книги / Минерально-сырьевые ресурсы Пермского края

зоваиием, причем в ряде случаев интенсив­ ность загрязнения по отдельным макро- и микрокомпонентам достигает 100 ПДК и бо­ лее.

Кизеловский угольный бассейн

С экологической точки зрения, эксплуата­ ция угольных шахт Кизеловского бассейна была сложной в течение всего периода его су­ ществования, что связано с высокой зольнос­ тью (до 40%) и сернистостью (до 6 %) углей,

большими водопритоками, агрессивностью шахтных вод и высоким содержанием в них и отходах угледобычи широкого спектра ток­ сичных микроэлементов. Несмотря на прини­ маемые в период эксплуатации шахт природо­ охранные мероприятия, техногенное воздей­ ствие угледобывающих предприятий на при­ родные геосистемы носило значительные масштабы и привело к нарушению окружаю­ щей природной среды на значительных пло­ щадях бассейна, в том числе непосредственно на территории основных населенных пунктов этого района.

Горно-геологические особенности Кизе­ ловского бассейна и применяемая техноло­ гия добычи угля обусловили формирование нарушенных земель, сочетающих деформиро­ ванные над выработанным пространством по­ верхности (провалы, воронки и т. п.) и по­ родные отвалы различной конфигурации и литологического состава. Общая площадь нарушенных земель составляет более 720 га, из которых около 330 га занято промплощадками ликвидированных шахт и около 300 га задействовано под размещение отходов гор­ ного и обогатительного производства (53 отвала с объемом складированной породы более 24 млн. м3).

Извлеченные из земных недр твердые отхо­ дыугледобычи (песчаники, глинистые сланцы, аргиллиты, алевролиты) химически неустой­ чивы вусловиях земной поверхности. Основ­ ная часть минералов представлена хорошо ра­ створимыми сульфатами железа, алюминия, кальция. Кроме того, породы отвалов содер­ жат широкую гамму микроэлементов, многие из которых относятся к категории экотокси­ кантов. Как показывают результаты эколого­

геохимических исследовании разновозраст­ ных отвалов шахт Кизеловского бассейна, для большинства из них отмечается повышенное содержание таких специфических элементов, как Sc, Zr, Be, Y, Ge, Ti. Из числа других мик­ роэлементов следует отметить Ni, Со, Zn и Мп, значительная часть которых находится в виде геохимически активных подвижных форм и обладает повышенной миграционной способ­ ностью. Расчетный суммарный индекс загряз­ нения (Zc)угольно-породных отвалов показы­ вает, что по существующей градации уровень их загрязнения колеблется от умеренного до высокого.

В результате физического выветривания, окисления, растворения, гидролиза, гидрата­ ции и других процессов, происходящих в угольно-породных отвалах, возникают ра­ створимые соединения, поступающие в при­ родные геосистемы. Максимальное количе­ ство загрязняющих веществ выносится в ре­ зультате развития водно-эрозионных процес­ сов (согласно расчетным данным их объем достигает 2 ,0 —2,5 тыс. т с 1 га отвальной по­

верхности). Стоки отвалов, формирующиеся за счет инфильтрации атмосферных осадков, имеют кислую реакцию (рН=1—3), а их ми­ нерализация достигает 50 г/л и более. Они содержат значительные концентрации суль­ фат-иона, железа, алюминия, тяжелых метал­ лов. Особую опасность представляют серо­ содержащие соединения, приводящие к раз­ витию в отвалах процессов сернокислотного гидролиза, способствующего активизации миграционных процессов. Большая часть сто­ ков поступает в поверхностные водотоки и подземные воды.

Меньший объем поступления в окружаю­ щую среду поллютантов (400 т с 1 га) связы­ вается с процессами дефляции отвалов, од­ нако влияние их на загрязнение природных геосистем может распространяться на рас­ стояние более 2 км. Особенно значительные

масштабы аэрогенного поступления поллю­ тантов в природные геосистехмы наблюдают­ ся при самовозгорании угольно-породных отвалов.

