CC BY
149
© Т. Топилов, В. Р. Рахимов, А.Х. Туресебеков,
Е.В. Климанов, 2005
УДК 549:622.7
Т. Топилов, В.Р. Рахимов, А.Х. Туресебеков, Е.В. Климанов
АКТУАЛЬНЫЕ ГЕОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ЭКОЛОГИИ АЛМАЛЫК-АНГРЕНСКОГО ГОРНОПРОМЫШЛЕННОГО РАЙОНА
~П настоящее время уделяется значи-
-Я-М тельное внимание проблемам экологического состояния районов с развитой горнодобывающей, металлургической, топливно-энергетической и другой промышленностью [1-8].
Работа промышленных предприятий, добычных и перерабатывающих горнорудных производств Узбекистана на протяжении многих десятков лет имела негативные последствия из-за загрязнения почв, поливных земель, ландшафтного обрамления и самих городских агломераций токсичными элементами: Бе, Те, Л8, БЬ, Н^, РЬ, 7и, Си, Мо, и и другим.и компонентами. Эти вещества являются в геохимическую миграцию в виде выбросов газов и пыли, сбросов в хвостохранилища, а также скопления значительных техногенных отходов (отвалы, шлаки, клинкеры и другие).
Горно-металлургическая промышлен-
ность и топливно-энергетический комплекс (ТЭК) при интеграции являются существенными ускорителями процессов миграции газообразных, жидких и твердых продуктов техногенной деятельности. Так в процессе добычи и переработки минерального сырья реализуются технологии, связанные с высвобождением огромных масс газов, химических элементов и их изотопов. Такое же положение в добывающих отраслях ТЭКа, но оно усиливается при использовании добытого сырья на месте.
Ярким примером этому может служить горнопромышленное освоение углеметанового месторождения Ангрен, где происходит существенное загрязнение атмосферы не только метаном, но и С02, Б02, N0+, N02, Н2Б за счет проветривания горных выработок. Значительное количество выбросов соединений углерода приходится и на углеобога-
тительную фабрику (котельная, сушильное отделение, породный отвал). При самовозгорании терриконов угольных карьеров и шахт происходит поступление в атмосферу в течение суток значительного количества СО, Б02, N0, Н2Б на 1 м2 поверхности.
Кроме того, происходит выброс в атмосферу пылевых частиц твердой фазы (ежегодно эта цифра для Ангренской и Но-во-Ангренской ГРЕС составляет порядка 5,5 тыс. т), а также вынос пылевых частиц золы в атмосферу с поверхностей золототвалов. По данным органов охраны природы выбросы вредных веществ в атмосферу предприятиями города Ангрен составляет около одного миллиона тонн в год (из них 35,7 % приходится на твердые и 64,3 % на жидкие и газообразные). В последнее время установлено повышенное содержание радиоактивных элементов в углях золошлаковых отходов. Отмечается, что в отдельных прослоях углей Ангренского месторождения, и в частности отрабатываемого открытым способом участка Апартак, содержание урана и тория достигают 0,1—0,3 % (1—3 кг/т). Золошлаки также характеризуются высоким уровнем радиоактивности. Установлено повышение радиоактивности золы по отношению к исходным углям в 2 и более раза.
Объем газовых выбросов в Алама-лык-Ангренском районе составляет в общем 100—150 тыс. т в год. Из общего числа выбросов наибольший удельный вес приходится на сернистый газ (85 %) и около 15 % приходится на окись углерода.
Интенсивными источниками загрязнения атмосферы периодического действия являются массовые взрывы на карьерах. Количество выбрасываемых при этом в атмосферу пыли и газа зависит от объема взрываемых
пород, количества взрывчатых веществ, а также типа последних и некоторых геологических и технологических характеристик. При массовом взрыве горных массивов образуется пылегазовое облако объемом в сотни тыс. м3. Высота подъема достигает
1000—1500 м. Распространяется пылегазовое облако на значительное расстояние: при
массовых взрывах на карьерах концентрация пыли в воздухе составляет 5—9 мг/м3. Из этого облака в радиусе 2—4 км рассеивается от 50 до 100 т мелкодисперсной пыли, содержащей 93-95 % частиц размером менее 5 мкм. Интенсивность выпадения пыли достигает фоновых величин только на расстоянии 4—10 км от карьера. Техногенные выбросы пылей, содержащих соединения металлов, в десятки раз превышают выбросы природных источников (переносимые ветром пыли).
Среди предприятий цветной металлургии основную нагрузку на атмосферу (по объему выбросов) оказывает Алмалыкский горно-металлургический комбинат (АГМК), выбросы которого составляют более 60 %, выброса загрязняющих веществ в атмосферу всей промышленности Алмалык-Ангернского района.
По количеству и составу газовых выбросов в Алмалыкском районе в порядке убывания экологической опасности предприятия можно расположить в следующий ряд: медный и цинковый заводы и химкомбинат — хвостохранилища — склады шлакоотвалов, клинкеров, фосфогипса, пиритовые огарки, металлургический цех, медно-обогатительная, свинцовая и золото-доводочная фабрики.
