Влияние деятельности шахты «Южно-Донбасская» № 3 на загрязнение почвогрунтов шахтного поля

Кучерина Е.В., Алехин В.И., Донецкий Национальный Технический Университет

Одним из наиболее проблемных в экологическом отношении регионов Украины является Донбасс. Природный комплекс Донбасса подвергался интенсивному техногенному воздействию на протяжении многих десятилетий. Основной вклад в осложнение экологической ситуации вносили предприятия угольной промышленности. Начавшийся в 90-е годы процесс закрытия нерентабельных шахт вызвал новые экологические проблемы (подтопление заселенных территорий, усиление миграции метана к дневной поверхности и др.).

Ведение угледобычи создает целый ряд экологических проблем:

- непрерывный выброс в атмосферу с вентиляционным потоком большого количества загрязняющих веществ;

- сброс в природные водоемы шахтных вод, имеющих повышенную минерализацию, загрязненных взвешенными веществами, нефтепродуктами, фенолами, бактериальными примесями;

- складирование на поверхности склонной к самовозгоранию породной массы;

- нарушения и загрязнения компонентов окружающей среды за счет вспомогательных технологических процессов и производств, без которых невозможно ведение подготовительных и добычных работ. Это операции по выгрузке-погрузке породной и угольной массы, транспортировка и хранение в открытых складах угля, процессы обогащения и переработки угля и др [2].

Таким образом, деятельность шахт приводят к негативному воздействию на окружающую природную среду (ОПС), экологическая нагрузка на ОПС постоянно увеличивается. Оценить в полном объеме воздействие на ОПС всех предприятий угольной отрасли невозможно из-за отсутствия многих показателей состояния компонентов биосферы. В данной работе исследовано влияние деятельности одной угольной шахты на отдельные компоненты окружающей среды.

Объектом исследования в данной работе является геологическая среда вблизи шахты «Южно-Донбасская» № 3. В пределах и вблизи шахтного поля расположен ряд населенных пунктов: поселок городского типа Угледар, села: Водяное, Елизаветовка. Водоснабжение действующих на данном участке шахт, п.г.т. Угледара осуществляется из водовода Северский Донец - Мариуполь, водоснабжение сел - с местных водозаборов за счет верхнемелового водоносного горизонта.

Деятельность шахты «Южно-Донбасская» № 3 сопровождается следующими отрицательными моментами:

- при вскрытии, подготовке и в процессе добычи угля на поверхность выдается значительное количество породы, которая складируется на поверхности в отвалах. Этот процесс приводят к загрязнению атмосферы пылью и вредными газами, повышению концентрации хлоридов и сульфатов в почвах;

- выбросы из вентиляционных стволов больших концентрациях сопровождается выносом из горных выработок в атмосферу больших объемов углекислого газа, метана, угольной и породной пыли;

- заметный вклад в загрязнение атмосферы вносят неорганизованныe источники, связанные с отгрузкой угля, а также отгрузкой и складированием породы;

- в шахтных водах, углях и вмещающих породах находится целый ряд элементов, содержание которых превышает предельно допустимые концентрации.

Целью работы являлась детальная оценка совокупности природных и техногенных факторов геологической среды, влияющих на распределение химических элементов на исследуемой площади.

Для достижения цели работы были реализованы такие задачи:

- изучено распределение химических элементов в почвах на исследуемой площади;

- выделены участки с повышенным содержанием химических элементов и построены эколого-геохимические карты для оценки загрязнения исследуемой площади;

- оценено состояние геологической среды и влияние протекающих в ней природных процессов на экологическую обстановку;

- разработаны рекомендации по ограничению и предупреждению неблагоприятных и опасных процессов, связанных с деятельностью предприятия.

Фактический материал, использованный для исследования, представлен данными полуколичественного спектрального анализа проб почвогрунтов по 25 химическим элементам. Количество проб – 291.

При обработке геохимических данных нами решалось несколько задач. Во-первых, были определены основные статистические показатели (мода, среднее, стандартное отклонение и т.д.). Затем на основе корреляционного и кластерного анализов исследованы корреляционные связи между элементами и выделены их ассоциации. Проведен также расчет мультипликативного показателя, характеризующего суммарное загрязнение, построена карта его распределения по площади. Изучены природные и техногенные факторы, создающие загрязнение и влияющие на интенсивность и площадное распределение аномалий на шахтном поле [1].

Проведенная статистическая обработка данных с дальнейшим нормированием полученных статистических показателей по ПДК (фону) позволила выявить на исследуемом участке целый ряд элементов, содержания которых в почвогрунтах превышают предельно допустимые концентрации. Это такие элементы, как Pb (10ПДК – единичные пробы); Zn (1, 5ПДК); Be (3Сф) – I класс опасности; Nb, Mo (1, 06Сф и 1, 4Сф); Со и В (2 фона) - II класс; Sn, Zr и Mg (превышают фон в 2 раза) – III класс опасности.

Для более детальной обработки выделены элементы, превышения которых относительно ПДК (фона) наиболее опасны. Для анализа взаимосвязей элементов между собой была построена матрица корреляций с помощью программы SPSS (см. табл.1), по которой был сформирован комплекс показателей, связанных значимыми положительными связями