CC BY
13
УДК 622;502.5/8;349.6
И.Д. Алборов, Ф.Г. Тедеева, М.З. Мадаева, О.Г. Бурдзиева, А.П. Глазов
ТРАНСФОРМАЦИИ ПРИРОДНОЙ
СРЕДЫ ПОД ВЛИЯНИЕМ ГОРНОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО КОМПЛЕКСА В УСЛОВИЯХ СРЕДНЕГОРЬЯ ЦЕНТРАЛЬНОГО КАВКАЗА
Дана классификация горных территорий в соответствии с законом о горных территориях Республики Северная Осетия Алания. Приведены основные факторы формирования геоэкологии зоны деятельности горнообогатительных и металлургических производств. Показаны формы и параметры развития экологического неблагополучия, этапы трансформация природного ландшафта в техногенный. Одновременно дается оценка качества атмосферного бассейна промышленной и селитебной зон города по многолетним наблюдениям.
Ключевые слова: горные территории, техногенный ландшафт, запыленность воздуха, пылевое облако, мониторинг, вертикальная зональность, техносфера, тяжелые металлы, природно техническая система, токсичность.
DOI: 10.25018/0236-1493-2018-3-0-98-105
Объект исследования
Для выполнения исследований авторами была выбрана среднегорье Центрального Кавказа, где продолжительное время действовали и продолжают функционировать объекты хозяйственной деятельности горнорудных и металлургических производств с развитой поверхностной инфраструктурой, частично пришедшее в разрушенное состояние в связи с экономической нецелесообразностью ведения горнодобычных и разведочных работ. Авторы попытались обратить внимание ученых, практиков и, особенно политиков, от мнения которых зависит будущее этой уникальной рекреационной зоны.
Понятие горные территории по настоящее время, как в научном, так и в нор-
мативно правовом отношении интерпретируются без учета характерных особенностей, свойственных трехмерным ландшафтам. Главной характеристикой горных ландшафтов остается вертикальная зональность с температурным градиентом, не свойственной остальной территории планеты Земля.
В связи с этим возникает необходимость в рамках выполняемых исследований привести основополагающие термины и определения, принятые региональным Законом о горных территориях [1]. Следует отметить, что актуальность разработки и принятия этого важнейшего регионального нормативного акта была вызвана особенностями условий жизнедеятельности проживающего здесь населения.
ISSN 0236-1493. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2018. № 3. С. 98-105. © И.Д. Алборов, Ф.Г. Тедеева, М.З. Мадаева, О.Г. Бурдзиева, А.П. Глазов. 2018.
Особенности функционирования биологического разнообразия, включая человека в горных условиях, выражаются в снижении работоспособности и ослабленном ресурсном потенциале горной экологической системы.
Горными территориями в Республике Северная Осетия-Алания считаются местности, где среда обитания (высота, рельеф и климат) создает особые условия, влияющие на повседневную человеческую деятельность. Горными поселениями считаются села, рабочие поселки и другие населенные пункты, расположенные в пределах водораздельного, бокового и скалистого хребтов Большого Кавказа.
В соответствии с принятым законом горные территории Республики Северная Осетия-Алания подразделяются на: низкогорье — до 1000 м над уровнем моря; среднегорье — от 1001 до 2000 м над уровнем моря; высокогорье — свыше 2001 м над уровнем моря.
В декларации ООН (1992) по окружающей среде и развитию имеется раздел 13 «Рациональное использование уязвимых экосистем: устойчивое развитие горных регионов».
В преамбуле указано, что «Горы являются важным источником водного, энергетического и биологического разнообразия, источником ценнейших ресурсов. В результате неразумного хозяйствования в большинстве горных территорий мира происходит деградация природной среды, поэтому вопросы рационального управления ресурсами и социально-экономического развития горных районов требует принятия немедленных мер».
Северокавказский горный регион характеризуется уникальным Евроазиатским географическим ландшафтом, в лоне которого исторически гармонично функционируют сельскохозяйственная,горнометаллургическая, промышленная и другие отрасли экономики в сочетании
Рис. 1. Мониторинговые точки отбора проб атмосферного воздуха г. Владикавказ (включая маршрутные посты)
с лечебно-оздоровительной, туристической и рекреационной деятельностью.
