Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Отходы горно-добывающей промышленности и их опасность для окружающей среды 11
1.1. Основные понятия и классификация 11
1.2. Отходы производства в мире и проблемы влияния их на окружающую среду 17
1.3. Количественная оценка отходов горно-добывающих предприятий в России и Сибири 20
1.4. Геоэкологические проблемы горно-добывающих предприятий 23
1.4.1. Антропогенное воздействие на воздушный бассейн 25
1.4.2. Антропогенное воздействие отходов на водный бассейн 27
1.4.3. Влияние открытых горных выработок на ландшафт и почвы 27
1.4.4. Геоэкологические проблемы горно-добывающих предприятий Хакасии 28
Глава 2 . Методика исследований 33
2.1. Общая методика исследований. Объекты 33
2.2. Методика аналитических исследований 35
2.3. Методика обработки информации 48
Глава 3 . Природно-климатическая, геологическая и геоэкологическая характеристика района исследования 53
3.1. Характеристика территории деятельности АООТ «Тейское рудоуправление» 56
3.2. Характеристика территории деятельности ОАО «Саянмрамор» 74
3.3. Характеристика территории деятельности ОАО «Угольный разрез Чалпан» 83
Глава 4. Отходы производства и их минералого-геохимическая характеристика 101
4.1. АООТ «Тейское рудоуправление» 101
4.2. Характеристика отвального хозяйства ОАО «Саянмрамор» 120
4.3. ОАО «Угольный разрез Чалпан» 136
Глава 5 . Биотестврованне 151
5.1. Обзор методов биотестирования 151
5.2. Методы биотестирования для оценки экологической опасности отходов горно добывающей промышленности 158
5.2.1. Дафнии, как тест-объект 158
5.2.2. Инфузории, как тест-объект 161
5.2.3. Drosophila melanogaster, как тест-объект 168
5.2.4. Кровь, как тест-объект 205
Глава 6. Комплексная оценка опасности отходов для окружающей среды » 211
6.1. Расчетный способ, как метод определения опасности отходов для окружающей среды 211
6.2. Расчетно-экспериментальный способ, как метод оценки опасности отходов для окружающей среды 217
Заключение 221
Литература 223
- Основные понятия и классификация
- Геоэкологические проблемы горно-добывающих предприятий
- Общая методика исследований. Объекты
- Характеристика территории деятельности АООТ «Тейское рудоуправление»
Введение к работе
Актуальность работы. Горно-добывающая промышленность является одним из наиболее мощных факторов антропогенного преобразования окружающей среды. Тысячи предприятий в мире ежегодно перерабатывают более 35 млрд м3 горнорудной массы. Однако современные технологии позволяют использовать лишь небольшую часть извлекаемой массы пород, а все остальное накапливается в виде отходов, рассеиваемых природными миграционными процессами и являющихся источниками загрязнения природной среды. За два столетия интенсивного развития горно-добывающей промышленности в ряде регионов России накопились гигантские объемы техногенных образований в виде отвалов пустых пород, некондиционных руд, материалов хвосто- и шламохранилищ.
Вопрос воздействия на окружающую среду постоянно увеличивающихся в объемах техногенных массивов стал подниматься очень давно. Наиболее детально он представлен в трудах A.M. Гальперина и др, (1997), А.В.Мананкова и В.П. Парначева (1999), М.А. Пашкевич (2000), В.Е. Лотоша (1996, 2001), В.Т. Трофимова и др. (2002).
Одной из ведущих отраслей Республики Хакасия является горнодобывающая промышленность, при которой ведется отработка угольных, железорудных, золоторудных и других месторождений полезных ископаемых, что создает определенные геоэкологические проблемы для территории. Проведенная неполная инвентаризация объектов размещения отвалов и отходов горно-добывающих предприятий показала, что масса вскрышных и отвальных пород, хвостов обогатительных фабрик составляет более 1 млрд т, площади размещения которых более 3 тыс. га (Худяков и др., 2001).
