CC BY
135
УДК 504.55.054:622(571.63)
В.П. Зверева
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ГОРНОРУДНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ДАЛЬНЕГОРСКОГО РАЙОНА (ПРИМОРЬЕ)
Горная промышленность в Дальнегорском районе развивается около 100 лет. Добыча и переработка полиметаллических руд здесь началась в 1907 году. В районе открытым и закрытым способом отрабатывается 20 скарново-полиметаллических (Николаевское, Верхнее, Партизанское и др.) и жильных полиметаллических (Лидовское, Смирновское, Южное и др.) месторождений, а также работают горно-обогатительные фабрики. В 1930 г. введен в эксплуатацию свинцовый плавильный завод, который за столь длительный период времени ни разу не претерпел радикальной реконструкции. Руды месторождений — комплексные. Главные рудные минералы: сфалерит и галенит, а второстепенные арсенопирит, халькопирит, пирротин и пирит. Помимо цинка и свинца объединение производит олово, серебро, висмут, кадмий и индий. Ежегодно на центральной обогатительной фабрике в г. Дальнегорске перерабатываются миллионы тонн руды. Кроме того, в районе имеются месторождения бора и объединение ППО “Бор”. Объединение находится в г. Дальнегорске и занимается добычей и переработкой руды. Оно обеспечивает % потребности страны в боропродуктах, часть продукции идет на экспорт. Имеются цеха борной кислоты, борного кальция, пербората натрия, плавленной боропродукции, рудник и две обогатительные фабрики [3]. Руды месторождений бора представлены датолитом, кальцитом, кварцем, гранатом, пироксеном, волластонитом и гизинге-ритом.
Работа горно-обогатительных фабрик ПО “Дальполиметалл” привела к появлению хвостохранилищ: “старое” площадью 300000 м2 и объемом уложенных хвостов 7,2 млн т и “новое” — 525000 м2 объемом 40 млн.т, в котором заполнено 21 млн т. Естественной границей хвостохранилищ является сопочный склон. Что касается минерального состава хвостов, то он представлен рудными минералами — пирротином, пиритом, халькопиритом, галенитом, сфа-
леритом, арсенопиритом и др. К числу нерудных минералов относятся: кварц, кальцит, флюорит, хлорит, гранат, сидерит и др. Химический состав хвостов (%): 2п — 0,27-0,29; РЬ — 0,11-0,18; Си -
- 0,01-0,03; Бе — 4,37-4,60; Ле — 5-6.
Вместе с пульпой в хвостохранилища попадают практически все, применяемые на фабрике реагенты (цианистые соединения, ксантогенаты, обусловливающие неприятный запах поступающих в хвостохранилища вод; фенолы, убивающие органическую жизнь в водоемах; известь, кислоты, жидкое стекло, керосин, сосновое масло и другие вещества, повышающие щелочность воды и изменяющие ее свойства). Вода шламовых озер хвостохранилищ содержит (мг/л): взвешенные вещества — 4,13, нефтепродукты — 0,05, цианиты — 0,04, Бе — 0,33, 2п — 0,07, РЬ — 0,06, Си — 0,101, родониты — 2,119, ксантогенаты — 0,678, Са — 81,29, Ме
— 3,49, Л8 — 0,12-0,15, 8 — 8,76-11,97.
Последствием работы ППО “Бор” являются три хвостохранилища, где складировано более 30 млн т отходов. При переработке руды на бор используются реагенты: нафтенат и силикат натрия, сода кальцинированная, едкий натр и др. Химический состав хвостов представлен (в %): В203 — 0,4; СаО — 27,5; МеО — 0,2; Бе203 — 1,8; МпО — 0,25; 8102 — 27,0; 804 — 43.
Как следствие длительной и активной деятельности горнорудной промышленности остались на территории района целые системы горных выработок: канавы, расчистки, карьеры, штольни и отвалы, а также хвостохранилища, что привело к созданию в районе крупномасштабной техногенной системы. В техногенной системе гипергенные процессы усиливаются и переходят на техногенную стадию, так как дождевые воды, попадающие в шламохра-нилища, превращаются из обычных в сульфатные после окисления первых порций сульфидного материала. Они будут сохранять свой сульфатный и кислотный характер до тех пор, пока в хвостохрани-лищах присутствуют сульфидные и сульфатные минералы. Разрушение сульфидов процесс длительный, например, пирит может окисляться в течение 800 лет [2]. В результате техногенных процессов на поверхности и в толще хвостов полиметаллических руд появляются налеты и тонкие корочки техногенных минералов англезита, церуссита, смитсонита, госларита, эпсомита и др. [6, 13].
