Методы и средства мониторинга параметров окружающей среды

Введение
На сегодняшний день Российская Федерация находится в числе стран-мировых лидеров по объёмам добычи золота.
Золотодобычей занимались самые ранние цивилизации нашей планеты, находящиеся в Северной Африке, долине Инда, восточном Средиземноморье. Масштабной добыче сегодня способствовало развитие техники и экономики, эволюция человеческого сообщества, которая связана с различными революционными преобразованиями его деятельности. Самой уникальной способностью добытого золота за длительный период времени человечеством является то, что оно экономически активно и пригодно для дальнейшего использования.
В России золото открыли ориентировочно в восемнадцатом веке. Далее реформы Витте способствовали появлению первых чеканенных монет и доступности золотых приисков России для разработки иностранными гражданами. Уже в начале двадцать первого века количество месторождений золота в России достигло пяти тысяч восьмисот. Совершенно справедливо отмечает Э.А. Гараев «российская золотодобыча остается привлекательной для зарубежных инвесторов и успешно интегрируется в мировую экономику» [3, с. 10].
Уровень добычи золота определяет характер и методику формирования котировок на рынке, а также является показателем уровня развития внутреннего рынка золота в России.
Увеличение объёмов золотодобычи обусловило необходимость новых разработок месторождений драгоценного металла. Значение драгоценного металла для любой страны мирового пространства достаточно велико, т.к. после добычи руды, содержащей золото, руду переплавляют и формируют золотые слитки, которые направляют на склады в национальные банки.
В «драгоценном» списке лидеров по добыче золото Россия занимает второе после Китая место в рейтинге 2019 года. Объем золотодобычи России составляет 11,2%, на золотодобычу Китая приходится 13,0% мирового объема [2, с. 87].
Добыча полезных ископаемых является одним из видов деятельности человека, которая негативно влияет на окружающую среду.
В ходе реализации намечаемой хозяйственной деятельности отрицательному воздействию будут подвергаться следующие компоненты окружающей среды: недра, земная поверхность, атмосферный воздух, растительный и животный мир.
Основные виды антропогенного влияния на окружающую природную среду следующие:
1) нарушение на отчуждаемых площадях и прилегающих территориях исходного состояния естественных биоценозов;  
2) нарушение естественного ландшафта;
3) изменение миграционных путей диких животных, обусловленное линейными сооружениями (канавами, отвалами, рудовозной дорогой); 
4) шумовое давление при ведении буровзрывных работ и работе горнодобывающей, автотранспортной техники и вспомогательного оборудования как фактор беспокойства фауны, приводящий к откочевке популяций диких животных;  
5) загрязнение атмосферы выбросами вредных веществ, выделяющихся при эксплуатации оборудования в отделениях обогатительной фабрики, работе горнодобывающей, автотранспортной техники и вспомогательного оборудования, а также пылении породных отвалов, складов руды и рудовозной дороги;   
6) возможное загрязнение природных водотоков и подземных источников шахтными водами и сточными водами обогатительной фабрики;
7) загрязнение почв отходами производства [4].
Объект исследования: методы экологического мониторинга.
Предмет исследования: методы мониторинга состояния хранилищ отходов золотодобычи.
Цель данной работы: изучить методы мониторинга состояния хранилищ отходов золотодобычи.
Задачи:
Проанализировать воздействие золотодобычи на окружающую среду;
Описать методы мониторинга состояния хвостохранилищ.
Методы исследования: анализ, синтез, ообобщение.
В основе исследования находятся труды таких ученых: Я.Н. Воронцова, Э.А. Гараева, О.А. Ивановой, Т.А. Кулешовой, С.Б. Бортниковой. О.П. Саевой, С.А. Макарова и др.
Структура. Работа состоит из введения, 2 глав, заключения и списка использованной литературы.
1. Воздействие золотодобычи на окружающую среду
Многие технологии добычи полезных ископаемых включают в себя измельчение горных пород и руд, извлечение желаемой фракции и удаление отходов, часто в виде суспензии, в хвостохранилище или водоем. Более 99% исходного материала может стать хвостами при использовании руд низкого качества.
Воздействие горного дела варьируется от разрушения физической среды обитания с одновременной потерей ресурсов биологического разнообразия до накопления загрязнителей в различных средах окружающей среды. Поэтому горнодобывающие объекты являются постоянной токсикологической проблемой для окружающих экосистем и здоровья человека. Как и любая производственная деятельность, эксплуатация минеральных ресурсов оказывает негативное воздействие на три элемента окружающей среды: воду, атмосферу и почву.
Горнодобывающие объекты часто загрязнены несколькими видами тяжелых металлов, которые связаны с обработкой руд и удалением хвостов и сточных вод вокруг месторождения. Эти тяжелые металлы могут попадать в окружающую среду, особенно в гидро- и литосферу. В соответствии с некоторыми изменениями физических и химических свойств литосферы, тяжелые металлы в хвостохранилищах могут мигрировать, рассеиваться и накапливаться в растениях и животных, а затем могут передаваться по пищевой цепи людям в качестве конечного потребителя

.
