CC BY
16
УДК 504.05(571.621)
ВЛИЯНИЕ РАЗРАБОТКИ ОЛОВЯННО-ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ НА СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДАХ (НА ПРИМЕРЕ Р. ЛЕВЫЙ ХИНГАН)
М.В. Горюхин
Институт комплексного анализа региональных проблем ДВО РАН, г. Биробиджан
Добыча минеральных ресурсов сопровождается существенным нарушением всех компонентов природной среды. В данной работе на примере р. Левый Хинган Еврейской автономной области анализируется проблема влияния горнодобывающего предприятия на изменение концентрации тяжелых металлов в природных водах.
Обеспеченность природными ресурсами Дальнего Востока (ДВ) России уникальна. На территории региона выявлено около 80 видов самого разнообразного минерального сырья от руд благородных металлов до строительных материалов и минеральных вод. По добыче ряда полезных ископаемых (олово, полиметаллы, бор, плавиковый шпат, брусит и благородные металлы — золото, серебро, платина) он к началу 90-х гг. ХХ столетия занимал ведущее место в стране. Одной из отраслей хозяйственной специализации ДВ является цветная металлургия. Наибольшую роль в данной отрасли играет оловодобывающая, свинцово-цинковая (полиметаллическая), вольфрамовая, медная промышленность, а также добыча драгоценных металлов [1].
Извлечение и переработка руд цветных и благородных металлов сопровождается существенным нарушением всех компонентов природной среды: рельефа, почвенного и растительного покрова, поверхностного и подземного стока, растительного и животного мира, пылевого загрязнения атмосферы и др. Завершение эксплуатации горнопромышленных объектов не означает прекращения их воздействия на окружающую среду; оно продолжается в результате процессов гипергенной переработки рудных минералов, вскрытых горными выработками, накопленных в отвалах и хвостохранилищах [2,3].
Исследования экологических последствий разработки полезных ископаемых на территории ДВ проводятся многими исследователями. При этом особое внимание уделяется анализу загрязнения объектов окружающей природной среды тяжелыми металлами (ТМ) в крупных горнодобывающих районах, в частности Хабаровского и Приморского краев [1-4].
Один из районов добычи оловянных руд расположен на северо-западе Облученского района Еврейской автономной области (ЕАО); здесь разрабатывалось Хинганс-кое месторождение олова (Хинганский ГОК). Данных о влиянии разработки этого месторождения на объекты окружающей среды крайне мало. Поэтому изучение процессов выделения ТМ в окружающую среду из отвалов пустых пород, хвостохранилищ, а также с территории открытых горных выработок представляется достаточно интересным и актуальным.
Целью работы является изучение процессов выноса ТМ с территории Хинганского месторождения олова в
объекты окружающей природной среды, на примере р. Лев. Хинган. Для этого необходимо проанализировать динамику загрязнения ТМ (железо, свинец, медь, цинк) поверхностных вод в фоновом и контрольном створах и провести сравнительный анализ полученных результатов с данными по основным оловянным и олово-полиметаллическим горнорудным районам ДВ.
Хинганский ГОК компактно располагался на южной окраине пос. Хинганск, на левобережье р. Лев. Хинган. Два хвостохранилища размещены в долине руч. Малиновый, еще одно - в долине р. Лев. Хинган и отделено от него автомобильной дорогой. Месторождение с трех сторон окружено водотоками, самым крупным из которых является р. Левый Хинган (рис. 1).
Главным рудным минералом является касситерит ^п02), сопутствующими - соединения свинца, цинка, меди, железа, которые представлены в виде сульфидов: галенит (PbS), сфалерит (2^), халькопирит (CuFeS2) и борнит (Cu5FeS4), арсенопирит (FeAsS), а также пирит (FeS). Количество касситерита выше, чем суммарные количества сульфидов; халькопирита значительно меньше, чем сфалерита и галенита, в срастании с которыми он находится. Сульфиды железа в рудах месторождений района редки [5]. Если выразить содержание сульфидов свинца, меди и цинка по отношению к олову, количество которого в руде составляет 0,7 % [6], то получиться следующее соотношение Sn:Pb:Cu:Zn = 1:0,17:0,07:0,24.
п. ХИНГАНСК
месторождения олова и пос. Хинганск
Рис. 2. Содержание железа в воде р. Лев. Хинган, в контрольном створе, мг/дм3
Мониторинг экологического состояния р. Лев. Хинган в контрольном створе показывает [7-12], что воды загрязнены такими ТМ как медь, цинк, свинец и железо. Уровень загрязнения не постоянен и меняется год от года, и для различных элементов прослеживаются разные зависимости. Так, для железа можно выделить два периода: первый - (с высоким содержанием) 1997-1998 гг., второй - после 1998 г., когда наблюдается значительное снижение его содержание в воде (рис. 2). При этом отдельные годы, например в 2004 г., уровень содержания железа падает до среднефоновых значений (0,15 мг/дм3).
