CC BY
71
ГИАБ. Горный информационно-аналитический бюллетень / MIAB. Mining Informational and Analytical Bulletin, 2021;(1):5-20 ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ / ORIGINAL PAPER
УДК 502.56 DOI: 10.25018/0236-1493-2021-1-0-5-20
ОЦЕНКА ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУШНОГО БАССЕЙНА ПРИ ПЫЛЕНИИ ХВОСТОХРАНИЛИЩ
Л.П. Майорова1, А.А. Черенцова1, Л.Т. Крупская1,2, Д.А. Голубев1,2, К.А. Колобанов1,2
1 Тихоокеанский государственный университет, Хабаровск, Россия, e-mail: [email protected]
2 Дальневосточный научно-исследовательский институт лесного хозяйства, Хабаровск, Россия
Аннотация: Представлены результаты исследования воздействия хвостохранилищ горнорудных предприятий на окружающую среду при пылении в границах влияния Дальне-горских и Краснореченских хвостохранилищ (Приморский край, Россия). Целью исследования явилась оценка загрязнения воздушной среды при пылении хвостохранилищ для обеспечения их экологической безопасности. Сформулированы следующие задачи исследования: анализ и обобщение литературных данных по проблеме техногенного загрязнения экосферы при пылении хвостохранилищ; оценка экологической ситуации в границах влияния Краснореченских и Дальнегорских хвостохранилищ за счет пыления; оценка потенциального риска здоровью населения в зоне влияния хвостохранилищ. Предложена структурная схема воздействия хвостохранилищ на компоненты окружающей среды. Обоснована актуальность моделирования аэрогенного привноса загрязняющих веществ при пылении хвостохранилищ, которое в значительной степени зависит от скорости ветра. Моделирование рассеивания пыли неорганической 70 — 20% SiO, тяжелых металлов 1—3 классов опасности и мышьяка выполнено с использованием УПРЗА «Эколог-4.6» в границах влияния Дальнегорских и Краснореченских хвостохранилищ по двум вариантам: при пылении, рассчитанном при скорости ветра, которая не превышается в 95% случаев (U") и среднегодовой в точках зоны влияния хвостохранилищ, в том числе селитебной территории. Показано, что образуются ореолы интенсивного загрязнения воздуха с превышением санитарно-гигиенических требований по пыли неорганической 70-20% SiO2, а также свинцом и его соединениями в границах влияния хвостохранилищ Краснореченкого узла; марганцем и его соединениями - Дальнегорского. В зонах максимальных приземных концентраций на селитебной территории рассчитан потенциальный риск развития неспецифических токсических эффектов при хронической интоксикации населения на период интенсивного влияния хвостохранилищ. Риск характеризуется как опасный по соединениям марганца и пыли неорганической 70-20% SiO2 по Дальнегорскому узлу, пыли неорганической по Крас-нореченскому узлу. Возникает достоверная тенденция к росту неспецифической патологии при появлении единичных случаев специфической патологии.
Ключевые слова: хвостохранилища, воздействие на окружающую среду, пыление, атмосферный воздух, моделирование, рассеивание, тяжелые металлы, потенциальный риск. Благодарность: Публикация выполнена при поддержке Государственного задания Мин-обрнауки РФ в сфере научной деятельности ФГБОУ ВО «Тихоокеанский государственный университет», проект научной тематики, шифр 0818-2020-0004. Для цитирования: Майорова Л. П., Черенцова А. А., Крупская Л. Т., Голубев Д. А., Колобанов К. А. Оценка техногенного загрязнения воздушного бассейна при пылении хвостохранилищ // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2021. - № 1. - С. 5-20. DOI: 10.25018/0236-1493-2021-1-0-5-20.
© Л.П. Майорова, А.А. Черенцова, Л.Т. Крупская, Д.А. Голубев, К.А. Колобанов. 2021.
Assessment of manmade air pollution due to dusting at mine tailings storage facilities
L.P. Mayorova1, A.A. Cherentsova1, L.T. Krupskaya12, D.A. Golubev1'2, K.A. Kolobanov1'2
1 Pacific National University, Khabarovsk, Russia, e-mail: [email protected] 2 Far Eastern Research Institute of Forestry, Khabarovsk, Russia
Abstract: The article presents studies on the environmental impact of dust-producing mine tailings dumps within the influence zone of Dalnegorsk and Krasnorechensk ore clusters, Pri-morsky Krai, Russia. The studies were aimed to assess air pollution from dusting of mine tailings dumps with a view to improving their ecological safety. The study objectives included:
(1) review and generalization of source literature on manmade pollution of eco-sphere due to dusting of tailings storages; (2) ecological situation assessment within the influence zones of Dalnegorsk and Krasnorechensk mine tailings storage facilities; (3) health risk assessment in the influence zones of the specified dumps. The structure diagram of the environmental impact of the tailings dumps is proposed. It is advisable to model air effect in the pollution gain during dusting of mine tailings dumps, which greatly depends on wind velocity. Modeling of dust dispersion from inorganic 70-20% SiO2, hazard class 1-3 heavy metals and arsenic inside the influence zones of Dalnegorsk and Krasnorechensk tailings storage facilities was performed using unified air pollution analysis program Ekolog-4.6 for two scenarios: at constant wind velocity in 95% of cases (U") and at yearly mean wind velocity at certain points of the influence zone of the tailings dumps, including the residential area. Inside the envelopes of intense air pollution, the sanitary standards are exceeded in term of inorganic dust containing 70-20% SiO2 and lead and its compounds within the influence zone of Krasnorechensk tailings storage facilities and in terms of dust of manganese and its compounds within the influence zone of Dalnegorsk tailings storage facilities. Within the zones of the maximum ground level concentrations in the residential area, the potential risk of non-specific toxic effects in chronic intoxication of people is calculated for the period of heavy impact due to the tailings dumps. The risk is categorized as high in terms of manganese and inorganic dust containing 70-20% SiO2 in Dalnegorsk ore cluster and in terms of inorganic dust in Krasnorechensk ore cluster. There is a positive upward tendency in non-specific pathology even in case of single events of specific pathology.