Современные методические рекомендации оценки опасности отходов (Сает и др., 1986; Временный ..., 1987; Голева, 1997, 1999, Экологическая ..., 2001; Критерии ,.., 2001) ориентированы на определение степени опасности с учетом расчетных геохимических характеристик. Работа Ю.Е. Саета и других
(1986) направлена на выявление источников и оценку воздействия геологоразведочных работ и последующей добычи и переработки руд. В разработке сотрудников ВИМСа (Голева 1997, 1999, Экологическая ..., 2001) сделан упор на экологическую оценку рудных месторождений на базе их вещественного состава по видам и индикаторам потенциальной токсичности, а также на основе минералого-геохимических исследований форм нахождения токсичных веществ в природных и техногенных аномалиях.
В последнее время большое внимание уделяется биологическому действию различных поллютантов. Для этого используется большое число всевозможных тест-объектов от бактерий до млекопитающих (Рапопорт, 1980; Лекявичус, 1983; Исаев, 1999; Бутовский, 1999; Шеховцова, 2000; Жмур, 2001 и др.). В числе загрязнителей - разные виды отходов (Прядко, 1992; Чубик, 2000 и др.).
Цель работы. Изучить особенности состава отходов угольной, железорудной и камнеобрабатывающей промышленности предприятий Республики Хакасии и оценить степень их воздействия на почву. Провести комплексную оценку опасности отходов для окружающей среды на основе результатов расчетных методов, геохимического анализа и методов биотестирования.
В задачи работы входило:
изучение геохимического состава отходов предприятий: АООТ «Тейское рудоуправление», ОАО «Угольный разрез Чалпан» и ОАО «Саянмрамор»;
оценка воздействия отвалов предприятий на почвы в различных ландшафтных условиях;
расчет индексов токсичности и степеней опасности отходов предприятий;
изучение токсичности отходов предприятий методами биотестирования на основе подвижных форм элементов;
апробировать в качестве тест-объекта мушку Drosophila melanogaster для отходов предприятий с учетом валовых содержаний элементов;
б 6) проведение комплексной оценки опасности отходов для окружающей среды.
Исходный материал и методы исследований. В основу диссертационной работы положены результаты исследований, проводившиеся автором совместно с сотрудниками кафедры геоэкологии и геохимии Института геологии и нефтегазового дела Томского политехнического университета в период 1999-2004 г.г. на территории Республики Хакасия.
В основу были положены результаты 751 анализа 96 проб, включающих
материал пород отвалов, хвостохранилищ, шламоотстойников, золошлаков,
почв и твердого осадка снега. В процессе исследования проб было выполнено
количественное определение элементов атомно-эмиссионным методом с
индуктивно-связанной плазмой; атомно-абсорбционным с электротермической
атомизацией; атомно-абсорбционным «холодного пара»;
потенциометрическим; многоэлементным инструментальным нейтронно-активационным и гамма-спектрометрическим анализами; изучение минерально-вещественного состава рентгено-фазовым методом, а также определение биологического влияния проб методами биотестирования. В процессе выполнения эксперимента по биотестированию с использованием Drosophila melanogaster всего было изучено 33 805 мух в 38 пробах разных видов отходов. Все аналитические исследования проведены в аттестованных и аккредитованных лабораториях Санкт-Петербурга, Новосибирска, Абакана и Томска.
Научная новизна работы заключается в следующем:
дана полная детальная геохимическая характеристика отходов для объектов угольной, железорудной и камнеобрабатывающей промышленности Республики Хакасия;
проведена оценка воздействия отвалов предприятий на почвы в различных ландшафтных условиях;
рассчитаны индексы токсичности и степени опасности отходов; выполнено биотестирование проб для подвижных форм элементов;
впервые апробирована в качестве тест-объекта для определения опасности отходов горно-добывающей промышленности мушка Drosophila melanogaster;
проведена комплексная оценка опасности отходов для окружающей среды.