Масштабы негативного влияния хозяйственной деятельности человека в районах добычи полезных ископаемых в регионах Северного Кавказа значительно превосходят размеры последствий природных геологических и геохимических процессов, поэтому влияние техносферы многократно усиливается [2—6]. Для оздоровления региона необходимо научное обоснование формирование эффективной системы рационального недропользования на основе применения инновационных технологий вовлечения природных ресурсов в хозяйственный оборот. Необходимо применение современных безотходных ресурсосберегающих, ресурсо восстанавливающих принципов развития экономики для обеспечения конкурентоспособности продукции минерально-сырьевого комплекса на мировом рынке.
Состояние окружающей среды
территории региона
Оценка экологического состояния окружающей среды проводилась на основании анализа мониторинга атмосферного воздуха, в Моздокском, Правобережном, Пригородном районах и в г. Владикавказ. В г. Владикавказе наблюдения за состоянием атмосферного воздуха по полной программе проводились на 4-х стационарных постах, схема расположения которых приведена на рис. 1.
Мониторинговые исследования были проведены в селитебной зоне г. Владикавказ в с приоритетным интенсивным движением автомобильного транспорта, ул. Гадиева, 79 и, ул. Коцоева/ ул. Кирова. Контроль качества атмосферного воздуха проводиась по 9 компонентам загрязняющих веществ: взвешенные вещества, диоксид серы, оксид углерода, диоксид азота, а также оксид азота, бенз(а)пирен, 2 специфические примеси — хлорводород, аммиак и тяжелые металлы. Приоритетными являются первые четыре загрязняющих воздух компонента. Что касается загрязнения почвенного покрова городской среды тяжелыми металлами, то оно остается чрезвычайно высокой. В зоне деятельности ОАО «Электроцинк» и ОАО «Победит» содержание опасных и вредных компонентов в почвенном покрове г. Владикавказ (геодезический уровень 675 м.) остается крайне высокой (рис. 2).
В последнее время на границе сани-тарно защитной зоны ОАО «Электроцинк» был установлен и функционирует автоматизированный пост наблюдения за атмосферным воздухом (СКАТ), на котором с 20-минутным осреднением регистрируются в круглосуточном режиме метеорологические параметры и показатели загрязнения атмосферного воздуха по 5 приоритетным ингредиентам: оксиду азота, диоксиду азота, диоксиду серы, оксиду углерода и взвешенным веществам.
Рис. 2. Загрязнение г. Владикавказа тяжелыми металлами
Ср.мн.лет
Рис. 3. Атмосферный воздух городских и сельских поселений: 1 — доля проб атмосферного воздуха, превышающих ПДКсс в городских поселениях; 2 — доля проб атмосферного воздуха, превышающих ПДКсс в сельских поселениях; 3 — доля проб атмосферного воздуха, превышающих более 1—2 ПДКсс по приоритетным веществам
В рамках проводимых исследований были проанализированы результаты наблюдений за последние три года. На рис. 3 приведены результаты наблюдений за качеством атмосферного воздуха на контрольных постах в г. Владикавказ и районных центрах республики за последние три года. За 12 месяцев 2016 г. в районе размещения станции автоматического контроля атмосферного воздуха СКАТ зафиксированы превышения максимально-разовых ПДКмр:
• в марте: по диоксиду серы — 3 случая, максимальная из разовых концентраций составила в 1,8 ПДКмр;
• в августе: по пыли — в 16 случаях, максимальная из разовых концентраций составила в 1,2 ПДКмр;
• в сентябре: по пыли — в 16 случаях, максимальная из разовых концентраций составила 1,1 ПДКмр; по диоксиду серы — 1 случай, максимальная из разовых концентраций составила 1,3 ПДКмр.
В отдельные дни отмечались превышения среднесуточных ПДКсс
• в марте: по диоксиду серы — 6,4% (2 день из 31) от 1,1 до 2,2 ПДКсс; по оксиду углерода — 3,2% (1 день из 31) в 1,1 ПДКсс.