Хотя многие тяжелые металлы при низких концентрациях играют важную роль в качестве питательных веществ для растений, животных и здоровья человека, некоторые из них, если они присутствуют в более высоких количествах и в некоторых формах также могут быть токсичными и могут нанести вред жизни. К примеру, медь (Cu) и цинк (Zn) являются важными элементами для метаболизма, но при этом могут быть токсичными при высоких концентрациях. Когда количество Cu и Zn в организме увеличивается, данные элементы становятся токсичными и могут привести к повреждению и неисправной работе человеческих органов. Считается, что тяжелые металлы, такие как мышьяк (As), свинец (Pb) и кадмий (Cd), вызывают нарушения нервной системы и метаболизма и другие заболевания. Мышьяк считается одним из опасных загрязнителей питьевой воды в мире, так как он вызывает рак кожи, легких, мочевого пузыря и почек. Свинец − еще один металл, вызывающий большое беспокойство у исследователей, поскольку он может вызвать повреждение мозга, печени и почек у детей, а также повреждение ЦНС у взрослых. В то же время, длительное воздействие кадмия может вызвать почечную недостаточность, повреждение печени, нарушение костной ткани и крови.
Тяжелые металлы отрицательно воздействуют на растения: на процесс фотосинтеза, флуоресценцию хлорофилла и устьичную резистентность. Например, медь препятствует фотосинтезу и репродуктивным процессам; свинец уменьшает выработку хлорофилла, а мышьяк препятствует метаболическим процессам. Следовательно, репродукция растений уменьшается или становится полностью невозможной [1, с. 399].
Золотодобыча нарушает ландшафт, уровень грунтовых вод, геологическую стабильность и окружающие экосистемы, потому что для данного процесса должны быть извлечены большие объемы руды, для получения небольшого количества золота.
Золотодобыча нарушает подземные воды и загрязняет системы водоснабжения. Золотодобыча создает горы токсичных отходов из-за свойства и количества химикатов, используемых при обработке золота. Оно также создает шумовое загрязнение, вызванное взрывом и перемещением крупногабаритных транспортных средства.
Как на подземных, так и на открытых карьерах воздействие пыли является серьезной проблемой. Эта пыль может быть токсичной и радиоактивной. Это настоящая проблема для рабочих, но также может быть опасной проблемой для общин, расположенных вблизи месторождения.
По данным С.А. Макаренко выбросы загрязняющих веществ в атмосферу составляют: пыль – 0,5 т; двуокись азота – 0,4 т, окись углерода – 16,0 т, сернистый газ и сероводород – 0,8 т, акролеин – 0,16 т,формальдегид – 0,12 т [6, с. 192].
Кроме того, при горно-подготовительных работах нарушается корневая система деревьев, развиваются эрозионные процессы с образованием временных водотоков и загрязнением поверхностных вод отходами (ГСМ, химреагентами, шламом и др.).
2. Методы Мониторинга состояния хранилищ отходов золотодобычи
Одним из перспективных подходов к изучению состава хвостохранилищ и путей миграции дренажных растворов в подземные воды является применение электроразведки. За рубежом методы электроразведки получили широкое распространение для выявления структуры хвостохранилищ, оценки направлений просачивания кислых дренажей [8, с. 35].
Среди российских исследований известны лишь единичные работы, в которых для определения состава хвостохранилищ использовались методы электромагнитного сканирования и вертикального электрического зондирования [7].
Между тем, мониторинг и прогноз состояния хранилищ отходов горнорудного производства требует комплексного подхода с использованием геохимических, гидрологических и геофизических методов. Несмотря на накопленный в этой области зарубежный опыт существует ряд актуальных вопросов интерпретации данных электроразведки при переходе от величин удельного электрического сопротивления к конкретным физическим и химическим параметрам вещества.
В ходе химических реакций в хранящихся отходах горнорудного производства происходит выделение газов разного класса опасности. Динамическое геохимическое опробование вещества позволяет определить, как и с какой интенсивностью изменяются концентрации химических элементов в хвостохранилище, как происходит просачивание дренажа, как токсичные газы выходят на поверхность.
Рассмотрим опыт определения изменчивости электрофизических параметров и состава техногенной среды в зависимости от температуры, исследование состава отходов горнорудного производства и направления миграции дренажа с использованием электротомографии и геохимических методов.
Эти исследования проводила Т. А. Кулешова с группой ученых на Комсомольском хвостохранилище золотоизвлекательного завода (Кемеровская область) [5, с. 246].
Хвостохранилище представляет собой котловину, заполняющуюся общим стоком золотоизвлекательного завода. Количество накопленного материала составляет порядка 1 млн. м3. Твердое вещество отходов состоит из кварца, полевого шпата, кальцита и сульфидных минералов (пирит, сфалерит, галенит, пирротин и арсенопирит).
В ходе полевых работ проведено электромагнитное сканирование (ЭМС) северной (неокисленной) и южной (окисленной) частей хвостохранилища аппаратурой «АЭМП-14». Построены геоэлектрические разрезы среды по шести профилям: двум перпендикулярным в северной части хвостохранилища и четырем параллельным в южной части