CC BY
7ӘОЖ 57.043
МРНТИ 87.15.21
DOI 10.56525/COFH7136
ҚОШҚАР-АТА УЛЫ КӨЛІ БЕТІНІҢ
БУЛАНУЫНЫҢ АЛДЫН АЛУ
НУРБАЕВА Ф.К.
Ш. Есенов атындағы Каспий технологиялар
және инжиниринг университеті
Ақтау, Қазақстан
E-mail:[email protected]
Аңдатпа. Бірнеше жылдар бойында табиғи ағынсыз құлама «Қошқар ата» қалдықтар қоймасы ХГМЗ (химиялық-гидрометаллургиялық зауыт) және КҚЗ-ның (күкірт қышқылы зауыты) химия-тауметаллургиялық өндіріс өнімдерін жинақтау, тасымалданатын қатты қалдықтарды сақтау, кейін буға айналдырылатын теңіз суын, «қышқыл суды» (жоғарғы шағын аудандардың шаруашылық-тұрмыстық қажетіндегі тазартылмаған ағын суы) қабылдау көзі ретінде пайдаланылып келді. Қоршаған ортаға мұндай зиян көздерінің техногенді әсері, экологиялық қаупі жерасты суларының ластануы және күшті токсинді әсері бар тығыз тұздар мен зиянды заттардың теңізге түсу мүмкіндігі (теңіз су сақтағыш кеңістікпен және аудан кешендерімен гидравликалық байланыста), жел эрозиясынан жағажайлардың шаңдатуынан «Қошқар ата» қалдықтар қоймасын сақтап қалу, су айнасы бетінің төмендеуі, бұл жағалаудың жалаңаштануына әкеліп соғу нәтижесінде қалдықтар қоймасы радиоактивті батпаққа айналу факторларымен анықталады. «Қошқар ата» қалдықтар қоймасының су айнасы бетінен булануды болдырмау үшін бағытталатын шаралар мен зерттеулер, мұнымен қатар жалаңаштанған жағалауларды «батпақты» қалдықтардан тазарту, жерді қайта құнарландыру кезек күттірмейтін мәселелер қатарында саналады. «Қошқар ата» қалдықтар қоймасы мәселесін тиімді шешу жолында тұнба тоғаннан судың булануын азайту, жағалау маңын қайта құнарландыру тәрізді түрлі өңделген әдіс-тәсілдер көп жылдар бойы ұсынылды, бірақ та «Қошқар ата» қалдықтар қоймасының алқабының кеңдігіне байланысты бұл сұрақтың шешімі табылды деп айту әлі ерте. Зерттеулер қалдық қоймасының су бетінің төмендеуі су қоймасына табиғи факторлар кешенінің бірлескен әсерінен болатынын анықтады. Бұл факторларға күшті жел (ауаның атмосфералық қабаттарының қозғалысы), судың температурасы, суда кейбір заттардың болуы (минералды текті тұздардан басқа) жатады. Қалай болғанда да қалдық қоймасының бетіндегі судың атмосфераға булануы, жағалық аймақтың таяздануы, құмдардың шығуы адам ағзасына кері әсерін тигізетін ұсақ шаңдардың пайда болуына себепші болады.
Түйінді сөздер: Қалдық қоймасы, радон ингаляциясы, улы тоған, гелиопонтон.
Кіріспе. «Қошқар ата» қалдықтар қоймасының су айнасы бетінен булануды болдырмау үшін бағытталатын шаралар мен зерттеулер, мұнымен қатар жалаңаштанған жағалауларды «батпақты» қалдықтардан тазарту, жерді қайта құнарландыру кезек күттірмейтін мәселелер қатарында саналады.
Қалдықтар қоймасының негізін радиоактивті қалдықтар құрайды. Қошқар ата қалдықтар қоймасында жалпы активтілігі 11000 Кюри құрайтын 105 млн тонна қалдықтар жинақталған. Қатты қалдықтар фосфогипс, фосфордан құралған шаңды зат ретінде көрініп, 226 Ra және U (1.5-3.1)* 10 Ки/кг-нан 70 мг/кг дейін тұрады /2/.