• в октябре: по пыли — 64,5% (20 дней из 31) от 1,1 до 1,5 ПДКсс;
• в ноябре: по диоксиду серы ■ (1 дней из 30) в 1,1 ПДКсс.
3,3%
Формы развития деградационных процессов в зоне добычи и переработки руд [6—13]
Хрупкие экосистемы, к которым относятся горные территории являются предметом пристального внимания ученых ландшафтоведов, геоэкологов, географов и других специалистов, чья деятельность связана с изучением трансформации литосферы и свойств, связанных с деградацией, происходящих в ней под влиянием природных и техногенных процессов. Такая тенденция связана лишь с факторами, присущими горным трехмерным ландшафтам со свойственными им специфическими климатическими, орографическими и барическими свойствами горных провинций.
Одновременно параметры геофизических процессов, претерпевают серьезные изменения, поэтому общепринятые методы и традиционные технологии эффективно применяемые в равнинных условиях могут быть использованы при соответствующей корректировке или вообще могут оказаться неприемлемыми. Задача исследований сводится к созданию эффективной системы природополь-
зования в рамках действующей природ-но-технической системы (ПТС) в зоне деятельности горно-металлургических производств. Поэтому рассмотрены все аспекты функционирования (ПТС) с учетом сохранения природного равновесия в экосистеме с соблюдением нормативно правовых требований действующего природоохранного законодательства. В процессе работы было установлено, что в зоне деятельности Унальского хво-стохранилища уровень загрязнения почвенного профиля продолжает расти. Такое состояние почвенного профиля связано, прежде всего с усилением активности выноса вредных веществ в окружающую среду с поверхности пляжной зоны Унальского хвостохранилища (рис. 4, 5, 6).
По результатам проведенных в ноябре-декабре 2017 г. исследований поверхности пляжной зоны Унальского хвостохранилища с шагом в 5 м, поэлементное содержание химических ингредиентов выглядит в следующем виде, в процентном исчислении: аллюмиий — 2,2—5,4; кремний — 8,3—20,0; сера — 1,5—7,2; железо — 2,5—12,6; свинец — 1,1—2,6; кальций — 1,1—5,2; цинк — 1,1— 12,8; кадмий — 1,1—2,0; медь —1,1—1,3.
Высокие содержания поэлементного состава хвостов (увеличение в 1,5 рудных элементов по сравнению с показателями при обогащении добываемой местной руды) в поверхностном слое связано с переработкой кеков ОАО «Электроцинк» на Мизурской обогатительной фабрике, отходы обогащения которой гидротранспортом направляются в Унальское хво-стохранилище.
Фены скоростью более 8 м/с в районе с. Нижний Унал наблюдаются примерно 2—5 раз в год, а иногда раз в две недели. Как показали наблюдения хвосто-хранилище Мизурской обогатительной фабрики было построено без учета горно долинных ветров и фенов. Возведенное в пойме реки Ардон Унальское хво-
Рис. 4. Унальское хвостохранилище (вид в обычный период)
Рис. 5. Начало развития пылевого облака на Унальском хвостохранилище при скорости фена более 8 м/с
«У "Щ&щг _ ^
Рис. 6. Развитие пылевого облака в атмосферном бассейне от Унальского хвостохранилища
стохранилище попало под воздействие местных циркуляций воздушных масс. Отсохшие отходы фабрики в значительной степени токсичные, развеваются по Унальской котловине. В межгорных депресссиях близ полей полиметаллического оруднения редко, но локально распространены эндемические нервные заболевания — цефальгия и миалгия, что связано с химическими особенностями территории. Природные и, в первую очередь, климатические факторы здесь благоприятно влияют на больных хроническим бронхитом, ринитом, остаточными явлениями адгезивного плеврита, силикозом, бронхиальной астмой, а также различными формами анемий, функциональными заболеваниями нервной системы, начальными формами артериальной гипертонии [14]. В целом для
этой зоны характерна сравнительно низкая общая заболеваемость.
