научная статья по теме ВЛИЯНИЕ ГОРНОРУДНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ НА ИЗМЕНЕНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА КОМПОНЕНТОВ ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ Геология

Текст научной статьи на тему «ВЛИЯНИЕ ГОРНОРУДНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ НА ИЗМЕНЕНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА КОМПОНЕНТОВ ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ»

ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ, 2014, № 6, с. 483-494

УДК 504.058; 504.36:574

ВЛИЯНИЕ ГОРНОРУДНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ НА ИЗМЕНЕНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА КОМПОНЕНТОВ ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ

© 2014 г. В. М. Шулькин*, Е. Н. Чернова*, Н. К. Христофорова**, С. И. Коженкова*

*Тихоокеанский институт географии ДВО РАН, ул. Радио, д.7, г. Владивосток, 690041 Россия. E-mail: shulkin@tig.dvo.ru **Дальневосточный федеральный университет, ул. Суханова, д. 8, г. Владивосток, 690041 Россия. E-mail: marieecology@rambler.ru

Поступила в редакцию 18.07.2013 г.

После исправления 13.08.2013 г.

Рассмотрено изменение химического состава вод р. Рудной (Приморский край, РФ), дренирующей район на восточном макросклоне хр. Сихотэ-Алинь с развитой горнорудной деятельностью, интенсивность которой значительно снизилась в последние 25-30 лет. Несмотря на это, уровень загрязнения реки металлами продолжает оставаться высоким, а в верхнем и среднем течении реки даже возрос. Антропогенное влияние на прилегающие прибрежно-морские экосистемы оценено по накоплению металлов в бурых макроводорослях C. costata, F. evanescens и C. crassipes, которое отражает геохимические условия в морской среде, формируемые поступлением металлов с речным стоком и с аэральными выпадениями. Сокращение выбросов металлов в атмосферу, связанное с закрытием свинцово-плавильного завода, сопровождалось уменьшением концентрации Pb и Cu в макрофитах, обитающих севернее б. Рудной, где влияние стока реки минимально. В прибрежных водах к югу от устья, куда распространяется основной сток с суши, за последние 25-30 лет в макрофитах наблюдается уменьшение только концентрации Pb. Содержание Cu и Zn продолжает оставаться на повышенном уровне, а в F. evanescens даже увеличивается.

Ключевые слова: горнорудные стоки, загрязнение рек, прибрежные воды, тяжелые металлы, макрофит.

ВВЕДЕНИЕ

Один из ключевых аспектов оценки воздействия хозяйственной деятельности на химический состав окружающей среды - выявление отклика компонентов экосистем на изменение антропогенной нагрузки. Эти знания необходимы для правильного представления как о негативном влиянии антропогенного пресса, так и о скорости восстановления параметров среды после снятия нагрузки.

Горнорудная промышленность относится к числу главных антропогенных источников дополнительного поступления многих потенциально токсичных химических веществ в водные экосистемы. Соединения металлов, органические вещества, а также кислоты и щелочи, используемые при обогащении и переработке руд, - наиболее распространенные компоненты сточных вод горнорудных предприятий. Особенность техногенного пресса на среду от горнопромышленной деятельности - длительность воздействия. Даже

после сокращения и полного прекращения добычи интенсивность мобилизации в гидросеть многих загрязняющих веществ, в том числе халькофильных металлов, продолжается в течение многих лет [4], соответственно продолжается и существование гидрохимических аномалий. Окисление сульфидных минералов в хвостохра-нилищах, шахтных и карьерных отвалах - один из главных механизмов мобилизации металлов в раствор. Наиболее впечатляющие примеры -многовековое загрязнение р. Тинто (Испания) за счет разработок сульфидных руд еще с античного времени [25]. На территории РФ (Южный Урал, Алтай, Забайкалье) также имеются примеры длительно существующих гидрохимических аномалий на участках бывшей горнорудной деятельности [1, 4].

В случае полного цикла переработки, включающего горно-металлургическое производство, большое значение приобретает негативное воздействие выбросов в атмосферу. Именно такой

Рис. 1. Карта-схема района работ. 1 - станции отбора гидрохимических (а) и биогеохимических (б) проб; 2 - основные источники антропогенной нагрузки; 3 - селитебные территории.

горнопромышленный кластер, включающий в себя добычу и обогащение РЬ^п руд, а также добычу и глубокую переработку боросиликат-ных руд, расположен в долине р. Рудной на восточном макросклоне центрального Сихотэ-Алиня (рис. 1). До недавнего времени здесь же осуществляли выплавку свинца. Комплекс начал действовать более 100 лет назад. Вследствие этого экосистемы как самой долины, так и прилегающей морской акватории, долгое время функционировали в условиях избыточного поступления в среду тяжелых металлов. Это привело к формированию геохимических аномалий в различных компонентах наземных и водных экосистем долины р. Рудной и прилегающих прибрежных морских акваторий [1, 4, 5, 6, 18, 28]. Интенсивность хозяйственной деятельности в долине р. Рудной за последние 25-30 лет сильно менялась. Постепенный рост до конца 1980-х годов сменился кризисом начала 1990-х годов с падением объемов выпуска продукции в 1.52 раза. В последнее десятилетие наблюдается частичное восстановление производства. Работает горно-обогатительный комбинат, производящий свинцовый и цинковый концентраты в Дальне-горске, в южной части бухты Рудной оборудо-

ван причал для вывоза концентратов морским путем. Однако плавильный завод остановлен и законсервирован.

