Search academic texts

Registration Number

0823U100992, PhD dissertation

Title

Ecological state of natural and technical geosystems of liquidated mines in the Lviv-Volyn coal basin

Author

Andrii I. Voloshchyshyn,

popup.head Vasyl V. Popovych
popup.opponent Ihor M. Petrushka
popup.opponent Artem V. Pavlychenko
popup.opponent Oksana V. Lunova
popup.review Nataliya D. Hotsii

Status

Доктор філософії, 101, Екологія

Date

16-06-2023

Description

Дисертаційна робота присвячена вивченню особливостям впливу чинників еколого-техногенної небезпеки ліквідованих шахт на підсистему природних об’єктів (ґрунти, поверхневі та підземні водойми, повітря, біота) та ренатуралізації підсистеми штучних об’єктів (девастовані ландшафти) за допомогою фітомеліоративних методів. Дослідження температурних та вологісних режимів згасаючих териконів у весняний період показали, що найбільшими температурними режимами (+33°С-+39°С) характеризувалися ділянки у місцях горіння, які знаходяться на середньому ярусі південної експозиції схилу. Згасаючі відвали внаслідок процесів горіння спричиняють вигорання кореневої системи рослин, що спричиняє ускладнення проведення рекультиваційних робіт. Важливим фізикохімічним показником відвальної породи є зольність (вміст у відсотках залишку, який не згорає). Середня зольність породи діючих відвалів становить 79,1- 79,4%. Найвища зольність, згідно обстежень, притаманна діючому відвалу шахти «Лісова» та становить 88,4%. Найнижча – шахти «Червоноградська» (73,7%). Встановлено, що вміст важких металів у породі неоднорідний. За середнім значенням, перевищення ГДК виявлено для Pb, Ni та Co (шахта «Червоноградська»). Спостерігається аномально високий та нерівномірний вміст Со, дані для якого коливаються від 9,3 мг/кг до 17100 мг/кг. Такий нерівномірний вміст Co у породі може бути пов'язаний із тим, що порода, яка 3 вийнята із шахти на глибинах від 800 м до1100 м відсипається хаотично на різні ділянки відвалу. У нашому випадку, описова статистика та тести КолмогороваСмірнова, Шапіро-Вілька дає підстави для відхилення припущення щодо нормального розподілу важких металів у породних відвалах, які підлягали дослідженню. Найбільш близькими до нормального є розподіли у відвалах Cu та Zn. Загалом, в нашому випадку кореляційний зв’язок між важкими металами в породі нижче середнього, а у 1/3 випадках взагалі не прослідковується. Непараметричний коефіцієнт Спірмена (rs) виявив середній рівень кореляції вмісту важких металів в парах Mn та Ni (rs=0,46), Mn та Zn (rs=0,52), Ni та Zn (rs=0,58), Cu та Zn (rs=0,49). Оцінку подібності місцеположень за концентрацією хімічних елементів ми здійснювали на основі кластерного аналізу (шахта «Надія»). При цьому ми використовували метод Уорда (Ward's method), при якому всередині кластерів оптимізується мінімальна дисперсія, а в підсумку створюються кластери приблизно однакових розмірів. В якості міри відмінностей використовували відстань Евкліда (Euclidean distances). Головним підсумком ієрархічного кластерного аналізу є дендрограма. Типовий підхід до кластерного аналізу розподілу хімічних елементів полягає у використанні в якості об’єктів елементарних ділянок терикону. Але ми додатково використали і альтернативний підхід. Самі хімічні елементи також можуть виступати в ролі об’єктів аналізу, ознаками яких є їх концентрації на елементарних ділянках терикону. Завдяки такому підходу ми визначили подібність хімічних елементів відповідно до їх розподілу на териконі, зокрема виділили такі асоціації (групи) хімічних елементів: I – Mg, Ca, S; II – Al, Fe, K, Si; III – Cu, Ni, Zn, Cr; IV – P, Mn; V – As, Pb, Co; VI – Sn, Dy, Cd. Для концентрацій Mg i Pb коефіцієнт кореляції r=0.95, Mg i Al – r=0.95, Al i K – r=0.96, P i Fe – r=0.95, Cr i Sn – r=0.81, Fe i Co – r=0.95, Cu i Ni – r=0.92. Слабкий зв’язок демонструють такі пари хімічних елементів : Ca i P – r=0.28, Si i S – r=0.20, Fe i Ca – r=0.35, K i Ca – r=0.29, Fe i С – r=0.21. Найслабший зв’язок щодо концентрації хімічних елементів демонструє Si, для якого середнє значення коефіцієнта кореляції становить 0.36, а також Са (середнє значення r=0.43). Дослідження валового вмісту важких металів Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, Pb у горизонтах 0-15 см і 0-20 см породного відвалу показав, що їх значення не перевищують гранично-допустимі концентрації, які встановлені державними стандартами України для ґрунтів. Значенням, яке перевищує граничнодопустимі концентрації встановлено для Cu (досліджувана ділянка №4) біля підніжжя породного відвалу зі сходу. Проте, показники вмісту важких металів у порівнянні із фоновими значеннями (досліджувана ділянка №6) перевищують за окремими елементами в десятки разів. Встановлено, що найбільш забрудненою важкими металами є досліджувана ділянка №4 у горизонті 0-15 см, яка зосереджена із східного боку біля підніжжя. Показники вмісту важких металів на фоновій ділянці, яка зосереджена в радіусі 3 км від породного відвалу, є найнижчими у горизонті 0-15 см. Основна особливість формування екотопів відвалу пов’язана із зростанням концентрації всіх без винятку хімічних елементів у порівнянні з природним фоном. Найбільш тісний зв’язок з інтенсивністю антропогенного навантаження демонструють Mg, Pb, Sn, Fe, Al, Cu, P, Ni, Zn. Відмінність між екотопами різних експозицій відвалу пояснюється в основному рівнем концентрації Са і Al.