Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Новосибирский Государственный университет геология и геохимия горючих полезных ископаемых

Оценка потенциальной эколого-геохимической опасности от деятельности Горевского горно-обогатительного комбината

магистр геологии

Титов Дмитрий Юрьевич

Аннотация

В статье приводится пример эколого-геохимической оценки опасности от деятельности горнорудного предприятия на примере действующего Горевского ГОКа.

Ключевые слова:

месторождение; экология; геохимия; свинец; цинк; оценка

Abstract

The article gives an example of an ecological and geochemical assessment of the hazard from the operation of the deposit using the example of the existing Gorevsky GOK.

Keywords:

deposit; ecology; geochemistry; lead; zinc; evaluation

загрязнение природа свинец цинк месторождение

Введение

В статье рассматривается оценка потенциальной эколого-геохимической опасности (ПЭГО) от загрязнения химическими веществами компонентов природной среды, таких как поверхностные и подземные воды, почвы и донные отложения. В качестве объекта исследования выбрано Горевское свинцово-цинковое месторождение [1].

В качестве методики такой оценки был выбран подход, предложенный О.К. Криночкиной [2], позволяющий в баллах оценить потенциальную экологическую опасность от горнорудных предприятий.

Актуальность работы обусловлена большим количеством разрабатываемых месторождений (РМ) в нашей стране, разнообразных по промышленным типам, и тем, что, находясь в различных природных условиях, они оказывают различное влияние на окружающую среду.

Цель работы - оценить потенциальную эколого-геохимическую опасность месторождения.

Задачи - сбор и анализ данных по месторождению, установление классов опасности и факторов оценки по разным экологическим критериям.

Научная новизна работы заключается в том, что до этого такую комплексную оценку потенциальной опасности от деятельности данного горнорудного предприятия не осуществляли.

Исследовательская часть

Месторождение расположено на левом берегу реки Ангары в 40 км от её устья. По административному положению месторождение входит в состав Мотыгинского района, Красноярского края. Ближайшими к месторождению населенными пунктами являются: поселок Новоангарск в 7 км на восток на левом берегу реки Ангары, деревня Кулаково в 18 км на восток на левом берегу реки Ангары, пос. Стрелка - в 38 км на запад в устье реки Ангары.

Рис. 1. Обзорная карта района (источник -https://www.google.com/maps)

Климат района резко-континентальный с суровой продолжительной зимой и коротким дождливым летом. Продолжительность периода со снежным покровом составляет 191 день. Наибольшая высота снега приходится на конец марта и в среднем достигает 73-76 см в лесу. Средняя месячная температура самого холодного месяца (январь) составляет -22,4°С. Лето начинается в середине июня и оканчивается в конце августа, средняя месячная температура воздуха самого теплого месяца (июль) составляет 15,0°С, количество осадков - около 200 мм. При годовой норме осадков 496 мм, в теплый период (май-октябрь) здесь выпадает 359 мм. В переходные сезоны происходит перестройка барического поля, усиливается широтный перенос, резко возрастает интенсивность и повторяемость вторжений циклонов северо-западных, западных и юго-западных направлений. В годовом ходе скорости ветра его среднемесячные значения достигают максимума в апреле-мае и октябре и составляют 3,0-3,2 м/с [1].

Район месторождения находится на западной оконечности Енисейского кряжа с характерным рельефом местности - плавным спуском к реке Ангара отдельных отрогов, являющихся водоразделами рек и ручьев (рис. 1). Степень расчлененности рельефа зависит от геолого-структурных особенностей участка, характера горных пород и от эрозионного вреза речных долин.

Рельеф левобережной части, где распространены залегающие на докембрии девонские отложения, а в структурах существенную роль играют субширотные направления дислокаций, отличается меньшей расчлененностью и общим широтным направлением водоразделов. Преобладают абсолютные отметки в 150-200 м. Долины рек, в общем, широкие и отлогие, имеют резко ассиметричную форму с пологим левым склоном и крутым правым. Величина вреза в верховьях составляет 40-50 м, в низовьях - 80-150 м. Характерно слабо выраженное меандрирование потока. В общем, левобережная часть Ангары отличается от правобережной более спокойным рельефом.