Содержание свинца значительно меняется по времени, можно выделить два периода. Первый 1997-2000 гг., когда наблюдалось постепенное уменьшение содержания свинца в воде (рис. 3), и второй - после 2001 г., когда наблюдается относительная стабилизация и его концентрация незначительно меняется в пределах 0,01-0,014 мг/дм3.
Содержание меди в воде реки изменяется от полного отсутствия до величин в 0,02-0,10 мг/см3 (рис. 4). Большинство показателей лежит в интервале от 0,002 до 0,005 мг/см3.
Резкий скачок содержания меди в 2005 г. предположительно можно объяснить залповым сбросом загрязненных вод в реку.
Содержание цинка испытывает заметные колебания. После 1998 г. проявляется тенденция к снижению, которую можно разделить на 2 этапа. Первый - 1999-2002 гг., когда его содержание находилось в пределе от 0,026 до 0,028 мг/см3, второй - 2003-2006 гг., с большим разбросом значений (0,011-0,019 мг/см3) и незначительным повышением концентраций (рис. 5).
Для выявления возможного влияния Хинганского ГОКа на загрязнение ТМ объектов окружающей природной среды было проанализировано их содержание в фоновом и контрольном створах и получены следую-
Рис. 3. Содержание свинца в воде р. Лев. Хинган, в контрольном створе, мг/дм3
щие закономерности:
1) количество железа в контрольном створе незначительно ниже фонового, но в 2003 г. наблюдалось резкое превышение фоновых показателей в два с лишним раза (рис. 6а).
2) Содержание меди в контрольном створе выше или равно фоновым показателям (проявляя тенденцию к превышению значений фонового створа), за исключением 2003 г., когда ее концентрация в контрольном створе упала почти в 3 раза по сравнению с фоновым (рис. 6б).
3) Содержание свинца в контрольном створе меньше чем в фоновом, кроме 2004 г., когда его содержание выросло в 1,25 раза (рис. 7а), хотя для выявления закономерностей по свинцу данных явно недостаточно. Следует отметить, что для фонового створа характерно превышение ПДК по свинцу более чем в 1,5 раза.
4) Содержание цинка в контрольном фоне выше чем в фоновом (рис. 7б), в 2002 г. оно было больше в 3,5 раза, в остальные годы его величина была небольшой, проявляя при этом тенденцию к превышению содержаний в контрольном створе над фоновыми.
Таким образом, влияние комбината выражается в повышенных содержаниях в воде р. Лев Хинган меди, цинка и свинца и железа (в отдельные годы).
Для объяснения процессов поступления ТМ в р. Лев. Хинган нами рассмотрены закономерности техногенного окисления сульфидов ТМ, изученных на примере месторождений крупных рудных районов ДВ [2-4].
Последствия процесса техногенеза проявляются в том, что в результате производственной деятельности границы зоны гипергенеза на оловорудных месторождениях значительно расширяются, а факторы, влияющие на скорость окислительных процессов, в значительной степени усиливаются. Поэтому техногенное окисление можно рассматривать как природный процесс химического вы-
О 052
1
Ш
1 щ ш 0,0180
щ % 1 ш. Г5 Щ I
I 1 1 ш I 11 Ь 1
1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 гол
Рис.4. Содержание меди в воде р. Лев. Хинган, Рис. 5. Содержание цинка в в воде р. Лев. Хинган,
в контрольном створе, мг/дм3 в контрольном створе, мг/см3
2002 2003 2004 2005 год 2002 2003 2004 2005 год
Рис. 6. Соотношение железа (а) и меди (б) в фоновом и контрольных створах, в единицах ПДК
ветривания, который в естественных условиях, как правило, протекает длительно и малозаметно.
Техногенное окисление на оловорудных месторождениях Дальнего Востока протекает в строго определенном направлении. Первичными продуктами окисления сульфидов, которые в значительном количестве отмечаются на всех рудопроявлениях, являются легко растворимые в воде сульфаты меди и железа, а также серная кислота. Химические реакции в техногенной зоне протекают достаточно быстро и проявляются в резких формах. Наиболее активно происходят гипергенные изменения руд и вмещающих пород, их химическое разрушение опережает механическое.
