CC BY
135
© А.Г. Корнилов, С.Н. Колмыков, Е.В. Кичигин, Л.Ю. Гордеев,
2010
УДК 553.3:622:556.53:504(470.325)
А.Г. Корнилов, С.Н. Колмыков, Е.В. Кичигин,
Л.Ю. Гордеев
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВОЗДЕЙСТВИЯ ГОРНОДОБЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ КМА НА ЭКОЛОГИЧЕСКУЮ СИТУАЦИЮ РЕК БЕЛГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ
Предложена программа комплексного исследования поверхностных водных объектов, подверженных влиянию горнодобывающих предприятий. Приводятся результаты сопоставительного анализа на примере малых рек Белгородской области.
Ключевые слова: поверхностные воды, гидрохимия, гидроэкология, горнодобывающая промышленность.
ЖЭедущей отраслью хозяйства Бел--Л.# городской области является горнометаллургический комплекс, который базируется на месторождениях железных руд Курской магнитной аномалии (КМА). Крупнейшими горнодобывающими предприятиями являются ОАО «Лебединский ГОК» (ЛГОК), ОАО «Стойленский ГОК» (СГОК), Яковлев-ский рудник. Освоение железорудных месторождений с комплексом осушительных работ на карьерах и устройством значительных по объему технических водоемов, связанных с обогащением полезного ископаемого (хвостохра-нилища, шламонакопители), привело к серьезным изменениям в естественном водном балансе территорий площадью более 450 км2, смешению вод различных водоносных горизонтов, распространенных на данной территории, изменению качества поверхностных вод за счет сброса дренажных и сточных вод. Реками, на которые оказывают воздействие данные предприятия, являются Ворскла, Осколец, Чуфичка, Оскол.
При разработке проектной документации для действующих предприятий с учетом существующих нормативных документов (СП 11-102-97, СНиП 11-0296, СанПиН 4630-88, ОВОС, ООС), был разработан и апробирован методический подход по оценке экологической ситуации и воздействию горнодобывающих пред-приятий на реки, который предусматривают следующие этапы:
1) Формализация перечня природных и антропогенных факторов, обусловливающих гидрохимическую ситуацию в реках Белгородской области, качественная и, по возможности, количественная оценка этого вклада.
2) Оценка роли природных факторов в формировании гидрохимической ситуации (климатические, почвенные, литологические, биотические факторы).
3) Анализ вклада традиционных антропогенных источников в формирование гидрохимической ситуации (организованный сброс, диффузный сток с селитебно-промышленных и сельскохозяйственных территорий):
- анализ показателей гидрохимической ситуации постов наблюдений на участках водных объектов с разным типом антропогенной нагрузки;
- сравнительная характеристика результатов одновременных наблюдений на разнородных протяженных участках рек, в том числе с использованием показателей индикаторных экспресс-наблюдений;
- дифференциация селитебной и сельскохозяйственной нагрузки по водосборным речным бассейнам Белгородской области с разным типом совокупной антропогенной нагрузки (горнопромышленной, сельскохозяйственной, промышленной).
4) Пообъектные исследования рек, подверженных влиянию горнодобывающей промышленности: составление карты функционального зонирования исследуемого бассейна; разбиение реки на участки по мере качественного и количественного изменения поступающих в реку стоков, включая сброс сточных вод от коммунальных и промышленных объектов, а также диффузный сток с различных по характеру природно-антропоген-ных условий территорий; определение контрольных створов для выделенных участков реки; проведение гидрохимических и гидробиологических исследований в контрольных створах.
5) Сопоставительный анализ гидрохимической и гидроэкологической ситуации реки с учетом совокупного влияния горнопромышленного, селитебнопромышленного и сельскохозяйственного воздействия на водосборный бассейн и непосредственно на водный объект.
Одним из крупных предприятий, которое непосредственно оказывают влияние на экологическое состояние реки Ворскла, является Яковлевский рудник. Этот горнодобывающий комплекс базируется на богатых железных рудах
Яковлевского месторождения, добываемых шахтным способом. Откачиваемые шахтные воды хлоридного натриевого состава с минерализацией 3,3-3,9 г/л, со слабо щелочной средой, повышенной жесткостью (8,0-9,3 мг-экв/л) сбрасываются через пруд-отстойник в р. Вор/I 3
скла в количестве около 4 млн. м в год (0,13 м3/с).
Для периода межени (среднегодовой расход воды в р. Ворскла при 95 % обеспеченности составляет 0,12 м3/с), содержание всех наблюдаемых компонентов (кроме нитратов) после попадания шахтных вод в р. Ворскла увеличиваясь. Концентрация нитратов, напротив, снижается, впоследствии снова увеличивается вниз по течению реки. На примере нитратов можно предположить положительную роль шахтных вод Яковлевского рудника как разбавляющего агента по группе загрязняющих веществ сельскохозяйственного происхождения [1, 2]. Наибольшее влияние шахтные воды Яковлевского рудника оказывают на содержание хлоридов, натрия, брома, бора, фтора в р. Ворскла (рис. 1).