При разработке рудников открытым и закрытым способом нарушается рельеф, уничтожается растительный и почвенный по-
кров, изменяются условия формирования водного стока, а рудничные воды в больших объемах выходят за пределы горного отвода и загрязняют грунтовые, родниковые и питьевые воды. Происходит вторичное загрязнение атмосферы в результате рассеивания полиметаллической пыли твердых отходов, хранящихся на открытых площадках в хвостохранилищах, которые не обезвреживаются и не вывозятся. Об опасности воздушного активного переноса вредных веществ может свидетельствовать проявление признаков угнетения растительности вокруг хвостохранилищ и поселков. Газопылевые выделения хвостохранилищ приводят к разрушению растительных покровов и образованию техногенных пустошей. Губительное воздействие на окружающую среду оказывает высокая агрессивность техногенных (в том числе рудничных) вод, их насыщенность реагентами, поступающими вместе с пульпой, а также продуктами гипергенного разложения хвостов. Велика опасность сброса сточных технических вод хвостохранилищ в близлежащие водоемы, что происходит во время аварий на фабрике или прорыва дамбы.
Все предприятия создают в природных водотоках потоки рассеянных трансформированных природно-техногенных вод. Их наиболее общие свойства: сульфатный анионный состав, повышенные относительно природных уровней, содержания всех катионов основного солевого состава; трансформация характерных для региона ультрапресных гидрокарбонатно-кальциевых вод в сульфатно-кальциевые (натриевые) с повышенной минерализацией; многократные (на 1-3 порядка) превышения концентрации рудных элементов над природно-фоновыми уровнями. С горнорудными предприятиями связано формирование кислых сульфатных вод, несущих большие количества растворенных железа, алюминия и рудных элементов. К числу наиболее миграционно способных, которые формируют протяженные потоки рассеяния, относятся марганец, кадмий и цинк [3].
Кроме того, в данном районе длительное время функционируют объекты ППО “Бор”, которые способствуют увеличению содержания микрокомпонентов — сульфидов, гидрокарбонатов, кальция в составе вод реки, а, следовательно, общей минерализации и ухудшению экологического состояния района. Состав вод ниже впадения стоков химического завода становится сульфатнокальциевым. В составе стоков этого завода из микроэлементов
преобладает бор (до 100 мг/л). В составе ионного стока реки ниже г. Дальнегорск доля техногенных составляет уже 67%. Особенно значителен техногенный фактор для стоков сульфатов кальция, калия, а также фтора, бора и тяжелых металлов [3].
Все это в Дальнегорском районе привело к напряженной и даже кризисной экологической ситуации [3]. Такая ситуация была предопределена процессом освоения данного рудного узла без учета физико-географической специфики района, так как основные перерабатывающие объекты строились в чашеобразных долинах. Жилые поселки размещались в зонах преимущественного воздействия загрязнения. Конструктивные просчеты в высоте труб предприятий привели к тому, что максимальное загрязнение приземно -го воздуха от них попадает на поселки, а преобладающие скорости ветра способствуют интенсивному переносу загрязнителей. Кроме того, санитарно-защитная зона предприятия радиусом 1 км никогда не соблюдалась, в ее границах проживает 15 % населения. В результате технологических нарушений качество воздуха в рабочей зоне и в границах санитарно-защитной зоны Центральной обогатительной фабрики (ЦОФ) радиусом в 1 км не соответствует предельно допустимым концентрациям (ПДК). Регистрируются случаи высоких и экстремально высоких выбросов, так как оснащенность свинцового производства газоочистными установками крайне низка и большая часть технологических и вентиляционных газов не очищается от пыли и сажи [10].
Поступление отходов свинцового производства в окружающую среду происходит в форме газов (сернистый газ, возгоны свинца), в твердой фазе (пылевые частицы руды, металлического свинца, мышьяковистого ангидрида, шлаков), в жидкой фазе (технологические воды). Интенсивное загрязнение приземного слоя атмосферного воздуха возникает и в результате пылеобразования при неправильном хранении отходов производства. Напряженная экологическая ситуация в районе обусловливается и нарушениями технологий, приводящими к изменению температуры, состава и объема выбросов. В отдельные годы выбросы РЬ достигали 180 т, тогда как предельно-допустимые выбросы (ПДВ) не должны были превышать 7,2 т. Зона максимального загрязнения простирается от плавильного завода на расстояние 2 км, ее площадь составляет 5 км2. Так, например, содержание РЬ, 2п, Л8, 8Ь, 8п и других вред-
ных элементов в атмосферном воздухе, почве, дождевых и снеговых водах превышало фоновые концентрации в 10-100 раз и более [9]. Кроме того, происходит техногенное накопление ряда металлов — РЬ, 2п, Си, С^ Бе и Мп — в листьях, коре, древесине и корнях деревьев, а также в грибах и ягодах [4-7]. Растительность, окружающая поселок, часто имеет следы химического воздействия.
