К вопросу оценки хвостохранилища как источника загрязнения объектов природной среды Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 574.4:550

© Л.Т. Крупская, К.В. Ионкин, А.М. Дербенцева, А.В. Крупский, К.Е. Гула, 2009

Л. Т. Крупская, К.В. Ионкин, А.М. Дербенцева, А.В. Крупский, К.Е. Гула

К ВОПРОСУ ОЦЕНКИ ХВОСТОХРАНИЛИЩА КАК ИСТОЧНИКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОБЪЕКТОВ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ

Стремительный рост потребления природных ресурсов сопровождается не только изменением количественных масштабов антропогенного воздействия, но и появлением новых факторов, влияние которых на природу, ранее незначительное, становится доминирующим. Наносимый природным компонентам ущерб ведёт к ощутимым последствиям и отражает обратную реакцию этого воздействия (негативную для общества) обобщаемую понятием «современная экологическая ситуация». Известно, что ежегодно из недр Земли извлекается огромное количество минерального сырья, что приводит к активному химическому загрязнению компонентов окружающей среды. Несомненно, возникают техногенные ландшафты в виде дражных полигонов, вскрышных отвалов, хвостохранилищ, прудков - отстойников и др. Интенсивное развитие горнопромышленного производства на юге Дальнего Востока уже привело к активному поступлению токсичных химических элементов в окружающую природную среду, нарушению всех её компонентов. Произошло накопление веществ, опасных для человека и природных экосистем. В некоторых горнодобывающих районах Дальнего Востока перейден порог самозащиты природы, нарушилось ее экологическое равновесие. В настоящее время объем выбросов загрязняющих веществ техногенного происхождения здесь соизмерим с масштабами природных процессов миграции и аккумуляции различных соединений [1]. Прямое негативное влияние хвостохранилищ и связанное с ним химическое загрязнение почвы, биоты, воды и воздуха сказывается на здоровье населения горняцких поселков. Ухудшение экологической обстановки влечет за собой снижение качества среды обитания живых организмов, в т.ч. и человека [2, 3]. В связи с этим целью иссле-

дования явилось оценка хвостохранилища как источника негативного воздействия на компоненты биосферы для обеспечения экологической и социальной их безопасности. Исходя из цели, определены следующие задачи: 1. Анализ, обобщение и систематизация литературных данных по названной проблеме; 2. Выявление основных факторов, влияющих на экологический риск, связанный с хвостохранилищем; 3. Разработка классификации источников экологического риска; 4. Обоснование мероприятий по защите почвенно-растительного покрова от техногенного загрязнения, обусловленного хвостохранилищем.

Методологической основой исследования послужило учение академика В.И. Вернадского о биосфере и ноосфере [4] и основные положения, изложенные в «Программе и методике изучения техногенных биогеоценозов» [5].

При выполнении исследований использован следующий комплекс основных методов и методических приемов: системного анализа; обобщения теоретических и экспериментальных исследований; научного прогнозирования; картографического моделирования; районирования (металлогеническое, ландшафтно-геохимичес-кое и др.). В процессе исследований нашли применение главный и определяющий системно-комплексный подход, современные инструментальные и традиционные физико-химические, биологические и химические методы. Математическая обработка полученных результатов осуществлялась с помощью прикладных программ на персональном компьютере, в основе которых лежат общепринятые методы вариационной статистики. Обобщение и систематизация литературных данных и материалов патентного поиска свидетельствует о том, что научные исследования, направленные на обеспечение экологической и социальной безопасности объектов горного производства, в том числе хвостохранилищ, только в последние годы начали получать развитие [1-7].

Следует отметить, что после развала СССР большое количество крупных горных предприятий России, в том числе Дальнего Востока, прекратили свою деятельность и бесконтрольными остались хвостохранилища и накопившиеся в них в ходе функционирования отходы, занимающие миллионы гектаров потенциально плодородных земель и являющимися источниками интенсивного загрязнения экосистем. Однако проблема реабилитации этих площадей до сих пор не решена, в том числе и на Дальнем Востоке, например хвостохранилища бывшего Солнечного ГОКа., располо-

женного в п. Солнечный, содержащего 32 млн. т токсичных отходов и занимающее 54,4 га. При строительстве этого предприятия не учитывалась «роза ветров» и расположение поселка. После осушения хвостохранилища значительно усугубились экологические проблемы в самом горняцком поселке.