Қалдықтар қоймасындағы барлық қатты қалдықтар құрамының 50 % шаңды бөлігі заттардан тұрады және атмосфералық ауада құрғақ күйінде, тіпті шамалы желде де оңай таралады. Өткен жылдардағы бақылау мәліметтері бойынша, қалдықтардың жеткілікті сұйық фаза жағдайында да, күл сақтау орындарын сулап тұрғанда да, атмосфералық ауадағы шаң қалдықтар қоймасының маңында 0,5-1,0 мг/м³ құраған. Мұндай көрсеткіш Ақтау қаласында да байқалған.
Қошқар-Атаның қалдық қоймалары негізінен Ra-226 радиоактивті изотопының болуына байланысты радиоактивтіліктің жоғарылауымен сипатталады. Бұл изотоптың ыдырауы атмосфераға шығарылатын радон (Rn-222) түзеді, ыдырау кезінде бірнеше еншілес қысқа мерзімді өнімдерді құрайды. Радонның ингаляциясы қатерлі ісіктің дамуына ықпал етеді. Радонның бөліну қарқындылығы көптеген факторларға байланысты, мысалы, Ra-226 концентрациясы, қалдықтар мен ауа ылғалдылығы және т.б. [1,2]. Су қоймасының су деңгейінің апатты түрде төмендеуі жалғасуда, бұл болжауға болмайтын экологиялық зардаптарға әкелуі және Маңғыстау облысы үшін экологиялық апатқа айналуы мүмкін.
Бұл зерттеулердің өзектілігі тұндырғыш «улы» тоғанның бетінен судың булануын азайту технологиясын әзірлеу болып табылады, бұл аймақтың экологиялық жағдайын нашарлататын құрғақ жағажайлардың көлемін азайтуға мүмкіндік береді. Тапсырма қиын, өйткені тұнба тоғанының беті ондаған шаршы шақырымды құрайды, бұл игеруді іс жүзінде жүзеге асыру әдісін таңдауды қиындатады.
Әдеби-патенттік ізденіс жүргізу барысында үлкен жер бетінен су шығынын азайтудың тиімді жолдары табылмады, бұл біздің Республикада мұндай мәселемен ешкім айналыспағанын, көршілес елдерде мұндай жұмыстардың жоқтығын көрсетеді.
Материалдар мен зерттеу әдістері. Қошқар-Атаның қалдық қоймалары негізінен Ra-226 радиоактивті изотопының болуына байланысты радиоактивтіліктің жоғарылауымен сипатталады. Бұл изотоптың ыдырауы атмосфераға шығарылатын радон (Rn-222) түзеді, ыдырау кезінде бірнеше еншілес қысқа мерзімді өнімдерді құрайды. Радонның ингаляциясы қатерлі ісіктің дамуына ықпал етеді. Радонның бөліну қарқындылығы көптеген факторларға байланысты, мысалы, Ra-226 концентрациясы, қалдықтар мен ауа ылғалдылығы және т.б. [1,2]. Су қоймасының су деңгейінің апатты түрде төмендеуі жалғасуда, бұл болжауға болмайтын экологиялық зардаптарға әкелуі және Маңғыстау облысы үшін экологиялық апатқа айналуы мүмкін.
Бұл зерттеулердің өзектілігі тұндырғыш «улы» тоғанның бетінен судың булануын азайту технологиясын әзірлеу болып табылады, бұл аймақтың экологиялық жағдайын нашарлататын құрғақ жағажайлардың көлемін азайтуға мүмкіндік береді. Тапсырма қиын, өйткені тұнба тоғанының беті ондаған шаршы шақырымды құрайды, бұл игеруді іс жүзінде жүзеге асыру әдісін таңдауды қиындатады.
Әдеби-патенттік ізденіс жүргізу барысында үлкен жер бетінен су шығынын азайтудың тиімді жолдары табылмады, бұл біздің Республикада мұндай мәселемен ешкім айналыспағанын, көршілес елдерде мұндай жұмыстардың жоқтығын көрсетеді.