Потенциально токсичная металлическая нагрузка сточных вод зависит от вещественного состава руд и минерализации околоруд-ного ореола. В первую очередь, имеет значение количество сульфидов, при окислении которых образуется серная кислота, поскольку кислые рудничные воды мобилизуют в раствор рудные элементы и алюминий. Другими важнейшими факторами, регулирующими кислотность и металлоносность рудничных вод, являются: состав вмещающих пород, степень развития зоны окисления, способ разработки месторождения, степень извлечения сульфидов при обогащении, увеличение времени существования поверхностных техногенных литоаккумуляций (отвалов, шламохранилищ), которое ведёт к нарастанию интенсивности выноса металлов из них.
По литературным данным [1, 4, 5] для техногеосистемы содержание РЬ в водах местного стока в 2,5 раза выше, чем в фоновых условиях, Л1 — в 3 раза, а остальных металлов (Си, Сё, 2п, Бе, V, Т1) — в 1,5-1,8 раза. Увеличение концентрации тяжелых металлов в водах местного стока зоны техногенеза указывает на выраженное техногенное воздействие. Трансформация химического состава вод проявляется в изменении их кислотных характеристик, основного солевого состава и, главное, в многократном возрастании металлической нагрузки водотоков, в первую очередь, рудными элементами — тяжелыми (РЬ, 2п, Сё, Си, Не и др.), петрогенными (Л1, Мп) металлами и металлоидами (Л8, 8Ь). Токсичность этих элементов для гидробионтов всех трофических уровней в настоящее время общепризнана. Поступление техногенных стоков ведет к разрушению водных экосистем и изменению качества природных вод в худшую сторону со всеми соответствующими последствиями [1]. Конкретными источниками техногенных стоков в природную гидросеть являются рудничный водоотлив, дренаж пород, шламовые поля обогатительных фабрик.
Автором были отобраны и проанализированы гидрохимические пробы вод (табл.) шламовых озер, рудничные и речные. В них методом атомно-эмиссионной спектроскопии на приборе марки Р1а8шадиап1;-110 определены следующие элементы: Си, РЬ, 2п, 8п, Со, N1, Сг, Бе, Мп, 8г, Ы, Л§, Л1, В, Ва, Ка, Са и Ме (табл.). Содержание 8Ь, 8е, Не, В1, Cd, Л§, Со, Сг, N1, РЬ и Си в большинстве проб ниже предела определения. При детальном рассмотрении полученных результатов можно заметить, что все исследуемые образцы гидрохимических проб относятся к числу близнейтральных, рН которых изменяется от 6,0 до 6,5, а, как известно из литературных источников [4], такие воды менее минерализованы, чем кислые. Содержание 2п в шламовых водах выше фоновых характеристик от 4 до 47 раз, РЬ — 20-70, Си — 10-160, Бе — 20-60, Мп и Л8
— 30-100. В рудничных водах содержание элементов превышает фоновые характеристики для 2п в 8-68 раз, РЬ — практически в 300, Си — 10, Бе — 10-90, Мп— 44, а Л8 — 9. Содержание практически всех определяемых элементов в гидрохимических пробах 2003 г. выше (отобраны в более засушливое время), чем — 2001 г. Сравнение вод р. Рудной [1, 4, 5] в ее верховье (строка 8, табл.) и авторских из устья (строка 4, табл.) показывает, что содержания элементов в последних возрастает в от 10 до 100 раз, что говорит о загрязнении речных вод горнорудным производством.
Как показано выше наличие в Дальнегорском районе техногенного воздействия (горные выработки, рудничные воды, шламо-хранилища, шламовые озера) приводит к нарушению существующего природного равновесия и накоплению токсичных элементов в воздухе, почвах, воде, растительности и в живых организмах, включая человека, о чем говорит высокая заболеваемость местного населения [11, 12].
Проведенный анализ техногенного воздействия горнопромышленного комплекса, имеющиеся у автора статистические
(данные по 24 видам заболеваемости населения Дальнегорского района) и литературные данные позволяют сделать следующие выводы.