Выводы
• в зоне деятельности заводов ОАО «Электроцинк» и «Победит» в селитебной зоне содержание вредных химических веществ в атмосферном воздухе периодически превышает допустимые нормативы;
• при изучении метеорологических условий горных территорий для принятия проектных решений рационально использовать ландшафтный подход при определении метеорологических постов наблюдений;
• неполный учет ландшафтного фактора при проектировании объекта тех-
носферы (хвостохранилища) с высокой вероятностью может привести к попаданию его под воздействие местных цирку-ляций воздушных масс, и следовательно к развитию мало предсказуемым негативным экологическим аномалиям;
• горные экосистемы характеризуются ослабленным эколого ресурсным потенциалом, поэтому нормы проектирования должны учитывать специфические особенности нагорных зон;
• только системный подход к решению проблем экологии в зоне активной деятельности добычи геоматериалов может остановить процесс деградации ландшафтов и обеспечить гармоничное развитие экосистемы в целом.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Закон Республики Северная Осетия-Алания «О горных территориях в Республике Северная Осетия-Алания» от 30.12.1998 № 30-Р3.
2. Алборов И.Д., Бадтиев Ю. С., Тедеева Ф. Г. Управление экологической безопасностью горных регионов при эксплуатации месторождениий полезных ископаемых. — Владикавказ, 2010. — 307 с.
3. Алборов И. Д., Тедеева Ф. Г., Кантемиров В. В., Статовая Ю. Г. Прогнозирование экологической опасности добычи руд в условиях горных территорий // Устойчивое развитие горных территорий. — 2011. — № 3(9). — С. 7—13.
4. Алборов И.Д., Бадтиев Ю. С., Тедеева Ф. Г. Оценка экологической безопасности в районе Унальского хвостохранилища // Вестник МАНЭБ. — 2011. — т. 16. — № 2. — С. 9—18.
5. Алборов И.Д., Тедеева Ф. Г., Мадаева М.З. и др. Экологические аспекты функционирования экосферы с горноперерабатывающей составляющей / Сборник тезисов. Всероссийский съезд экологов. — Грозный, 2017. — С. 19—22.
6. Тедеева Ф. Г., Кантемиров В. В., Статовая Ю. В. Состояние окружающей среды в зоне деятельности хвостохранилища Тырныаузского вольфрамо-молибденового комбината / Материалы третьей национальной научно-технической конференции «Технологии и практика при подземной добыче и горное строительство» г. Девин, Болгария. 2012 г. — Девин, 2012. — С. 21—23.
7. Алборов И.Д., Савченко Е. М. Состояние экосферы в зоне деятельности инфраструктуры горных предприятий / Материалы конференции «Международные научные чтения «Белые ночи». — Киев, 2012. — С. 81—83.
8. Алборов И.Д., Камлия Р.А., Зорина И.Ю. Прогнозирование направлений использования природных ресурсов горных территорий Северного Кавказа // Устойчивое развитие горных территорий. — 2015. — № 4(26). — С. 53—56.
9. Алборов И. Д., Заалишвили В. Б., Тедеева Ф. Г., Дзобелова Л. В. Патент РФ № 246 5586 Способ определения экологического риска при добыче полезных ископаемых. Зарегистрирован в ГРИ, 27.10.2012 г.
10. Заалишвили В. Б., Попадейкин В. В., Тедеева Ф. Г., Касьяненко А. А., Торбек В.Э. Экологический риск. Принципы оценки окружающей среды и здоровья населения. Учебное пособие для студентов вузов. — Владикавказ: Терек, 2013. — 340 с.
11. Тедеева Ф. Г., Гасанов С.А., Статовая Ю. Г. Экология атмосферного воздуха при открытой добыче руды в условиях высокогорья / Материалы II Всероссийской научно-технической конференции «Современные проблемы геологии, геофизики и геоэкологии Северного Кавказа», г. Грозный, 2012 г. — Грозный, 2012. — С. 560—565.
12. Алборов И. Д., Тедеева Ф. Г., Хасдин В. Геоэкологическе аспекты загрязнения водозаборов населенных пунктов в зоне пассивной деятельности горного производства // Устойчивое развитие горных территорий. — 2016. — № 3. — С. 195—203.
