов окружающей природной среды на территории воздействия горнодобывающего предприятия на примере Средне-Тиманского бокситового рудника

Ежегодно происходит увеличение негативного воздействия предприятий минерально-сырьевого комплекса на окружающую среду. Потребление материальных ресурсов человечеством с каждым годом растёт, а, следовательно, и растёт загрязнение биосферы веществами, являющимися продуктами добычи и переработки этих ресурсов. В 2010 году площадь нарушенных горными работами земель на территории России составила 1,5млн. га, что привело к возникновению на территориях площадью более 4 млн. га неблагоприятных экологических ситуаций, проявляющихся в ухудшении санитарно-гигиенической обстановки, нарушении и видоизменении естественных ландшафтов, а также утрате природных ресурсов. При добыче полезных ископаемых ряд химических элементов и соединений оказываются в зоне гипергенеза – в отвалах пустой породы и техногенных наносах. Подвергшись влиянию климатических факторов, они способны трансформироваться и мигрировать на сотни километров от источника загрязнения, тем самым оказывая негативное влияние на компоненты природной среды в населённых пунктах, особо охраняемых районах и заповедниках, которые расположены на огромном, казалось бы, расстоянии от предприятий горной промышленности. Особенно значительной трансформации подвергаются ландшафты при открытой добыче полезных ископаемых в высоких широтах. Северные экосистемы под действием техногенных источников легко разрушаются, так как имеют низкий потенциал самоочищения и самовосстановления, а антропогенная нагрузка на природные ландшафты ежегодно увеличивается. В этой связи возникает необходимость проведения мониторинга северных экосистем, подверженных воздействию предприятий минерально-сырьевого комплекса для оценки степени нарушения и загрязнения компонентов природной среды. Примером образования техногенной нагрузки на компоненты природной среды является Средне-Тиманский бокситовый рудник, являющийся структурным подразделением ОАО “Боксит Тиммана”, расположенный в Республике Коми, в 165 км к северо-западу от города Ухта, в междуречье рек Ворыква и Вымь, составляющих ихтиологический заповедник “Вымский”. Так же в 25 км к западу от производственных объектов Средне-Тиманского бокситового рудника расположены комплексный ландшафтный заповедник “Удорский”, в 50 км к востоку флористический заказник ''Павьюжский'', являющийся одновременно генетическим резерватом по сосне обыкновенной, а в 60 км к северу расположены три генетических резервата основных лесообразующих пород (сосна обыкновенная и лиственница сибирская). Таким образом, в связи с тем, что рассматриваемое горнодобывающее предприятие расположено на охраняемой территории, целью проводимых исследований является оценка негативного воздействия промышленного комплекса Средне-Тиманский бокситовый рудник на экосистему данного региона.

Проведённый на территории воздействия предприятия мониторинг компонентов природной среды показал, что наиболее крупными источниками выбросов являются автотранспорт, горнопромышленное оборудование, дизель-генераторные установки, а так же пыление с поверхности отвалов пустой породы и в результате проведения буровзрывных работ. Основными загрязняющими атмосферу веществами являются неорганическая пыль, NOx, SO2, CO, сажа и углеводороды, в результате чего происходит формирование атмохимических ореолов загрязнения площадью более 30 км2. Для выявления негативного влияния выбросов производственных объектов Средне-Тиманского бокситового рудника на компоненты природной среды был проведён биологический мониторинг и химический анализ атмосферного воздуха на территории, подвергающейся влиянию промышленного комплекса. В качестве биоиндикаторов использовались хвойные деревья – сосна обыкновенная и лиственница сибирская. Было отобрано по 200 молодых побегов лиственницы и сосны в разных точках на границе санитарно-защитной зоны (СЗЗ) предприятия, при определении состояния хвои определялась степень её повреждения и усыхания. Сухой хвои на отобранных побегах было отмечено около 70%, остальная хвоя была поражена жёлтокоричневыми пятнами, здоровой хвои без поражённых участков на побегах не было обнаружено. Так же при отборе побегов, для проведения биоиндикационного анализа, было отмечено наличие бокситовой пыли на коре и хвое деревьев.

По данным, полученным в результате химического анализа, в программе “Эколог” были проведены расчёты полного рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере, графические результаты которых показали, что зона негативного воздействия производственных объектов рудника на атмосферный воздух этого региона простирается в среднем на

10-15 км за границы санитарно-защитной зоны рассматриваемого горнодобывающего предприятия.

Наряду с влиянием выбросов предприятия на атмосферный воздух значительная часть загрязняющих веществ, попавших в атмосферу, выпадает и аккумулируется в приповерхностном почвенном слое, тем самым формируя литохимические ореолы загрязнения. Для определения влияния выбросов производственных объектов рудника на литосферу был проведён биологический мониторинг на территории воздействия предприятия, в качестве индикатора использовались лишайники гипогимния вздутая (Hypogumnia physodes), широко распространённые в лесах этого региона. Лихеноиндикационный анализ проводился на основе сравнения состояния лишайников в зоне воздействия промышленного комплекса с образцами, изученными на территории, не подвергающейся влиянию Средне-Тиманского бокситового рудника. На границе санитарнозащитной зоны (СЗЗ) предприятия было отмечено уменьшение видового разнообразия лишайников и наличие на них бокситовой пыли, а патоморфологический анализ талломов гипогимнии вздутой выявил незначительное их отмирание и наличие повреждений на поверхности корового слоя (до 10-15%). Результаты проведённого экологического мониторинга свидетельствуют об испытываемой этой территорией антропогенной нагрузке, связанной с осаждением загрязняющих веществ на земную поверхность из атмосферного воздуха. Так как большинство загрязняющих веществ попадают в почву в результате сухого выпадения из атмосферного воздуха, то, приняв во внимание графические результаты расчётов полного рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере, можно утверждать, что литохимические ореолы загрязнения фактически повторяют контуры атмохимических ореолов загрязнения, а, следовательно, простираются далеко за границы санитарно-защитной зоны (СЗЗ) предприятия.

