Оценка экологического состояния водоносного горизонта Камыш-Бурунского артезианского бассейна

Размещено на http://www.allbest.ru

ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ВОДОНОСНОГО ГОРИЗОНТА КАМЫШ-БУРУНСКОГО АРТЕЗИАНСКОГО БАССЕЙНА

Макаров Сергей Николаевич

Магистрант

ФГБОУ ВО «Керченский государственный

морской технологический университет»

Студент, Экология и природопользование

Аннотация:

Аналитический обзор экологического состояния и геологического строения водоносного горизонта Камыш-Бурунского артезианского бассейна.

Ключевые слова:

экология; наука; геология; керчь; аршинцево.

Введение

Наиболее крупные изменения в субстрате ландшафтов Камыш-Бурунской мульды произошли в течение последних восемьдесяти лет. Камыш - Бурунский железорудный бассейн разрабатывался с 30-хх годов прошлого века открытым способом - карьерными выработками. Предприятие ЖРК (Камыш-Бурунский железорудный комбинат) располагал тремя железорудными и одним известняковым карьером, дробильно-обогатительной и агломерационной фабрикой и другой собственностью. Месторождения железных руд, флюсовых и строительных известняков занимали площадь более 20 тыс. гектаров. Наиболее старые отложения Камыш-Бурунской мульды - мшанковый, детритусовый и раковинный известняк меотического периода. Благодаря частичной его перекристаллизации известняк обладал достаточной механической прочностью, позволяющей широко использовать его в качестве строительного материала - «камень-ракушняк», он отличаются высокой прочностью и использовался в металлургии как флюсовое сырье.

Актуальность

Вопрос изучения состояния нарушенных земель города Керчь довольно актуален, так как мониторинг экологического состояния и геологического строения южной части г. Керчи и этого района не проводится, что может повлечь за собой целый ряд проблем, связанных, в первую очередь, с влиянием загрязненности почв грунтовых вод на здоровье человека.

Цели

Изучить экологическое состояние и геологическое строение в пределах южных границ административной территории города Керчь. На предмет загрязнения и антропогенного влияния на территории, их использования в хозяйственной и рекреационной деятельности.

Материалы и результаты исследований

В настоящий момент горнодобывающее предприятие ликвидировано, однако результаты его деятельности оказывают угнетающее впечатление от картины не рекультивированных карьеров, выемок, ям и отвалов. Так называемого «лунного» ландшафта. Не менее сложные техногенные выемки также остались на участках выходов железных руд, флюсовых известняков и пильного камня-ракушняка. Камыш-Бурунская мульда разрабатывалась открытыми карьерами вдоль гребня Юз-Оба и Аршинцевского плато. Камыш-Бурунский артезианский бассейн приурочен Камыш-Бурунской мульде. экологический артезианский загрязненность антропогенный

Строение Камыш-Бурунской мульды представляет собой следующее:

1) В карьерах на верхних разрезах можно пронаблюдать, что верхние слои и самая верхняя часть обрывов представляют собой дерново-карбонатные почвы, четвертичные отложения (в том числе и лёссовидные породы), глины, пески. Пески кварцевые, тонкие, слоистые. Слоистость песков обусловлена наличием в них примесей.

2) Над горизонтом песков куяльницкого яруса залегают пачки суглинков. Это самая верхняя часть обнажений пластов сложена светло-коричневыми суглинками. Они грязно-желтые, плотные, однородные, тем неимение включают в себя также и стяжения карбонатов и гипсов.

3) Ниже по уровню идёт средний плиоцен - это сложенный куяльницкий ярус из песков и глин представлен мощной пачкой серых глин и алевролитов с пропластками песков с косой слоистостью. Это так называемые отложения куяльницкого яруса/горизонта представлены террасой. Фактически три этих горизонта (1,2,3) представляет собой двое верхних уступов, высотой до 50-55 метров.

4) Еще ниже по уровню идёт киммерийский ярус из глин, с оолитовыми бурыми железняками (икряных железных руд) и прослойками песков. Данный пласт является главным сырьём карьера - многометровые пласты коричневых железных руды. Их следует разделить на рудную и надрудную толщи.