Наличие в отходах угледобывающего про­ изводства химически активных соединений

вызывает загрязнение прилегающих к уголь­ но-породным отвалам природных геосистем. Исследование природных ландшафтов, сопря­ женных с площадками размещения породных отвалов, показало, что они характеризуются загрязнением почв и растительности, уровень которого в ряде случаев оценивается какуме­ ренно опасный. Основному загрязнению под­ вержены верхние горизонты почвенного по­ крова и участки понижений рельефа, депони­ рующие содержащиеся в миграционных пото­ ках поллютанты. Кроме того, размещение многих породных отвалов по берегам рек при­ водит к поступлению их материала в речные русла и его дальнейшему перемещению в вод­ ном потоке на значительные расстояния. Ус­ тановлено значительное загрязнение донных отложений рек Вильва (ниже г. Гремячинска), Косьва (ниже г. Губахи), Кизели Вильва (ниже г. Кизела), влияющих на качество воды вплоть

до устьев этих водотоков идалее по рекам-во­ доприемникам (Усьва, Чусовая, Яйва) вплоть до Камского водохранилища. Эти процес­ сы, совместно с поступлением шахтных и под­ отвальных вод, приводят к изменению хими­ ческого и минерального составадонных отло­ жений и формированию вторичных источни­ ков загрязнения гидросферы.

В качестве примера этих процессов мож­ но привести Кизеловский пруд, в который в разные годы поступали стоки с 17 шахт. Тол­ щина накопленных в нем техногенных осад­ ков колеблется от 0,5 до 7,0 м, а их общий объем оценивается в 1,2 млн. м3. Они пред­ ставляют собой уплотненную угольно-пород­ ную взвесь, содержащую гидроокиси метал­ лов и микроэлементов, которые в паводковые периоды вымываются потоками воды. В ре­ зультате этих процессов воды по химическо­ му составу становятся близки к кислым шахт­

ным водам (pH = 2,7—3,6), содержат в сверх­ нормативных концентрациях ионы железа (до 1 0 0 мг/дм'), алюминия (8—30 мг/дм3) н ряда

других соединении (Be, V, Cd, Со, Мп). По мнению специалистов ФГУП МНИИЭКО ТЭК, за счет природного выщелачивания тех­ ногенных осадков снижение концентраций отмеченных поллютантов до норм ПДК про­ изойдет не ранее чем через 8 — 10 лет, да и то

при условии осуществления специальных рекультивационных мероприятий и исключения новых поступлений стоков с породных от­ валов.

Другим негативным фактором, влияющим на экологическую обстановку Кизеловского бассейна, является самоизлив шахтных вод на земную поверхность. Шахты Кизеловского угольного бассейна в период эксплуатации были одними из самых обводненных в стра­ не (максимальные водопритоки достигали 2800—3500 м3/ч). Шахтные воды Кизелов­

ского бассейна имели минерализацию 4— 11 г/л, характеризовались повышенной кис­

лотностью (pH = 2,3—3,5), большим содер­ жанием сульфатов (до 3—7 г/л), железа (900— 2500 мг/л), алюминия (130—420 мг/л), сверх­ нормативным содержанием целого ряда мик­ роэлементов (Be, Со, Li, Ni, Mn, Pb, Zn и др.). Сброс шахтных вод в поверхностные водото­ ки приводил к их загрязнению на протяже­ нии десятков километров.

С прекращением добычи угля и затоплени­ ем шахт экологическая обстановка не только сохранилась, но и приобрела еще большую остроту. В течение нескольких лет после лик­ видации шахт происходило восстановление уровня подземных вод, сопровождающееся ликвидацией ранее сформированных под вли­ янием шахтного водоотлива депрессионных воронок. Подъем уровня воды в шахтном про­ странстве привел к формированию самопро­ извольного излива вод на поверхность и их поступлению в гидросеть. Принципиальных изменений химического состава шахтных вод не произошло — концентрация загрязняющих веществ после затопления шахт не ниже, а в ряде случаев даже выше, чем в период эксплу­ атации.