Улы су қоймалары мен қалдық қоймаларының су қоймаларының бетінен булануды азайту әдістері мен жолдарын талдадық. «Қазмеханобр» МӨЭҒӨБ ЕМК (мемлекеттік өнеркәсіптік экология ғылыми-өндірістік бірлестігі еншілес мемлекеттік кәсіпорын) әзірлеген «Қошқар-Ата қалдық қоймасының тұндырғышынан су шығынын азайту әдісі» қызығушылық тудырды [2]. Осы әдістің артықшылықтары мен кемшіліктерін егжей-тегжейлі зерделеу және талдау негізінде жаңа «Су беттерінің булануын болдырмау әдісі» әзірленді, оған сәйкес ҚР ҰЗМИ-де өнертабысқа алдын ала патент алынды [3].
Ұсынылып отырған балама күн энергиясын пайдалану есебінен «парниктік эффект» қолданады, бұл Маңғыстау облысының құрғақ ыстық климаты үшін табиғи.
Құрылымдық серпімді күн лайнері «гелиопонтон» олардың арасында жабық ауа саңылауы бар екі қабат полиэтилен пленкасынан жасалған. Сонымен қатар, жоғарғы беті ПВХ пленкасынан мөлдір, ал төменгі жағы жоғары сіңіру дәрежесі бар қараңғы полиэтилен пленкасынан жасалған.
Мәселе мынада: төменгі қараңғы бет күн энергиясының жылуын жинақтап, күн қабылдағыш қызметін атқарса, жоғарғы жағы жарық өткізетін бет болып табылады және сонымен бірге қоршаған ортаға жылу шығынын азайтады. Бұл Казмеханобр әдісі бойынша жылытқыштарды пайдаланудан бас тартуға мүмкіндік береді, оның жұмысы электр энергиясын айтарлықтай тұтынуды қажет етеді. Сонымен бірге АС-8 мұнайы болған жағдайда қойма бетіндегі улы судың булануын азайтудың нәтижесі даусыз. Осыған байланысты, бұл әдіс, дәлірек айтсақ, АС-8 мұнайы, гелиопонттар арасындағы аумақтарды толтыру үшін экономикалық тұрғыдан да, булануға қарсы гелиоквердің тұтастығын қамтамасыз ету тұрғысынан да қолданылады. Дизайн қарапайым: бұл үшін пайдаланылған пластикалық құбырлардан оңай тасымалданатын понтондар пайдаланылады, гелий төсеніштері мөлдір жоғарғы және күңгірт асты пленкалармен жабылған. Понтондар шеңбер түрінде жасалған. «Тарау» мүмкіндігін жою үшін олар біріктіруші элементтердің көмегімен бір-біріне бекітіледі, ал «жауын-шашынды» ағызу және шаңды жуу үшін «ниппель» типті клапандар қарастырылған.
«Гелиопонтондар» алып жатқан аймақ қозғалтқыш майының төгілуін қажет етпейді, өйткені бұл жағдайда ешқандай булану туралы айтуға болмайды. «Күн понтондарының» қосылымдары арасындағы бөлімдерді ғана толтыру қалады.
Неғұрлым үнемді икемді әдісті әзірлеу үшін біз алынған алдын ала патентке өзгерістер енгіздік, оның мәні «тоған» аймағын ескере отырып, осындай көп мөлшердегі күн жабындарын өндіруге кететін шығындарды азайту үшін. (33 км2), біз қысқыштармен қатты бекіту мүмкіндігімен серпімді сымнан жасалған ұзартылған (1-1,5 м-ге дейін) байланыстырушы элементтерді пайдалану есебінен жабындар арасындағы қашықтықты арттыруды ұсындық.
Бұл мұнайдың «төгілу» алаңын 40%-ға дейін ұлғайтуға мүмкіндік береді, бұл табиғи түрде жабындардың санын және оларды өндіру құнын азайтады.