-- Надрудная толща состоит преимущественно из темно-серых глин, во влажном вязком состоянии. После высыхания глины светлеют, покрывается густой сеткой горизонтальных и вертикальных мини-трещин. Глины преимущественно состоят из монтмориллонита, обладают ценными поглотительными свойствами. Они близки к бентонитовым глинам и их можно назвать бентонитоподобными.

-- Подрудная толща. Располагаются под глинами надрудной толщи, как бы лежа под ними. И как это следует названия, представляют собой почти сплошную железную руду. Коричневые железные руды полностью рыхлые, окрашены в бурый и темно-бурый оттенки. Они бескрайне сконцентрированы в верхних участках рудных пластов, так как туда свободно проникает кислород из воздуха. Икряные руды можно встретить только в средней части рудной толщи. Это сыпучая масса состоит из небольших круглых объектов диаметром всего в несколько миллиметров. Залежи икряных руд возникли при размывах железорудных пластов морскими волнами, когда уровень воды в водоеме понижался в киммерийскую эпоху. Тогда частично окаменевшие рудные пласты оказались на мелководье, иногда выходили на сушу и разрушались набегавшими на берег морским волнами. Так эти рудные обломки окатывались, сортировались по размеру и постепенно накапливались вблизи берега наподобие современных береговых валов.

Табачные руды встречается только в глубоких участках рудной толщи, куда не проник кислород из воздуха. Поэтому табачные руды находится на самых глубоких участках карьеров. Так как там руда не подвергалась окислению, и ее минеральный состав отличается от коричневой руды. Табачные руды состоят из оолитов бурого железняка и железо-магнезиальных карбонатных конкреций, заключенных в хлоритовом цементе. Обнажённые табачные руды имеют вид плотных темно-зеленых по цвету пород. При извлечении на поверхность, они выветривается за несколько часов или дней, разрыхлившись, приобретают характерный для них буро-зеленый, «табачный» цвет. От него и произошло ее название.

Строение Камыш-Бурунского водносного горизонта:

1) В основаниях под рудным пластом лежат сцементированные известняки понтического яруса, они являются верхними флюдоупорами (покрышками) для водноносного горизонта. Это буровато-желтый малопрочный известняк, который состоит из сцементированных глиной и песком обломков и целых раковин двустворчатых моллюсков. Они перекрывают коллектор сверху, это нижний плиоцен из понтических отложений или понтический ярус - ракушечные известняки, глины.

2) Ниже располагаться непосредственно сам водоносный горизонт Камыш-Бурунского артезианского бассейна. Это прочные серые мембранипоровые рифовые известняки мэотического яруса, состоящие из колоний окаменевших мшанок (микроскопические водные животные с известковым скелетом моховидной, ветвистой или бокаловидной формы, жившие колониями). Присмотревшись, увидим в известняке мельчайшие ячейки и канальцы, служившие жилищем для мшанок. Именно эти пустоты, поры, трещины, каверны, которые не заполненных твердым веществом и служат вместилищами воды (поровые коллекторы). Они обладают пустотным пространством и проницаемостью, в которых происходит перемещение воды (жидкости). Какая-то часть из этих пустот возникла в результате жизнедеятельности морских организмов, тут речь идет о пустотах в меотических рифовых известняках. Именно их коллекторские свойства главным образом обладают необходимой пористостью и проницаемостью. Высота яруса и водоносного горизонта: 5-8,5 метров.

3) Коллекторы водоносного горизонта ограничиваются экраном. Плиолиценовые и миоценовые слои глин, песчаников и известняков - это нижний флюидоупор, не содержащим пустот и каналов (или содержащим пустот и каналов в столь незначительных размеров, что делает невозможным перемещение воды). Они содержат соли. Это слои глин и известняков из верхнего, среднего и нижнего подъярусов верхнего плиоцена. Они перекрывают коллектор снизу. А вслед за ними глины и песчаники - среднего миоцена. Высота обоих ярусов: 12-19 метров.

