ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2015, том 464, № 3, с. 328-333
= ГЕОХИМИЯ
УДК 553.4:553.046
ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОБСТАНОВКИ В РАЙОНЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ТЫРНЫАУЗСКОГО ВОЛЬФРАМО-МОЛИБДЕНОВОГО КОМБИНАТА (КАБАРДИНО-БАЛКАРСКАЯ РЕСПУБЛИКА, СЕВЕРНЫЙ КАВКАЗ): ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ, ВЛИЯНИЕ НА СОСЕДНИЕ ТЕРРИТОРИИ И МЕРЫ ПО РЕАБИЛИТАЦИИ
© 2015 г. А. Г. Гурбанов, академик РАН О. А. Богатиков, С. Ф. Винокуров, Б. С. Карамурзов, В. М. Газеев, А. Б. Лексин, А. В. Шевченко, С. М. Долов, З. И. Дударов
Поступило 01.06.2015 г.
Геохимическими исследованиями поверхностных вод, почв сельскохозяйственных угодий, пастбищ, а также промышленных отходов Тырныаузского вольфрамо-молибденового комбината (ТВМК) установлены техногенные и природные источники загрязнения экосистемы. К 2014 г. воды р. Баксан при выходе на равнину загрязнены следующими элементами: ^ Мо, МЪ, и, Бе, $Ь, ЯЪ, Ы, Т1, Ве с превышением ПДК для питьевой воды в десятки и тысячу (Т1, Ве) раз. Эти воды опасны для орошения сельскохозяйственных угодий. Для снижения негативной нагрузки на экосистему предложено создать технологию переработки и утилизации техногенных отходов, а также построить очистные фильтры (ионообменные колонны различного типа) для водотоков, дренирующих карьеры ТВМК.
DOI: 10.7868/S086956521527016X
На территории деятельности Тырныаузского вольфрамо-молибденового комбината (ТВМК) проведен комплекс геохимических исследований, включающий всесторонний анализ современными аналитическими и приборными методами различных поверхностных вод, почв сельскохозяйственных угодий и пастбищ, захороненных промышленных отходов ТВМК, отвалов карьеров и шахт [1—4]. В результате обобщения полученных данных, с учетом геолого-геохимических и физико-географических особенностей этого района, установлены основные источники загрязнения природной среды, представленные двумя группами: техногенной и природной (табл. 1).
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии Российской Академии наук, Москва E-mail:gurbanov@igem.ru, lexin@igem.ru Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова, Нальчик
Первая группа включает: 1) отходы обогатительной фабрики, захороненные в двух хвостохранили-щах (№ 1 объемом 80 млн м3 и № 2 — 26 млн м3); 2) отвалы карьеров, в которых накоплено 252 млн вскрышных пород; 3) эоловое загрязнение большими облаками тонкодисперсной пыли, возникавшими при регулярных массовых взрывах на Высотном и Мукуланском карьерах в период их деятельности (до ноября 2001 г.). Облака поднимались на высоту до 1 км и разносились ветрами на большие расстояния; 4) поверхностные воды в "защитных" озерах хвостохранилищ и водотоки, дренирующие отвалы карьеров и шахт (рис. 1).
Вторая группа природных источников загрязнения представлена водотоками: 1) дренирующими базальные горизонты нижнеюрских конгломератов со спорадической И-ТЬ-минерализаци-ей; 2) вытекающими из эскарпа верхнеюрских (титон)-меловых известняков с известными целе-стиновыми (стронциевыми) рудопроявлениями (рис. 1).
Следовательно, выявленная совокупность техногенных и природных факторов обусловила вы-
о
42°50'
42°55'
43°00'
43°05'
43°10'
43°15'
43°20'
43°25'
43°30'
и
К К
м
>
н о К
а\
£
-;
43°40
с.ш.
43°35
43°30
43°25'
- 43°40'
- 43°35'
43°30'
43°25'
42°50' 42°55' 43°00' 43°05' 43°10' 43°15' 43°20' 43°25' в.д. 43°30'
▲ Места опробования воды
И
о
X
Л
и
О
о к
и
я
I
о
"Ч
Л
И
о §
к=
о
о $
я
о и
Рис. 1. Схема расположения мест опробования вод из р. Баксан, ее притоков и "защитных" озер хвостохранилища № 1. Приведены номера проб. На врезке увеличен масштаб района хвостохранилища № 1.