Key words: tailings dumps, environmental impact, dusting, atmospheric air, modeling, dispersion, heavy metals, potential risk.
Acknowledgements: The study was carried out under the state contract between the Ministry of Education and Science of the Russian Federation and the Pacific National University in the science sphere, Project Code 0818-2020-0004.
For citation: Mayorova L. P., CherentsovaA. A., Krupskaya L. T., Golubev D. A., Kolobanov K. A. Assessment of manmade air pollution due to dusting at mine tailings storage facilities. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2021;(1):5-20. [In Russ]. DOI: 10.25018/0236-1493-2021-1-0-5-20.
Введение
Горно-промышленное производство оказывает комплексное негативное воздействие на компоненты окружающей среды и социальную сферу. В настоящее время прекращены разработки большинства горнопромышленных объектов по добыче олова. Однако негативное
воздействие их на окружающую среду, которое продолжается в результате гипергенной переработки сульфидов, вскрытых горными выработками, остается актуальным в настоящее время [1]. В связи с этим целью исследования явилась оценка загрязнения воздушной среды при пылении хвостохранилищ для обес-
печения экологической их безопасности. Сформулированы следующие задачи исследования:
• анализ и обобщение литературных данных по проблеме техногенного загрязнения экосферы при пылении хво-стохранилищ;
• оценка экологической ситуации в границах влияния Краснореченских и Дальнегорских хвостохранилищ за счет пыления;
• оценка потенциального риска здоровью населения в зоне влияния хво-стохранилищ.
Изучение проблемы показало, что в Комсомольском, Кавалеровском и Даль-негорском районах Дальневосточного федерального округа [2, 3] сформировались природно-горнопромышленные техногенные комплексы, экологическая ситуация в границах которых характеризуется как напряженная и кризисная. Значительный интерес представляют объекты нашего исследования — Крас-нореченские и Дальнегорские хвосто-хранилища Дальнегорского района Приморского края.
В Дальневосточном регионе в отвалах горных предприятий накоплено более 5 млрд т твердых отходов, в том числе более 290 млн т — в хвостах обогащения [4].
Особую опасность для окружающей среды и здоровья человека представляют отходы, складируемые в хвостохра-нилищах, многие из которых уже заполнены сверх проектных отметок. Их рассматривают с двух позиций:
• как техногенные месторождения, содержащие повышенные концентрации основных металлов и попутных ценных компонентов;
• как источник реальной угрозы загрязнения окружающей среды токсичными элементами. В пределах природно-горнопромышленной техногенной системы имеет место накопление широкого
спектра металлов руд (РЬ, Zn, Cd, As, В^ Нд, Sn, Сг, Мо Си, Мп и др.) [5].
Открытые хвостохранилища являются активным и длительным источником химического загрязнения почв, поверхностных и грунтовых вод на огромной территории. Присутствующие в хво-стохранилищах элементы активно просачиваются и выносятся из техногенной системы с дренажными, шламовыми и поровыми водами в поверхностные и грунтовые воды и загрязняют их, изменяя геохимический фон района [3]. Так, по показателю химического загрязнения воды, равному 185, загрязнение поверхностных вод в районе Солнечного хвостохранилища можно охарактеризовать как «умеренно опасное — опасное» [6].
Пыление хвостохранилищ вносит существенный вклад в загрязнение атмосферы, которое многократно увеличивается с повышением скорости ветра и снижением влажности хвостов. С одного га сухой поверхности хвостохра-нилища в атмосферу может поступать от 2,0 до 5,0 т мелкодисперсной пыли в сутки [7]. Высокие уровни содержания соединений тяжелых металлов в переносимой ветром пыли представляет серьезную экологическую проблему [8]. По данным [2], в п. Солнечный (Хабаровский край) загрязнение атмосферного воздуха отходами обогащения, токсичной пылью, тяжелыми металлами и аэрозолями сульфат-ионов было экстремально высокого уровня. Аэрогенный привнос, миграция загрязняющих веществ по профилю почв, аварийные ситуации, сопровождающиеся поступлением загрязненных вод с поверхности хвостохранилищ на рельеф, обусловливают формирование ореолов интенсивного загрязнения почв в районе хво-стохранилищ и на значительных расстояниях от них. В границах влияния хвостохранилищ закрытого горного предприятия «Хинганский ГОК» (ЕАО) со-
держание соединений As, Zn, Cd, Sn, РЬ в почвах относительно отходов обогащения характеризуется как повышенное [9]. Исследования, проведенные И.Д. Дебелой и К.В. Ионкиным, показали, что влияние хвостохранилищ проявляется на расстоянии до 4—5 км [10]. Общая сумма накопленного экологического ущерба оценивается в 76 593,98 млн руб. [11]. В работе [12] отмечено, что экологическая ситуация в границах влияния токсичных отходов, складированных в хвостохранилища Дальнегорского района Приморского края, по суммарному показателю загрязнения оценивается как чрезвычайно опасная, по экотоксикологическому показателю — как «экологическое бедствие».