Поверхностные воды района месторождения представлены рекой Ангара, а также ее левыми притоками: р. Алешина, р. Горевой, р. Картица. Река Ангара вытекает из оз. Байкал и относится к бассейну р. Енисей. Сток реки зарегулирован тремя крупными водохранилищами - Братским, Усть-Илимским и Богучанским.

Ледостав устанавливается в третьей декаде октября. Средняя продолжительность ледостава 190 дней. Максимальная толщина льда составляет от 1,2 м в декабре до 1,5 м в феврале.

Ширина водоохраной зоны р. Ангара составляет - 200 метров, р. Картица - 100 метров, для остальных водотоков - 50 метров [1].

В отчете по оценке запасов месторождения [1] раздел «Экологическая ситуация» состоит всего из одного небольшого абзаца, в котором говорится, что «угроза ухудшения экологической ситуации в районе от продолжения промышленной эксплуатации месторождения отсутствует», что показалось автору скорее отпиской, чем серьезной оценкой ситуации.

Исследование проводилось на данном объекте, так как он является репрезентативным, выбранным по принципу наибольшей насыщенности токсичными элементами и по масштабности оруденения (запасам). Также стоит отметить, что месторождение - колчеданного типа, а значит рудные элементы находятся в виде сульфидов, которые при разработке неизбежно переходят в сульфаты, увеличивая скорость миграции тяжелых металлов [2, 4].

Методика оценки базируется на следующих принципах: иерархический подход, значимость оценок, объективность информации.

Среди минерагенических факторов используются два наиболее значимых - состав и запасы руд. Степень загрязнения окружающей среды (ОС) при разработке месторождения находится в прямой зависимости от его крупности, т.е. запасов. Горевское месторождение по категории крупности относится к очень крупным (или уникальным).

Таблица 1. Матрица для определения ПЭГО МПИ

Состав руд является определяющим фактором загрязнения ОС, поскольку именно он диктует кислотно-щелочную обстановку, от которой зависит уровень загрязнения всех природных сред. Руды зачастую представляют собой концентрат токсичных и высокотоксичных элементов, и они могут быть подразделены по классам опасности в зависимости от доминирующих элементов в составе [1].

Так, в составе руд Горевского месторождения есть такие рудные элементы как Pb, Zn, Ag, Cd, Fe, Rb, Sr, Sb, Zr, Mn, Ni, Ti и др. Превалирующими элементами являются свинец и цинк, основными попутными компонентами серебро и кадмий, также нельзя не отметить высокое содержание железа в рудах (от 15 до 25% по результатам рентгенфлуоресцентного анализа).

Суммарный эффект воздействия таких элементов 1 класса опасности как свинец и цинк позволяет отнести Горевское месторождение к высокоопасным (табл. 1), т.е. 4 балла по шкале ПЭГО.

В группе ландшафтных наиболее значимыми факторами признаются типы климата, рельефа и почв. Установлена тесная взаимосвязь типа климата и его влияние на загрязнение гидросферы. При гумидном климате, благодаря многократному разбавлению природных вод обильным количеством атмосферных осадков, минерализация подземных и поверхностных вод не превышает нормативных значений [2]. Иная ситуация наблюдается на месторождениях с аридным климатом, с преобладанием испарения над осадками, что обуславливает в течение сухого сезона задержку водорастворимых солей на испарительных барьерах. Зимой же при резком перепаде температур на контакте рудных отвалов с подотвальными водами происходит вымораживание, которое способствует обогащению подотвальных вод токсичными элементами руд.

Таблица 2. Факторы оценки ПЭГО химического загрязнения территорий горнорудного освоения

В целом, способность самоочищения территорий с гумидным климатом значительно выше, чем с аридным. В случае с Горевским месторождением его климат можно соотнести с семигумидным умеренных широт (табл. 2), т.е. 2 балла по шкале ПЭГО.