и> ы
чо
Таблица 1. Содержание (в мкг/л) элементов в "защитных" озерах в рядк водотоков района ТВМК по данным прецизионных (1СР-М8 и 1САР-6500) анализов
U) U)
о
Содержание в воде, мкг/л
Элемент ПДК мкг/л для питьевой воды, мкг/л Защитное малое озеро хво-стохранилища 2, пр. 44/14, 45/14 Ручьи из дамбы хвостохранилища 2, пр. 42/14, 43/14, 48/14 Защитное большое озеро хвостохранилища 1, пр. 46/14, 47 14 Деривационный тоннель, пр. 49/14 Ручей Большой Мукулан, дренирующий отвалы карьера, пр. 50/14 Левый приток р. Баскан из известняков J3-K, пр. 41/14 Р. Баксан при выходе на предгорную равнину, пр. 40/14
В 500 297-298 307-597 205 242 <0.6 82 66
Al 200 1277-6592 31-247 48-60 2633 61725 0.1 5937
Si 10000 28517-38721 31 487-48 780 1302-1439 6661 84942 5670 19207
S 146285-152954 45 382-119 200 25200-25275 9564 96954 407227 14587
Ti 100 36-243 0.1 1.0-1.5 18 961 0.1 275
V 100 4-14 0.1-1.3 0.2-0.3 7.8 117 0.1 10
Mn 100 123-430 15-154 4-6 208 8414 1.1 198
Fe 300 1601-7288 98-974 49-68 6970 78137 32 10133
Ni 20 6 0.1 0.1 7.2 138 0.1 7
As 10 689-701 14-70 17-18 2.5 1467 0.1 6.3
Sr 7000 214-266 53-154 993-1001 122 5699 13822 480
Ba 100 11-30 9-23 33-34 46.5 565 10 76
Hg 0.1 1.5 6.0 <0.01 0.1 0.1 0.1 0.1
Pb 4-10 0.1-0.7 0.2-0.3 3.9 341 0.1 5.9
Li 20 29-35.7 2.3-10.7 26.7-26.8 26.5 146.6 19.2 11.6
Be 20 0.185-1.017 0.0001 0.012 0.162 0.552 0.0001 0.340
Rb 10 233-41 5.2-8.4 2.7-2.8 4.1 244.6 1.3 16.4
Mo 100 2.9-3.4 3.5-11 59-64 1.2 2.7 13.2 4.3
Cd 10 <0.003 <0.003 0.007 0.017 12.1 0.0001 0.069
Sb 10 9.5-9.5 4.7-5.5 0.5-0.55 0.3 2.1 <0.005 0.17
Te 3 0.2-0.3 0.0001-0.062 0.01-0.02 0.0001 0.9 0.0001 0.009
W 5 12.5-12.6 4-4.4 6.7-8.0 0.082 31.5 0.084 0.33
TI 10 0.056-0.028 0.002-0.004 0.012-0.016 0.029 3.2 0.001 0.12
Bi 10 1.2-6.0 0.029-0.126 0.082-0.12 0.032 26.4 0.001 0.26
и 10 1.08-1.3 0.02-0.071 0.61-0.614 0.39 13.4 0.58 2.4
н о ÍS
-t. ON -fc.
3
TS
t Я О и
тз
Примечание. Элементарный анализ проб проведен атомно-эмиссионным (ICAP-6500 "Thermo Scientific", США) и масс-спектральными методами с индуктивно связанной плазмой ICP-MS (Х-7, "Thermo Elemental", США) в аналитическом сертификационном испытательном центре Института проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов (ФСИЦ ИПТМ РАН) с использованием стандартного образца питьевой воды "Trace Metals in Drinrin Water" производства "High-Purity Standarts" (США).
ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОБСТАНОВКИ
331
Таблица 2. Содержание основных элементов в промышленных отходах хвостохранилищ 1 и 2 по данным РФА иРСА
Содержание элементов, г/т
W Мо 7п Си РЪ Яп Аз ЯЪ Б1 Яг ЯЪ Т1 и
№ 1 Минимальное 200 100 230 39 14 57 39 5 11 220 69 <5 6
Максимальное 910 240 460 120 68 185 180 5 35 350 170 <5 10
Среднее из 31 пробы 420 145 290 65 26 89 96 5 16 315 118 <5 8
№ 2 Минимальное 200 36 200 21 9 40 25 4 - 240 - - -
Максимальное 1450 320 430 183 66 86 143 17 - 340 - - -
Среднее из 31 пробы 520 129 280 72 25 68 69 10 - 303 - - -
сокий уровень загрязнения поверхностных вод и почв в районе деятельности ТВМК. Этот интегральный эффект наиболее отчетливо отражается на уровне загрязнения вод р. Баксан, в которую впадают все эти водотоки. Полученные данные показывают, что содержание большого набора элементов в воде р. Баксан при ее выходе на предгорную равнину превышает в несколько десятков раз ПДК для питьевой воды: Б1—2.6, Мо — 9, Бе — 34, Т1 — 1.1 и Бе — 1.7 (табл. 1). При этом основная доля этих элементов привносится водами ручья Большой Мукулан, дренирующего отвалы карьеров, а также водами защитных озер хвостохрани-лища 1, вытекающими из деривационного тоннеля и в виде ручьев из основания насыпной дамбы. Это подтверждено очень высокими концентрациями комплекса элементов в воде ручья Большой Мукулан, превышающими в сотни и десятки тысяч раз ПДК для питьевой воды: Мп — 84, Те — 97, и - 134, Аз -147, Бе - 260, Б1 - 265, ЯЪ - 410, ^^ - 631, ЯЪ - 2446, Ы - 4921, Мо - 10687, Cd -12092, Бе - 27605 и Т1 - 32090. Среди них есть сильнотоксичные и канцерогенные элементы, что необходимо учитывать для обеспечения экологической безопасности населения, проживающего в горной и равнинной частях долины р. Бак-сан, включая реки Малка и Терек, при строительстве водозаборов питьевой воды и оросительных систем. На это указывают данные анализа проб воды в контрольных створах р. Баксан, которые показали распространение негативного влияния загрязненных вод ТВМК вплоть до ее устья и далее по р. Малка [5, 6]. Кроме того, в связи с загрязнением вод резко ухудшилось рыбохозяй-ственное значение р. Баксан как водоема первой категории, так как из оборота было выведено 90 га ценных нерестовых и нагульных площадей и по-
является реальная опасность загрязнения других водоемов высшего порядка [6].
Таким образом, экологическая обстановка гидросферы района из-за деятельности ТВМК может быть оценена как приближающаяся к катастрофической. Неоднократные анализы содержания основных рудных элементов в двух хвосто-хранилищах с общим объемом 106 млн м3 отходов показали результаты, в целом сходные по уровню значений. Последние их определения, проведенные по пробам из четырех скважин, пробуренных на хвостохранилищах 1 и 2, приведены в табл. 2. Полученные данные подтверждают наличие аномально повышенного содержания ряда элементов в отходах, которые для W и Мо близки к промышленным кондициям.
Минеральный состав промышленных отходов в хвостохранилищах при средней удельной массе ~3.1 г/см3 весьма разнообразен [1] и включает (в отн. %): кварц - 49.3, кальций - 16.7, пироксен (геденбергит) - 13.3, гранат (андрадит) - 8.9, полевые шпаты - 3.4, флюорит - 3.0, волластонит -1.5, везувиан - 1.5, биотит - 1.2, амфибол - 1.0 и рудные минералы (шеелит, молибденит, молиб-дошеелит, повелит, халькопирит, пирит, арсено-пирит, сфалерит, борнит, ковеллин, магнетит, циркон, рутил и апатит). Кроме того, эти отходы содержат ряд техногенных реагентов (керосин, растительные масла и др.), использовавшихся при флотационном обогащении вольфрам-молибденовых руд. За длительное время существования хвостохранилищ (~50 лет) произошли существенные преобразования отходов под воздействием различных факторов. Детальные исследования их проб с использованием электронного микроскопа в ИГЕМ РАН показали развитие в них субмикронных новообразований (0.1-1 мкм) шеелита, тунгстита,
332
ГУРБАНОВ и др.
молибдотунгстита, вольфра
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.