Камыш-Бурунский водносный горизонт

В случае Камыш-Бурунского артезианского бассейна здесь залегает только один водоносный горизонт, на уровне N₁M (мэотического яруса). Модуль его прогнозных эксплуатационных ресурсов составляет около: 1-0,5 литров/в секунду с 1 км². Это тот расход воды (в л/с), который можно получить в среднем с 1 км² площади распространения водоносного горизонта. Среднегодовой забор воды можно проводить до 10.000 метров³ в сутки и более, а также можно пополнять их естественным и искусственным путем. Перспективная потребность в воде пока отсутствует, но очевидно возникнет после окончания строительства местного цементного завода. Геологический возраст водовмещающих пород - Мэотический. Этот водоносный горизонт представлен меотическими ракушечными известнякам, мембранипоровыми рифовыми известняками, глинами. Насколько известно с 1960 г. С помощью скважин началось использование Камыш-Бурунского артезианского бассейна для водоснабжения Камыш-Бурунского железорудного комбината.

В Камыш-Бурунском артезианском бассейне следует выделять три важные области:

1) Область питания (инфильтрации) и создания напора.

2) Область разгрузки.

3) Область распространения напора.

Областью питания и создания напора служат площади выхода на поверхность водоносных пород, слагающих Камыш-Бурунский артезианский бассейн и его основание, они расположены на наивысших гипсометрических отметках в верхних скалистых районах долин-балок: Джарджавской, Чурбашской и Терновой. На этих участках атмосферные осадки и воды поверхностного стока проникают в водоносные породы Камыш-Бурунского артезианского бассейна. Воды поверхностного стока преимущественно заключают грунтовые воды, которые дренируются местной гидрографической сетью.

Кроме того, следует выделить внешнюю и внутреннюю области питания. Внешняя область питания - это прилегающие к Камыш-Бурунскому артезианскому бассейну части Юз-Обинского горного хребта. Эти горно-складчатые сооружения и поднятия служит стеканием атмосферных вод вплоть до достижения выходов водопроницаемых пластов, они поглощаются и идут на питание этих подземных вод.

Внутренней областью питания служат нерекультивированные карьеры: «Е» и «А», они являются площадями, расположенными в пределах самого артезианского бассейна, там осуществляется инфильтрация атмосферных осадков и вод местного поверхностного стока, через нарушенные слои киммерия и понтического яруса, там артезианские водоносные горизонты обнажены и обводнены.

Областями разгрузки Камыш-Бурунского артезианского бассейна служат самые низкие участки выхода водоносных горизонтов на поверхность в руслах реки Джарджава (Сухая), ручьёв Терновый и Чурбашский (берег села Приозерное) - которые стекают в Чурбашское озеро и Керченский пролив. Низкими они являться, по сравнению с областью питания. В этих районах постоянно часто происходит эрозия, они входят в зоны тектонических разломов и местных антиклинальных структур.

Вскрытия артезианских водоносных горизонтов показали, что уровень воды, в них поднимается выше кровли горизонта, а режимы артезианских вод является более стабильными по сравнению с грунтовыми водами. Различные физико-географические факторы оказывают на них меньшее влияние, чем на грунтовые воды, а пьезометрический уровень не подвержен месячным и сезонным колебаниям. Также по сравнению с грунтовыми, Камыш-Бурунские артезианские воды менее подвержены загрязнениям с поверхности (потому что они перекрываются относительно водоупорными породами).

Уровень напорных вод расположен выше кровли водоносного горизонта. Расстояние по вертикали от кровли водоносного горизонта до пьезометрического уровня составляло около 5-8 метров (это напор над кровлей водоносного горизонта), по крайней мере, только в скважинах, вскрывших Камыш-Бурунский артезианский водоносный горизонт.

Загрязнение

Разработка карьеров привела не только к нарушению субстрата, но и притоку пластовых киммерийских и поверхностных вод, а также меотических вод из Камыш-Бурунского артезианского бассейна. На современном этапе рудные карьеры «А» и «Е» были обводнены. Более того, возникла угроза потерь артезианского Камыш-Бурунского бассейна из-за нарушения целостности киммерийского и водоупорного понтического яруса, в этом случае все неочищенные воды попадают в меотический бассейн, загрязняя его.