Особенностью районов расположения предприятий этого района является легкая уязвимость природной среды, ассимилирующая способность которой связана с неблагоприятными физико-географическими и природно-климатическими условиями.
В Алмалыкском районе, где имеется существенная концентрация горных производств, активная поверхность хвостохрани-лищ (хвосты обогатительных фабрик составляют 1783 га), достигающих до 800 млн. т по массе, пыление рабочих пляжей начинается или может начаться через 5 суток после прекращения орошения.
Поэтому, выбросы пыли представляют наибольшую опасность и приводят к превышению предельно-допустимых концентраций (ПДК) в воздухе наиболее токсичных эле-
ментов: Бе, Те, Л8, БЬ, Щ, РЬ, 7и, С(1 и другие.
Установлено, что агрегатное состояние вредных веществ, находящихся в воздухе, представлено пылями, газами, парами, аэрозолями, а также в виде смесей паров и аэрозолей. Это агрегатное состояние минеральных веществ в атмосфере обуславливает характер их неблагоприятного воздействия на биосферу. Однако, изучение экологогеохимических характеристик объектов окружающей среды (почв, атмосферного воздуха, вод, биоты и ее продукции) в районах интенсивной промышленной деятельности и прилегающих к ним площадей весьма затруднительно без решения вопросов выяснения форм нахождения элемен-
тов-токсикантов.
По способу образования пыль поступает в воздух в результате дезинтеграции (механического разрушения породы, рудных залежей, бурения, взрывания, дробления, сухого измельчения, сухой транспортировки и перетирания горнорудных материалов), а также в результате дисперсной концентрации, возникающей при возгонке материалов (обжиг руд и т.д.). Источником выброса пыли в атмосферу является также поверхностная эрозия, испарение шахтных и рудничных вод, вторичное дробление, транспорт и т.д.
По происхождению выделяются следующие виды пыли: органические (растительные, животные, микроорганизмы); неорганические (минеральные и металлические) и смешанные.
Применение нетрадиционных минерало-го-геохимических и физико-химических методов: высокоразрешающие приборы нового поколения (электронзондовые микро-анализаторы, ИСП-масс-спектрометры, рентгено-спектральные микроанализаторы, микро- и на-
но-минералогические исследования) показало, что пыли и газы являются тонкодисперсными системами и состоят из микро-, наноминералов и затвердевших капель штейна, частиц флюса, самородных металлов, интерметаллидов, летучих окислов (кремния, алюминия, кальция, серы, свинца, цинка, кадмия, магния) и связанных с ними элементов-токсикантов (цинк, кадмий, ртуть, мышьяк, сурьма, свинец и Т.Д.).
В макро- и микрофракциях пылей по данным микроскопии и микрозондирования выявлены следующие формы нахождения выше перечисленных компонентов: фаялит,
силикаты железа и свинца, шпинель, оксид титана, силико-ферит, оксид цинка (цинкит), барит, киршантит, отекло, магнетит, халькопирит, борнит, халькозин, куприт; самородные: железо, медь, мышьяк, сера; галенит, блеклые руды, сфалерит, церрусит, англезит и другие.
Все перечисленные минеральные формы по составу весьма неоднородны, постоянно сопровождаются многочисленными твердофазовыми переходами. Основная масса пылей представлена мелкообломочным материалом и сфероидальными образованиями размером 0,001 * 0,1 мм и более.
Кроме этого, установлено, что при разложении минералов-токсикантов (блеклые руды, селениды, теллуриды, арсенопирит, мышьяковистый пирит, сульфиды цинка, меди и др.) вблизи отвалов и за пределами отвалов забалансовых руд, хвостохранилищ, шлакоотвалов и других при их растворении образуются хло-ридные, сульфатные, карбонатные, арсенатные, фосфатные соединения металлов и металлоор-ганика с повышенной токсичностью, которые мигрируют, а также дренировании с водными потоками на большие расстояния, загрязняя почвенные покровы и земельные угодья района.
В Ангрен-Алмалыкском районе в последнее время уделяется значительное внимание природным нестабильным изотопам элементов активно влияющих на жизнедеятельность органов и систем человека [5]:
1. Наиболее опасным в экологическом отношении, особенно на участках г.г. Янгиобад и Алмалык, является радон-222 (Ид 222 с периодом полураспада 3,8 дня), распад которого в кубометре воздуха в минуту в этих местах соответственно составляет 600000 и 50000 при ПДК не более 5000. Эманации обусловлены вскрытием радиоактивных руд, а также масштабной эксплуатацией рудных месторождений, содержащих в качестве сопутствующих элементов уран, радий, радон, торий и другие.
2. Радон образуется из радия-226, количество которого необходимое для динамического равновесия с радоном должно быть в 170000 раз больше. При естественном фоне в человеке распадается около 2000 атомов ра-
дия в минуту. В Алмалык-Ангренском районе эта величина значительно выше, что, несомненно, отражается на здоровье населения.