В Дальнегорском районе сформировался техногенный комплекс с ярко выраженной спецификой негативного воздействия на окружающую природную среду и состояние здоровья населения. Техногенное воздействие на атмо-, био-, гео- и гидросферу спо-
собствует накоплению в трофических цепочках рудных и токсичных элементов. Последнее приводит к экологическим проблемам и даже катастрофам, одной из которых является высокая заболеваемость в районе исследования, что подтверждается результатами экологического и медико-экологического исследования.
Заболеваемость в районе за исследуемый тринадцатилетний период (1988-2001 гг.) имеет общую тенденцию непрерывного роста, хотя отмечаются некоторые пики и спады в отдельные годы.
Наиболее характерными заболеваниями в исследуемом районе являются болезни: периферической нервной системы, психических расстройств, органов дыхания, кожи и подкожной клетчатки, сердечно-сосудистой системы (инфаркт миокарда) и почечнокаменные, нервной системы и органов чувств, при этом показатели некоторых заболеваний превышают краевые в 1,5-2 раза. Уровень детской заболеваемости постоянно и значительно выше взрослой заболеваемости.
Сложившаяся экологическая ситуация характеризуется как неблагоприятная. Загрязнение наносит экономический ущерб. Ставится вопрос о необходимом проведении ряда рекультиваци-онных, природоохранных, оздоровительных и других мероприятий. Очевидно, что только в том случае, если эти мероприятия будут воплощены и реализованы, то экологическая обстановка, а значит и здоровье населения в Дальнегорском районе, могут улучшиться.
----------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Борисова В.Н., Елпатьевский П.В. Возможность решения некоторых экологических вопросов при геологоразведочных работах // Тихоокеанская геология, № 3, 1992. С. 134-139.
2. Бортникова С.Б. Геохимия тяжелых металлов в техногенных системах (вопросы формирования, развития и взаимодействия с компонентами экосферы) / Автореф. дис. ... докт. геол.-минерал. наук. Новосибирск, 2001. 48 с.
3. Долговременная программа охраны природы и рационального использования природных ресурсов Приморского края до 2005 года. Экологическая программа. Часть 2. Владивосток: ДВО РАН, 1993. 301 с.
4. Елпатьевский П.В. Геохимия миграционных потоков в природных и природно-техногенных геосистемах. - М.: Наука, 1993. 252 с.
5. Елпатьевский П.В. Металлоносность техногенных вод рудных месторождений Приморья // Геология и горное дело в Приморье в прошлом, настоящем и будущем. Владивосток: Дальнаука, 2000. С. 26-29.
6. Зверева В.П. Техногенная минерализация зоны гипергенеза оловорудных месторождений // Новые данные по магматизму и металлогении Дальнего Востока. Владивосток: ДВО РАН, 1998. С. 145-153.
7. Зверева В.П. Экологические последствия гипергенеза и техногенеза на оловорудных месторождениях // Геология и горное дело в Приморье в прошлом, настоящем и будущем. Владивосток: Дальнаука, 2000. С. 29-31.
8. Иванов В.В. Экологическая геохимия элементов. - М.: Экология, 1994. Т. 1. 304 с.
9. Качур А.Н. Некоторые особенности методов составления ландшафтногеохимических карт на районы с интенсивным техногенезом // Сихотэ-Алинский биосферный район: принципы и методы экологического мониторинга. Владивосток, 1981. С. 136-143.
10. Косолапов А.Б., Лозовская С.А., Шахова Н.Е., Юдина Т.П. Техногенные микроэлементозы. Владивосток: ДВГАЭУ, 2001. 108 с.
11. Кику П.Ф., Дегтярева Н.Е., Журавская Н.С. Экологические факторы и состояние здоровья жителей промышленных центров Приморского края // Здоровье населения Приморского края Владивосток, 1997. Гл. 3. С 126-137.
12. Кику П.Ф., Журавская Н.С., Белик Л.А. Состояние здоровья рабочих горно-химической промышленности // Здравоохранение РФ, 1996, № 2. С 27-30.
13. Тарасенко И.А., Зиньков А.В. Экологические последствия минералогогеохимических преобразований хвостов обогащения Sn-Ag-Pb-Zn руд. Владивосток: Дальнаука, 2001. 185 с.
14. Markert B., Fresenius J. Inorganic chemical fingerprinting of the environment-reference fresh-water-a useful tool for comparison and harmonization of analytical data in fresh-water chemistry markert b // Anal. Chem., 1994. V. 349. № 697. P. 697-702.
— Коротко об авторах ------------------------------------------
Зверева В.П. - кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник, Геологический институт ДВО РАН, г. Владивосток.
