1.3. Анализ ситуации и её оценка

Химическое выветривание пород в отвалах происходит под влиянием атмосферных осадков, среднегодовое количество которых в пределах территории составляет около 380 мм в год, причем 80-90% их выпадает в виде дождей. Фильтрационные свойства отвалов весьма высоки, поэтому время соприкосновения вода-порода незначительно.

Микроэлементы (Мо, Cu, Zn, Pb), содержащиеся в отвалах вскрышных пород, из-за низкой величины и плохой растворимости природных соединений не играют существенной роли в изменении химического состава природных вод.

Исходя из вышеизложенного можно сделать следующие выводы:

1) отвалы вскрышных пород рудника сложены практически нерастворимыми породами (степень растворимости <0,0001г/дм³);

2) отвалы вскрышных пород рудника влияние на изменение химического состава поверхностных вод не оказывают;

3) влияние отвалов вскрышных пород рудника на изменение химического состава подземных вод не установлено, в подземных водах повышенного содержания компонентов (выше ПДК) не отмечается [8]. Содержание основных элементов во вскрышных породах и отвальных хвостах приводится в таблице 3.

Таблица 3

Содержание основных элементов во вскрышных породах и отвальных хвостах [8]

Основные элементы	Содержание, %
	Отвальные хвосты	Вскрышные породы
Молибден	0,007	0,009
Медь	0,020	0,035
Цинк	0,018	0,010
Свинец	0,006	0,003
Никель	0,010	0,002

Одним из основных концентраторов загрязнения поверхностных и подземных вод является бассейн хранения промстоков (хвостохранилище), размещенный в перегораживаемых плотинами долинах р. Сора и её правого притока – ключа Алачики, недалеко от обогатительной фабрики. С начала эксплуатации Сорского месторождения здесь складируются отходы обогащения сульфидных руд, нагнетаемые по пульповодам. Содержание вредных веществ в карьерной воде представлено в таблице 4.

Таблица 4

Концентрация вредных веществ в карьерной воде в 2011 году [2]

Месяц отбора	ед. изм.	1 кв.	2 кв.	3 кв.	4 кв.	год
рН		7,98	7,68	7,88	8,11	7,91
взвешенные в-ва	мг/л	17,75	<3,00	50,83	14,48	27,69
растворенные в-ва	мг/л	1718,00	1712,00	1822,67	1827,40	1770,02
окисляемость	мгО/л	10,93	8,67	3,50	15,47	9,64
фтор	мг/л	0,70	0,75	0,79	0,79	0,76
хлориды	мг/л	359,55	263,12	241,06	401,02	316,19
железо	мг/л	0,290	0,087	0,105	0,208	0,17
сульфаты	мг/л	736,08	749,18	829,65	784,26	774,79
молибден	мг/л	1,74	1,70	1,36	1,34	1,54
медь	мг/л	0,0137	0,012	0,018	0,02	0,02
нефтепродукты	мг/л	1,3300	<0,30	0,815	0,43	0,86
ксантогенаты	мг/л	н/о	н/о	н/о	н/о	-
полиакриламид	мг/л	н/о	н/о	н/о	н/о	-
жесткость	мг-экв/л	15,27	19,87	17,00	18,93	17,77
щелочность	мг-экв/л	4,33	4,53	4,00	4,07	4,23
нитриты	мг/л	0,197	0,035	0,33	1,50	0,52
БПК 5	мг/л	1,013	0,84	0,51	0,70	0,77
кислород раст.	мг/л	8,20	0,00	0,00	0,000	8,20
нитраты	мг/л	0,00	0,00	13,27	4,487	8,88

Также на территории предприятия проводится мониторинг атмосферного воздуха. Данные по концентрации вредных веществ в атмосфере для каждого вещества, выбрасываемого предприятием представлены в таблице 5.

Таблица 5

Концентрация вредных веществ в атмосфере (по каждому веществу, выбрасываемому предприятием) в 2010 году [2]

Вещество	Промплощадка СГОК (данные замеров)		СЗЗ предприятия (данные замеров)		Граница ж/застройки г. Сорск (расчетные данные)
	мг/м3	Доли ПДК	мг/м3	Доли ПДК		мг/м3	Доли ПДК
Зола угольная	3,19-9,10 (сумма ТВВ)	0,5-1,52	2,2-13,07 (сумма ТВВ)	4,4-26,14		0,29	0,96
Пыль неорганическая						0,28	0,92
Серы диоксид	0,025-5,1	0-0,51	0,025-4,5	0,05-9,0		0,18	0,36
Азота диоксид	0,02-1,8	0-0,36	0,02-1,8	0,1-9,0		0,012	0,06
Молибден	-	-	-	-		0,001	0,06

Таким образом, концентрация вредных веществ в атмосфере на промплощадке СГОК превышает ПДК по золе угольной, пыли неорганической, серы диоксиду, азота диоксиду.