В настоящее время самопроизвольный из­ лив шахтных вод происходит на 16 участ­

ках Кизеловского бассейна, а суммарный объем их поступления в реки достигает око­ ло 2,5 тыс. м'3/ч. Зафиксировано поступление

этих вод в 19 рек, 15 из которых выведены из хозбытового водопользования. Постоянно фиксируются экстремально высокие уровни загрязнения даже таких крупных рек, как Вильва, Косьва, Яйва, Чусовая.

Приведенные данные свидетельствуют, что воздействие процессов техногенеза угледо­ бывающего профиля на экологическую об­ становку Кизеловского бассейна сохраняет­ ся и на постэксплуатационном этапе. Н е­ значительный период мониторинговых на­ блюдений, проводимых в районах ликвиди­ рованных шахт, не позволяет в настоящее время с достаточной степенью надежности оценить все возможные последствия этих процессов. По опыту других ликвидирован­ ных угольных шахт не исключается возмож­ ность в Кизеловском бассейне и таких явле­ ний, как выделение на поверхность метана из угольных выработок, возникновение подзем­ ных пожаров, самовозгорание породных от­ валов.

Не вызывает сомнения, что ликвидация не­ гативных последствий этих процессов требу­ ет осуществления специальных работ по ре­ культивации породных отвалов, загрязненных земельных ресурсов, очистке берегов и русел рек и водоемов, перехвату и очистке остаточ­ ного излива шахтных вод и дренажных сто­ ков породных отвалов и ряда других меро­ приятий. Для контроля за эффективностью осуществляемых природоохранных меропри­ ятий необходимо дальнейшее проведение комплексных мониторинговых наблюдений за процессами техногенеза и состоянием при­ родных геосистем. Многие из этих меро­ приятий уже осуществляются в рамках про­ граммы экологической реабилитации терри­ тории Кизеловского угольного бассейна за счет средств федерального и краевого бюд­ жетов.

Верхнекамский калиеносный бассейн

Калийные предприятия, осуществляющие эксплуатацию Верхнекамского месторожде­ ния, включают всвой состав какрудники, веду­ щие подземную добычу сильвинито-карнал-

рпн — признаки их значительного засоления практически отсутствуют. Основное поступ­ ление поллютантов в окружающую природ­ ную среду связано с рассолами, образующи­ мися за счет отжатия остаточной влаги галитовых отходов п при растворении складируе­ мых солеотходов атмосферными осадками. Ежегодный объем образования подобных рас­ солов оценивается более чем в 10 млн. м\

Другим видом отходов калийного произ­ водства являются глинисто-солевые шламы, образующиеся в процессе обогащения калий­ ных руд (0,9—1,1 млн. т/год). Суммарное коли­ чество этих отходов, накопленных в 7 шламохранилпщах, превышает 30 млн. м\ В отличие от галитовых отходов, в составе глинисто-со­ левых шламов содержатся в значительных ко­ личествах не растворимые в воде глинисто­ карбонатные минералы (Н.О. 50—70%). Эти отходы представляют собой сложные поликомпонентные органо-минеральные комплек­ сы, объединяющие природные (компоненты руд) и техногенные (химреагенты) составляю­ щие. Несмотря на гидрофобность образую­ щихся органо-минеральных комплексов, оп­ ределенная их часть растворима в воде, что обусловливает возможность поступления со­

держащихся в них поллютантов в окружаю­ щую среду. Особенно реальны эти процессы в случае выщелачивания шламов атмосферными осадками. Загрязнение широким спектром поллютантов характерно и для избыточных рассолов, не используемых воборотном водо­ снабжении технологических процессов и так­ же сбрасываемых в шламохраннлища.

