ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ, 2013, № 5, с. 405-416
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ
УДК 550.42
ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ ЗАХОРОНЕННЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ ТЫРНЫАУЗСКОГО ВОЛЬФРАМО-МОЛИБДЕНОВОГО КОМБИНАТА НА ЭКОЛОГИЧЕСКУЮ ОБСТАНОВКУ (ПОЧВЕННО-РАСТИТЕЛЬНЫЙ СЛОЙ) ПРИЛЕГАЮЩИХ ТЕРРИТОРИЙ ПРИЭЛЬБРУСЬЯ (КАБАРДИНО-БАЛКАРСКАЯ РЕСПУБЛИКА, РОССИЯ)
© 2013 г. Н.С. Бортников*, А.Г. Гурбанов*, О.А. Богатиков*, Б.С. Карамурзов**, А.Я. Докучаев*, А.Б. Лексин*, В.М. Газеев*, А.В. Шевченко**
* Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии Российской академии наук (ИГЕМРАН), Старомонетный пер., 35, Москва, 119017 Россия.
E-mail: gurbanov@igem.ru ** Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова (КБГУ), ул. Чернышевского, 175, Нальчик, 360004 Кабардино-Балкарская республика.
E-mail: kedr@kbsu.ru
Поступила в редакцию 16.12.2011 г. После исправления 28.09.2012 г.
В результате деятельности Тырныаузского вольфрамо-молибденового комбината (ТВМК) в долинах рек Баксан и Гижгит были сформированы, захоронены и частично рекультивированы огромные массы (сотни миллионов м3) отходов обогащения.
Установлено, что область загрязнения окружающей среды определяется силой и скоростью ветров, дующих вдоль долины р. Баксан, а ее степень зависит от размерности материала промышленных отходов, залегающего непосредственно на поверхности хвостохранилищ и во вскрытых их участках в естественных промоинах и искусственных выработках.
Результаты аналитических исследований захороненного в хвостохранилищах материала, полученные рентгено-флюоресцентным и инструментальным нейтронно-активационным методами анализа, выявили превышение ПДК по ряду тяжелых металлов, являющихся канцерогенами, в современных почвах с дерниной как на пастбищах, так и на сельхозугодьях пос. Былым, прилегающих к хвостохранилищам ТВМК.
Установлено перераспределение рудного вещества с течением времени, сопровождающееся его концентрированием на более глубоких горизонтах давно рекультивированного хвостохранилища. Показана необходимость утилизации захороненных промышленных отходов деятельности ТВМК с извлечением W, Mo, Sb, Zn, As, Bi, что снизит негативную нагрузку на экосистему Приэльбрусья.
Ключевые слова: Тырныаузский вольфрамо-молибденовый комбинат, Приэльбрусье, хвостохра-нилища, отходы обогащения, почвенно-растительный слой, минералого-геохимические исследования, тяжелые и канцерогенные элементы, область загрязнения, экологическая обстановка.
ВВЕДЕНИЕ
На территории Северо-Кавказского Федерального округа в Кабардино-Балкарской Республике более 50 лет работал Тырныаузский вольфрамо-молибденовый комбинат (ТВМК). В настоящее время работы по добыче и переработке руд остановлены полностью.
Добыча руды осуществлялась подземным и открытым (карьерным) способами, а ее обога-
щение производилось с помощью флотационных и химических процессов. Во время работы ТВМК огромные массы промышленных отходов сбрасывались в хранилища, два из которых были рекультивированы. В результате в долинах рек Баксан и Гижгит (левый приток р. Баксан) были сформированы и частично захоронены значительные объемы (более сотни миллионов кубических метров) отходов промышленного передела руд.
Кроме того, на протяжении 15 км от обогатительной фабрики в г. Тырныауз и до суперхранилища № 1 в долине р. Баксан накапливались отходы обогащения, разлившиеся в результате аварий в линии пульпопровода.
Старое хвостохранилище № 2 функционировало в период с 1959 по 1967 г., а новое суперхранилище № 1 заложено в 1967 г. и находится в состоянии мониторинга. На старом хвостохранилище мероприятия по реабилитации и контролю сохранности защитного почвенно-растительного слоя не проводятся с момента его закрытия и рекультивации, а на новом суперхранилище усилия направлены главным образом на поддержание устойчивого состояния дамбы и ее дренажной системы.
Многие токсичные вещества и элементы с поверхности хвостохранилищ в виде пылевых облаков постоянно переносятся на несколько километров ветрами, дующими вдоль долин рек Баксан и Гижгит, и отлагаются на прилегающих к ним пастбищах и сельхозугодьях, а тяжелые
металлы накапливаются в нижних горизонтах хвостохранилищ.
В настоящее время силами КБГУ и ИГЕМ РАН начато изучение проблемы загрязнения окружающей среды в Кабардино-Балкарской Республике захороненными промышленными отходами обогатительной фабрики ТВМК [1, 2, 12]. В результате прецизионного комплексного минералого-геохимического исследования отобранных проб получена информация о степени воздействия элементов-токсикантов на окружающую среду, их содержаниях и распределении в почвенно-расти-тельном слое.
Берега суперхранилища № 1 представляют собой мертвую зону (рис. 1). В настоящее время эпизодически проводятся работы по поддержанию сохранности дамбы.