Земли, на которых размещено хвостохранилище Солнечного ГОКа, были изъяты из Гослесфонда, общей площадью 54,4 га. Оно построено по проекту института Г ипроникель и введено в действие в 1969 г. Это намывной, косогорного типа, объект, предназначенный для складирования отходов рудообогащения центральной обогатительной фабрики (отвальных «хвостов»). Приуроченное к правому борту долины р. Холдоми, хвостохранилище расположено на отметках 286-302 м, 6500 м юго-западнее места слияния р. Холдоми и Силинка. На противоположном борту долины, на более высоких отметках находится п. Солнечный. Несмотря на это, шлейф продуктов пылящей поверхности осушенного хвостохранилища стал накрывать населенный пункт (особенно в летнее время), особенно после его осущения в 2001 году. Установлено, что общий объём накопленных здесь отходов составляет более 16 млн. м3. В составе «хвостов» преобладают ороговикованные породы (48 %), кварц (35 %) и турмалин (10 %). Важным компонентом являются сульфиды, в сумме составляющие 4,58 %. Химический состав отходов представлен оловом, медью, цинком, свинцом, мышьяком, серой, трехокисью вольфрама, висмутом, индием, серебром и кадмием, кобальтом, никелем, хромом, ванадием и молибденом.

На основе анализа, обобщения и систематизации литературных данных и собственных исследований объектов горного производства, а именно: хвостохранилищ, расположенных на юге Дальнего Востока, нами выявлены следующие основные факторы, влияющие на повышение вероятности возникновения экологического риска их деятельности и разработана классификация техногенных источников (рис. 1).

1) наличие источника негативного воздействия на компоненты биосферы в виде загрязняющих и токсичных элементов химических соединений, содержащихся в отходах (газообразных, жидких, твёрдых);

2) высокая отходоемкость предприятия и превышение объемов отходов экологическому потенциалу природных систем;

Классификация техногенных источников

Источники техногенного загрязнения

г

Твёрдые вещества

п

Насыпные Намывные Аэрогенные

Жидкие вещества

I

Организованные

стоки

1. Хвосты обогащения

2. Осадки технологических отстойников

3. Золото отвалы ТЭЦ

1. Пылевые осадки дро -бильныхцехоь

2. Тоже участков загрузки и перегрузки рудной массы

3. Транс -портные линии

4. Осадки ветровой эрозии

5. Производство взрывов

6. Сажистые осадки ГМК и ТЭЦ

1. Шахтные воды

2.Выпуски из отстойников и хвосто -хранилищ

3. Охлаждаю ■ щие воды ГМК и ТЭЦ

Аварийные

сбросы

1. Сбросы пульповодов

2. Прорыв дамб хвосто -хрпнилищ

3.Сбросы переполненных рудных и техноло -гических карьеров

Л Г

Г азы и аэрозоли

Неорганизованные

стоки

1 .Дренажные отвалы и хвостохра -нилища (атмосферные и грунтовые воды)

2. Ливневые стоки

3. Кислотные осадки

Техноло-

гические

Природные прочие разложения

1. Вентиляционные системы ГМК плавильных цехов и горных выработок

2. Кислотное и циановое разложение (выщелачивание

3.Взрывное производство

Атмосферного

переноса

1 .Выветривание рудных

отвалов и хвостс хранилищ

2.Разложение хвостов

3. Возгорание отвалов

4. Подземные пожары

1 .Перенос ветром 2. Конденсация из атмосферного воздуха

Рис. 1. Классификация техногенных источников

3) особенности биоклиматических и орографических условий функционирования предприятия, а также экологическая емкость;

4) степень износа оборудования, влияющая на вероятность возникновения аварий на горном объекте;

5) количество населения, проживающего вблизи горного предприятия;

6) степень освоенности территории;

7) отсутствие комплекса природоохранных мероприятий, в т.ч. осуществляемых в процессе горного производства, включая систему обеспечения надёжности технологических цепочек, предотвращения аварий, оперативность горно-экологи-ческого мониторинга.

Биогеохимическое изучение компонентов биосферы в окрестностях хвостохранилища позволяет утверждать о глубоком вовлечении в геохимический круговорот тяжелых металлов. В настоящее время хвостохранилище ЦОФ находится в стадии активного формирования и интенсивного воздействия на окружающую среду. Из тела этого объекта выделяется к его поверхности значительное количество различных газов и тяжелых металлов, о чем свидетельствуют исследования снежного покрова в зимне-весенний период (рис. 2).

В его водорастворимой фракции обнаружены элементы канцерогенного (кадмий, никель) и неканцерогенного характера (медь, свинец, кобальт, хром, сурьма и др.). Образующиеся ореолы и потоки загрязняющих веществ распространяются природными миграционными механизмами.

Выявлена высокая степень накопления токсикантов не только в почвах (рис. 2), донных отложениях (рис. 3), но и в растительности. Например, в хвое и ветвях ели аянской содержание токсичных элементов превышает в 2-50 раз таковое фоновых территорий. Более интенсивное поглощение растениями свинца и железа, фиксируется в пойме, испытывающей поверхностное или внутрипочвенное воздействие подотвальных вод.

Содержание практически всех элементов в шламовых и дренажных водах значительно выше фоновых значений.