В настоящее время техногенная деятельность человека полностью преобразовала и исказила строение местных четвертичных слоев, особенно поверхностных. Это привело к утрате почвы, а это в свою очередь приводит к попаданию сточных вод которые впитываться в меотические известняки, словно в губку, попадая в артезианский водный бассейн меотического водносного горизонта. Подпитка вод в нём происходила за счет инфильтрации атмосферных осадков, порывов и утечек из водоканализационной и тепловых сетей (от теплосетей Камыш-Бурунской ТЭЦ), а также подруслового стока реки Джарджава. Более того, при сборе материала выяснилось, что в этом районе имели место еще ряд ручьев и притоков, а в пределах городской черты имелось множество водотоков, числящихся в ежегодных сводках Гидрометеоцентра СССР. Не исключено, что пополнение вод артезианского бассейна также осуществлялось, за счет этих “слепых” источников. Кроме того, непосредственно на площади находились многочисленные виноградники, поля, приусадебные участки, садово-огородные хозяйства, которые поливались. Поливы производились не только по всей площади Камыш-Бурунской мульды, но и вдоль краёв, а также вдоль бортов карьеров. Это были каналы пополнения грунтовых вод, которые впитывались в меотические рифовые известняки, словно в губку.

Состояние местных территорий на поверхности было представлено не только выработками, но и нагромождениями терриконов и отвалов вдоль краёв мульды от вскрышных изъятых пород и почв. При правильной эксплуатации железорудного месторождения этого не должно было произойти, а эти отработанные участки должны были подвергаться последующей рекультивации, чего на самом деле не произошло. В отвалах присутствуют глинистые образования и рудные частицы, которые в процессе выветривания окисляются, вместе с осадками они разносятся по поверхности почв.

В местные карьеры, выемки, овраги постоянно сбрасывается строительный мусор, бытовые отходы и другие загрязняющие вещества. Большая их часть растворяется вместе с осадками и просачивается вглубь, загрязняя артезианские воды. На территории карьеров грузовики стихийно продолжают сваливать мусор, а частицы этого мусора попадают в почвы и грунтовые воды. Состояния почв Камыш-Бурунской мульды, сильно зависят от нарушения её целостности, переуплотненности и повышения уровня местных грунтовых вод. Свой тяжелый отпечаток оставила и горнодобывающая промышленность. Как ранее было расказано, пластовые месторождения керченских железных руд и известняков разрабатывались открытым способом, при котором производилось «перелопачивание» верхних вскрышных слоев земной поверхности, разрушение и уничтожение почвенно-растительного слоя. Вдобавок к этому такие факторы как использование отвальной вспашки, перевыпас скота привели к полной потере плодородия почвами. Разрушаемость целостности слоев и возведение возвышенных отвальных комплексов привело к дополнительной нагрузке и активизации оползневых явлений как вблизи карьеров, так и на ближайших территориях. Оползневые процессы широко распространились на побережье в районе Аршинцево, от мыса Ак-Бурун до самого ЖРК. Для местных оползней в прибрежных ландшафтах характерен был захват не только верхних четвертичных отложений, но и нижних - коренных пород, а именно детритовых известняков в районе местного мыса Ак-Бурун и обнажения железорудного слоя в районе береговых обрывов в Аршинцево. Более того, в районе имеется ряд признаков цепного развития различных денудационных процессов, а в некоторых случаях на местности начинают образовываться первичные формы оврагов.

При завершении строительства цементного завода в Аршинцево и Приозерное. К основным источникам воздействия на Камыш-Бурунский артезианский водный бассейн добавиться выброс огромного количества загрязняющих веществ в виде пыли, мест пересыпок сырья, газообразные выбросы, шумовые воздействия, потребление ресурсов (энергоресурсы, сырье из карьеров, техническая вода из артезианского водного бассейна для процесса производства цемента). Также предусмотрены воздействия на воздух, на воду, на почву, земельные ресурсы, шумовое воздействие. Важную роль занимает обжиг местных известняков при производстве цемента, а это грозит выпадением кислотных дождей на территории города Керчь, местных сёл и Керченского полуострова. Во всех известняках мульд Керченского полуострова обнаружены кристаллики пирита FeS2. При обжиге известняка (клинкер) будет происходить выброс серы, которая соединяясь с парами воды, образует серную кислоту. Перемещения огромных дождевых туч нельзя заранее спрогнозировать. Таким образом, не только на территории Керчи, но и всему Керченскому полуострову обеспечены кислотные осадки, в ближайшем будущем. А это в свою очередь приведёт к попаданию загрязненных вод в местный меотический водоносный горизонт. Кислотные дожди - возможно только одна из угроз строительства местного цементного завода.