Практическая значимость работы. Материалы детальных геохимических исследований послужили основой для проведения расчетов токсичности отходов предприятий: ОАО «Саянмрамор», АООТ «Тейское рудоуправление» и ОАО «Угольный разрез Чалпан», а также для сертификации продукции и попутного сырья. По результатам исследований на предприятии ОАО «Саянмрамор» сменен шлиф-порошок для обработки камня, что позволило перейти на более чистую технологию. Породы отвала № 2 «чистый» и материал шламоотстойника № 1 рекомендованы для использования в качестве изолирующего инертного материала на полигонах складирования городских бытовых отходов. В рекультивируемом слое почв отвала угольного разреза Чалпан установлены высокие концентрации элементов различных классов опасности, что не позволяет использовать данную площадь для сельскохозяйственного назначения. На Тейском руднике в промпродукте установлены повышенные концентрации золота и палладия, в шламе - золота и платины, что представляет определенный интерес при возможном попутном извлечении данных элементов.
Результаты исследований представлены в отделы охраны окружающей среды предприятий ОАО «Саянмрамор», АООТ «Тейское рудоуправление» и ОАО «Угольный разрез Чалпан», а также в Управление природных ресурсов и охране окружающей среды МПР по Республике Хакасия для принятия природоохранных мероприятий.
Результаты работы внедрены в ФГУП «Берег», г.Абакан Республики Хакасия.
Материалы диссертационной работы включены в курсы лекций «Экология геолого-разведочных работ», «Техногенные системы и
экологический риск», а также задействованы в составлении практических и лабораторных занятий этих курсов для студентов специальности 013600 «Геоэкология» кафедры геоэкологии и геохимии Института геологии и нефтегазового дела Томского политехнического университета. Защищаемые положения:
Отходы производства объектов горно-добывающих предприятий Республики Хакасия, характеризующиеся специфическим геохимическим составом, оказывают воздействие на почвы в различных ландшафтных условиях.
Существующие методы биотестирования с использованием рачка Daphnia magna и инфузории Paramecium caudatum согласно методических рекомендаций характеризуют токсичность только водорастворимых соединений отходов предприятий. Применение в качестве тест-объекта мушки Drosophila melanogaster позволило выявить токсичность твердой фазы отходов предприятий с учетом комплекса биологических параметров.
Комплексная оценка опасности отходов предприятий на основе результатов расчетных методов, геохимического анализа и методов биотестирования позволяет получать наиболее полную объективную информацию о воздействии на окружающую среду.
Апробация работы. Результаты исследований, полученные автором, докладывались на научных форумах различного уровня: V, VI, VII, VIII Международном научном симпозиуме студентов, аспирантов и молодых ученых «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск 2001, 2002, 2003, 2004), VI и VII Международной экологической студенческой конференции «Экология России и сопредельных территорий. Экологический катализ», (Новосибирск 2001, 2002), Южно-Сибирской Международной научной конференции студентов и молодых ученых «Экология Южной Сибири» (Абакан 2003), IV и V Межвузовской молодежной научной конференции (Международной) «Школа экологической геологии и рационального недропользования», (Санкт-
Петербург, 2003, 2004). По теме диссертации опубликовано 19 научных работ, из них 4 в центральной печати. Автор участвовала в выполнении 3-х хоздоговорных тем и 2-х грантов по теме исследований, в т ч. грант Министерства образования РФ № АОЗ-2.13-765.
Объем и содержание работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав и заключения. Общий объем 235 страниц, включая 61 таблицу, 102 рисунка и список литературы из 165 наименований.
Во введении обоснована актуальность выбранной темы и проведенного исследования. Определены цели и задачи диссертационной работы, изложены основные результаты, обозначен вклад автора в исследования по данной теме, отражена научная новизна работы и практическая значимость полученных результатов.
В первой главе отражено современное состояние и степень изученности вопроса по проблеме накопления и экологической опасности отходов горнодобывающей промышленности.
Во второй главе приводится описание основных методов исследования и видов анализов.
Третья глава посвящена природно-климатической, геологической и геоэкологической характеристике изучаемой территории исследуемых объектов.
В четвертой главе приводится количественная оценка отвальных хозяйств предприятий, минералого-петрографическая характеристика, а также эколого-геохимическая оценка отходов производства.
В пятой главе представлены результаты биотестирования исследуемых материалов с помощью следующих тест-объектов: рачков Daphnia magna, инфузорий Paramecium caudatum, мушек Drosophila melanogaster и культуры клеток крови человека.