13. Алборов И. Д., Тезиев Т. М., Тедева Ф. Г. Деформация природного равновесия деятельностью горно-металлургического комплекса в Республике Северная Осетия-Алания / Материалы VI Международной научно-практической конференции «Образование, охрана труда и здоровье». — Владикавказ, 2017. — С. 154—159.
14. Будун А. С. Природа, природные ресурсы Северной Осетии и их охрана. — Владикавказ, 1994.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Алборов Иван Давыдович1 — доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой,
Тедеева Фатима Георгиевна1 — кандидат технических наук, профессор, Мадаева МаретЗейндиевна1 — аспирант, инженер-эколог,
Бурдзиева Ольга Германовна — кандидат географических наук, ученый секретарь, Геофизический институт Владикавказского научного центра РАН, Глазов Александр Петрович1 — аспирант, инженер-электрик, 1 Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет)
ISSN 0236-1493. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2018. No. 3, pp. 98-105.
I.D. Alborov, F.G. Tedeeva, M.Z. Madaeva, O.G. Burdzieva, A.P. Glazov
TRANSFORMATION OF NATURAL ENVIRONMENT UNDER MINING AND PROCESSING IMPACT IN THE MIDDLE MOUNTAINS OF THE NORTH CAUCASUS
The mountainous terrains are classified in accordance with the law on mountainous regions of the Republic of North Ossetia-Alania. This normative act allows new approaches to determining concentrations of harmful agents in air depending on rarefaction. The article presents patterns of dust content of air in the beach zone of tailings pond and in the whole ravine.
The main geoecology-forming factors are given for zones of activities of mining-and-processing and metallurgical plants. The interpretation of pollution data obtained in urban areas is based on the results of sampling of soil profile during field research. The sampling results are processed using the apparatus of automated continuous (each 20 min) analysis of atmospheric air composition. The ways and characteristics of evolution of ecological ill-being in the region are described, the level and parameters of heavy metal pollution of soil in the area of Vladikavkaz city are presented, and the stages of anthropogenic transformation of natural landscape are listed. The quality of air basin in the industrial and residential zones of the city is evaluated using long-term observations, and the time history of concentrations of key air pollutants at check monitoring points is described. It is shown how the surface infrastructure of the mining and processing industry contributes to generation of anthropogenic landscape. The formulated theoretical and practical conclusions and proposals are broad-based and can successfully be implemented at the similar objects using adjusting factors.
Key words: mountainous areas, anthropogenic landscape, air dust content, dust cloud, monitoring, vertical zoning, technosphere, heavy metals, nature-and-technology system, surface infrastructure, toxicity.
DOI: 10.25018/0236-1493-2018-3-0-98-105
AUTHORS
Alborov I.D.1, Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of Chair, Tedeeva F.G1, Candidate of Technical Sciences, Professor,
Madaeva M.Z1, Graduate Student, Engineer-Ecologist, Burdzieva O.G., Candidate of Geographic Sciences, Scientific Secretary, Geophysical Institute, Vladikavkaz Scientific Center of Russian Academy of Sciences and Government of Republic of North Ossetia-Alania, 362002, Vladikavkaz, Russia, GlazovA.P1, Graduate Student, Electrical Engineer,
1 North Caucasus Mining-and-Metallurgy Institute (State Technological University), 362021, Vladikavkaz, Republic of North Ossetia-Alania, Russia, e-mail: [email protected].
REFERENCES
1. Zakon Respubliki Severnaya Osetiya-Alaniya «0 gornykh territoriyakh v Respublike Severnaya Osetiya-Alaniya» ot 30.12.1998 № 30-RZ (Law of the Republic of North Ossetia-Alania on the Mountainous Regions in the Republic of North Ossetia-Alania dated December 30, 1998 no 30-RZ).
2. Alborov I. D., Badtiev Yu. S., Tedeeva F. G. Upravlenie ekologicheskoy bezopasnost'yu gornykh regionov pri ekspluatatsii mestorozhdeniiy poleznykh iskopaemykh (Ecological safety control in mountainous regions during mineral mining), Vladikavkaz, 2010, 307 p.