Цинк и свинец более подвижные элементы, чем медь в зоне гипергенеза - техногенеза, а поэтому они либо выносятся, либо концентрируются в гидроксидах железа. На оловорудных месторождения в рудничных водах происходит интенсивная концентрация Fe, а на медно-оловянных - Си и 2п.
В нашем случае на территории Хинганского ГОКа наблюдается вынос цинка, меди и, по-видимому, свинца, что, в общем, подтверждает выявленные закономерности в крупных горнорудных районах ДВ.
Гидрохимическое рассеяние сопровождается неизбежно биохимическим захватом ТМ из почвенных вод растениями, а также поступлением их по трофическим цепям в организм человека и животных.
Большинство рудных элементов в том числе и ТМ, токсичны. Они могут вызвать ОРЗ, бронхиты, кариес зубов, заболевания желудка, печени, почек, кожи, сердца, нервной системы; изменять состав крови [4]. Из исследованных нами ТМ наиболее токсичными являются цинк и медь.
Поэтому необходимо проведение дальнейших исследований влияния Хинганского ГОКа на качество вод в р. -Лев. Хинган для разработки системы контроля качества и уменьшения загрязнения поверхностных водотоков.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Бакулин Ю.И., Буряк В.А., Галичанин Е.Н. и др. Основные проблемы изучения и добычи минерального сырья Дальневосточного экономического района. Минерально-сырьевой комплекс ДВЭР на рубеже веков. Хабаровск: Изд-во ДВИМСа, 1999. 214 с.
2. Елпатьевский П.В. Гидрохимические потоки, продуцируемые сульфидизированными техногенными ли-тоаккомуляциями // География и природные ресурсы. №> 3. 2003. С. 26-34.
3. Зверева В.П., Зарубина Н.В. Горнопромышленная техногенная система Дальнегорского района Дальнего Востока и ее воздействие на экосферу // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. №> 6. 2008. С. 500-505.
Рис. 7. Содержание свинца (а) и цинка (б) в фоновом и контрольных створах, в единицах ПДК
4. Зверева В.П. Экологические последствия техногене-за на оловорудных месторождениях Дальнего Востока // Рудные месторождения континентальных окраин [электронный ресурс] http://fegi.ru/FEGI/sbomik2/ аП13/аП13.Йт
5. Некоторые особенности вещественного состава руд Хинганского месторождения олова / Коростелев П.Г., Семеняк Б.И., Демашов С.Б., Кокорин А.М., Кокори-на Д.К., Недашковский А.П., Синяков Е.Я. // Рудные месторождения континентальных окраин [электронный ресурс] http://www.fegi.ru/FEGI/sbornik2/art10/ art10.htm.
6. Отчет о научно-исследовательской работе «Исследования технологии обогатимости руд на Хинганской фабрике» этап 2 ««Внедрение мероприятий по повышению планового извлечения олова и улучшения работы циклов измельчения и обогащения. Промышленные испытания и внедрение столов СКО-15». Новосибирск, 1975. 51 с.
7. Доклад «О состоянии окружающей природной среды Еврейской автономной области в 2000 году» Государственный комитет по охране окружающей среды Еврейской автономной области. Биробиджан, 2001. 122 с.
8. Доклад «О состоянии окружающей природной среды Еврейской автономной области ЕАО в 2002 году. Государственный комитет по охране окружающей среды Еврейской автономной области. Биробиджан, 2003. 80 с.
9. Информационный бюллетень «О состоянии поверхностных водных объектов, водохозяйственных систем и сооружений на территории Еврейской автономной области за 2003 год». Министерство природных ресурсов Российской Федерации Управление природных ресурсов и охраны окружающей среды МПР России по Еврейской автономной области. Биробиджан, 2004. 136 с.
10. Доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Еврейской АО в 2005 году». Федеральная служба по надзору в сфере природопользования по Еврейской АО. Биробиджан, 2006. 43 с.
11. Информационный бюллетень «О состоянии поверхностных водных объектов, водохозяйственных систем и сооружений на территории Еврейской автономной области за 2005 год». Федеральное агентство водных ресурсов Амурское бассейновое водное управление. Отдел водных ресурсов по Еврейской АО. Биробиджан, 2006. 139 с.
12. Информационный бюллетень «О состоянии поверхностных водных объектов, водохозяйственных систем и сооружений на территории Еврейской автономной области за 2006 год». Федеральное агентство водных ресурсов. Амурское бассейновое водное управление. Отдел водных ресурсов по Еврейской АО. Биробиджан, 2007. 121 с.
The extraction of mineral resources is accompanied by a significant violation of all the environmental components. The problem of mining enterprises affect on heavy metals change of concentration in natural waters, on the example of the Left Khingan River (Jewish Autonomous Region) is analyzed in this paper.
