Лёд и Снег • 2012 • № 2 (118)
Прикладные проблемы
УДК 551.324:551.510.42:553
Запылённость атмосферы и ледников в районе месторождения Кумтор
(хр. Акшыйрак, Тянь-Шань)
© 2012 г. В.А. Кузьмиченок
Институт водных проблем и гидроэнергетики Национальной Академии наук Киргизской Республики, Бишкек
iwp@ists.kg
Статья принята к печати 1 августа 2011 г.
Ледник, приземный слой атмосферы, пробоотборник воздуха, пыль, снежный покров. Air sampler, dust, glacier, snow cover, surface layer of air.
Промышленная разработка золоторудного месторождения Кумтор, начатая в 1996 г., неизбежно сопровождается выделением дополнительного количества пыли в атмосферу. Проанализированы результаты многолетних измерений количества пыли в приземном атмосферном воздухе и разовые измерения количества пыли в сезонном слое снега на близлежащих ледниках. Установлено незначительное влияние производственно-хозяйственной деятельности в районе разработки месторождения на увеличение запылённости приземного слоя атмосферы и близлежащих ледников.
Введение
Крупнейшее в Киргизии золоторудное месторождение Кумтор, расположенное на северо-западном склоне хр. Акшыйрак (высота 4000—4500 м), открыто советскими геологами в конце 1970-х годов (рис. 1). Подготовка месторождения к открытой разработке началась в октябре 1994 г., а 31 декабря 1996 г. была отлита первая партия золота. Промышленную разработку месторождения ведёт киргизско-канадская компания «Кумтор Оперейтинг Компани» (КОК). Разработка месторождения сопровождается выбросами пыли в приземный слой атмосферы и на поверхность близлежащих ледников (Сары-Тор, Давыдова, Лысый — соответственно № 357, 359, 360 по Каталогу ледников СССР [1]). Основные техногенные источ-
Рис. 1. Местоположение золоторудного месторождения Кумтор в Киргизии
Fig. 1. Location of Kumtor Gold Mine in Kyrgyzstan
ники пыли — технологические взрывы на карьере (рис. 2) и работа тяжёлой горной техники на карьере, камнедробилке, отвалах и дорогах (рис. 3).
Технологические взрывы на карьере, во всяком случае в холодное время года, которое длится здесь до девяти месяцев, практически не сопровождаются выбросами пыли. Это объясняется тем, что для взрыва бурится достаточно большое число скважин и цель бурения — не выброс горной породы, а лишь её дробление на месте. Так, демонстрируемый нами взрыв (см. рис. 2) проведён в 209 скважинах с общей
Рис. 2. Технологический взрыв в карьере (фото от 18 марта 1998 г. с расстояния 750 м)
Fig. 2. Technological explosion in the quarry (photo March 18, 1998, from a distance of 750 m)
Рис. 3. Пыль от работы тяжёлой горной техники в карьере и на отвалах горной породы (фото от 29 июля 2004 г. с противоположного борта долины ледника Давыдова) Fig. 3. Dust caused by the operation of heavy mining equipment in the quarry and gob piles (photo 29 July, 2004, taken from the opposite side of the Davydov Glacier valley)
Рис. 4. Местоположение некоторых пунктов измерений и основных объектов КОК на фрагменте топографической карты масштаба 1:25 000, соответствующей состоянию местности на лето 1977 г.: 1 - стационарный объёмный пробоотборник воздуха; 2 - метеостанция Тянь-Шань—Кумтор; 3 - гидрологический пост; 4 - точки отбора проб сезонного снежного покрова на ледниках в мае 1998 г.; 5 - основные автомобильные дороги; 6 -основные сооружения КОК; 7 -контур карьера и отвалов горной породы по состоянию на начало 1998 г. Fig. 4. Location of some measurement points and basic facilities of KOC on a fragment of a topographic map of 1:25 000 scale, corresponding to the condition of the area as in summer 1977: 1 - fixed volumetric air sampler; 2 - meteorological station of Tien Shan-Kumtor; 3 - hydrologic post; 4 - sample selection points of seasonal snow on glaciers in May 1998; 5 - basic roads; 6 - main structures of KOC; 7 - contour lines of the quarry and piles of rock at the beginning of1998
массой взрывчатого вещества 14 т. Серия фотоснимков, сделанных автором 18 марта 1998 г., показывает, что максимальная высота верхней границы облака взрыва достигает 120 м. Если бы взрыв был наземным, то теоретически высота верхней кромки пылевого облака превысила бы 570 м [4, 8]. Кроме того, жёлтый цвет взрывного облака говорит, что это — продукты самого взрыва, а не пыль горных пород, которые имеют здесь в основном чёрную окраску.
На рис. 3 видно, что даже в разгар летнего сезона выделение пыли при эксплуатации тяжёлой горной техники относительно невелико. Отметим также, что
КОК для пылеподавления периодически поливает грунтовые автомобильные дороги в относительно тёплое время года. Кроме того, экологический отдел в структуре компании анализирует и отслеживает экологическую ситуацию в районе месторождения. Часто проводят проверки государственные и общественные экологические организации.
Проанализируем содержание пыли в атмосферном воздухе и на поверхности ледников в районе месторождения Кумтор. На рис. 4 приведено расположение некоторых пунктов измерений и основных объектов КОК.