Шестая глава представляет собой комплексную оценку экологической опасности отходов изучаемых объектов для окружающей среды.
В заключении подведены итоги исследований, сформулированы основные выводы и рекомендации.
Автор выражает особую благодарность научному руководителю доценту, К.Г.-М.Н. Е.Г. Язикову и научному консультанту профессору, д.г.-м.н. Л.П. Рихванову за внимание, ценные советы и помощь при выполнении работы. Глубокую признательность профессору, д.м.н. Н.Н. Ильинских, доцентам: к.м.н. А.А. Михальчуку и к.х.н. Е.Г. Пашневой, ассистентам: Н.А. Новиковой и Е.С. Андреевой за плодотворную работу и полезные консультации по статистике, почвоведению и методу биотестирования на Drosophila melanogaster.
Искреннюю благодарность автор приносит сотрудникам кафедры геоэкологии и геохимии К.Г.-М.Н. СИ. Арбузову, к.г.-м.н. В.А. Домаренко, к.г.-м.н. А.А. Поцелуеву, к.б.н. Н.В. Барановской, кх.-м.н. А.Ю. Шатилову, к.г.-м.н. И.С. Соболеву, к.г.-м.н. А.В. Волостнову, B.C. Барановскому, Р.Ю. Гаврилову, Г.А. Бабченко, с.н.с. А.Ф. Судыко, инженеру Л.В. БогутскоЙ за ценные советы, выполнение аналитики и помощь при написании и оформлении работы, а также сотрудникам кафедры бурения асе. Л.Н. Нечаевой, кафедры топлива к.т.н. С.Г. Маслову Томского политехнического университета, сотрудникам гидрогеохимической лаборатории ГУП ТЦ «Томскгеомониторинг» Т.Д. Кириленко, Н.И. Мазуриной и лаборатории радиационного контроля ОГУ «Облкомприрода» Ю.Г. Зубкову и Ю.А. Громову, за помощь при выполнении анализов. Автор также особо благодарен руководству и сотрудникам предприятий: ОАО «Саянмрамор», АООТ «Тейское рудоуправление», ОАО «Угольный разрез Чалпан» и Управлению природных ресурсов и охране окружающей среды МПР по Республике Хакасия за помощь и содействие в выполнении работ.
Основные понятия и классификация
Отходы (Реймерс, 1992) — это непригодные для производства данного вида продукции виды сырья, его неупотребимые остатки или возникающие в ходе технологических процессов вещества (твердые, жидкие и газообразные) и энергия, неподвергающиеся утилизации в рассматриваемом производстве. При учете всех видов отходов количество полезного общественного продукта составляет не более 2% от вовлекаемых природных веществ и энергии (остальные 98% составляют отходы). Получение лучшего соотношения, видимо, принципиально невозможно, так как реутилизация ведет к значительным затратам энергии. Отдельно определение горно-добывающих отходов Н.Ф. Реймерсом не приводится, но из приведенных видов их можно отнести к неиспользуемым - вторичным материальным ресурсам, для которых в настоящее время отсутствуют технологические или экономические условия утилизации.