Важными факторами устойчивости ландшафтов к загрязнению являются типы почв и рельефа. На территории исследования рельеф слаборасчлененный, с широкими и отлогими склонами террас р. Ангара. Согласно «Карте почв России, 2014 г.» на территории горнорудного освоения Горевского месторождения развиты лесостепные серые и аллювиальные светлогумусовые среднеустойчивые почвы. В целом зоны неудовлетворительного эколого-геохимического состояния будут тяготеть к аккумулятивным формам рельефа, а наиболее чистые - к денудационным [2, 3]. Соответственно, стоит ожидать, что снос токсичных элементов будут осуществляться в ручьи и русло реки Ангары с дальнейшим отложением в ее аккумулятивных формах. В целом по совокупности факторов ландшафт на территории Горевского месторождения можно отнести к среднеустойчивому типу (табл. 3), 2 балла по шкале ПЭГО.

Таблица 3. Матрица для определения устойчивости ландшафта

Среди гидрогеологических факторов при разработке месторождений наиболее значимыми признаны интенсивность водообмена подземных вод и их защищенность. Показателем интенсивности водообмена является коэффициент водообмена К_в, под которым понимается отношение годового расхода подземных вод к общим ресурсам подземного бассейна. В гидрогеологическом разрезе выделяют зоны активного, застойного и затрудненного водообмена. Верхней границей зоны активного водообмена является зона аэрации, а нижней - та часть гидрогеологического разреза, где разрывная тектоника проявляется незначительно [2].

По проведенным ранее исследованиям можно судить, что макрокомпонентный состав подземных вод достаточно стабилен по всей толще пород горевской свиты на изученную глубину до 1000 м, что позволяет говорить о взаимосвязи всех интервалов и принадлежности к зоне активного водообмена.

Согласно водному балансу приток в карьер на 80% формируется за счёт реки Ангары (сокращение разгрузки и привлечение поверхностных вод). Менее значительна (до 20%) доля за счёт развития депрессионной воронки и привлечения ресурсов подземных вод с прилегающей территории.

Сокращение стока в таком количестве для Ангары со среднемноголетним расходом свыше 4 тыс.м³/с незаметно, тем более что основной объём этих вод после очистки сбрасывается в гидросеть.

Воронка депрессии изометричной формы, с удалением от границ карьера на расстояние до 2 км.

Влияние водоотбора может выражаться в снижении уровней подземных вод и в привлечении поверхностного стока. Ближайший населённый пункт (п. Новоангарск) расположен в 10 км, т.е. за пределами зоны водопонижения [1].

Защищенность подземных вод также относится к гидрогеологическим факторам и оценивается по наличию или отсутствию водоупора в кровле водоносного горизонта, обычно используемого для водоснабжения. Так, если водоупор есть и имеет выдержанную мощность, то степень защищенности высокая; если есть незначительное количество эрозионных окон, то защищенность оценивается как средняя; если горизонт не выдержан по простиранию и мощности, есть многочисленные эрозионные окна, то его защищенность низкая; при отсутствии или локальном развитии водоупорного горизонта степень защищенности неудовлетворительная [2].

Согласно отчетным данным, водоносный комплекс отложений четвертичного возраста (рис. 2) в русле реки представлен маломощным галечником, в отдельных местах отмечено его отсутствие и выходы сланцев. В переуглублённых частях мощность галечника не увеличивается и рост водопроводимости разреза за счёт этого не происходит, поскольку такие участки выполнены глинисто-щебнистыми выветрелыми породами.

Водоносный комплекс трещинных и трещинно-жильных вод горевской свиты верхнего рифея всеми исследователями характеризуется как резко неоднородный по фильтрационным свойствам и обладающий блоковым строением. В пределах незатронутых разрывной тектоникой блоков проницаемость пород очень низкая. Многочисленные разломы, ограничивающие блоки пород, имеют двойственное влияние на структуру потока, являясь в одних случаях зонами повышенной водопроводимости, в других - слабопроницаемыми барьерами [1].