Помимо выбросов загрязняющих веществ в атмосферу горнопромышленные предприятия так же осуществляют сброс сточных вод в поверхностные водоёмы и водотоки, в результате чего происходит формирование гидрохимических ореолов и потоков загрязнения. Проведённая на территории воздействия Средне-Тиманского бокситового рудника оценка состояния компонентов природной среды выявила, что сброс сточных вод с предприятия производится в ручей Чёрный, являющийся притоком реки Ворыква. Река Ворыква отнесена к высшей категории рыбохозяйственного водопользования, так как является местом нереста лососевых видов рыб (сёмга).

Рассматриваемое горнодобывающее предприятие имеет 2 выпуска сточных вод: первый – это ливневые и карьерные воды, а так же воды с ремонтных и обслуживающих карьерную технику мастерских; второй -хозфекальные стоки с вахтового посёлка. Для каждого выпуска установлен свой комплекс очистного оборудования, рассчитанный на содержащиеся в стоках загрязняющие компоненты: в первом случае - это нефтепродукты и взвешенные вещества, а во втором - органические загрязняющие вещества. Для выявления негативного влияния предприятия на гидросферу были отобраны пробы воды на гидрохимическом посту, расположенном в месте впадения ручья Чёрный в реку Ворыква. Результаты химического и бактериального анализа проб показали, что в контрольном створе наблюдается превышение предельно допустимых концентраций (ПДК) по алюминию, железу, нефтепродуктам и взвешенным веществам в 2-3 раза, а по биологическому и химическому потреблению кислорода (БПК и ХПК) в 3-5 раз. Расчёт кратности разбавления сточных вод детальным методом Караушева, проведённый в программе “НДС-Эколог”, показал, что общая кратность разбавления сточных вод к моменту впадения ручья Чёрный в реку Ворыква составит более чем 12 раз. Приняв во внимание рассчитанную кратность разбавления сточных вод и полученные в лаборатории данные о качестве воды в контрольном створе, можно сделать вывод о многократном превышении предельно допустимых концентраций (ПДК) загрязняющих веществ в сточных водах, сбрасываемых с территории Средне-Тиманского бокситового рудника. Таким образом, результаты проведённых исследований свидетельствуют о некачественной работе очистного оборудования, установленного на предприятии, и необходимости его немедленной замены или ремонта.

Выбросы и сбросы предприятий минерально-сырьевого комплекса являются существенным, но не единственным источником негативного воздействия на компоненты природной среды. Значительным источником негативного воздействия так же являются образующиеся на предприятии производственные и бытовые отходы. На Средне-Тиманском бокситовом руднике образуются производственные и хозяйственно-бытовые отходы I, II, III, IV и V классов опасности, включающие 42 наименования. Отходы I и II классов опасности вывозятся на переработку на специализированные предприятия, отходы III, IV и V классов опасности складируются на полигоне твёрдых бытовых и промышленных отходов, а хозяйственно -бытовые отходы утилизируются в инсинераторной установке ИН-50.02, после чего зола складируется на полигоне. Полигон твёрдых бытовых и промышленных отходов занимает 2 га на территории земельного отвода предприятия, расположен в 6,4 км к юго-востоку от вахтового посёлка и является источником химического и бактериологического загрязнения окружающей среды. Размещённые на полигоне отходы и зола от инсинераторной установки, подвергаясь воздействию климатических факторов, попадают в атмосферный воздух и грунтовые воды, накапливаются в приповерхностном слое почвы, тем самым, увеличивая площади формирующихся на территории воздействия бокситового рудника атмохимических, литохимических, и гидрохимических ореолов загрязнения. Для выявления негативного воздействия полигона на компоненты природной среды и выявления возможности проникновения растворённых загрязняющих веществ через изолирующий слой в грунтовые воды были отобраны пробы воды из мониторинговых скважин, пробуренных в непосредственной близости к полигону и вниз по склону к реке Ворыква. Химический анализ проб не выявил нарушений нормативов качества грунтовых вод этого горизонта по всем загрязняющим веществам за исключением нефтепродуктов, содержание которых превышает предельно допустимую концентрацию (ПДК) в 1,5–2 раза. Эти данные свидетельствуют о несовершенном изоляционном слое полигона твёрдых бытовых и промышленных отходов, а, следовательно, о его негативном воздействии на компоненты природной среды данного региона.

Проведённые автором мониторинговые исследования дают возможность построения карт геохимических ореолов и потоков загрязнения, а так же возможность составления долговременного прогноза изменения техногенной нагрузки промышленного комплекса Средне-Тиманский бокситовый рудник на компоненты природной среды. Это особенно важно для региона, в котором расположено рассматриваемое горнодобывающее предприятие, так как природные экосистемы тундры имеют слабый потенциал самовосстановления, а, следовательно, повышенная антропогенная нагрузка на них может привести к исчезновению многих видов животных и растений, или исчезновению экосистемы в целом.

Работа проведена при поддержке федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 – 2013 годы.

The paper presents the results of an environmental monitoring of the Middle Timan bauxite mine territory and the assessment of an anthropogenic impact of the delf on the ecosystem of the protected area.