Исследования европейских ученых свидетельствуют о том, что за счет пы-ления с поверхности хвостохранилищ происходит перенос соединений токсичных тяжелых металлов и мышьяка [13, 14] быстрее и в гораздо больших масштабах, чем с водой, почвой и био-той. В Испании уже несколько лет осуществляется мониторинг качества окружающей среды, особенно атмосферных осадков, вблизи закрытых шахт. Отмечено превышение предельно допустимых значений, установленных европейском законодательством, для таких соединений, как: Zn, РЬ и As [15].
По мнению канадских ученых [16], соединения мышьяка представляют собой самый опасный элемент из всех загрязняющих веществ, содержащихся в отходах горно-перерабатывающей промышленности из-за более высокой биодоступности. М^е^ Ей1.ег (2019) с группой исследователей удалось дать оценку поглощения соединений цинка и мышьяка человеком с учетом суточной нормы потребления этих загрязняющих веществ. Опасность заболеваний населения связана с риском образования пыли
на засушливых и полузасушливых территориях, особенно при повышенных скоростях ветра в окрестностях хвостохранилищ, в результате чего сделаны выводы о необходимости принять меры безопасности [17].
Таким образом, обзор проблемы, посвященной оценке загрязнения воздушного бассейна при пылении хво-стохранилищ, показал высокую его значимость в формировании зон повышенного загрязнения атмосферы и риска заболевания населения в границах влияния техногенных объектов.
Объекты и методы исследования
Объектом исследования явилось формирование приземных концентраций загрязняющих веществ в контрольных точках в результате пылеуноса с поверхности техногенных отходов, складированных в Краснореченских и Даль-негорских хвостохранилищах. Соединения тяжелых металлов в отходах и пробах почвы определены на масс-спектрометре с индуктивно связанной плазмой ICP-MS Elan 9000 (Канада).
В исследовании рассмотрены элементы I класса опасности Hg, Pb, Zn и As, II класса - Cu, Ni, Cr (VI), III -Mn, а также пыль неорганическая 20 — 70% SiO2. Расчет пыления поверхности хвостохранилищ в зависимости от скорости ветра выполнен по методике [18].
Для моделирования приземных концентраций использована УПРЗА «Эко-лог-4.6». Моделирование выполнено раздельно для Дальнегорских и Красно-реченских (старых и новых) хвостохра-нилищ в двух вариантах:
• с использованием величин выбросов, рассчитанных при скорости ветра, которая не превышается в 95% случаев
(U*);
• при среднегодовой скорости ветра.
Содержание химических элементов
рассчитано в соответствии с содержа-
Расчетная точка Географические координаты, градусы Описание
Широта Долгота
Краснореченский узел
1 44,32914261 135,3649347 жилая зона, Череватая
2 44,32570581 135,4093986 жилая зона, п. Краснореченский
5 44,32 135,3 лесные угодья
Дальнегорский узел
7 44,3200674 135,300051 ул. Приморская, д. 27 (г. Дальнегорск)
9 44,3266969 135,409174 школа № 21 (г. Дальнегорск)
10 44,3410481 135,403998 лесные угодья
13 44,3297515 135,364562 д/сад «Колосок» № 33 (г. Дальнегорск)
14 44,3316273 135,377437 жилая зона, г. Дальнегорск
Рис. 1. Контрольные точки, принятые при расчете рассеивания: блок Дальнегорских (а) и Красноре-ченских (б) хвостохранилищ
Fig. 1. Control points adopted in the calculation of dispersion: a — Dalnegorsk mine tailings storage facilities; b — Krasnorechensk mine tailings storage facilities
нием их в отходах. Характеристика хвостохранилищ приведена в [12]. Контрольные точки показаны на рис. 1.
Результаты и обсуждение
Общая схема воздействия хвостохранилищ на окружающую среду по результатам анализа литературных данных приведена на рис. 2.
На рис. 3 представлены зависимости максимального разового выброса (г/с)
пыли неорганической 20 — 70% SiO2 при пылении Краснореченских и Даль-негорских хвостохранилищ от скорости ветра, наглядно демонстрирующие рост поступления пыли в атмосферу при скорости ветра более 5 м/с.
В исследовании рассмотрены также элементы I класса опасности Hg, Pb, Zn и As, II класса — Cu, Ni, Cr (VI), III — Mn.
Установлено, что в контрольных точках по всем вариантам приземные кон-
Виды загрязнения
С
Физико-химические воздействия хвостохранилищ на природную
среду
Возможность восстановления естественных функций природной среды
Литосферное
Ж
Утечки пульпы
Складирование мусора
Формирование техногенных ландшафтов -источников вторичного загрязнения поверхностных вод и почвенно-растительного покрова
Гидросферное
Ж
Аварийное поступление промышленных вод и пульпы в поверхностные водоемы,
Сброс сточных вод
Смыв ЗВ с откосов и дамб осадками
Фильтрация техногенных вод из хвостохра-
нилища, приводящая к миграции ЗВ в подземные водоносные горизонты
Обратимое воздействие -предусматривает возможность самовосстановления элементов природной среды или их восстановления при проведении эффективных природоохранных мероприятий
Аэровоздушное
Ж
D
Биологическое
Пыление сухих откосов
Пыление пляжных зон хвостохранилищ, где образуются участки с мелкими частицами,
которые результате ветровой эрозии легко уносятся с поверхности на большие расстояния — на 15 и более километров
Ж
Воздействие на растительный и животный мир, накопление в нем микро- и макроэлементов
Болезни и гибель растительного и животного мира
Необратимое воздействие вызывает практически полное нарушение элементов природной среды с необратимыми последствиями для экосистем
Рис. 2. Воздействие хвостохранилищ на окружающую среду: блок Дальнегорских (а) и Краснореченских (б) хвостохранилищ
Fig. 2. Environmental impact of tailings: a — Dalnegorsk mine tailings storage facilities; b — Krasnorechensk mine tailings storage facilities
Рис. 3. Зависимость максимального разового выброса (г/с) пыли неорганической 20—70% SiO2 при пылении хвостохранилищ от скорости ветра
Fig. 3. Dependence of maximum single emission (g/s) of inorganic dust 20 — 70% SiO2 during tailings dusts on wind speed
центрации (доли ПДК) Hg, Zn, As, Cu, Ni, Cr (VI) равны нулю.