Рис. 2. Схематический разрез по водозаборной скважине

Таким образом, загрязнение подземных вод затрагивает лишь зоны активного водообмена (1 балл). В то же время, несмотря на высокую защищенность водоносного горизонта четвертичного комплекса, имеющего выдержанный флюидоупор, представленный суглинками, отмечается низкая защищенность водоносных горизонтов горевского комплекса из-за отсутствия выдержанного флюидоупора. В целом защищенность водоносных горизонтов можно оценить как среднюю (2 балла).

Техногенные факторы влияния при разработке МПИ на состояние ОС усугубляют природную обогащенность ее различными элементами и химическими соединениями. Для минимизации их влияния необходим выбор условий горнорудного освоения территорий. Наиболее значимыми из них являются длительность и способ отработки месторождений. Так, чем более уязвима природная среда, тем более растянута во времени должна быть длительность разработки. Градации ПЭГО по длительности РМ следующие: менее 5 лет - 1 балл, 5-10 лет - 2 балла, 10-20 лет - 3 балла, более 20 лет - 4 балла.

Аналогичный подход применяется и при выборе способа отработки. Наиболее щадящим принято считать закрытый способ добычи руд, далее по степени нарастания идут комбинированный, открытый и кучного выщелачивания [2].

Горевское месторождение находится в отработке открытым способом уже с 1970-х годов, так что получает 4 балла по шкале длительности отработки, и 3 балла по шкале способа отработки.

Итоги проведенной работы и выводы

Интегральная оценка ПЭГО рассчитывается как сумма единичных оценок по разным факторам. Ее градации определяются как низкая (7 баллов), средняя (от 8 до 14), высокая (от 15 до 19) и очень высокая (более 19) [2].

Согласно этой градации, Горевский ГОК попадает в категорию горнорудных объектов с высокой эколого-геохимической опасностью с суммой в 18 баллов.

Несмотря на такую оценку деятельности, минимизировать техногенную нагрузку на ОС не представляется возможным, так как изначально был выбран не оптимальный выбор технических условий отработки для безопасного горнорудного освоения территории.

Методы оценки и демпфирования негативных экологических факторов в горнорудной промышленности и переработке полезных ископаемых рассматривались в различных работах ранее [4, 5]. Большинство из факторов не поддаются корректировке, однако техногенные могли быть изменены. Так, для снижения потенциальной эколого-геохимической опасности на стадии проектирования можно было выбрать закрытый или комбинированный способы добычи руд и небольшой срок работы рудника, что позволило бы снизить оценку ПЭГО суммарно на 3-4 балла, переведя предприятие в разряд средних по опасности, что снизило бы нагрузку на ОС.

Однако с точки зрения полноты отработки запасов и экономической эффективности такой подход видится нецелесообразным. Очевидно, что и в будущем при создании проектов на отработку МПИ экономический эффект будет по-прежнему ставиться выше возникающих экологических последствий.

Библиографический список:

1. Макаров И.В., Макаров В.А., Косолапов А.И. и др. Отчет по переоценке запасов Горевского месторождения в связи с пересмотром кондиций (отчет по состоянию запасов на 01.01.2014 г.). Красноярск, 2014

2. Криночкина О.К. Основы оценки потенциальной эколого-геохимической опасности от деятельности горнорудных предприятий в различных природных условиях. Журнал «Недропользование, XXI век», №6, 2017

3. Базарова С.Б. Воздействие горнодобывающих предприятий на экосистему региона и оценка эффективности их экологической деятельности. Журнал «Региональная экономика и управление», №2, 2007

4. Николин В.И., Матлак Е.С. Охрана окружающей среды в горной промышленности. Киев, 1987

5. Мирмович Э.Г. Обеспечение экологической безопасности недропользования / А.Г. Комаров, Э.Г. Мирмович. Мат-лы III Всерос. НПК «Безопасность критичных инфраструктур и территорий» 09-14 ноября 2009. г. Екатеринбург: 2009. С. 22-27. (http://conf.uran.ru/default; http://conf.uran.ru/ListReports)

Размещено на Allbest.ru