Визуальные наблюдения авторов за состоянием дамбы и данные по неотектонике этого района свидетельствуют о наличии микронарушений в насыпной дамбе. Это обстоятельство представ-
Рис. 2. Схема геохимического опробования почв и дернины в долине реки Баксан в районе пастбищ и сельхозугодий пос. Былым. Составлена на цифровой основе.
ляет серьезную экологическую опасность, так как в случае проявления мелкофокусных землетрясений с глубиной эпицентров до 10 км и с М = 6-7 или при сходе крупного селевого потока, дамба может быть повреждена, и огромный техногенный сель пойдет вниз по долине р. Баксан, разрушая и загрязняя рядом элементов-токсикантов все на своем пути. Таким образом, можно говорить о высокой вероятности развития региональной экологической катастрофы с соответствующими последствиями.
Рядом с суперхранилищем № 1 проходит автомобильная дорога республиканского значения (г. Баксан - пос. Терскол в Приэльбрусье), а по долине р. Баксан проложена высоковольтная линия электропередачи. Здесь же расположены пастбища для крупного и мелкого рогатого скота, сельхозугодья пос. Былым и дачные участки жителей г. Тырныауз. Тонкодисперсный материал из хвостохранилищ, по данным визуальных наблюдений, переносится сильным ветром на несколько километров в виде пылевых облаков на сельхозугодья и пастбища (рис. 2).
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
Методика опробования (выбор профилей и полигонов). В ходе исследований были проанализированы особенности рельефа в районах
хвостохранилищ и прилегающих к ним пастбищ и сельхозугодий пос. Былым, протяженность и ширина надпойменных речных террас, роза ветров в долине Баксана и геологическое строение района. С учетом полученной информации проведено компьютерное моделирование, намечена сеть профилей как меридионального, так и широтного простирания, равномерно покрывающая поверхность хвостохранилищ промышленных отходов обогатительной фабрики ТВМК и прилегающие к ним сельхозугодья и пастбища [8]. Рассчитан оптимальный шаг отбора проб, составивший 25 м с расстоянием между профилями 50-75 м.
Для всех проб, а также для начала и окончания каждой линии опробования, по выбранным профилям с помощью GPS-приемника фиксировались географические координаты и высотные отметки, которые были занесены в базу данных геоинформационной системы. Проводилась фотодокументация наиболее представительных разрезов.
При отборе проб использовались, в первую очередь, естественные промоины и "проплешины" в слое рекультивации, карьеры на склонах хвостохранилищ и шурфы, пройденные авторами в ходе полевых работ и ранее технологической службой ТВМК с целью контроля за работой обогатительной фабрики.
Из рекультивированного хранилища 2 пробы отбирались по профилям, расположенным поперек хранилища от глубины 25-30 см (т.е. ниже слоя рекультивации) и до глубины 1.5 м (10 опорных проб).
При разработке методики опробования учитывалось, что степень загрязнения пастбищ и сельхозугодий может зависеть от следующих факторов [11]:
- от силы и скорости ветров, дующих утром и днем вверх по долине, а вечером и ночью - вниз по долине;
- от размерности нерекультивированного материала промышленных отходов, залегающего непосредственно на поверхности хвостохранилищ или в естественных промоинах, в искусственных шурфах и карьере.
В итоге были взяты пробы из всех разновидностей захороненного материала с учетом его крупности или гранулометрического состава ("глины", "глинистые пески", "тонкозернистые, мелкозернистые, среднезернистые, крупнозернистые и грубозернистые пески"). Также отбирались пробы из почвенно-растительного слоя (пахотные земли, почва, дернина пастбищ).
Подготовка проб для анализов. Каждая проба и ее дубликат весом не менее 100 г упаковывались в двойной целлофановый пакет для длительного хранения, чтобы избежать разложения возможных вторичных (гипергенных) водосодержащих минералов.
Пробы, отобранные из почв и дернины с пастбищ и сельхозугодий, сначала высушивались при температуре 50 °С, затем делались отквартовки материала. После этого отквартованные пробы дернины сжигались в муфельных печах до получения золы. Затем вновь делалась отквартовка материала, необходимого для всех видов аналитических исследований (по 20 грамм из каждой пробы). Далее все отквартованные части дробились и истирались до размера 100 меш.
Остатки всех проб (после отквартовки из них необходимой для производства анализов части) сохранялись в герметичных полиэтиленовых пакетиках (дубликаты) для возможных повторных или последующих аналитических исследований.
Аналитические исследования выполнялись в лабораториях ИГЕМ РАН: анализа минерального вещества, кристаллохимии минералов, в группе ядерно-физических исследований, а также в лабораториях Кабардино-Балкарского государственного университета (КБГУ). Анализ
химического состава проб выполнен методом рентгено-флюоресцентной спектрометрии (РФА) на спектрометре последовательного действия PW-2400 производства компании Philips Analytical B.V. (Нидерланды, 1997). При калибровке спектрометра использованы отраслевые и государственные стандартные образцы химического состава горных пород и минерального сырья (14 OCO, 56 ГСО).
Качество результатов соответствует требованиям III категории точности количественного анализа по О
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.