Геохимические ряды (в мг/м3) в границах влияния хвостохранилищ по соединениям тяжелых металлов и мышьяка имеют следующий вид:
• Дальнегорский узел: Расчетная точка 7 Mn > Zn > Pb >
> As > Cr > Cu > Ni > Co > Hg > Mo;
Расчетная точка 9 Mn > Zn > As >
> Cr > Cu > Ni > Pb > Co > Hg > Mo;
Расчетная точка 10 Mn > Zn > As >
> Cr > Pb > Cu > Ni > Co > Hg > Mo;
Расчетная точка 13 Mn > Zn > As >
> Cr > Pb > Cu > Ni > Co > Hg > Mo;
Расчетная точка 14 Mn > Zn > As >
> Cr > Pb > Cu > Ni > Co > Hg > Mo.
• Краснореченский узел: Расчетная точка 1 Zn > Mn > Pb >
>As > Cu > Cr > Ni > Co > Hg > Mo;
Расчетная точка 2 7п > Мп > РЬ >
> Аб > Си > Сг > N1 > Со > Нд > Мо;
Расчетная точка 5 7п, Мп > РЬ >
> Аб > Си > Сг > N1 > Со > Нд > Мо.
Значения приземных концентраций (доли ПДК) свинца, марганца и пыли неорганической 20 — 70% SiO2 в контрольных точках по двум вариантам расчетов представлены в табл. 1 и 2.
Таким образом, максимальное превышение санитарно-гигиенических требований (вариант 1 — (и*) по соединениям марганца и пыли неорганической 70 — 20% SiO2 имеет место в точке 9 (детский сад), находящейся в максимальном приближении к источнику пыле-ния. Максимальный вклад в формирование приземных концентраций вносит Дальнегорское старое хвостохранилище при юго-восточном направлении ветра,
Таблица 1
Приземные концентрации загрязняющих веществ в контрольных точках (в границах влияния Дальнегорских хвостохранилищ, Дальнегорский узел) Surface concentrations of pollutants at control points (within influence of Dalnegorsky tailings, Dalnegorsky node)
Вещества Приземные концентрации, доли ПДК в контрольных точках Максимальная концентрация, доли ПДК
7* 9* 10 13* 14
Выбросы рассчитаны при скорости ветра, которая не превышается в 95% случаев
0143 Марганец и его соединения 0,08 3,49 1,06 0,41 0,08 32,94
0184 Свинец и его неорганические соединения 0,00681 0,05 0,03 0,01 0,00681 1,05
2908 Пыль неорганическая: 70 — 20% БЮ. 0,36 16,65 5,07 1,94 0,36 157,31
Выбросы рассчитаны при среднегодовой скорости ветра
0143 Марганец и его соединения 0,000703 0,03 0,0099 0,0038 0,00626 0,31
0184 Свинец и его неорганические соединения 0,0000636 0,000421 0,000242 0,000126 0,000144 0,00981
2908 Пыль неорганическая: 70 — 20% БЮ, 0,00336 0,16 0,05 0,02 0,03 1,46
* - селитебная территория
Таблица 2
Приземные концентрации загрязняющих веществ в контрольных точках (в границах влияния Краснореченских хвостохранилищ, Краснореченский узел) Ground-based concentrations of pollutants at control points (within influence of Krasnorechensk tailings, Krasnorechensky node)
Вещества Приземные концентрации, доли Максимальная
ПДК в контрольных точках концентрация,
1 2* 5 доли ПДК
Выбросы рассчитаны при скорости ветра, которая не превышается в 95% случаев
0143 Марганец и его соединения 0,48 0,85 0,11 20,71
0184 Свинец и его неорганические соединения 1,98 3,33 0,51 80,25
2908 Пыль неорганическая: 70 — 20% БЮ, 4,39 7,76 1,01 189,11
Выбросы рассчитаны при среднегодовой скорости ветра
0143 Марганец и его соединения 0,00444 0,00791 0,001 0,19
0184 Свинец и его неорганические соединения 0,02 0,03 0,00478 0,75
2908 Пыль неорганическая: 70 — 20% БЮ, 0,00238 0,00344 0,00235 0,21
a) S
б) *
Oi е т у\ 6 I ■—Н^ч/Ч \ 2908 -
л о - ~uf- ' -4 л 1 \ A \ (
—jj—1 hj •r |1 Г
11 о V" 'jj J Г
1V'' 7 30 -
ч s ^ / | J 1
p с f V У X I Л
Чл "s> л? о I
"О If Л
о M \
^Sfefc - - ! 1
о 0184
! о t
-4-
11 f*3 ST %
г-ТГ- -
-О
1
J is
# ф - ф ТГ "с 00 0143
S ' f
II *7 Hp " JL о
1 вд>
О J -у - * = 1
* о
s о
_ [01-01-5282] ИП Гладун И.В.
