CC BY
46
© K.B. Ионкин, A.B. Крупский, 2012
УДК 502.55
K.B. Ионкин, A.B. Крупский
ОЦЕНКА ОТХОДОВ ПЕРЕРАБОТКИ ОЛОВЯННОЙ РУДЫ КАК ИСТОЧНИКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ЭКОСИСТЕМ ЮГА ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА
Рассмотрены некоторые аспекты оценки отходов переработки оловянной руды, как источника техногенного загрязнения экосистем.
Ключевые слова: оловянная руда, хвостохранилише, отходы, техногенное загрязнение.
Ежегодно из недр Земли извлекается огромное количество минерального сырья, что приводит к активному химическому загрязнению компонентов окружающей среды. Несомненно, возникают техногенные ландшафты в виде 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 хвосто-хранилищ 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 [1-3]. В связи с этим целью исследования явилась оценка отходов переработки оловорудного сырья как источника негативного воздействия на компоненты биосферы для обеспечения экологической и социальной их безопасности. Исходя из цели, определены следующие задачи: 1. Проанализировать, обобщить и систематизировать литературные данные, фондовые и архивные документ; 2.. Исследовать специфику отходов обогатительного комбината и влияния на экосистемы; 3. Выявить основные закономерности распределения тяжелых металлов в природной среде; 4. Предложить мероприятия по снижению негативного влияния отходов на объекты природной среды.
Методологической основой исследования послужило учение академика В.И. Вернадского о биосфере и ноосфере. При выполнении исследований использован следующий комплекс основных методов: системного анализа, обобщения теоретических и экспериментальных исследований; биотестирование, картографического моделирования, районирования, также возможности Internet.
Для расчета пылевой нагрузки использовались математические формулы [4], где учитывались следующие показатели: удельный снос пыли, средняя скорость ветра, масса отвалов и пыли, площадь отвалов.
Количество пыли с открытых площадей определялось по формуле: N = Б • ш • V,
где N - количество пыли кг/с., ш -удельный снос пыли (принимается с учетом скорости ветра на поверхности отвала, кг/(м2 * с)); Б - открытая площадь поверхности отвала; V - коэффициент измерения горной массы (ориентировочно - 0,1).
Удельный снос пыли рассчитывалось следующим образом (кг/м2 с):
т
Ш = — • и,
V
где т - средняя масса пыли, V - объём отвала, и - средняя скорость ветра (период - 6 месяцев)
Анализ, обобщение и систематизация литературных данных по исследуемой проблеме свидетельствуют о том, что освоение минерального сырья (и оловорудного, в частности) способствует возникновению чрезвычайных ситуаций техногенного характера на территории региона, что неизбежно приводит к снижению эффективности работы горных предприятий и загрязнению объектов природной среды. Тем более, что в течение длительного времени они не подвергались реконструкции и техническому перевооружению. Поэтому горные объекты, в том числе хвосто-хранилища шлихообогатительные установки, обогатительные фабрики и отвалы представляют наибольший экологический риск и экологическую опасность. Однако до сих пор отсутствует достоверная статистическая информация об источниках негативного влияния, нет системы сравнительной харак-
теристики горных предприятий по уровню экологической опасности, не созданы основы оценки экологического риска и управления им, не обоснованы место и роль регионального горноэкологического мониторинга природ-но-горнотехнических систем в оценке и управлении экологическими рисками, связанными с отходами переработки полезных ископаемых [1-6].
Отходы обогащения оловорудного сырья («хвосты») горных предприятий юга Дальнего Востока, являясь основным источником загрязнения окружающей среды, представляют собой мелкозернистый порошок, который образуется при сухой и мокрой сепарации измельченных оловянных касситеритов. При химическом исследовании «хвостов» установлено, что в них содержатся такие токсичные элементы, как: олово, медь, цинк, свинец, мышьяк, кадмий, кобальт, никель, хром, молибден и др. (рис. 1). Высокая токсичность руды, вскрышных пород, «хвостов» обогатительной фабрики способствуют формированию техногенных геохимических потоков из веществ загрязнителей.
Расчеты пылевой нагрузки показали, что за теплый период с мая по октябрь в воздушную среду поступило около 90 тонн пыли (зона влияния ОАО Хинга-нолово») и более 100 т (зона влияния ОАО «Солнечный ГОК»).