Қошқар-Ата қалдық қоймасының қоршаған ортаға теріс әсерін болдырмау жөніндегі іс-шаралар кешенін жедел әзірлеу қажеттілігі үшін улы су қоймасының су балансы көрсеткіштерінің негізгі ережелері талданып, анықталды. Қалдық қоймаларының ағымдағы жағдайын талдау улы қалдықтар қоймасының деңгейін «шаңды» жағажайларды су басуды қамтамасыз ететін 270,00 м оңтайлы деңгейге дейін көтеру немесе азайту бойынша шаралар кешенін қабылдау қалдықтарды тұндыру тоғанынан булануға кететін су шығыны қажеттілігін көрсетеді [4]. Қалдық қоймасының «тоғанында» сыртқы ауа температурасы 28-30°С және 70% ылғалдылық кезінде буланған ылғалдың мөлшері сағатына 200 г/м2 болатыны анықталды.
Зерттеу нәтижелері. Температураның тек 1°С жоғарылауы, басқа да өзгермеген жағдайда, ылғалдың булану процесін 10 есеге арттыратыны белгілі. Осыған байланысты улы сулардың бетінен минималды булану жағдайына жету үшін сыртқы ауа температурасы су температурасынан 1-3°С жоғары болуы қажет. Булану тоғандары үшін келесі параметрлер белгіленген: ауа температурасы 28-30°С, су температурасы 25-28°С, ауаның салыстырмалы ылғалдылығы 65-70%.
Қошқар-Ата қалдық қоймасының су беті үшін су балансының теңдеуі дұрыс:
, (1)
мұндағы: V – t уақытындағы резервуардың көлемі; Ub (t) - уақыт бірлігіне судың түсуі; Eb (t) - уақыт бірлігінде жоғалған көрінетін булану қабаты (Eb = E - P); Е – булану; P - жауын-шашын; S (t) - су қоймасының бетінің ауданы.
Зерттеудің сәттілігі су балансының құрамдас бөліктерін анықтаудың дәлдігіне (әдісіне) де, олардың өзгеру себептерін анықтауға, судың түсуіне, су қоймасының ауданына және су қоймасындағы су деңгейі аспаппен өлшенеді және тек булану есептеледі.
Булану туралы жеткіліксіз білім су балансының теңдеулерін пайдалану кезінде ең үлкен белгісіздікке әкеледі.
Бұл алаптың су балансындағы жауын-шашын мөлшері буланудың 20% аспайды және аспаппен өлшенеді. Буланудың аспаптық өзгеруі үлкен қиындықтармен байланысты, сондықтан, әдетте ол есептеледі.
Қорытынды. Лабораториялық, тәжірибелік және өнеркәсіптік зерттеулердің негізінде булануды азайту және улы бетінде қорғаныс қабатын құру, қалдықтардың қоршаған ортаға техногендік әсерін барынша азайту және жақсарту үшін әзірленген шешімдерді қолдану бойынша келесі қорытындылар жасауға болады. Қалдық аймағының өсімдіктерінде Cr, Al, Ca, Mg, Na сияқты элементтердің суда еритін формаларының мөлшері топырақ үлгілеріне қарағанда әлдеқайда жоғары екендігі көрсетілген. Улы ылғалдың булануын тұрақтандырудың әртүрлі әдістеріне салыстырмалы талдау жүргізілді, нәтижесінде табиғи ортаға қауіп төндірмейтін қалдықтарды осы мақсаттарға пайдалану мүмкіндігі анықталды. Қалдықтарды рекультивациялау тәжірибесін талдау скринингтік қабат үшін ара әктас қалдықтарынан полимер-цемент қоспасын қолдану, АС-8 мұнайы мен гелиопонттар арасындағы аумақтарды толтыру арқылы мұндай жағдайларда шығындарды азайтуға болатынын көрсетті.
ӘДЕБИЕТТЕР
[1]. Review on Methods of Hydro-Mechanical Coupled Modeling for Long-term Evolution of the Natural Barriers Chae-Soon Choi1, Yong-Ki Lee1,, Sehyeok Park2, Kyung-Woo Park1 Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology Vol. No. - P. 3-3 DOI : https://doi.org/10.7733/jnfcwt.2022.033
[2]. ГОСТ 17.4.4.02-84. Химиялық талдау үшін топырақ сынамасын алу.
[3]. Проблемы загрязнения поверхностных вод Южно-Казахстанской области. Джолдасбаева А.М. Научный журнал «Вестник КазНУ», Серия географическая, Алматы, №2(41) 2015, 324-328 с.