11 М М I I I ' I I I I I I 11 11 11 11 I
О и ниже ПДК |Ш1 (0,3-0.4] ГЩК [Щ (0.7-0.8] ПДК [Д (1.5-21 ПДК [Д (5-7,5) ПДК [Ш1 (50- 10QI ПДК
(1000 - 5000] ПДК
I I I I | I I I I | I I I-
6 S 10
Цветовая схема (0,05 - 0,1] ПДК [Щ] (0,1 - 0,2] ПДК
I | I I I I | I I 12
I I | И I I | I I I
| I I I I | I I 1«
к
[Щ (0,2-0,3] ПДК |М1 (0,6 - 0,7] ПДК I I (1-1.5] ПДК И (4-5] ПДК Я (25 - 5Q) ПДК _| (500 -1000] ГЩК
|Д1 (0,4-0,5] ГЩК [Щ| (0,5-0,6] ПДК
[Щ (0,8-0,91 ГЩК [■] (0,9-1] ГЩК
[Д (2-3] ГЩК g] (3-4] ПДК
[Щ (7,5 -10] ПДК [■] (10 - 25] ПДК
ГШ1 (100 - 250] ГЩК _| (250-500] ГЩК
^J (5000-10000] ПДК Q (10000-100000] ГЩК Q выше 100000 ГЩК
Примечание. Выбросы рассчитаны при скорости ветра, которая не превышается в 95 % случаев (U*) Масштаб 1:125000 (в 1 см 1,2 км, ед. изм.: км) Рис. 4. Карты-схемы рассеивания загрязняющих веществ (в границах влияния Дальнегорских хвосто-хранилищ, Дальнегорский узел): пыль неорганическая (а); свинец и его соединения (б); марганец и его соединения (в); цветовая схема (г)
Fig. 4. Maps of dispersion of pollutants (within the boundaries of the influence of the Dalnegorsky tailings, Dal-negorsky node): a — inorganic dust; b — lead and compounds; v—manganese and compounds; g — color scheme
Таблица 3
Потенциальный риск развития неспецифических токсических эффектов при хронической интоксикации (Дальнегорский узел) Potential risk of developing non-specific toxic effects in chronic intoxication (Dalnegorsky node)
Код вещества Наименование вещества Класс опасности Среднесуточная ПДК, мг/м3 Концентрация, мг/м3 п К 3 Р Характеристика риска Возможные последствия
143 марганец и его соединения 2 0,001 0,035 1,31 6 0,394 опасный возникает достоверная тенденция к росту неспецифической патологии при появлении единичных случаев специфической патологии
184 свинец и его соединения 1 0,0003 0,0000451 2,4 7,5 0,0000042 приемлемый отсутствуют неблагоприятные медико-эколо-гические тенденции
2908 пыль неорганическая: 70-20% БЮ2 3 од 4,994 1 4,5 0,4240 опасный возникает достоверная тенденция к росту неспецифической патологии при появлении единичных случаев специфической патологии
Таблица 4
Потенциальный риск развития неспецифических токсических эффектов при хронической интоксикации (Краснореченский узел) Potential risk of developing non-specific toxic effects in chronic intoxication (Krasnorechensky node)
Код вещества Наименование вещества Класс опасности Среднесуточная ПДК, мг/м3 Концентрация, мг/м3 п К 3 Р Характеристика риска Последствия
143 марганец и его соединения 2 0,001 0,00034 1,31 6 0,001157 приемлемый отсутствуют неблагоприятные медико-экологические тенденции
184 свинец и его соединения 1 0,0003 0,003 2,4 7,5 0,094402 вызывающий опасение возникает тенденция к росту неспецифической патологии
2908 пыль неорганическая: 70-20% БЮ2 3 од 2,328 1 4,5 0,226778 опасный возникает достоверная тенденция к росту неспецифической патологии при появлении единичных случаев специфической патологии
Рис. 5. Карты-схемы рассеивания загрязняющих веществ (в границах влияния Краснореченских хво-стохранилищ, Краснореченский узел): марганец и его соединения (а); свинец и его соединения (б); пыль неорганическая (в); цветовая схема (г)
Fig. 5. Maps of dispersion of pollutants (within the influence of the Krasnorechensk tailings, Krasnorechensky junction): a — manganese and compounds; b — lead and compounds; v— inorganic dust; g—color scheme
что коррелирует с розой ветров. В случае расчета пыления при среднегодовой скорости ветра санитарно-гигиенические требования соблюдаются. Максимальные концентрации на площадке существенно превышают предельно допустимые концентрации по соединениям марганца и пыли неорганической 70 — 20% SiO2 в первом варианте расчета и по пыли неорганической — во втором при опасной скорости (0,5 м/с) восточного ветра.
Карты-схемы рассеивания загрязняющих веществ на расчетной площадке Дальнегорского узла приведены на рис. 4.
В Краснореченском узле на селитебной территории выявлено превышение санитарно-гигиенических требований (вариант расчета 1) по соединениям свинца и пыли неорганической (табл. 2). Максимальный вклад в формирование приземных концентраций свинца вносит старое хвостохранилище, по пыли неорганической — новое при ветре, близком к северо-восточному.
Карты-схемы рассеивания загрязняющих веществ на расчетной площадке Краснореченского узла приведены на рис. 5.
Количественной или качественной характеристикой вредных эффектов, способных развиться в результате воздействия факторов среды обитания человека на конкретную группу людей, является оценка риска для здоровья человека [19].