В целом р. Ворскла справляется с нагрузкой, которую оказывает Яковлев-ский рудник: концентрация соответствующих загрязняющих веществ не превышает ПДК р.х. либо у с. Кустовое (33 км после сброса), либо у с. Хотмыжск (68 км после сброса).
ОАО «Лебединский ГОК» производит добычу железных руд открытым способом. Предприятие сбрасывает производственные стоки и часть дренажных вод непосредственно в р. Оско-лец (среднегодовой расход воды при 95 % обеспеченности составляет 0,67 м3/с) в количестве порядка 10 млн. м3 в год (0,32 м3/с). Пример карты антропофунк-ционального зонирования водосборного бассейна представлен на рис. 2. Прове-
I ф 181,2 ПДК
□.Яхошею е. Кусто» о е с. К оз инка
ниже сброса С, Хотмыисск
1 - фтор (левая шкала), 2 — нитраты, 3 — хлориды, 4 — натрий, 5 — бор, б — средний многолетний расход воды, куб м/с. В объем сточный вод Яховлевского рудника ф концентрация загрязняющих веществ в сточных водах Яковлевского рудника
Рис. 1. Динамика содержания загрязняющих веществ по р. Ворсила
денные исследования гидрохимического состава воды показывают, что содержание всех загрязняющих веществ (кроме сухого остатка и сульфатов) после попадания сточных вод ЛГОКа в р. Осколец снижается (нефтепродукты - с 3,4 ПДК до 0,6 ПДК; железо - с 5 ПДК до 3 ПДК; марганец - с 3,5 ПДК до 2,5 ПДК; медь
- с 9 ПДК до 3 ПДК). Сухой остаток и сульфаты после сброса сточных вод увеличивается незначительно: в 1,07 и 1,03 раза соответственно. Ход изменения содержания загрязняющих веществ показан на рис. 3.
ОАО «Стойленский ГОК» производит добычу железных руд открытым способом. Предприятие сбрасывает дренажные воды хвостохранилища в р. Чуфичка (среднегодовой расход 0,13 м3/с), производственные воды в балку Волчий Лог, из которой они попадают в р. Чуфичка, в количестве порядка 3 млн. м3 в год (0,095 м3/с).
После сброса дренажных вод в устье Чуфички увеличивается концентрация следующих ингредиентов: жесткость
(2,2 раза), нефтепродукты (10,67 раза), силикаты (2,69 раза), минерализация (1,21 раза), сухой остаток (1,14 раза), кальций (3,19 раза), магний (1,37 раза), гидрокарбонаты (2,44 раза), нитраты (до сброса не обнаруживались, а после сброса - 2,5 мг/л), фосфаты (до сброса не обнаруживались, а после сброса - 0,86 мг/л). Уменьшается концентрация взвешенных веществ (3,48 раза), железа, азота аммонийного, К+Ка (69,83 раза), сульфатов (4,08 раза), хлоридов (3,33 раза), фторидов, цинка (7,14 раза), никеля (1,27 раза), стронция (1,15 раза).
Оскол (общая длина реки 472 км, из которых на область приходится 220 км, среднегодовой расход воды в г. Старый Оскол при 95 % обеспеченности составляет 3,52 м3/с) является рекой, которая наиболее сильно подвержена влиянию горнодобывающих предприятий Старооскольско-
Губкинского промышленного района, так как в конечном счете все сточные воды так или иначе попадают именно в нее. ЛГОК оказывает влияние посредством сброса сточных вод в р. Осколец, которая является правым притоком р. Оскол. СГОК сбрасывает свои воды в р. Чуфичка, которая также является правым притоком р. Оскол. ОАО «Оскольский электрометаллургический комбинат» сбрасывает сточные воды непосредственно в р. Оскол в районе с. Го-лофеевка. Вода из хвостохранилищ ЛГОКа и СГОКа фильтруется в подземные водоносные
реки
пруды
леса
сады
городские населенные пункты сельские населенные пункты сельскохозяйственные угодья
Условные обозначения
1 место сброса сточных вод ЖКХ г. Губкина
2 место сброса дренажных сточных вод ОАО "Лебединский ГОК"
3 место сброса сточных вод спиртзавода и завода кормовых дрожжей с. Песчанка
зоны различной антропогенной нагрузки на р. Осколец
— — границы зон антропогенной нагрузки на р. Осколец
[ : : ] территория ОАО "Лебединский ГОК"
Рис. 2. Функциональное зонирование бассейна реки Осколец
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
1-железо, 2- хлориды, 3- нитраты, 4 - марганец, 5 - нефтепродукты, 6- медь, 7 - средний многолетний расход воды £ концентрация загрязняющих веществ в сточных водах ЛГОКа Н объем сточных вод ЛГОКа
Рис. 3. Динамика содержания загрязняющих веществ по р. Осколец
горизонты и происходит ее разгрузка в р. Оскол (так называемый неорганизованный рассеянный выпуск в р. Оскол).
