УДК 631.4
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПОД ВЛИЯНИЕМ ГОРНОДОБЫВАЮЩИХ И ГОРНО-ПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ АЛТАЯ
А.В. Пузанов, Ю.В. Робертус, И.В. Горбачев, С.В. Бабошкина, Р.В. Любимов
Институт водных и экологических проблем СО РАН, г. Барнаул; puzanov@iwep.asu.ru, ariecol@mail.gorny.ru, gorbachev@ iwep.asu.ru,
svetlana@iwep.asu.ru
В работе приведены результаты многолетнего геохимического мониторинга предприятий Алтая и объектов их инфраструктуры. Определены основные факторы негативного воздействия, выявлены доминирующие формы миграции тяжелых металлов, установлены особенности распределения токсикантов и литохимические ореолы их рассеивания. Выполнена оценка загрязнения снежного покрова, почв и растений тяжелыми металлами в результате аэрогенной миграции пыли техногенного происхождения. Выявлена доминирующая роль в загрязнении объектов окружающей среды главных рудных компонентов.
The outcomes of the long-term geochemical monitoring of Altai factories and the objects of their infrastructure are given. The key factors of negative influence are determined, the dominant forms of heavy metals migration are revealed, and the peculiarities of toxicant distribution and lithochemical areas of their dispersion are defined. The heavy metals pollution of snow cover, soil and plants caused by the aerogenic migration of industrial dust is estimated. The dominant role of main ore components in the pollution of environmental objects is shown.
Ключевые слова: геохимия, загрязнение окружающей среды, мониторинг, тяжелые металлы, снежный покров, почвы.
Цель исследования. Изучить воздействие на окружающую среду основных предприятий горнодобывающей и горно-перерабатывающей промышленности Алтая. Задачи исследования:
1) определить основные факторы негативного воздействия горнопромышленных предприятий на окружающую среду;
2) оценить загрязнение почв и растений в результате аэрогенной миграции пыли техногенного происхождения;
3) выявить особенности распределения пылевой нагрузки и обозначить литохимические ореолы тяжелых металлов.
Объекты исследования. Хвостохранилища Алтайского горно-обогатительного комбината сформированы из переработанных за 50 лет функционирования предприятия полиметаллических руд у северо-западной окраины г. Горняка общей площадью около 1 км2 и объемом 1 млн м3 [1, 2].
Хвостохранилище Змеиногорской золотоизвлека-тельной фабрики (ЗЗИФ) расположено на правобережной надпойменной террасе р. Корболиха в черте г. Змеиногорска. Фабрикой в период с 1904 по 1918 гг. и с 1936 по1956 гг. методом амальгамирования осуществлялась добыча золота из руд Змеи-ногорского месторождения.
Рудник «Веселый» эксплуатирует Синюхинское месторождение золотоскарновых руд. Его объекты: золотоизвлекательная фабрика, шахты, штольни, установка кучного выщелачивания золота, многочисленные рудные карьеры, отвалы пород, хранилища хвостов обогащения руд [3].
Калгутинский рудник. Здесь с 2002 г. ведутся подземная добыча и обогащение руд редкометалльного месторождения, находящегося в северо-восточной части плато Укок. Объекты рудника компактно располагаются на двух промплощадках в районе устья рек Левая и Правая Жумалы.
Таблица 1
Элементный химический состав твердых отходов действующих горнодобывающих
предприятий Алтая, мг/кг
Предприятия, вид отходов Hg Be As Cd Pb Li Sb Mo W Cr Cu Co Bi Zn Ni
Рудник «Веселый» хвосты ЗИФ 0,98 - 24 0,14 7 - 12 14 - 60 530 15 5 65 19
Акташское ГМП, шлаки (огарки) 161 - 300 0,55 39 76 34 - - 22 42 - - 67 139
ООО «Кал-гутинское», хвосты 6 119 50 0,27 45 200 47 8000 1300 - 2450 - 363 59 1,3
Змеиногорская ЗИФ, хвосты 1,72 - 15 9 2189 - - - - 20,5 398 - - 2055 -
Алтайский ГОК, хвосты 2,5 1,1 171 8 3073 - - 38 - 40 5284 12 5 5486 18
Примечание: выделены концентрации, превышающие ОДК для почв [4].