Потенциальный риск развития неспецифических токсических эффектов при хронической интоксикации можно определить следующим образом [20]:
Р = 1 - ехр
-0,174
С„
V
ПДКСС-К
з у
(1)
где Р — вероятность развития неспецифических токсических эффектов при хронической интоксикации в заданных условиях (от 0 до 1); ПДКсс — среднесуточная ПДК, мг/м3; С — концентрация примеси, мг/м3; п — коэффициент, определяемый в зависимости от класса опасности примеси: 1 класс — 2,4; 2 класс — 1,31; 3 класс — 1,0; 4 класс — 0,86; Кз — коэффициент запаса, определяемый в зависимости от класса опасности примеси: 1 класс — 7,5; 2 класс — 6,0; 3 класс — 4,5; 4 класс — 3,0; г — отношение длительности воздействия загрязнения в годах к средней продолжительности жизни человека (70 лет).
Риски рассчитаны для варианта 1 в точках селитебной зоны с максимальными приземными концентрациями при длительности действия на организм человека 20 лет (табл. 3, 4).
Таким образом, риск характеризуется как опасный по соединениям марганца и пыли неорганической для Дальнегорского узла, пыли неорганической — для Краснореченского узла.
Заключение
Результаты исследования свидетельствуют о том, что пыление хвостохрани-лищ вносит существенный вклад в загрязнение окружающей среды. Происходит формирование зон повышенного техногенного загрязнения воздушного бассейна и среды обитания в целом, образуются ореолы интенсивного загрязнения в районе хвостохранилищ и на значительных расстояниях от них, что обусловливает ухудшение состояние здоровья населения горняцких поселков, особенно в районах, прилегающих к хвостохранилищам.
Обнаружено максимальное превышение санитарно-гигиенических требований по соединениям марганца с и пыли неорганической 70 — 20% SiO2 в точке 9 (детский сад), находящейся вблизи ис-
точника пыления. Максимальный вклад в формирование приземных концентраций вносит Дальнегорское старое хво-стохранилище при юго-восточном направлении ветра, что коррелирует с розой ветров. Установлено превышение санитарно-гигиенических требований по соединениям свинца и пыли неорганической в границах влияния Краснореченского хвостохранилища на селитебной территории. Максимальный вклад в фор-
мирование приземных концентраций свинца вносит старое хвостохранили-ще, по пыли неорганической — новое при ветре, близком к северо-восточному. Потенциальный риск развития неспецифических токсических эффектов на селитебной территории характеризуется как опасный по соединениям марганца и пыли неорганической по Дальнегорскому узлу, пыли неорганической — по Краснореченскому узлу.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Оводова Е. В., Горобейко Е. В. Оценка влияния горнопромышленного комплекса Ка-валеровского рудного района на состояние подземных вод // Вестник инженерной школы ДВФУ. — 2014. — № 1 (18). — С. 40 — 46.
2. Ханчук А. И., Крупская Л. Т., Зверева В. П. Экологические проблемы освоения оло-ворудного сырья в Приморье и Приамурье // География и природные ресурсы. — 2012. — № 1. — С. 62 — 68.
3. Зверева В. П. Техногенная система Дальнегорского района (Приморье) и ее экологические последствия // Горный журнал. — 2006. — № 4. — С. 78 — 80.
4. Грехнев Н. И., Усиков В. И. Региональные экономические и экологические проблемы, связанные с минеральными отходами горных производств // Региональные проблемы. — 2011. — Т. 14. — № 1. — С. 21 — 25.
5. Грехнев Н. И., Рассказов И. Ю. Техногенные месторождения в минеральных отходах Дальневосточного региона как новый источник минерального сырья // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2009. — № 12. — С. 38 — 46.
6. Щербо А. П., Киселев А. В., Негриенко К. В. Окружающая среда и здоровье: подходы к оценке риска. — СПб.: СПбМАПО, 2002. — 376 с.
7. Пашкевич М. А., Понурова И. К. Геоэкологические особенности техногенного загрязнения природных экосистем зоны воздействия хвостохранилищ Михайловского ГОКа // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2006. — № 5. — С. 349 — 356.
8. Кемов К. Н., Стифеев А. И. Состояние почвенного покрова в зоне влияния хвостохранилища Михайловкого ГОКа и использование мелиорантов для повышения продуктивности овса и люцерны // Вестник аграрной науки. — 2012. — № 4 (37). — С. 36 — 38.
9. Горюхин М. В. Изучение поступления тяжелых металлов в компоненты окружающей природной среды, на примере Хинганского месторождения оловянных руд Еврейской АО // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. — 2012. — Т. 320. — № 1. — С. 189 — 193.
10. Дебелая И. Д., Ионкин К. В. Оценка современной экологической ситуации на территории Хинганского горно-обогатительного комбината / Водные и экологические проблемы, преобразование экосистем в условиях глобального изменения климата. VI Дружи-нинские чтения: материалы Всероссийской конференции с международным участием. 28—30 сентября Хабаровск. — Хабаровск: ИВЭП ДВО РАН, 2016. — С. 245 — 248.
11. Майорова Л. П., Матвеенко Т. И., Артемьева И. В. Оценка ранее накопленного вреда окружающей среде в результате разработки Хинганского оловорудного месторождения / Природные ресурсы и экология Дальневосточного региона. Т. 2. — Хабаровск: Изд-во ТОГУ, 2017. — С. 115 — 120.
12. Майорова Л. П., Крупская Л. Т., Черенцова А. А., Филатова М. Ю. Оценка экологической ситуации в границах влияния хвостохранилищ Дальнегорского района Приморского края // Экологическая химия. - 2018. - Т. 27. - № 6. - С. 317-327.