Цель работы - выявить, наблюдается ли соответствие между изменением химического состава вод р. Рудной, интегрально отражающим влияние промышленных стоков, и вариациями антропогенной нагрузки за последние 25-30 лет. Поставлена задача - оценить тенденции изменения за тот же период концентрации металлов в водорослях-макрофитах, обитающих в прибрежных морских водах и находящихся под влиянием выноса загрязняющих веществ как аэральным путем, так и со стоком р. Рудной. Потенциал использования химического состава макроводорослей для характеристики загрязнения морских экосистем хорошо известен [3, 13-15, 22]. Однако межгодовая изменчивость концентраций металлов в макрофитах в связи с вариациями антропогенной нагрузки на прибрежные акватории изучена недостаточно [7, 16, 21, 27].

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В долине р. Рудной (см. рис. 1), расположенной в центральной части восточного макросклона

хр. Сихотэ-Алинь (44°30" N 135°40л Е), сосредоточены значительные запасы сульфидно-полиметаллических (свинцово-цинковых с примесью Си, Сё, и других металлов руд), а также боро-силикат-ных руд. На базе полиметаллических месторождений работает комплекс горно-добывающих и гор-но-перерабатывающих предприятий в верхнем и среднем течении реки в районе пос. Красноречен-ска и г. Дальнегорска, соответственно. В результате их деятельности образуются шахтные стоки, попадающие в речную сеть, и твердые отходы обогащения, складируемые в хвостохранилищах. В нижнем течении р. Рудной на берегу бухты Рудная в пос. Рудная Пристань расположен свинцо-во-плавильный завод, прекративший свою работу в 2009 г. Его работа сопровождалась выбросом в атмосферу соединений серы и пылевых частиц, содержащих соединения тяжелых металлов [1, 4]. Боро силикатные руды перерабатываются на горно-химическом комбинате в Дальнегорске. При этом используется производимая здесь же серная кислота, а отходы накапливаются в хвостохрани-лище, дренаж которого поступает в р. Рудную.

За последние 25-30 лет интенсивность горнорудной и горно-обрабатывающей деятельности в долине р. Рудной значительно менялась. До конца 1980-х годов происходил рост горнорудного производства района. Соответственно возрастал и масштаб выбросов в атмосферу и сбросов сточных вод. В начале 1990-х годов объемы выпуска продукции на горнорудных предприятиях снизились в 1.5-2 раза (рис. 2).

Наиболее значительные изменения произошли на плавильном заводе в Рудной Пристани в технологическом процессе - открытую горновую печь заменили закрытой, и аэральные выбросы снизились. В 2004 г. завод перешел на выплавку свинца из вторичного сырья, в результате чего резко уменьшились выбросы свинца и серосодержащих газов в атмосферу. В 2003 г. общие пылевые выбросы в атмосферу понизились по сравнению с 1980-ми годами в 4 раза [17]. После перевода на вторсырье завод работал периодически. Таким образом, очевидно, что за последние 25 лет объем выбросов тяжелых металлов в атмосферу в низовьях реки значительно снизился, и, следовательно, должен был сократиться и атмосферный вынос этих веществ на прилегающие морские акватории.

Добыча свинцово-цинковой руды на шахтах Дальнегорска, достигнув пика в 1992 г. (1250 тыс.т/год), снизилась в 1998 г. до уровня 515 тыс. т и в 1999 г. - до 775.5 тыс. т [9]. В 2006-2011 гг. добыча руды варьировала на

Н3ВО3, РЬ конц, тыс. тонн 200 -,

Н3ВО3

И I I I I I I I I I I I I I I I I I I Г"Г"Т

РЬ металл г 50

-40 -30 -20 -10 т^До

^ с^ # <# # <# аФ Л?

^ ^ ^ ^ Годы

Рис. 2. Динамика производства борной кислоты (Н3В03, тыс. т.), свинцового концентрата (РЬ конц, тыс. т.) и выплавки металлического свинца (РЬ металл, тыс. т, правая вертикальная ось) в Дальнегорском районе с 1974 по 2012 г.

уровне 687-845 тыс. т. Близкую динамику имел объем производимого свинцового концентрата (см. рис. 2). Снижение добычи и первичной переработки горно-рудного сырья и соответственно объем стоков в р. Рудную с последующим выносом в море было не столь значительным, как выбросов в атмосферу. Производство основного продукта - борной кислоты на горнохимическом комбинате снизилось, однако большая часть стоков комбината в р. Рудную обусловлена дренажем хвостохранилища, который происходит независимо от текущей производственной деятельности. То же самое можно сказать и про дренаж рудничных отвалов.

Данные по химическому составу вод р. Рудной на 5 станциях от верховья реки, где антропогенное влияние отсутствует, до устья, включая участки наиболее значительной нагрузки (см. рис. 1), были получены авторами и коллегами (П.В. Ел-патьевский) из лаборатории геохимии ТИГ ДВО РАН в 1974, 1997, 2006 и 2012 гг. Использовались данные по отборам в летнюю межень. Содержание растворенных форм металлов определяли в пробах, фильтрованных через мембранные фильтры 0.45 мкм, после предварительного концентрирования жидкостной экстракцией [24] с последующим атомно-абсорбционным анализом в пламени (Zn, Cu) и кювете (Pb, Cd) на приборе Shimadzu 6800 F/G. К сожалению, данные по растворенным формам Pb, Cd, Cu в пробах 1974 г. не могут быть использованы

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.

Показать целиком