Акташское горно-металлургическое предприятие (АГМП) с 1942 по 1990 гг. отрабатывало одноименное месторождение, с конца 80-х годов перешло на переработку вторичного ртутьсодержащего сырья (РСО). Промзона АГМП расположена на юго-западном макросклоне Ку-райского хребта.
Результаты исследования. На основании многолетнего геохимического мониторинга предприятий горнорудной промышленности Алтая и объектов их инфраструктуры установлено, что основная роль в формировании экологической обстановки сопредельных территорий принадлежит твердым и жидким производственным отходам хвостового передела. в составе шлаков обнаружены аномально высокие остаточные концентрации тяжелых металлов 1-3-го классов
опасности, изначально присутствующих в рудах (табл. 1, 2).
Для РСО выявлена специфическая ассоциация элементов с аномально высоким содержанием Hg, Ni, Zn, Pb, Ag, Sn, Cu, что отражает специфику производства поставляющих отходы предприятий. После переработки РСО на АГМП концентрация указанных элементов снижается.
Жидкие производственные отходы также являются значимым фактором загрязнения окружающей среды, поскольку отличаются высоким содержанием широкого спектра загрязняющих веществ. К числу макрокомпонентов сточных вод, содержание которых превышает эколого-гигиенические нормативы, относятся и азотистые соединения.
На площади промзон всех изученных горнодобывающих предприятий установ-
Таблица 2
Вещественный состав ртутьсодержащих отходов (РСО) переработки, мг/кг
Виды РСО, отходов Si, % Al, % Сa, % Ni Cu Zn Pb Sn Ag Hg Li
Hg-РСО 30 3,2 4,8 90 24 106 19,8 5 0,04 379 220
Ag-Sn-Cu-PCO 3 0,8 0,1 300 ~10000 400 300 500 15 200 40
Ni-Li-РСО 0,7 0,5 0,2 2500 30 30 7 3 0,12 >10000 >10000
Шлам отстойника 4,5 1,5 4 900 170 2900 550 50 8 >10000 175
Огарки 1,1 0,7 6,2 63 47 37 47 2,8 0,2 161 53
Примечание: выделены концентрации, превышающие ОДК для почв.
Таблица 3
Средние концентрации элементов в почвах района АГМП относительно фона
и ПДК, мг/кг
Параметры О- Ba № и Zn Pb Cd Sb As Sn Ag Bi Mo Be
фон 50 360 23 19 20 46 12 0,5 18 10 1,0 0,02 0,6 1,3 1,0 10
Кс 3,0 1,4 2,6 2,6 4,2 1,9 1,9 - 1,7 9,2 3,8 2,5 3,0 2,5 1,7 6,5
Ед. ПДК 1,7 - 1,2 - 0,8 0,3 0,7 - 6,7 46 0,8 0,001 - 0,6 0,2 31,1
Примечание: Кс - превышение над фоном, раз.
лена слабо- и умеренно повышенная запыленность приземной атмосферы и, как следствие, снегового покрова (среднесуточная пылевая нагрузка 112 кг/км2). Размеры локальных очагов загрязнения достигают 1-3 км, а их общего ореола -до 10 км.
Так, в твердом остатке снеговых проб, взятых около хвостохранилищ ЗИФ рудника «Веселый», выявлены высокие (в 1,5-12,5 раза) концентрации всех проанализированных элементов.
К особенностям распределения пылевой нагрузки в районе промплощадки АГМП относятся приуроченность ореола повышенного загрязнения пылью к терриконам огарков, преобладание в составе твердых остатков снежного покрова угловатых минеральных частиц. Это указывает на ведущую роль ветрового переноса материала металлургических шлаков. Ореол повышенной пылевой нагрузки (2 фона, или 20 кг/км2-сут), создаваемый промзоной АГМП, имеет протяженность 2,5 км. Его субширотное положение соответствует преобладающей розе ветров и ориентации долины р. Ярлыамры. Основной перенос пыли происходит на запад, в направлении поселка Акташ.