13. Khademi H., Abbaspour A., Martínez-Martínez S., Gabarrón M, Shahrokh V., Faz A., Acosta J.A. Provenance and environmental risk of windblown materials from mine tailing ponds, Murcia, Spain // Environmental Pollution. 2018. Vol. 241. Pp. 432-440. DOI: 10.1016/j. envpol.2018.05.084.
14. Popescu F. A performant state-of-art tool to assess cross-border impact of industrial activities. a transboundary air pollution case study // Procedia Technology. 2016. Vol. 22. Pp. 440-444. DOI: 10.1016/j.protcy.2016.01.082.
15. Blondet I., Schreck E, Viers J., Casas S., Jubany I., Bahí N., Zouiten C., Dufréchou G., Freydier R., Galy C.-Lacaux, Martínez S.-Martínez, Faz A., Soriano M.-Disla, Acosta J. A., Dar-rozes J. Atmospheric dust characterisation in the mining district of Cartagena-La Unión, Spain: Air quality and health risks assessment // Science of The Total Environment. 2019. Vol. 693. Article 133496. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2019.07.302.
16. Bailey A. S., Jamieson H. E. Characterization of arsenic-hosting solid phases in tailings dust from giant mine: implications for air quality monitoring at legacy mine sites // Geological Society of America. Abstracts with Programs, 2017, Washington, USA. Vol. 49. No. 6. Paper No 299-8. DOI: 10.1130/abs/2017AM-301385.
17. Ettler V., Cihlová M., Jarosíková A., Mihaljevic M., Drahota P., Kríbek B., Vanék A., Penízek V., Sracek O., Klementová M., Engel Z., Kamona F., Mapani B. Oral bioaccessibility of metal(loid)s in dust materials from mining areas of northern Namibia // Environment International. 2019. Vol. 124. Pp. 205-215. DOI: 10.1016/j.envint.2018.12.027.
18. Методическое пособие по расчету выбросов от неорганизованных источников в промышленности строительных материалов. - Новороссийск: ЗАО «НИПИОТСТРОМ», 2000. - 38 с.
19. Руководство по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду: Р 2.1.10.1920-04 (утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 05.03.2004). - М.: Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава России, 2004. - 144 с. Доступ из справ.-правовой системы «КонсультантПлюс».
20. Комплексная гигиеническая оценка степени напряженности медико-экологической ситуации различных территорий, обусловленной загрязнением токсикантами среды обитания населения : методические рекомендации (утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 30.07.1997 № 2510/5716-97-32). - М.: Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава России, 2001. - 41 с. Доступ из справ.-правовой системы «КонсультантПлюс». ü^re
REFERENCES
1. Ovodova E. V., Gorobeyko E. V. Assessment of the impact of the mining complex of the Kavalerovsky ore district on the status of groundwater. Vestnik Inzhenernoy shkoly Dalnevostochnogo federalnogo universiteta. 2014, no 1 (18), pp. 40-46. [In Russ].
2. Khanchuk A. I., Krupskaya L. T., Zvereva V. P. Environmental problems of the development of tin ore raw materials in Primorye and Amur. Geografiya i prirodnyye resursy. 2012, no 1, pp. 62-68. [In Russ].
3. Zvereva V. P. Technogenic system of the Dalnegorsky district (Primorye) and its environmental consequences. Gornyi Zhurnal. 2006, no 4, pp. 78-80. [In Russ].
4. Grekhnev N. I., Usikov V. I. Regional economic and environmental problems associated with mineral waste from mining. Regionalnyye problemy. 2011, vol. 14, no 1, pp. 21-25. [In Russ].
5. Grekhnev N. I., Rasskazov I. Yu. Man-made deposits in the mineral waste of the Far East region as a new source of mineral raw materials. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2009, no 12, pp. 38-46. [In Russ].
6. Shcherbo A. P., Kiselev A. V., Negrienko K. V. Okruzhayushchaya sreda i zdorov'e: podk-hody k otsenke riska [Environment and health: approaches to risk assessment], Saint-Petersburg, SPbMAPO, 2002, 376 p.
7. Pashkevich M. A., Ponurova I. K. Geoecological features of technogenic pollution of natural ecosystems of impact zone of tailings of the Mikhailovsky GOK. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2006, no 5, pp. 349-356. [In Russ].
8. Kemov K. N., Stifeev A. I. The state of the soil cover in the zone of influence of the Mikhailovsky GOK tailing dump and the use of ameliorants to increase the productivity of oats and alfalfa. Vestnikagrarnoy nauki. 2012, no 4 (37), pp. 36-38. [In Russ].
9. Goryukhin M. V. Study of the influx of heavy metals into the components of the natural environment, as exemplified by the Khingan tin ore deposit of the Jewish Autonomous Region. Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo universiteta. Inzhiniring georesursov. 2012, vol. 320, no 1, pp. 189-193 [In Russ].
10. Debelaya I. D., Ionkin K. V. Assessment of the current environmental situation on the territory of the Khingan mining and processing plant. Vodnye i ekologicheskie problemy, preo-brazovanie ekosistem v usloviyakh global'nogo izmeneniya klimata. VI Druzhininskie chte-niya: materialy Vserossiyskoy konferentsii s mezhdunarodnym uchastiem. 28-30 sentyabrya Khabarovsk [Water and environmental issues, ecosystem transformation in the context of global climate change. VI Druzhinin readings: materials of the all-Russian conference with international participation. September 28-30 Khabarovsk], Khabarovsk, IVEP DVO RAN, 2016, pp. 245-248. [In Russ].