[4]. Жиембаев Ж.С. Современные принципы энергосбережения на основе концепции «Зеленого офиса» Научный журнал «Вестник КазНУ», Серия экологическая, Алматы, №2(41) 2015, 330-337 с.
[5]. Қоршаған ортадағы химиялық заттарды анықтаудың заманауи әдістері «Ғылыми жұмыс пен оқу қызметіндегі өзекті мәселелер» халықаралық ғылыми-практикалық конференция. Хантурина Г.Р., Сембаев Ж.Х., Сейтқасымова Г.Ж., Федорова И.А., 2014. – 9-бөлім. – 147–149 б.
[6]. Integrated multivariate approach of ecological and ecotoxicological parameters in coastal environmental monitoring studies. Ecological Indicators., Luis R. Vieiraa.B, Fernando Morgadoc, António J.A. Nogueirac, Amadeu M.V.M. Soaresc, Lúcia Guilherminoa,. № 95, 2018. - Р. 1128-1142.
[7]. Effects and risks of coastal groundwater salinization on heavy metal distribution. Xiaohu Weng, Jian Lu, Jun Wu, Yicheng Lin, Yongming Luo. Tot. Environmental Science. – 652. – 2019. - Р. 267-277.
[8].. Threats to sustainable development due to increase of greenhouse gas emissions in a key sector Aitkazina, M.A., Nurmaganbet, E., Syrlybekkyzy, S., Zhidebayeva, A.E., Aubakirov, M.Z. Journal of Security and Sustainability Issues, 2019, 9 (1), - P. 227–240.
REFERENCES
[1]. Review on Methods of Hydro-Mechanical Coupled Modeling for Long-term Evolution of the Natural Barriers Chae-Soon Choi1, Yong-Ki Lee1,, Sehyeok Park2, Kyung-Woo Park1 Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology Vol. No. - P. 3-3 DOI : https://doi.org/10.7733/jnfcwt.2022.033 [in English]
[2]. GOST 17.4.4.02-84. Soil sampling for chemical analysis.[in Kazakh]
[3]. The problem of surface water pollution in South Kazakhstan region. Zoldasbaeva A.M. Scientific journal "Vestnik KazNU", Geographical series, Almaty, No. 2(41) 2015, p. 324-328. [in Russian]
[4]. Modern principles of energy saving based on the concept of "Green Office" Scientific journal "Bulletin of KazNU", Ecological Series, Almaty, No. 2 (41) 2015, pp. 330-337. Zhiembaev Zh.S.[in Russian]
[5]. Modern methods of detection of chemical substances in the environment "Current issues in scientific work and educational activity" international scientific and practical conference. Khanturina G.R., Sembaev Zh.Kh., Seitkasymova G.Zh., Fedorova I.A., 2014. - Part 9. - p. 147-149. [in Kazakh]
[6]. Integrated multivariate approach of ecological and ecotoxicological parameters in coastal environmental monitoring studies. Ecological Indicators., Luis R. Vieiraa.B, Fernando Morgadoc, António J.A. Nogueirac, Amadeu M.V.M. Soaresc, Lúcia Guilherminoa,. № 95, 2018. - Р. 1128-1142.[in English]
[7]. Effects and risks of coastal groundwater salinization on heavy metal distribution. Xiaohu Weng, Jian Lu, Jun Wu, Yicheng Lin, Yongming Luo. Tot. Environmental Science. – 652. – 2019. - Р. 267-277. .[in English]
[8]. Threats to sustainable development due to increase of greenhouse gas emissions in a key sector Aitkazina, M.A., Nurmaganbet, E., Syrlybekkyzy, S., Zhidebayeva, A.E., Aubakirov, M.Z. Journal of Security and Sustainability Issues, 2019, 9 (1), - P. 227–240. .[in English]
Нурбаева Фарида Куантхановна
кандидат технических наук, ассоцированный профессор,
Каспийский университет технологии и инжиниринга им. Ш. Есенова, г. Актау, Казахстан
ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ИСПАРЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ОЗЕРА КОШКАР-АТА
Аннотация. Кошкар-атинское хранилище отходов, не имеющее естественного стока, на протяжении многих лет используется для сбора продуктов химического и металлургического производства ХМГЗ и СКЗ, для хранения транспортируемых твердых отходов, для хранения морской воды, которая затем превращается в пар, В качестве источника приема использовалась «кислая вода» (неочищенная проточная вода для хозяйственно-бытовых нужд верхних небольших районов). Техногенное воздействие таких источников ущерба окружающей среде, экологическая опасность заключается в загрязнении подземных вод и возможности поступления в море плотных солей и вредных веществ, обладающих