По мере заполнения хвостохранилища наращиваются в высоту плотины (дамбы). Участки хвостохранилища вследствии неизбежных инфильтрационных потерь жидких промстоков являются очагами химического загрязнения поверхностных и подземных вод. Хвосты мокрого обогащения являются преимущественно тонкопорошковым материалом, сильно пылящим в сухом состоянии. В обогатительном переделе руд используются следующие флотореагенты, г/т руды:

1. дизельное топливо – 75

2. бутиловый ксантогенат – 3

3. жидкое стекло – 50

4. вспениватель (ОПСБ 1 часть, оксаль 3 части) – 35

5. известь негашеная – 500

6. сернистый натрий – 400.

На 01. 01. 2005 года в хвостохранилище уложено 187,9 млн. м³ песков – отходов коллективной и медной флотации.

На площади хвостохранилища производится складирование и хранение твердой фазы промстоков, жидкая фаза после осветления и отстоя используется повторно в технологическом цикле обогащения. Твердая фаза представляет собой тонкоизмельченный материал серовато-розового, розовато-серого цветов, состав которого определяется составом переработанных руд с учетом переотложения при намыве хвостохранилища. Основная часть молибденовых руд сосредоточена в окварцованных лейкократовых гранитах и граносиенитах, около одной трети – в диоритах и сиенито-диоритах. По минералогическому составу отвальные хвосты относятся к аркозовым пескам. В составе песков преобладают калиевые полевые шпаты, плагиоклазы (в сумме 50-70%), кварц (20-30%), флюорит, роговая обманка, биотит, хлорит, эпидот. Акцессорные минералы представлены сфеном, рутилом, турмалином, рудные – пиритом, магнетитом, халькопиритом и молибденитом.

Поверхностный сток р. Сора в хвостохранилище действует непрерывно в течение года, он выявлен натурными наблюдениями, а расход воды варьировал в нём от 396 м³/ч летом, до 288 м³/ч осенью. Сток ключа Алачики (правый небольшой приток р. Сора) в старое хвостохранилище не обнаружен. Можно предположить, что исток ключа находится под водой отстойного пруда. Таким образом, жидкие и твердые промстоки Сорской обогатительной фабрики смешиваются в бассейне хранения с пресными умеренно жесткими водами р. Сора и кл. Алачики и атмосферными осадками.

Для изучения макро – и микрокомпонентного состава поверхностных вод и установления распределения концентраций загрязняющих веществ в пространстве, с отстойных прудов старого и нового хвостохранилища в полевой период было отобрано 15 проб воды (граф. П. 6). Расстояние между точками отбора по периметру прудов составляли 0,15-1,0 км. Берега прудов в основном заросшие лесом, кустарником, высокой травой, заболоченные, завалены поваленным лесом, с затопленными на корню деревьями. Кроме того, берега прудов образуют намытые хвосты. Вода в прудах прозрачная или слабо мутная, без цвета, без запаха или с запахом болота. С пруда нового хвостохранилища протяженностью 2 км, шириной 50 – 250 м отобрано 9 проб воды, остальные – со старого пруда, также протягивающегося на 2 км, шириной около 200 м в верхней части и 870 м в нижней [8].

Температура воды в прудах различная: в новом в левой его части она составляла 15 – 16 °С 14. 07. 2000 года, в крайней северной части, в самом начале отстойника в точке 2030 вода с резким запахом болота, желтого цвета и температурой 22 °С. В отстойнике старого хвостохранилища температура воды 20 – 22 °С 20. 07. 2000 года, месяцем раньше она составляла 12 °С.