Отходы горно-добывающих предприятий относятся к остаткам, возникающим в ходе добычи и переработки полезных ископаемых. Иначе они называются техногенными массивами (Пашкевич, 2000). Экологическая опасность техногенных массивов - это такое состояние компонентов природной среды, подвергшихся их воздействию, при котором возникает угроза жизненно важным интересам личности, общества, государства. Источниками возникновения экологической опасности (рис. 1.1.1) служат техногенные факторы, которые являются процессом, при котором возможны аварии (оползни и пр.), и становится реальной угроза жизненно важным интересам личности (здоровье, средняя продолжительность жизни), обществу и природе (Пашкевич, 2000). К факторам экологической опасности относятся разные виды отходов (отвалы, шламоотстойники, золошлаковые отвалы, хвостохранилища), которые являются объектами загрязнения окружающей среды. Т - время складирования отходов Предприятие по добыче и переработке минерального сырья Разрешенная хозяйственная деятельность Складирование отходов производства, формирование техногенных массивов Источник 1 экологической опасности Превентивные меры по обеспечению промышленной безопасности Природоохран ные меры I. , T + ДТ- время достижения опасной " , концентрации загрязнителей Загрязнение атмосферного воздуха, приповерхностных отложений, поверхностных и подземных вод, Эколого-экономичсский ущерб Источник 2 экологической опасности Факторы, способствующие реализации потенциальной угрозы Возможный способ действия источника опасности Превентивные меры по обеспечению экологической безопасности і Потенциальный ущерб Рис. 1.1.1. Механизм возникновения экологической опасности в районе воздействия техногенных массивов (Пашкевич, 2000) Являясь одним из старейших занятий человеческого общества на Земле, добыча полезных ископаемых занимает одно из первых мест среди всех производственных комплексов по степени влияния на экосистему в целом. Предприятия горно-добывающей промьшшенности относятся к наиболее интенсивным источникам загрязнения окружающей среды отходами (рис. 1.1.2). На долю горных отраслей промышленности приходится 70-80% объема всех отходов. Из добываемого минерального сырья 90-95% практически безвозвратно теряется в виде твердых, жидких и газообразных отходов. Общее количество перемещенной на планете горной массы в настоящее время превышает 100 млрд т (Пашкевич, 2000). М.А. Пашкевич (2000) и A.M. Гальперин (1997) для объединения многочисленных видов техногенных образований: отвалов, террикоников, хранилищ отходов обогащения и переработки полезных ископаемых, свалок, запыленных площадей, донных осадков, используют термин техногенный массив. На сегодняшний момент существует несколько классификаций, охватывающих, как экономическую, так и экологическую стороны отходов, отраженных в работах разных авторов (Шульгин, 1986, Секисов и др., 1988; Гуменик и др., 1988; Трубецкой и др., 1989; Калинников и др., 1997, Протасов, 2000). Оптимальный вариант определения и классификации, на взгляд автора, дает М.А. Пашкевич. Горное предприятие I Снятие почвенной массы Выемка вскрышных пород Добыча полезного ископаемого Обогащение полезного ископаемого Переработка полезного ископаемого Складирование почвенной массы Л Перегрузка вблизи предприятия Перегрузка вблизи землевания Рекультивация Засыпка карьеров, балок, оврагов Отвалы, гидоотвалы вскрышных пород Шламо-и хвостохра нилища Золо-и шлакоотвалы Рис. 1.1.2. Формирование техногенных массивов при производстве горных работ (Пашкевич, 2000) Техногенный массив - геологическая структура, сложенная породой (породами) или наносом (наносами) антропогенного генезиса, отличающаяся по своему составу (химическому, гранулометрическому, бактериологическому) и свойствам (физико-механическим, фильтрационным, сорбционным и пр.) от фоновых пород, их вмещающих, форма и размеры которой определяются преимущественно технологическими процессами. В связи с чем, все техногенные массивы предлагается классифицировать на три группы (рис. 1.1.3): насыпные и намывные массивы, техногенные наносы. В свою очередь, каждая из перечисленных групп имеет свою систематику. Разделение насыпных грунтов (отвалы, насыпи, дамбы) производится с помощью ГОСТ 25100-82 «Грунты. Классификация», где группы делятся на тип и подтип с учетом способа образования, степени самоуплотнения, устойчивости структуры и содержания органического вещества. Непосредственно отвалы, в свою очередь, классифицируются в зависимости от специальных характеристик на определенные типы. Формирование насыпных грунтов осуществляется, главным образом, при разработке месторождений полезных ископаемых и переработке извлекаемого сырья.