сильным токсическим действием (в гидравлической связи с водохранилищем морской воды и районные комплексы), спасение свалки «Кошкар-ата» от запыления пляжей от ветровой эрозии, понижение поверхности водного зеркала, что приводит к оголению берегов, определяется факторами трансформации склад отходов в радиоактивное болото. К числу актуальных вопросов относятся мероприятия и исследования, направленные на предотвращение испарения с поверхности водного зеркала накопителя отходов «Кошкар-ата», а также очистка оголенных берегов от «болотных» отходов, повторное удобрение земель. Для эффективного решения проблемы накопителя отходов «Кошкар-ата» уже много лет предлагаются различные сложные методы, такие как снижение испарения воды из отстойника, повторное удобрение прибрежной территории, но за счет обширность полигона отходов «Кошкар-ата», говорить о том, что решение этой проблемы найдено, пока рано.
Исследованиями установлено, что уменьшение водного зеркала поверхности хвостохранилища происходит вследствие комбинированного воздействия на водоем комплекса природных факторов. К таким факторам относятся сильный ветер (движение атмосферных слоёв воздуха), температура воды, наличие в воде тех или иных веществ (помимо солей минерального происхождения). Во всяком случае, имеет место испарение воды с поверхности хвостохранилища в атмосферу, обмеление береговой зоны, и обнажение песков, что вызывает образование мелкодисперсной пыли, неблагоприятно влияющей на организм человека.
Ключевые слова: складирование отходов, ингаляция радона, токсичный водоем, гелиопонтон.
Nurbayeva Farida Kuantkhanovna
Candidate of technical sciences, associate professor,
Sh.Yessenov Caspian state university of technology and engineering, Аktau, Kazakhstan
PREVENTION OF EVAPORATION OF THE SURFACE OF LAKE KOSHKAR-ATA
Abstract. The Koshkar-Ata waste storage, which has no natural runoff, has been used for many years to collect chemical and metallurgical products, a chemical hydrometallurgical plant and a sulfuric acid plant, to store transported solid waste, to store seawater, which then turns into steam, "acidic water" (untreated running water) was used as a source of reception for household needs of the upper small areas). The technogenic impact of such sources of environmental damage, the ecological danger lies in the pollution of groundwater and the possibility of dense salts and harmful substances with a strong toxic effect entering the sea (in hydraulic connection with the seawater reservoir and district complexes), saving the Koshkar-Ata landfill from dusting beaches from wind erosion, lowering the surface of the water mirrors, which leads to the denudation of the shores, is determined by the factors of transformation of the waste warehouse into a radioactive swamp. Topical issues include measures and studies aimed at preventing evaporation from the surface of the water mirror of the Koshkar-Ata waste storage tank, as well as cleaning bare shores from "swamp" waste, re-fertilization of land. To effectively solve the problem of the Koshkar-Ata waste accumulator, various complex methods have been proposed for many years, such as reducing the evaporation of water from the sump, re-fertilizing the coastal territory, but due to the vastness of the Koshkar-Ata waste landfill, it is too early to say that a solution to this problem has been found.
Studies have established that a decrease in the water surface of the tailing dump occurs due to the combined impact of a complex of natural factors on the reservoir. These factors include a strong wind (movement of atmospheric layers of air), water temperature, the presence of certain substances in the water (in addition to salts of mineral origin). In any case, there is evaporation of water from the surface of the tailing dump into the atmosphere, shallowing of the coastal zone, and exposure of sands, which causes the formation of fine dust that adversely affects the human body.
Key words: waste storage, radon inhalation, toxic pond, heliopontoon.