Учитывая розу ветров района исследования, удалось определить, что пылевое облако на 70 % мигрирует в юго-западном и юго-восточном на правлениях вниз по долине. Однако оно может изменять свое направление на противоположное, то есть в сторону населенного пункта.
Индикатором загрязнения природной среды, в частности воздушного бассейна, служит снежный покров (СП), оценка которого произведена не только по растворенной форме,
Рис. 1. Содержание химических элементов в отходах обогатительной фабрики (ОАО» Хинганолово»)
отражающей возможность загрязнения вод, но и по содержанию химических элементов во взвеси и пыли, поступающей на поверхность снежного покрова. СП является эффективным накопителем аэрозольных загрязняющих веществ (ЗВ), выпадающих из атмосферного воздуха. При снеготаянии ЗВ поступают в природные среды, главным образом в воду, загрязняя водные объекты [2]. В СП района исследования в течение зимы накапливается в среднем 2,805 т/км2 растворимых минеральных веществ (влагозапас - 74 мм, величина минерализации - 37,9 мг/дм3). Максимальное накопление растворимых минеральных веществ в СП исследованной территории составило 4,529 т/ км2 (Р= 72 мм, М=62,9 мг/дм3), в том числе веществ техногенного характера - 38 %. В водорастворимой фракции СП обнаружены элементы канцерогенного (кадмий, никель) и неканцерогенного характера (мель, свинец, кобальт, хром, сурьма и др.).
Данные показывают, что в СП района обнаружено большое содержание элементов во взвешенной фракции по отношению к ПДК и фону: мышьяка в 2-6; олова - 2-4; ртути - 7-15; меди 46; свинца - 3-4; цинка - 3-7 раз. В расплавах СП (растворимая фракция) от-
мечено превышение ПДКвр во всех пробах по: меди - в 5-31 раз (в среднем - до 20 ПДКвр); цинку - в 1,4-4,5 раз (в среднем - до 3,2 ПДКвр).
Изучение процессов накопления и миграции токсичных элементов в почвог-рунтах, распределения их в твердой фазе, лизиметрических растворах с разных глубин и в нерастворимом дисперсном материале, выделенном из растворов фильтрацией свидетельствует о том, что почвенно-расти-тельный покров, являясь одним из наиболее чувствительных показателей состояния экосистем, интегрально отражает природные и техногенные процессы. Его загрязнение связано с водно-миграционными потоками, обусловленными стоками, например, из отстойников, хвостохранилищ, отвалов. Установлено, что почвы в границах зоны влияния хвостохранилища, характеризуются высокой степенью техногенной нарушен-ности и техногенного загрязнения токсикантами, причем распределение валовых форм тяжелых металлов (ТМ) имеет вид убывающей кривой с максимальной концентрацией в верхней части почвенного профиля (0 - 5 см). В техногенных почвах зоны влияния хво-стохранилища содержание ТМ, по сравнению с ПДК, составило, например, для свинца 6 ПДК, меди - 4 ПДК. Обнаружена тенденция к миграции подвижных форм ТМ в нижеследующие горизонты (например, медь, ртуть и др.) в условиях аэрируемых кислых суглинистых почв в суровой почвенно-гидрологической обстановке при наличии длительной сезонной мерзлоты [3, рис. 4]. Выявлена высокая степень накопления токсикантов не только в почвах и донных отложениях, но и растительности.
Рис. 2. Схема распространения загрязнения химическими элементами р. Хинган
Например, в хвое и ветвях ели аянской количество токсикантов превышает фоновое от 2 до 50 раз.
Основным загрязнителем воздушного бассейна является пыль, содержащая повышенные концентрации тяжелых металлов, превышающие ПДК в более чем 30 раз.
Атмосферные осадки, вымывая загрязняющие вещества из отходов и почвы, переносят их в водоемы, что в свою очередь способствует вымыванию и выщелачиванию мелкодисперсных и растворимых составляющих горных пород техногенного и природного происхождения в поверхностные воды. При изучении миграции токсичных элементов р. Лев. Хинган и р. Хинган, было выявлено, что наибольшие концентрации тяжелых металлов по отношению к ПДК и фоновым показателям, более чем в 12 раз, обнаружены в районе хвостохранилища и ниже по течению р. Хинган. При движении к устью ре-
ки геохимические потоки ослабевают, так как происходит разбавление водами притоков (рис. 2).