Геоэкологические проблемы горно-добывающих предприятий
Влияние разведки и промышленного освоения месторождений выражается в нарушении природного ландшафта территории, изменении режима поверхностных вод, загрязнении токсичными компонентами воздушного и водного бассейнов, выводе из хозяйственного оборота или снижении продуктивности плодородных земель и других негативных процессах. Характер и степень воздействия на окружающую среду в значительной мере определяются совершенством технологий разведки и разработки месторождений, минералогическим и химическим составом перерабатываемого минерального сырья, технологией комплексной разработки месторождений и комплексной переработкой руд и концентратов, эффективностью очистки отходящих газов и сточных вод (Быбочкин, 1996),
Для всех способов разработки месторождений характерно воздействие на биосферу, затрагивающее практически все ее элементы: водный и воздушный бассейны, землю, недра, растительный и животный мир, что отражено на рисунке 1.4.1 (Певзнер и др., 1990). Атмосяеоа Шум Пылевые Шум Пылевые Пылевые йыпе&ые выбросы -» ч. и/азШге j ,, газовые иевзовыш Осадки Осадки Осадки I і ч\» выбросы ,,ltJ выбросы выбросы и і Л ь Воздушная \Вая9ушнащ Нарушение литастевы Гидросфера Нарушение ландшафта Нарушение ланИшаанпа Изменение гиВвоееояо-гичгсхога режима волна. Депрессизна Сейсничґсхав пае воронка Литисгрера Рис. 1.4Л. Схема взаимодействия карьера с окружающей средой (Певзнер и др., 1990) На основе анализа большого количества известных классификаций А.А. Панычевым (1993) представлен оптимальный вариант классификации техногенных нарушений в окружающей среде при горно-обогатительных производствах. Она показывает, что несет за собой тот или иной технологический процесс, какой он создает техногенный фактор, на какую природную среду он влияет, какие при этом создаются негативные последствия для экосистем в целом от использования этого процесса и каковы возможности их устранения.
Большие экологические последствия наблюдаются при складировании отходов горно-добывающей и горно-обогатительной промышленности. Из огромных объемов добываемого в мире минерального сырья, исчисляемого десятками миллиардов тонн, используется лишь 5-10%. Остальное количество представляют собой техногенные образования. Виды и радиусы негативного воздействия приведены в таблице 1.4.1.
И.И. Косинова (2002) представляет общие критерии оценки, применимые для любого горно-добывающего предприятия: 1. Прямое изъятие полезного ископаемого, земельных ресурсов, растительности, поверхностных и подземных вод. 2. Привнос в геологическую среду и экосистемы загрязняющих веществ (в том числе через вторичное загрязнение), визуальных доминант, шумов, вибраций, температур, геодинамических напряжений. 3. Активизация экзогенных процессов, осложнение градостроительства. 4. Нарушение естественных свойств геологической среды, техногенная денудация, техногенная аккумуляция. 5.Разубоживание полезного ископаемого. 6. Уничтожение (деградация) почв, уменьшение их плодородия, отчуждение пахотных и пастбищных земель. 7. Загрязнение, истощение и изменение химического состава подземных и поверхностных вод, нарушение гидродинамического режима подземных вод, нарушение гидрологического режима подземных вод, возникновение техногенных поверхностных водотоков. 8. Изменение почвенно-грунтовой толщи. 9. Перемещение многомиллионных тонн горных пород. 10. Формирование техногенного ландшафта. 11. Угнетение растительности, экосистем различного уровня организации. Таблица 1.4.1 Радиусы негативного воздействия полигонов складирования отходов горнодобывающей и горно-перерабатывающей отраслей промышленности (Трофимов и др., 2002) Вад воздействия Радиус воздействия, м Загазованность (при горении) Более 300 Распространение токсичного дыма (при горении) До 10 000 Загрязнение почвенно-растительного покрова До 5000 Загрязнение подземных вод Более 5000 Загрязнение поверхностных вод Более 10 000 Тепловое загрязнение До 100 Пылевое загрязнение До 20 000 «Геодинамическое» (техногенные оползни и другие опасные процессы) 1000 и более (в случае катастрофических сценариев) Подтопление территории Более 1000 Угнетение растительности 1000-3500 1.4.1. Антропогенное воздействие на воздушный бассейн Рядом исследователей установлено, что загрязнение воздуха в районе горных предприятий зависит от климатических и горно-геологических условий разработки месторождений полезных ископаемых, параметров горных выработок, отвалов и других техногенных образований, их расположение относительно господствующего направления ветров. Выделяются неорганизованные и организованные выделения или выбросы в атмосферу. К группе неорганизованных относятся: выделения, определяемые ветровой эрозией нарушенных участков земной поверхности, в том числе открытых горных выработок, отвалов, складов, хвосто- и шламохранилищ; химические газовыделения по всей технологической цепи горного производства при буровзрывных работах, экскавации, транспортировании, погрузочно-разгрузочных работах на складах добытого полезного ископаемого и пр. Источники неорганизованных выбросов рассредоточены на относительно больших территориях. Одним из интенсивных источников загрязнения атмосферы периодического действия, определяемого технологическими причинами, является массовый взрыв на карьере. Количество выбрасываемых в атмосферу пыли и газов зависит от объема взрываемых пород и количества взрывчатых веществ. При массовых взрывах образуется пылегазовое облако объемом 15-20 млн м3. Высота подъема выбросов определяется сотнями метров, достигая 1500-1600 м. Пылегазовое облако распространяется на значительные расстояния от места взрыва (табл. 1,4.2).