Основными загрязнителями атмосферного воздуха является пыль, содержащая повышенные концентрации тяжелых металлов (свинца, мышьяка, меди, хрома, кобальта, никеля, кадмия), превышающие ПДК в 7 - 45 раз.

Рис. 2. Содержание тяжёлых металлов в пробах снежного покрова, мг/дг3

Установлено, что в зоне влияния хвостохранилища ЦОФ (центральной обогатительной фабрики) Солнечного ГОКа происходят следующие изменения:

1. Отходы способствуют созданию литохимического ореола загрязнения экосистем;

2. За пределами территории, занятой отходами, формируются пе-реотложенные литохимические ореолы, загрязняющие почвеннорастительный покров;

3. Возникают литохимические выносы в результате переотложе-ния пород временными и постоянными потоками из отходов;

4. Инфильтрация атмосферных осадков, поверхностных и подземных вод через отходы хвостохранилища способствуют появлению гидрогеохимических ореолов и потоков загрязнения;

5. В результате ветровой и водной эрозии происходят потери минерального сырья из отходов.

Результатом этого воздействия являются снижение продуктивности земельных угодий, снижение ценности ландшафта и видового разнообразия растений, увеличение заболеваемости населения горняцкого пос. Солнечный. Таким образом, экологическая ситуация здесь оценивается как критическая, что подтверждается методами биоиндикации (тест-системы «Стерильность пыльцы» и «Ростовой тест»).

Установлено, что обеспечение нормального функционирования техногенных объектов возможно при соблюдении следующих принципов:

1. Рациональной безопасности как необходимости максимально возможного экономически оправданного снижения вероятности возникновения чрезвычайных экологических ситуаций и масштабов их последствий;

2. Сохранения важнейшего элемента качества жизни - благоприятной окружающей среды для биоты и здоровья населения горняцкого поселка;

3. Учета различных естественных опасностей и техногенного воздействия (принцип сбалансированного риска);

4. Анализа соотношений «затраты-риск», «выгода-риск», «затраты-выгода» (принцип приемлемого риска). В международной практике этот принцип известен как принцип ALARA (As Low Reasonable Achievable) - т.е. настолько низко, насколько это достижимо в разумных пределах.

На этой основе разработаны мероприятия по снижению негативного воздействия хвостохранилища на объекты природной среды:

1. Разработка Программы экологической безопасности районов освоения недр в Хабаровском крае;

2. Рекультивация нарушенной горными работами природной среды, в том числе поверхности хвостохранилища;

3. Организация горно-экологического мониторинга изменения сред обитания в зоне влияния горного объекта;

4. Совершенствование законодательной базы и ужесточение контроля в области ООС;

5. Оздоровление населения горняцких поселков с целью профилактики экологически обусловленных заболеваний.

--------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Трубецкой К.Н., Галченко Ю.П., Бурцев Л.И. Охрана окружающей среды при освоении недр // Вестник РАН. - 1998. - Т. 68. - С. 629 - 637.

2. Трубецкой К.Н., Галченко Ю.П. Природа и человек: противоречие и пути их преолодоления // Вестник РАН. - 2002. - № 2. - С. 34 - 39.

3. Григорьева М.Б., Иванов А.К., Тушев С.И. Экологический мониторинг при строительстве и эксплуатации горно-обогатительного комбината на месторождении им. М.В. Ломоносова // Обогащение руд. - 1989. - № 6. - С. 39 - 42

4. ВернадскийВ.И. Биосфера. - М.: Мысль, 1967. - 287 с.

5. Колесников Б.П., Моторина Л.В. Методы изучения биогеоценозов в техногенных экосистемах // Программа изучения техногенных биогеоценозов. - М.: 1978. - С. 5 - 21.

6. Мамаев Ю.А., Крупская Л.Т., Саксин Б.Г. и др. Региональная оценка воздействия золотодобычи на окружающую среду в центральной и восточной частях бассейна р. Амур // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2005. -№ 11. - С. 195 - 202.

7. Растанина Н.К., Крупская Л.Т. О роли экологических факторов в изучении здоровья населения горняцких поселков на юге Дальнего Востока // Экология и промышленность. - 2008. - С. 56 - 57. шгЛ

— Коротко об авторах -----------------------------------------------------

Крупская Л.Т. - доктор биологических наук, профессор, заведующая лабораторией,

Ионкин К. В. - аспирант, инженер Крупский А.В. - инженер

Институт горного дела ДВО РАН, г. Хабаровск,

E-mail: eco@igd.khv.ru,

E-mail: iоnkin@mail.ru

Дербенцева А.М. - доктор сельскохозяйственных наук, профессор, Дальневосточный государственный университет, г. Владивосток,

E-mail: derbentseva@mail.dvgu,ru,

Гула К.Е. - преподаватель, аспирант

Тихоокеанский государственный университет, г. Хабаровск.