Следует отметить, что широкое использо­ вание при обогащении калийных руд органи­ ческих флотореагентов (первичные алифати­ ческие амины, керосин, оксиэтилированные жирные кислоты, сульфонаты, сульфоны, окисленный уайт-спирит и др.), многие из ко­ торых в экологическом отношении слабо изу­ чены, требует более детального внимания к органической составляющей этих отходов. Кроме того, не исключено, что в процессе трансформации органо-минеральных ком­ плексов могут образовываться новые органи­ ческие соединения, отсутствующие в составе используемых реагентов и выходящие за рам­ ки контролируемых показателей. Это под­ тверждается результатами хромато-масс-спек- трометрического исследования органической составляющей водных вытяжек шламов, в со­ ставе которых зафиксировано присутствие

алифатических галогенсодержащих структур, алифатических аминов, фталевой кислоты и ее эфиров и ряда других соединений.

При контроле за объектами отвально-шла­ мового хозяйства калийного производства ос­ новное внимание должно уделяться жидким стокам, являющимся основным транспортом поллютантов в окружающую природную сре­ ду. Несмотря на принимаемые меры по гидро­ изоляции объектов отвально-шламового хо­ зяйства, практически на всех из них фиксиру­ ются фильтрационные утечки рассолов, объе­ мы которых далее по официальным данным достигают в отдельных случаях сотни тысяч кубометров в год. Например, годовые объемы фильтрационных утечек из шламохранилищ калийных предприятий составляют (тыс. м3): для СКПРУ-1 - 2 7 -4 8 , СКПРУ-2 - 105,

зультате этого практически вокруг всех объек­ тов складирования отходов сформировались обширные ореолы загрязнения гидросферы. Часть фильтрационных рассолов под влияни­ ем гравитационного эффекта погружается в нихселехсащую часть разреза и выводится из зоны активного водообмена, т. е. происходит их естественное захоронение вотрицательных структурах соляно-мергельной толщи. Н е­ смотря на это, загрязнение приповерхностной гидросферы вследствие этих процессов дос­ тигло таких масштабов, что использование уфимского водоносного комплекса на площа­ ди около 1 0 0 км2 стало невозможным не толь­

ко для питьевого, но и для технического водо­ снабжения. Определенная часть этих рассолов (20—50% объема фильтрационных утечек) разгружается в поверхностные водотоки, что вместе с прямым сбросом в них промстоков приводит к сверхнормативным концентраци­ ям хлоридов и ряда других поллютантов.

Таким образом, можно констатировать, что техногенное воздействие калийных предпри­ ятий на экологическую обстановку Березни- ковско-Соликамского промрайона носит зна­ чительные масштабы и вряд ли снизится в блилсайшей перспективе без осуществления спе­ циальных мероприятий по утилизации накопленных отходов. В этом отношении предприятиями ОАО «Уралкалий» и ОАО «Сильвинит», наряду с осуществляемой за­

кладкой галитовых отходов в выработанное пространство, ведутся работы по складирова­ нию глинисто-солевых шламов в камерах большого сечения и организации полигонов сброса избыточных рассолов в поглощающие горизонты.

Район Сарановских месторожденийхроми­ тов

Разработка Главного Сарановского месторождения осуществляется шахтой «Рудная». С 2002 г. начата отработка открытым спосо­ бом Юлсно-Сарановского месторождения. В непосредственной близости от шахты на во­ сточном фланге северной части шахтного поля расположен пос. Сараны с населением около 1,5 тыс. человек.

Длительная подземная разработка место­ рождения привела к образованию зоны обру­ шения над выработанным пространством, представляющей собой полосу провалов зем­ ной поверхности шириной 30—40 м и глуби­ ной 80—90 м и служащей основным путем по­ ступления в шахту атмосферных осадков. Вме­ сте с тем, незначительные масштабы привле­ каемого поверхностного стока в шахтный водоотлив не приводят к существенному из­ менению гидролого-гидрогеологической об­ становки и негативному воздействию на по­ верхностные водотоки.