Использование тест-системы «Стерильность пыльцы» [7] показало, что по мере удаления от источника загрязнения (хвостохранилища, например) стерильность пыльцы уменьшается.
Биотестирование субстрата («хвостов» из хвостохранилища), проведенное нами на проростках семян горчицы, позволило сделать вывод о чрезвычайной токсичности отходов. Практически ни в одной чашке Петри они даже не проклюнулись, в отличие от контрольного варианта (субстрат - вода). Сделан вывод, что субстрат непригоден для произрастания растительности, поэтому на хвостохранилище необходимо создавать модель почвенного профиля, отвечающую биоклиматическим условиям региона.
В целом в зоне влияния хвостохра-нилища формируются почвенно-геохи-
мические аномалии с избыточным содержанием ТМ. Установлено, что максимальное загрязнение характерно для почв тех участков, которые находятся вблизи горного объекта, где оно превышает фон на 2-3 порядка.
Наши исследования свидетельствуют о том, что техногенез способствует деградации компонентов природной среды и особенно почвенного покрова, как основного депонента загрязняющих веществ. В связи с разрушением в техногенных ландшафтах биологического круговорота веществ, в условиях которого в процессе многовековой эволюции существовали почвы, как компонент биосферы, он приобрел несвойственный ему облик. Его существование обусловлено в большей степени косными элементами техноген-
1. Крупская Л.Т., Ионкин К.В., Круп-ский A.B. и др. К вопросу оценки хвосто-хранилища как источника загрязнения объектов природной среды // Горный информационно-аналитический бюллетень, 2009. OB №5. - С. 234-241.
2. Новороцкая А.Г. Химический состав снежного покрова как индикатор экологического состояния Нижнего Приамурья: Ав-тореф. дис... канд. географ. наук. - Хабаровск, 2002. - 24 с.
3. Ионкин К.В., Устинов. Ю.А. Некоторые экологические проблемы горного производства и сохранение памятников природы на территории ЕАО. XI международная экологическая конференция студентов и молодых ученых. «Экологическая безопасность как ключевой фактор устойчивого развития» МГГУ, 2008 г.
ной среды, а не сложным природным биогеоценозом.
Для улучшения экологического состояния природной среды в зоне влияния хвостохранилищ района исследования предложены следующие мероприятия: 1) проведение рекультивации поверхности хвостохранили-ща; 2) организация горно-экологического мониторинга; 3) озеленение территории на откосах хвостохранили-ща; 4) оповещение населения п. Хин-ганск о неблагоприятной экологической ситуации, с целью профилактики и предупреждения различных заболеваний; 5) совершенствование правовой базы; 6) привлечение к участию граждан, общественных и иных некоммерческих объединений в решении задач охраны окружающей среды на горном предприятии.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
4. Данилов Д.Е. Оценка экологического загрязнения атмосферного воздуха территорий техногенными выбросами. Лис. на соиск. уч. степени к.т.н. - М., 2001. - 171 с.
5. Ионкин К.В., Липина Л.Н. Загрязнение почв тяжелыми металлами в зоне влияния хво-стохранилища Хинганского ГОКа. I Материалы докладов I Всероссийской молодежной научной конференции: «Молодежь и наука на севере». Т. 1, Сыктывкар, 2008. - С. 131.
6. Крупская Л. Т., Растанина Н.К Оценка риска для здоровья населения, связанного с загрязнением атмосферного воздуха в районе хвостохранилища ЦОФ «Солнечного ГОКа» //Горный информационно-аналити-ческий бюллетень, 2007. ОВ №15. - С. 318-323.
7. Паушева О.И. Цитогенические методы исследования - М.: Колос, 1989. - 205 с. [ГШ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Ионкин Константин Владимирович - инженер лаборатории экологических проблем освоения минеральных ресурсов, IonkinKo1@mail.ru
Крупский Александр Валерьевич - инженер лаборатории экологических проблем освоения
минеральных ресурсов, e_briefe@mail.ru
Институт горного дела Лальневосточного отделения РАН.