Для исследования процесса аэрогенной миграции поллютантов в районе АГОКа также было проанализировано загрязнение снегового покрова.
В твердом остатке снега поверхности хвостохранилищ АГОКа и сопредельных участков содержание 2п, РЬ, Ая и Ва превышает ОДК для почв в среднем в 10 раз, Си - в 7 раз, Сd - в 3 раза. Аэрогенная миграция частиц технозема хвостохрани-лищ, обогащенных тяжелыми металлами, барием и мышьяком, в зимний период более интенсивно происходит в северовосточном направлении под влиянием преобладающих юго-западных ветров.
Повышенное содержание растворимых форм кадмия (10-40 ПДКвх) и цинка (1,5 ПДКвх) в снеге на поверхности отвалов (рН = 8) объясняется несколько большей подвижностью 2п в щелочной среде [5, 6], чем Си и РЬ; взаимодействие и совместные миграции 2п с Cd проявляют себя в установленном порядке [6, 7].
Почвы, находящиеся в зонах влияния изученных горнодобывающих предприятии, приобретают черты химизма воздействующих на них техногенных факторов. Например, концентрации тяжелых металлов в почвах промзоны АГМП значительно превышают ПДК (табл. 3).
За пятилетний период на руднике «Веселый» в верхних горизонтах почв на периферии промплощадки сформировались наложенные литохимические ореолы рассеяния профилирующих металлов (Си, 2п, Ая, Бп и т. д.), в целом совпадающие с контуром участка пылевых выпадений и атмо-химическим ореолом циановодорода. Это свидетельствует о преобладающем аэрогенном поступлении тяжелых металлов и других загрязнителей в почвенный покров сопредельной с установкой территории.
Уровень валового содержания некоторых тяжелых металлов (Си, Бе) в верхней части почвенного профиля на удалении 100 м от установки кучного выщелачивания рудника «Веселый» за 5 лет возрос в 3 раза. Геохимическая формула накопления тяжелых металлов в почвах [8] в 100 м от промплощадки кучного выщелачивания отвечает виду Си34Ре28Бп22Ая20
рЬ,¥1.92пы. ....
Увеличение содержания подвижных форм приоритетных тяжелых металлов в 1,5-2 раза выше темпов прироста валовых их концентраций. Например, содержание подвижной формы меди в почвах вблизи установки кучного выщелачивания за время ее функционирования уве-
Таблица 4
Содержание тяжелых металлов в растениях и субстратах хвостохранилищ АГОКа, ЗЗИФ и незагрязненных участков Северо-Западного Алтая, мг/кг
Pb Zn Cd Fe
Борта отвалов АГОКа (п = 4) Растения 63 ± 38 79 ± 48 340±277 1,1 ± 0,9 3869 ±348 0,07 ±0,03
Субстрат 793±306 647 ±177 1481±777 5,7 ± 3,6 70 875 ± 14 713 0,43 ± 0,07
Периметр отвалов ЗИФ (п = 7) Растения 62 ±20 34 7± 138 736 ±498 7,1 ±45 477 ±171 0,23 ±0,09
Субстрат 398 ± 44 2189±268 2055±98 8,9 ± 0,7 10 871 ±3055 1,73 ± 0,28
Фоновые участки СевероЗападного Алтая (п = 10) Растения 8,0 ±1,4 2,99 ±0,6 33 ±6 0,13 ±0,05 798 ±556 0,074 ±0,026
Почва 26,0 ± 1,7 18,0 ± 0,8 75,0 ± 3,5 0,20 ± 0,02 30 030 ± 1145 0,055 ±0,005
Естественные уровни содержания в травах суши (литературные данные)
Кабата-Пендиас, 1989 1-20 0,1-10
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.