Общая методика исследований. Объекты
При опробовании отходов горно-добывающих предприятий для определения загрязняющих веществ были использованы методы, применяющиеся в геологии при поиске и разведке месторождений полезных ископаемых, обеспечивающие представительность данных (Каждан и др., 1982; Погребецкий и др., 1977), а также методические рекомендации по геохимической оценке источников загрязнения окружающей среды (Методические ..., 1982; Методические ..., 1986). В качестве методов отбора проб различных отходов использовались варианты горстевого, точечного способов и вычерпывания. Схема размещения точек опробования приводится на рисунках 2.2.1 - 2.2.7. Рядом с каждым источником техногенного загрязнения были отобраны пробы почв. При отборе проб почв руководствовались основными ГОСТами (ГОСТ 17.4.3.01-83, ГОСТ 17.4.4.02-84) и требованиями к геолого-экологическим исследованиям (Требования ..., 1990). Кроме того, в марте 2003 года на территории Тейского железорудного месторождения были отобраны пробы снега методом шурфа на глубину от 40 до 60 см. Пробы были отобраны: фоновая - в 14 км от промзоны (1Ф), остальные: близ отвала «Южный» (2Т); рядом с хвостохранилищем ДОФ (ЗТ); в поселке (4Т) и на отвале «Северный» (5Т) (рис. 2.2.1). АООТ «Тейское рудоуправление» Опробование отвала «Северный» проводилось по трём площадкам площадью 100 м каждая (10 х 10 метров). Площадка была разделена на 100 квадратов площадью по 1 \г, на которых проводилось изучение вещественного состава материала отвала в процентном соотношении, а затем по средней величине формировалась проба. Отвал «Южный» изучался по трем площадкам, отвал «Южный-1» - по одной, а отвал «Южный-2» — по двум (рис. 2.2.1). Хвостохранилище опробовалось по всей площади отходов обогатительной фабрики горстевым методом. Было отобрано две пробы №99121 и № 99122 (рис. 2.2.1). Отбор пробы в шламоотстойнике проводился по периметру методом вычерпывания на глубину 15 см (проба № 9915). Отбор проб отходов промышленно-отопительной котельной проводилось методом вычерпывания на глубину 15 см по всей площади хранения золошлакового материала (пробы № 99141 и № 99142). ОАО «Саянмрамор» На отвалах была размещена сеть профилей, что позволило провести объединенный отбор проб отвала № 1 «грязный» - по пяти площадкам (рис. 2.2.2), а отвала № 2 «чистый» - по трем площадкам (рис. 2.2.3). Отвал № 1 «гранитный» — по трем площадкам (рис. 2.2.4). Отвал № 2 «гранитный» — по двум площадкам (рис. 2.2.5). Отбор проб в шламоотстойнике № 1 проводился по сетке из десяти точек в виде копуш глубиной до 20 см (рис. 2.2.6), тогда как проба из отстойника № 2 отбиралась в виде жидкой пульпы (проба № 995210). В процессе работы была отобрана дополнительная проба жидкой пульпы (проба № 995212), в связи со сменой технологии обработки и пиления камня. Золошлаковые отходы отбирались горстевым методом (рис. 2,2.2). ОАО «Угольный разрез Чалпан» При отборе проб поверхность отвала была разделена на 10 площадок различного размера, что позволило довольно равномерно опробовать всю площадь исследования (рис. 2.2.7). Отбор проб сортового угля проводился на территории дробильно-сортировочного цеха по периметру куч разного сорта угля горстевым методом. В процессе исследования было отобрано четыре пробы. Отбор проб отходов промышленно-отопительной котельной проводился методом вычерпывания на глубину 15 см по всей площади хранения золошлакового материала (проба № 9924). 