В проекте цементного завода есть пункт, в котором планируется в качестве топлива для производства местного цемента использовать уголь и сжигать твердые бытовые отходы. Вопрос захоронения отходов сжигания такого топлива не был поднят в докладах проводимых заводом и в расчете воздействия завода на окружающую среду. При этом не только место строительства, но и вся прилегающая территория могут быть местом захоронения любых отходов этого производства.

Зола и шлак от ТБО при захоронениях в этом районе могут загрязнить весь подземный запас артезианской пресной воды Камыш-Бурунской мульды города Керчь на 50-метровой глубине. Раньше этот запас смело, планировали использовать как замену днепровской воды из Северо-Крымского канала. Однако, строительство цементного завода выглядит очень пугающей на фоне недавнего заявления крымских властей, что в новой программе правительства Крыма "Вода Крыма" указано, что именно артезианские запасы могут в ближайшее время стать основными источниками питьевой воды на Керченском полуострове. Среди основных мероприятий, которые предусмотрены смягчить воздействие на окружающую среду: устройство прудов дождевых вод, противофильтрационные краны, открытая водоотводная канава, создание лесонасаждений, очистка выбросов от остального производства и другие мероприятия.

Заслуживает внимание и состояние территорий пригородной черты. Из-за частых выходов из строя канализационных и водопроводных систем произошел подъем уровня грунтовых вод, переуплотнение грунтов и их слитизация. Практически на всех улицах над Камыш-Бурунским водносным горизонтом (улицы Севастопольская, Нестерова, Шумского) в подвалах домов находится вода. Это при условии, что здесь нет постоянного водотока и местоположение практически возвышенное. На протяжении многих лет эта проблема не решается. Жители домов жалуются на отвратительные запахи и антисанитарные условия. В неблагоприятном положении находятся земли и прибрежной части района. Здесь бесчисленное множество проблем: развитие оползней, размыв пляжей и катастрофические абразии. Канализационные стоки с верхних улиц Ульяновых, Олега Кошевого, в районе Семи ветров не дают покоя жителям расположенного ниже частного сектора. Порывы канализации близ верхних домов заливают улицы и дома, приводят к загрязнению местных пляжей, поскольку стоки через частный сектор попадают прямиком в море.

Опасность представляют также взрывные работы, которые собираются проводить в карьере в начале производственного цикла. Взрывы на территории карьера проводить категорически нельзя. По жесткому карбонатному гребню в этом районе размещены три горизонта штолен и других связующих выработок, образующих катакомбы. Наверху располагаются жилые массивы поселка Партизанский, а далее микрорайон Телецентр и крепость Керчь. Трехуровневые пустоты расположены на отметках 3-5 метров, 10-12 метров, 15-17 метров. При этом сеть выработок довольно сложно накладывается, и от взрывов вся кровля может рухнуть. В 1986 году, во время работ по отгрузке флюса, в этом карьере была проведена серия взрывов, в результате чего часть построек на западных околицах поселка Партизанский рухнула в катакомбы. Подобная ситуация может повториться и сейчас.

Заключение

Подводя итог, из выше сказанного следует, что непродуманная человеческая деятельность приводит к необратимым негативным последствиям, которые не только разрушают все связи в ландшафтном комплексе, но и неизбежно влияют на человека и условия его жизни. Экологическое состояние Камыш-Бурунского артезианского бассейна может подвергнуться еще большему загрязнению после окончания строительства цементного завода, который будет располагаться на его землях. Попадание опасных примесей химических веществ в его водоносный горизонт вызовет высокий уровень загрязнённости вод.

Библиографический список:

1. Ковалевская Ю.О. Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского: Современное экологическое состояние ландшафтов Орджоникидзевского района г. Керчь. География. Том 23 (62). 2010 г. № 1. С.44-46.

Размещено на Allbest.ru