11. Mayorova L. P., Matveenko T. I., Artem'eva I. V. Assessment of previously accumulated environmental damage resulting from the development of the Khingan tin ore deposit. Prirodnye resursy i ekologiya Dalnevostochnogo regiona. T. 2 [Natural resources and ecology of Far Eastern region. Vol. 2], Khabarovsk, Izd-vo TOGU, 2017, pp. 115-120.
12. Mayorova L. P., Krupskaya L. T., Cherentsova A. A., Filatova M. Yu. Assessment of the environmental situation within the influence of tailings of the Dalnegorsky district of Primorsky Krai. Ekologicheskaya khimiya. 2018. vol. 27, no 6, pp. 317-327. [In Russ].
13. Khademi H., Abbaspour A., Martínez-Martínez S., Gabarrón M., Shahrokh V., Faz A., Acosta J. A. Provenance and environmental risk of windblown materials from mine tailing ponds, Murcia, Spain. Environmental Pollution. 2018. Vol. 241. Pp. 432-440. DOI: 10.1016/j. envpol.2018.05.084.
14. Popescu F. A performant state-of-art tool to assess cross-border impact of industrial activities. a transboundary air pollution case study. Procedia Technology. 2016. Vol. 22. Pp. 440444. DOI: 10.1016/j.protcy.2016.01.082.
15. Blondet I., Schreck E., Viers J., Casas S., Jubany I., Bahí N., Zouiten C., Dufréchou G., Freydier R., Galy C.-Lacaux, Martínez S.-Martínez, Faz A., Soriano M.-Disla, Acosta J. A., Dar-rozes J. Atmospheric dust characterisation in the mining district of Cartagena-La Unión, Spain: Air quality and health risks assessment. Science of The Total Environment. 2019. Vol. 693. Article 133496. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2019.07.302.
16. Bailey A. S., Jamieson H. E. Characterization of arsenic-hosting solid phases in tailings dust from giant mine: implications for air quality monitoring at legacy mine sites. Geological Society of America. Abstracts with Programs, 2017, Washington, USA. Vol. 49. No 6. Paper No 299-8. DOI: 10.1130/abs/2017AM-301385.
17. Ettler V., Cihlová M., Jarosíková A., Mihaljevic M., Drahota P., Kríbek B., Vanek A., Penízek V., Sracek O., Klementová M., Engel Z., Kamona F., Mapani B. Oral bioaccessibility of metal(loid)s in dust materials from mining areas of northern Namibia. Environment International. 2019. Vol. 124. Pp. 205-215. DOI: 10.1016/j.envint.2018.12.027.
18. Metodicheskoe posobie po raschetu vybrosov ot neorganizovannykh istochnikov v pro-myshlennostistroitelnykh materialov [Toolkit for calculating emissions from fugitive sources in the building materials industry], Novorossiysk: ZAO «NIPIOTSTROM», 2000, 38 p. [In Russ].
19. Rukovodstvo po otsenke riska dlya zdorovya naseleniya pri vozdeystvii khimicheskikh veshchestv, zagryaznyayushchikh okruzhayushchuyu sredu: R 2.1.10.1920-04 [Guidelines for assessing the risk to public health from exposure to chemicals polluting the environment: R 2.1.10.1920-04], Moscow, Federal'nyy tsentr gossanepidnadzora Minzdrava Rossii, 2004, 144 p. [In Russ].
20. Kompleksnaya gigienicheskaya otsenka stepeni napryazhennosti mediko-ekologicheskoy situatsii razlichnykh territoriy, obuslovlennoy zagryazneniem toksikantami sredy obitaniya naseleniya : metodicheskie rekomendatsii [Comprehensive hygienic assessment of the degree of tension of the medical and environmental situation in various territories due to toxicants contaminating the population's environment: guidelines No. 2510 / 5716-97-32], Moscow, Federal'nyy tsentr gossanepidnadzora Minzdrava Rossii, 2001, 41 p. [In Russ].
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Майорова Людмила Петровна1 - д-р хим. наук, доцент, зав. кафедрой, e-mail: [email protected], Черенцова Анна Александровна1 - канд. биол. наук, доцент, Крупская Людмила Тимофеевна1,2 - д-р биол. наук, профессор, главный научный сотрудник, Голубев Дмитрий Андреевич1,2 - канд. техн. наук, старший преподаватель, старший научный сотрудник, Колобанов Константин Александрович1,1 - аспирант, младший научный сотрудник,
1 Тихоокеанский государственный университет,
2 Дальневосточный научно-исследовательский институт лесного хозяйства.
Для контактов: Майорова Л.П., e-mail: [email protected].
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
L.P. Mayorova1, Dr. Sci. (Chem.), Assistant Professor, Head of Chair, e-mail: [email protected], A.A. Cherentsova1, Cand. Sci. (Biol.), Assistant Professor, L.T. Krupskaya1,2, Dr. Sci. (Biol.), Professor, Chief Researcher, D.A. Golubev1,1, Cand. Sci. (Eng.), Senior Lecturer, Senior Researcher,
K.A. Kolobanov1,2, Graduate Student, Junior Researcher,
1 Pacific National University, 680035, Khabarovsk, Russia,
2 Far Eastern Research Institute of Forestry, 680020, Khabarovsk, Russia. Corresponding author: L.P. Mayorova, e-mail: [email protected].
Получена редакцией 30.01.2020; получена после рецензии 18.05.2020; принята к печати 10.12.2020. Received by the editors 30.01.2020; received after the review 18.05.2020; accepted for printing 10.12.2020.