По химическому составу вода в отстойниках также несколько различается: только в выше упомянутой точке она сложного состава и относится к хлоридно-сульфатно-гидрокарбонатному кальциево-магниевому типу, пресная, с небольшой минерализацией 0,62 г/дм³, общей жесткостью 9,3 мг-экв/дм³. Содержание хлорид-иона составляет 139, сульфат-иона 136, гидрокарбонат-иона 165 мг/дм³. На остальной части вода сульфатно-хлоридная кальциево-натриевая, а вдоль западного берега отстойника нового хвостохранилища сульфатно-хлоридная натриево-кальциевая. Вода пресная и слабосолоноватая с минерализацией 0,55 – 1,46 г/дм³, общей жесткостью 5,6 – 13 мг-экв/дм³. Максимальное содержание в воде сульфат-иона достигает 825 мг/дм³, хлорид-иона – 204 мг/дм³, натрий-иона 258 мг/дм³. Концентрация водородных ионов (рH) составляет 7 – 8. В пробах воды, отобранных из отстойника в старом хвостохранилище возле водомерной рейки (точка 2040), и в новом хвостохранилище – возле насосной станции оборотного водоснабжения (точка 2031) содержится агрессивная углекислота в количествах, соответственно, 8,8 и 13,2 мг/дм³ [8].

Микрокомпонентный состав воды в отстойниках определен по двум пробам. Максимальные содержания вредных компонентов представлены в таблице 6.

Таблица 6

Максимальные содержания вредных компонентов в отстойниках, мг/дм³ [8]

Pb … 0,009 Cu … 0,14 Cr … 0,01

F … 0,78 Fe … 0,17 Нефтепродукты … < 0,025

Mo … 0,92 Zn … 0,06 Hg … 4,3х10^-5

Рассмотрев результаты анализа приходишь к выводу, что воды отстойных прудов хвостохранилища по качеству не являются токсичными. Более обширным материалом по химическому составу воды в накопителях располагает молибденовый комбинат, поскольку анализ воды из прудов производится ежемесячно. Кроме того, на должном уровне осуществляется контроль за состоянием такого сложного сооружения как хвостохранилище по другим направлениям, предусмотренным «Инструкцией о порядке ведения мониторинга безопасности гидротехнических сооружений предприятий, организаций подконтрольных органам Госгортехнадзора Российской Федерации», 1998. Воздействие хвостохранилища на окружающую среду контролирует Госсаннадзор Республики Хакасия.

За полевой сезон 2000 года было отобрано 44 пробы донных осадков (песков) по всему периметру пионерной дамбы, распределительной дамбы и берегам отстойных прудов хвостохранилища с интервалом 250 – 800 м. Поскольку анализы не были выполнены, считаем необходимым привести данные 1988 года, когда в зимний период на новом хвостохранилище было пробурено 11 скважин по сети 300х300 м. В то время максимальная мощность песков составляла 45 м. Работа проводилась с целью оценки песков хвостохранилища на содержание в них серебра и попутных компонентов, а также получения сведений о характере циркуляции в них воды. В результате исследования 58 проб длиной по 2,5 – 5 м среднее содержание в песках составило: молибдена 0,012; меди 0,025; свинца 0,004, цинка 0,016 %, серебра 0,46; золота 0,15 г/т /Кровякова, 1989 ф/.

Уровень воды в скважинах, расположенных вблизи дамбы составил 15 – 37 м от устья (абсолютные отметки устьев скважин 786,3 – 793,6 м), две скважины оказались без воды. В отдельных скважинах отмечались напорные плывуны на глубинах 4,5; 12,5 и 20 м. Линзы мерзлых пород встречались до глубины 20 м.

Более ранними работами была установлена возможность использования отвальных хвостов в пределах пляжной зоны для производства:

1. силикатного кирпича;

2. тяжелых силикатных бетонов низких марок;

3. мелкоячеистых газосиликатных бетонов;

4. строительных и кладочных растворов;

5. электрокерамики.

Этот факт свидетельствует о нетоксичности твердой фазы отходов обогащения Сорской фабрики.

Кроме бассейна хранения промстоков обогатительной фабрики гидрогеохимическое опробование произведено на территории нескольких вплотную расположенных объектов: ТЭЦ со складом угля, основание дамбы хвостохранилища с внешней стороны, хранилища горюче-смазочных материалов, автозаправочная станция, “каскад” из 3-х прудов-отстойников. За полевой сезон отобрано 8 проб воды из техногенных водотоков и прудов-отстойников, расположенных ниже дамбы хвостохранилища (пробы №№ 703318, 703321 – 703324, 801040 – 801042). В эти отстойники сбрасывается вода золоудаления ТЭЦ, пересекающая территорию хранилища ГСМ, фильтрационный поток под дном бассейна – накопителя промстоков обогатительной фабрики и жидкие потери из сети пульповодов обогатительной фабрики. Вода с фабрики мутная, с неприятным запахом, температура её 20.10. 2000 года составляла 5 – 6 °С. По химическому составу она относится к сульфатно-кальциево-натриевому типу с минерализацией 1,66 – 2,17 г/дм³, общей жесткостью 15,7 – 19,2 мг-экв/дм³. Содержание сульфат-иона в воде составляет 735 – 1111 мг/дм³, pH – 7. Взвешенные вещества присутствуют в количестве до 376 мг/дм³.