Исходные данные
В работе использованы самые разные материалы. В районе месторождения, примерно 8 км от него, с 1929 г. функционировала метеостанция Тянь-Шань (высота 3634 м) гидрометеорологической службы Киргизии с достаточно полной программой наблюдений (см., например, [9]). С 19 августа 1996 г. вместо станции Тянь-Шань начала функционировать автоматическая метеостанция Кумтор (в настоящее время называется Тянь-Шань—Кумтор), расположенная в 2,25 км по азимуту 120° от старой на высоте 3660 м. Перенос метеостанции, смена измерительного оборудования, а также применение других методов измерений и математической обработки неизбежно повлекли небольшой разрыв многолетнего ряда метеонаблюдений, но будем надеяться, что приведение нового ряда к старому гидрометеослужбой Киргизии выполняется достаточно обоснованно. Мы анализировали как старый, так и новый ряд метеоизмерений, по возможности раздельно; в одном случае использовались результаты измерений на близлежащих метеостанциях — Акшыйрак и Каракольская (средние число дней с пыльной бурей).
Гидрологические измерения на ручье Кумтор (исток р. Нарын), рядом с метеостанцией Тянь-Шань, ранее велись только в 1943—1947 гг. в летнее время. С 2000 г. и по настоящее время работы по измерению расхода воды в этом ручье с помощью специально сооружённого бетонного лотка выполняет экологический отдел КОК. Измеряется и уровень воды в озере, прилегающем к леднику Петрова, из которого отбирается вода на промышленно-бытовые нужды.
Содержание пыли в атмосферном воздухе измеряется КОК с 1997 г. на четырёх стационарных пробоотборниках воздуха большого объёма. Измерения ведутся один раз в шесть дней путём непрерывного прокачивания воздуха через фильтры в течение суток одновременно на всех четырёх пунктах. Масса осевших на фильтре твёрдых частиц пересчитывается в микрограммы на кубический метр воздуха (мкг/м3). Кроме того, с конца 1997 г. по настоящее время сотрудники экологического отдела КОК берут пробы снега на химический анализ.
Для измерения содержания пыли в сезонном слое снежного покрова на близлежащих к месторождению ледниках 5—9 мая 1998 г. автором были отобраны специальные пробы.
Анализ содержания пыли в приземном слое атмосферы
Результаты измерений. Анализировались все имеющиеся результаты измерений с помощью объёмных пробоотборников воздуха с 1997 по 2008 г., т.е. за полные 12 лет. Всего выполнено 2841 измерение. Некоторые обобщённые результаты этих изме-
рений даны в табл. 1. Обратим внимание, что в летние месяцы (июнь—август) с положительной среднемесячной температурой воздуха содержание пыли в воздухе примерно в два раза ниже, чем в остальное время. Этот факт, на первый взгляд довольно неожиданный (количество пыли в воздухе увеличивается, когда поверхность весьма обширной окрестности покрыта снегом), может свидетельствовать, что основное количество пыли в район поступает со значительно удалённых и бесснежных зимой территорий. Результаты измерений на пунктах достаточно коррелированны попарно между собой (табл. 2).
Результаты 18 измерений (0,6%) превысили ПДК (500 мкг/м3). Зафиксированные случаи превышения ПДК приведены в табл. 3. Максимальное содержание пыли составило 810 мкг/м3 (превышение ПДК на 62%). Три случая превышения ПДК зафиксировано на пункте А1.1, тринадцать — на А1.2, два — на А1.3. На пункте А1.4 случаев превышения ПДК не было. Все случаи превышения ПДК характерны для холодного времени года. Отметим, что содержание твёрдых частиц в воздухе г. Бишкек в 60—100% случаев превышает ПДК в 3-8 раз [10]. Других сопоставлений общего характера выполнить невозможно, так как мониторинг качества атмосферного воздуха ведётся только в пяти городах Киргизии: Бишкек, Ош, Карабалта, Чолпон-Ата и Токмок [2].
На следующем этапе предварительной статистической обработки результатов измерений вычислялись различные среднеарифметические значения содержания взвешенных частиц в атмосферном воздухе и среднеквадратические отклонения от средних. При этом подробно проанализированы различные комбинации расхождений этих средних значений. Использовалась методика статистической проверки гипотезы о равенстве центров распределения нормальных совокупностей [12], в которой рассматриваются нормированные разности этих центров:
Гг ~т2\
1 1 2
Н «2
где тI — среднеарифметическое значение (математическое ожидание) в выборке /; о,- — среднеквадратиче-ское отклонение от среднего; п, — число измерений.
Гипотеза о равенстве центров распределения двух выборок отвергается, если 2 > 2р> при заданной вероятности р. Значения 2р вычисляются с использованием известной в теории вероятностей функции Лапласа. С помощью подобной проверки статистических гипотез можно лишь отвергнуть проверяемую гипотезу, но нельзя доказать её справедливость. Однако именно это
Таблица 1. Среднее содержание пыли (мкг/м3) в атмосферном воздухе на пунктах измерений по годам и месяцам
Год Пункт Среднее
А1.1 А1.2 А1.3 А1.4
По годам
1997 116,6 161,1 114,6 48,7 118,0
1998 86,9 113,3 48,0 43,0 72,7
1999 68,0 113,7 37,6 40,9 64,5
2000 60,8 83,4 36,
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.