Наиболее значимой, с экологической точ­ ки зрения, является возможность поступления в окружающую среду потенциально опасных соединений, содержащихся в хромитовых ру­ дах и вмещающих породах. Как показывает анализ состава руд, представленных хромитоносными гипербазитами, габброидами и диа­ базами, в их составе содержится ряд потен­ циально опасных минералов (сульфиды, ок­ сиды, хроматы), содержащих Cr, Ni, As, Со, Си, Zn. Возможность поступления тяжелых металлов в природные геосистемы подтверж­ дается повышенным содержанием хрома (бо­ лее 10 000 мг/кг) и никеля (300—3000 мг/кг) в почвах, развитых над рудной зоной.

Для подготовки хромового концентрата, являющегося основной товарной продукцией предприятия, применяется технология обога­ щения в суспензиях, направленная на отделе­ ние «пустых» пород. Механические и сорбци­ онные барьеры, возникающие в рамках этой

технологии, приводят кнакоплению в хвостах обогащения большинства сопутствующих эле­ ментов, в том числе подвижных и водораство­ римых форм нахождения тяжелых металлов.

Техногенная активизация выноса тяжелых металлов в природные геосистемы связывает­ ся с процессами выветривания и выщелачива­ ния руд и отходов шахтными водами и атмо­ сферными осадками. Особенно это касается хрома, содержание которого в шахтных водах за счет дренирования зон обрушения дости­ гает 20—60 мкг/л, в том числе высокотоксич­ ного шестивалентного хрома — 0,4—2,3 мкг/л. Принятая система водопользования предпри­ ятия предусматривает использование шахтных вод в обогатительном процессе, после чего стоки, загрязненные рудной и породной пы­ лью, сбрасываются вхвостохранилище. Шахт­ ные воды, пройдя по технологическому цик­ лу обогатительной фабрики, претерпевают значительные изменения ввиде существенно­ го понижения кислотности и увеличения ре- докс-потенциала, что приводит к переходу шестивалентного хрома в менее подвижную трехвалентную форму с последующей сорб­ цией взвешенным материалом. После осветле­ ния в шламохранилище кислотность водной среды несколько повышается при одновре­ менном увеличении степени окисления, но этих изменений недостаточно для повторной мобилизации шестивалентного хрома, кото­ рый на 1 0 0 % находится в связанной форме.

Согласно гидрорежимным наблюдениям, со­ держание загрязняющих веществ в сбрасы­

ваемых в р. Вижай осветленных стоках не пре­ вышает естественных фоновых концентраций, т. е. сверхнормативное загрязнение гидросфе­ ры под влиянием горнодобывающего произ­ водства отсутствует. Это касается и других компонентов природной среды (снег, почвы, растительность). Зафиксированные случаи высокого загрязнения атмосферных осадков рядом тяжелых металлов (Fe, Al, Сг) связаны с газовыми и аэрозольными выбросами горноза­ водского промышленного узла с ярко выра­ женным кислотным воздействием.

Приведенные данные свидетельствуют, что вклад горнопромышленных объектов в эколо­ гическую обстановку в районе Сарановского месторождения весьма незначителен.

Нефтегазодобывающие районы

Воздействие объектов нефтегазового ком­ плекса на окружающую природную среду обусловлено токсичностью добываемой про­ дукции (нефть, газ, попутные воды), разнооб­ разием химических веществ, используемых в технологических процессах, а также специфи­ кой добычи, подготовки, транспорта и хране­ ния нефти и газа. Принятая система гермети­ зированного сбора и транспорта добываемой продукции ограничивает количество поверх­ ностных источников загрязнения при нор­ мальной эксплуатации нефтепромысловых объектов. Даже для наиболее мощных органи­ зованных источников эмиссии загрязняющих веществ — факельных установок — влияние выбросов, как правило, не выходит за пределы