3. Alborov I. D., Tedeeva F. G., Kantemirov V. V., Statovaya Yu. G. Ustoychivoe razvitie gornykh territory. 2011, no 3(9), pp. 7-13.
4. Alborov I. D., Badtiev Yu. S., Tedeeva F. G. Vestnik Mezhdunarodnoi akademii nauk ekologii i be-zopasnosti zhiznedeyatel'nosti. 2011, vol. 16, no 2, pp. 9—18.
5. Alborov I. D., Tedeeva F. G., Madaeva M. Z. Sbornik tezisov. Vserossiyskiy s"ezd ekologov (Proceedings of the All-Russian Convention of Ecologists), Groznyy, 2017, pp. 19—22.
6. Tedeeva F. G., Kantemirov V. V., Statovaya Yu. V. Materialy tret'ey natsional'noy nauchno-tekh-nicheskoy konferentsii «Tekhnologii i praktika pri podzemnoy dobyche i gornoe stroitel'stvo» g. Devin, Bolgariya. 2012 g. (III National Scientific-Technical Conference Proceedings: Technology and Practice of Underground Mining and Mine Construction, Devin, Bulgaria, 2012), Девин, 2012, pp. 21—23.
7. Alborov I. D., Savchenko E. M. Materialy konferentsii «Mezhdunarodnye nauchnye chteniya «Be-lye nochi» (White Nights Lectures—International Conference Proceedings), Kiev, 2012, pp. 81—83.
8. Alborov I. D., Kamliya R. A., Zorina I. Yu. Ustoychivoe razvitie gornykh territoriy. 2015, no 4(26), pp. 53—56.
9. Alborov I. D., Zaalishvili V. B., Tedeeva F. G., Dzobelova L. V. Patent RU 246 5586. 27.10.2012.
10. Zaalishvili V. B., Popadeykin V. V., Tedeeva F. G., Kas'yanenko A. A., Torbek V. E. Ekologicheskiy risk. Printsipy otsenki okruzhayushchey sredy i zdorov'ya naseleniya. Uchebnoe posobie dlya vuzov (Ecological risk. Guidelines for evaluation of the environment and health. Higher educational aid), Vladikavkaz, Terek, 2013, 340 p.
11. Tedeeva F. G., Gasanov S. A., Statovaya Yu. G. Materialy II Vserossiyskoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii «Sovremennye problemy geologii, geofiziki i geoekologii Severnogo Kavkaza», g. Groznyy, 2012 g. (II All-Russian Scientific-Technical Conference Proceedings: Current Challenges in Geology, Geophysics and Geoecology of the North Caucasus, Groznyy, 2012), Groznyy, 2012, pp. 560—565.
12. Alborov I. D., Tedeeva F. G., Khasdin V. Ustoychivoe razvitie gornykh territoriy. 2016, no 3, pp. 195—203.
13. Alborov I. D., Teziev T. M., Tedeva F. G. Materialy VI Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii «Obrazovanie, okhrana truda i zdorov'e» (VI International Scientific-Practical Conference Proceedings: Education, Labor Protection and Health Care), Vladikavkaz, 2017, pp. 154—159.
14. Budun A. S. Priroda, prirodnye resursy Severnoy Osetii i ikh okhrana (Nature, mineral wealth and their protection in North Ossetia), Vladikavkaz, 1994.
FIGURES
Fig. 1. Monitoring points of air sampling, Vladikavkaz city (including route sites).
Fig. 2. Heavy metal pollution in Vladikavkaz city.
Fig. 3. Atmospheric air in city and villages: 1 — percentage of air samples with the excess of MAC in urban areas; 2 — percentage of air samples with the excess of MAC in village areas; 3 — percentage of air samples with the excess of 1-2 MAC values of priority matters.
Fig. 4. Unal tailings pond (ordinary period).
Fig. 5. Initiation of dust cloud at Unal tailings pond at the foehn velocity above 8 m/s.
Fig. 6. Propagation of dust cloud from Unal tailings pond in the air basin.