Химический анализ по определению микрокомпонентов в этих пробах не проводился.

В первом водотоке с ТЭЦ вода мутная, черного цвета, с температурой 25°С, взвешенных веществ в ней 1586 мг/дм³. По химическому составу она относится к хлоридно-сульфатно-натриево-кальциевому типу с минерализацией 2,5 г/дм³, общей жесткостью 14,1 мг-экв/дм³. Содержание хлорид-иона составляет 629, сульфат-иона 771, иона натрия 570 мг/дм³, нитрат-иона 5,9 мг/дм³.

Во втором водотоке с ТЭЦ, в 250 м ниже места отбора пробы с первого водотока, вода чистая на вид, температура её 20°С, взвешенных веществ в ней 3,2 мг/дм³. По составу вода сульфатно-кальциево-натриевая с минерализацией 1,9 г/дм³, общей жесткостью 17,7 мг-экв/дм³. Содержание сульфат-иона составляет 875 мг/дм³, натрий-иона 229 мг/дм³. Следующая проба воды отобрана из ручья в 20 м выше места впадения его в самый верхний отстойник. Пруд-отстойник представляет собой замкнутый водоем, заполненный темно-серым, до черного песком. В него со стороны ТЭЦ, хранилища ГСМ сливается вода с пятнами ГСМ, мутная, очень теплая (температура здесь замерялась 15. 06. 2000 года и составляла 27 °С). Во втором, расположенным ниже первого, пруде-отстойнике вода уже чистая, светлая с температурой 15 °С. На нем располагается станция оборотного водоснабжения. Берег пруда пологий с травяным покрытием. В третий пруд сливается дренажная вода из карьера. Вода без цвета, без запаха с незначительным осадком.

В каждом из прудов-отстойников воды, прежде всего, сульфатные, но различаются по содержанию хлоридов и гидрокарбонатов, а также составу катионов (точки 1040 – 1042, граф. П. 6). В первом пруде сульфатно-хлоридно-кальциево-натриевый тип, во втором сульфатно-магниево-натриево-кальциевый, в последнем сульфатно-натриево-кальциевый. Минерализация в прудах колеблется от 1,3 до 1,5 г/дм³, общая жесткость от 12 до 18 мг-экв/дм³, pH 7 – 7,5. Содержание составляет 454 – 675, от 4 до 264, СО_2св. до 14,8 мг/дм³. Во втором пруде присутствует в количестве 7 мг/дм³. Из пруда оборотного водоснабжения осуществляется сброс в р. Сору.

За многолетний период открытой разработки Сорского месторождения на площадях, прилегающих к карьеру, сформированы многоярусные отвалы с крутыми откосами вскрышных пород, занимающие площадь около 8 км². Отвалы вскрышных пород сложены интрузивными скальными породами практически нерастворимыми в воде: гранитами, сиенитами, диоритами, промежуточными и гибридными разностями, ортофирами, диоритовыми и андезитовыми порфиритами.

Гранулярный состав отвалов разнообразный, преобладает фракция 0-30 см, немного реже встречается фракция 30-90 см, а крупные глыбы более 90 см составляют

5-6 %.

При обследовании двух спецотвалов, расположенных к западу от карьера 12.06. 2000 года и 16.07.2000 года было отобрано три пробы воды (пробы №№ 701030, 701031 и 701082) из водяных пятен, образовавшихся в основании отвалов вследствии вытаивания мерзлоты. Отвалы сложены бедными балансовыми сульфидными и окисленными рудами, вывезенными из карьера в разное время, начиная с 1968 года. В бедных рудах содержание молибдена сульфидного составляет от 0,020 до 0,034%, в окисленных – молибдена сульфидного менее 0,020%, а молибдена общего более 0,050%.