Проведенное исследование показывает, что содержание ряда загрязняющих веществ, таких как нефтепродукты, марганец, стронций, сульфаты, фториды цинк, по сравнению с их содержанием до зоны воздействия горнодобывающих предприятий (севернее г. Старый Оскол) увеличилось, а по некоторым веществам (взвешенные вещества, минерализация, сухой остаток, ХПК, железо, магний, хлориды) - снизилось (с. Яблоново, 14,8 км после последнего сброса) [2].
Стоит отметить неоднозначный характер влияния разнотипных горнодобывающих предприятий Белгородской области на гидроэкологическое состояние водных ресурсов.
Яковлевский рудник оказывает негативное влияние на р. Ворсклу по всем представленным компонентам (за исключением нитратов), которое просле-
живается на расстояние до 68 км после сброса сточных вод. По фтору это влияние заметно вплоть до пограничного створа в с. Козинка (102 км после сброса).
Влияние ОАО «Лебединский ГОК» на прилегающие малые реки (р. Осколец) имеет двойственный характер: с одной стороны - содержание почти всех загрязняющих веществ после сброса снижается, с другой - за счет снижения водности реки на 1/3 (с 2,18 м3/с в период ненарушенного стока 1933-1974 г.г. до 1,47 м3/с в период нарушенного стока в настоящее время), значительно уменьшилась само-очищающая способность Ос-кольца в отношении диффузного селитебного и сельскохозяйственного загрязняющего стока [1].
Воздействие, оказываемое комплексом горнодобывающих и металлургических предприятий Старооскольско-Губкинского промышленного района на р. Оскол, является разнонаправленным. Зона активного влияния прослеживается на расстоянии 15 км (с. Яблоново). Но гораздо более значимым фактором воздействия являются сопровождающие селитебно-промышленные стоки, образующиеся в местах расположения рабочей силы, что требует при проектировании новых горнорудных предприятий учитывать эффективность и обеспеченность мощностями очистных сооружений в местах дополнительного размещения рабочей силы и при необходимости проводить реконструкцию действующих и строительство новых биологических очистных сооружений.
Несмотря на высокую антропогенную нагрузку водные и околоводные экосистемы сохраняют свою структуру и функции. Качество воды, по совокупности биологических показателей, можно оценить по категории «умеренно загрязненные воды» (бэта-мезосапробный класс вод, что является фоновым со-
1. Колмыков, С.Н. Воздействие разработки Яковлевского месторождения на экологическое состояние реки Ворскла / С.Н. Колмыков, А.Г. Корнилов, Е.В. Кичигин // Вопросы осушения, горнопромышленной геологии и охраны недр, геомеханики, промышленной гидротехники, геоинформатики, экологии: Материалы девятого международного симпозиума. - Белгород, 21-25 мая 2007 г. - Белгород: ФГУП «ВИО-ГЕМ», 2007. - 431 с.
стоянием для Черноземья). Наблюдается обилие водной и околоводной растительности, фаунистическое разнообразие.
Разработанные методические подходы были реализованы в природоохранных проектах на ряде горнодобывающих предприятий КМА.
------------ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
2. Корнилов, А.Г. Оценка экологического ущерба водным объектам (на примере деятельности предприятий горнодобывающего комплекса КМА) // А.Г. Корнилов, А.Н. Петин, С.Н. Колмыков / Изменения состояния окружающей среды в странах содружества в условиях текущего изменения климата / Отв. ред. академик В.М. Котляков. - М.: Медиа-Пресс, 2008. - 232 с.
— Коротко об авторах --------------------------------------------------------------------
Корнилов А.Г. - доктор технических наук, профессор, ГОУ ВПО «Белгородский государственный университет», kornilov@bsu.edu.ru,
Колмыков С.Н. - кандидат географических наук, старший преподаватель, ГОУ ВПО «Белгородский государственный университет», kolmykov@bsu.edu.ru,
Кичигин Е.В. - кандидат геолого-минералогических наук, ГОУ ВПО «Белгородский государственный технологический университет имени В.Г. Шухова»,
Гордеев Л.Ю. - студент геолого-географического факультета Белгородского государственного университета.