3. Не менее опасным в экологическом отношении являются такие наиболее активные канцерогены как 7д64 и С(1113 , которые особенно в Алмалыкском районе следует считать весьма распространенными. Это обусловлено наличием РЬ-7д месторождений, их отработкой и отходами, а также действующим цинковым заводом. Эти элементы наиболее активны в газовом состоянии и приводят нередко к тяжелым опухолевым заболеваниям.
Таким образом, только из-за наличия и активности в рассматриваемом районе таких нестабильных изотопов, как радон-222, радий-226, уран-235, цинк-64 и кадмий-113, вся его территория, по-видимому, может считаться неблагополучной в экологическом отношении.
В молочной продукции животноводческих хозяйств этих площадей обнаружены цинк, медь, мышьяк, свинец, селен и другие. В комбикормах и кормовых растениях здесь также установлены повышенные содержания кадмия, цинка, мышьяка, урана, свинца, молибдена, которые превышают ПДК до 5 раз.
Радиоактивные элементы и токсичные тяжелые металлы, обнаружены также в субпродуктах, мясе и молоке. Это является прямым следствием загрязнения почв, воды, воздуха и растительности на исследуемых площадях цинком, медью, молибденом, мышьяком, свинцом, кадмием и другими элементами в легкорастворимой или адсорбированной форме, что связано с их окислами, аморфным и частично раскри-стализованным силикатным материалом [8].
Полученные результаты свидетельствуют о негативном воздействии техногенных источников загрязнения на все объекты атмосферы, гидросферы, почв, растительности, литосферы, включая животноводческую продукцию и другие составляющие тропических цепей, что отрицательно сказывается на состоянии окружающей среды и в первую очередь на здоровье людей в крупных горнопромышленных районах.
--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Туресебеков А.Х, Жураее А.Д, Климанов Е.В, Шу- генных , экзогенных и техногенных систем (задачи, ме-
курое Н.Э, Ким О.А. Экологическая минералогия эндо- тоды и решения). Материалы к годичному собранию
ВМЭ при РАН. «Роль минералогических исследований в решении экологических проблем (теория, практика, перспективы развития» — М., 2002, с. 179-181).
2. Гавриленко В.В. Исследование преобразований кристаллического вещества как основы экологической минералогии. Тез.докл. к IX съезду минералогического общества при РАН. С-Петербург: 1999 с. 218-219.
3. Пучков А.А, Воробьев А.Е. Человек и биосфера вхождения в техно-сферу. — М: Изд. МГУ. 2000. -С. 340.
4. Рахимов В.Р, Туресебеков А.Х. Загрязнение атмосферы горно-промышленным комплексом Алма-
лык-Ангренского района. — Материалы 1ой Международной научно-практической конференции. «Проблемы открытой разработки недр и обогащения полезных ископаемых». Р. Казахстан, Жетыкара. 2003, с. 219-221.
5. Бадалов С.Т. Биогеохимическое значение природных нестабильных изотопов элементов в жизнедеятельности органов и систем человека» «Узб. Био-
логический журнал, 1-2, 2003, с 88-91.
6. Адылова М.А, Романов В.П. Влияние горнодобы-
вающих и перерабатывающих предприятий на экологическое состояние окружающей среды (на примере Ан-гренской, Чирчикской и Тойтепинской аномалий). Тезисы докл. Научно-технической конференции (с участием зарубежных специалистов), посвященной
10-летию независимости Р.Уз. «Актуальные проблемы освоения месторождений полезных ископаемых». Ташкент. 2001 с. 218-220.
7. Гражданкина Е.И Токсичные элементы и тяжелые металлы в биосубстратах животных и человека на территории крупных промышленных центров Ташкентской области, там же с 245-246.
8. Талипов Р.М. Особенности концентрации цветных металлов в почвах и растительных организмах в районах месторождений Сары - Чеку и Учкулач (Узбекистан) Геохимия 1964^5 с.457-46.
— Коротко об авторах ----------------------------------------------------------------------
Рахимов Вахаб Рахимович — академик АН Республики Узбекистан, зав. кафедрой «Маркшейдерское дело», ТашГТУ.
Топилов Т., Туресебеков А.Х., КиимановЕ.В. — ТашГТУ.
------------------------------------- ДИССЕРТАЦИИ
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
Автор Название работы Специальность Ученая степень
УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
АНДРЕЕВА Людмила Ивановна Методология формирования системы технического сервиса горно-транспортного оборудования на угледобывающем предприятии 05.05.06 05.02.22 Д.т.н.
СИМИСИНОВ Денис Иванович Исследование и выбор технологических методов повышения надежности опор шарошечных долот 05.05.06 к.т.н.
ЧЕРВЯКОВ Сергей Алексеевич Обоснование конструктивных и режимных параметров энергосберегающих конструкций конусных дробилок 05.05.06 к.т.н.
САВИНОВА Наталья Владимировна Исследование напряженно-деформированного состояния станины конусной дробилки и совершенствование ее конструкции 05.05.06 к.т.н.
ШАНТАРИН Сергей Сергеевич Обоснование параметров шахтных вентиляторов местного проветривания смешанного принципа действия 05.05.06 к.т.н.