Глубина протаивания в июле месяце на спецотвалах составляла 0,7 м. Надмерзлотные воды прозрачные, бесцветные с небольшим осадком, застойным запахом, температурой 1-4 °С. По химическому составу воды пресные гидрокарбонатно-сульфатно- кальциево-магниевые, с минерализацией 0,36-0,51 г/дм³, общей жесткостью 2,68-6,55 мг-экв/дм³,окисляемостью перманганатной 13,76-14,24 мг о/дм³, pH 6,8-7. Содержание составляет 51-155; - 3-7; - 0,4 - 6,7; - 0,24 - 0,5; Fe²⁺ - 0,5; Fe³⁺ - 0,12 - 0,65 мг/дм³ [8]. Содержание микрокомпонентов в надмерзлотной воде представлено в таблице 7.

Таблица 7

Содержание микрокомпонентов в надмерзлотной воде, мг/дм³ [8]

Pb …0,012 – 0,095 Cu …0,24 – 0,33 Cr …<0,01

F …0,4 – 0,056 Mo …0,3 – 1,12 Bi …0,38 – 0,41

Zn …0,106 – 0,125 Fe …0,2 – 0,7 Hg …(3,5 – 6,0)х10^-5

Из результатов анализов следует, что надмерзлотные воды спецотвалов бедных сульфидных руд и спецотвалов окисленных руд не являются токсичными.

В таблице 8 представлены содержания подвижных форм тяжелых металлов в пробах почвы на границе санитарно-защитной зоны [8].

Таблица 8

Содержание тяжелых металлов (подвижных форм) в пробах почвы на границе санитарно-защитной зоны, мг/кг [8]

№ пробы, глубина отбора, см		Содержание тяжелых металлов
		рН	Подвижные формы
			Zn	Cu	Pb	Mn	Ni	Fe
На границе СЗЗ
1	0-5	7,7 ±0,2	7,43±1,48	0,17±0,04	1,19±0,17	74,66±7,42	0,14±0,02	108±10
1	5-20	7,7 ±0,2	6,50±1,30	0,18±0,05	0,92±0,25	80,2±8,0	0,16±0,02	84±8
2	0-5	7,7 ±0,2	6,08±1,22	0,16±0,04	0,72±0,20	52,46±7,86	0,18±0,02	150±15
2	5-20	7,9 ±0,2	8,66±1,73	0,17±0,05	1,29±0,13	76,1±7,6	0,15±0,02	99±10

В ходе научно-исследовательской работы проводилось изучение минерального состава почв на территории Сорского медно-молибденового месторождения. В результате изучения проб под бинокулярным микроскопом было выявлены некоторые виды минеральных частиц, а также частиц техногенного происхождения (таблица 9).

Таблица 9

Вещественный состав проб почв с территории Сорского Cu-Mo месторождения, %

Тип частиц	500 м от хвостохранилища	250 м от отвала вскрышных пород
Минеральные частицы	98	95
Ортоклаз K[AlSi3O8]	40	40
Пирит FeS2	5	2
Кальцит CaCO3	15	20
Гематит Fe2O3	5	5
Кварц SiO2	15	20
Молибденит MoS2	5	5
Биотит K(Mg,Fe)3[Si3AlO10][OH, F]2	10	10
Пиролюзит MnO2, псиломелан mMnO·MnO2·nH2О	3	3
Техногенные образования	2	5
Шлак	2	5

По результатам лазерного микроспектрального анализа на установке ЛМА-10 в составе частиц почвы, было выявлено, что наибольшее количество чувствительных линий приходится на Fe, Mn, Mg, Si и Al (таблица 10).

Таблица 10

Результаты лазерного микроспектрального анализа химического состава частиц проб почв с территории Сорского Cu-Mo месторождения

Описание частиц	Химический состав	Минерал
Желтоватые, полуокатанные, непрозрачные	2 класс опасности (Cr, Cu), 3 класс опасности (Mn, V), а также Fe, Ti, Mg, Al, Si, Ca, Ni, Au	Ортоклаз
Угловатые, желтоватые, полупрозрачные	2 класс опасности (Cu), а также Fe, Si, Mg, Al	Кварц
Черные, непрозрачные	2 класс опасности (Cu), 3 класс опасности (Mn), а также Fe, Ti, Mg, Al, Si, Ca	Гематит
Розоватые, прозрачные, угловатые	1 класс опасности (Zn), 2 класс опасности (Cu), 3 класс опасности (Mn), а также Fe, Ti, Mg, Cu, Al, Si, Ca	Кальцит
Желтоватые, непрозрачные, полуокатанные	Al, Si, Fe, Mg, Ca	Ортоклаз
Окатанные, желтоватые, непрозрачные	2 класс опасности (Cu), 3 класс опасности (Mn), а также Fe, Ti, Mg, Si, Al, Ca	Кварц