2.2. Методика аналитических исследований Для определения содержаний и форм нахождения элементов в природных средах применялся комплекс современных методов исследования вещества в различных лабораториях Санкт-Петербурга, Новосибирска, Абакана и Томска. Анализы выполнялись в следующих аналитических лабораториях: 1. ЗАО «Региональный аналитический центр «Механобр-Аналит» г. Санкт-Петербург (исполнитель С.Н. Зимина), аккредитован в системе Госстандарта России № РОСС RU 10001.510498. 1)атомно-абсорбционное определение с электротермической атомизацией (АА-ЭТА) Pb, Cd, As и Со (85 проб) выполнялось в графитовой кювете на спектрометре «5100 PC Zeeraan» американской фирмы «Perkin Elmer» с коррекцией аналитического сигнала, основанного на эффекте Зеемана; 2)атомно-эмиссионное определение с индуктивно-связанной плазмой (АЭ-ИСП) Li, Be, В, Ni, Sb, Mn, Cu, Zn, Ba, Cr, Zr и V (85 проб) выполнялось на эмиссионном спектрометре «Plasme Spectrovac» фирмы «BAIRD» США; 3)атомно-абсорбционное (АА) определение Hg (85 проб) методом «холодного пара» на атомно-абсорбционном спектрометре AAS-3 (Германия); 4) определение F (85 проб) потенциометрическим (ПТ) методом.
Характеристика территории деятельности АООТ «Тейское рудоуправление»
Тейская группа железорудных месторождений расположена в южной части Кузнецкого Алатау на его восточном склоне и в его группу входят Тейское, Абагасское, Ельгентагское месторождения и Тузухсинское, Большое и Малое Промежуточное, Старо-Хабзасское рудопроявления (рис. 3.1.1).
Тейское месторождение расположено в верховьях р. Тея ив 1,5 км от ее истоков. В 2 — 2,5 км к востоку от него на склонах г. Абагас-1 находится Абагасское месторождение (рис. 3.1.2). Поселок Вершина Теи, вблизи которого действует карьер, связан автодорогами со станцией Хабзас (30 км) и станцией Бискамжа (26 км). От пос. Вершина Теи до ст. Бискамжа проложена железнодорожная ветка. Районный центр с. Аскиз расположен в 110 км на юго-восток, а республиканский центр г. Абакан в 208 км на северо-восток от пос. Вершина Теи. До потребителя сырья - Абагурской обогатительно-агломерационной фабрики в северо-западном направлении проложена железная дорога протяженностью 224 км.
Район Тейского и Абагасского месторождений имеет характер переходной области от степи Минусинской котловины к горно-таежной части Кузнецкого Алатау. Рельеф района типично среднегорный с изрезанными хребтами. Относительные превышения вершин над долинами 300 - 500 м. Основными высотами района являются вершина г. Сохчах (1660,4 м), г. Пахтас (1463,5 м), г, Абагас-1 (1411,3 м), г. Улуг-Зас (1407,2 м) и г.Абагас-2 (1390,1 м). В гидрогеологическом отношении район Тейского месторождения расположен в пределах водосборной площади р. Абакан, берущей начало в предгорьях Западного Саяна. Одним из левых притоков р. Абакан является р.Тея, в верховьях которой расположено Тейское месторождение. Кроме этого в районе протекают реки Хабзас, Аскиз, Малая и Большая Есь, являющиеся также левыми притоками р. Абакан. Ширина долин достигает нескольких сотен метров. Река Тея в районе месторождения имеет несколько мелких ручьев притоков, которые имеют V-образные долины. Ручьи и речки в большинстве своем имеют небольшую глубину 0,5 — 1,5 м.
Климат района резко континентальный и характеризуется продолжительной зимой с обильными снегопадами, прохладным влажным летом и низкой среднегодовой температурой, которая колеблется в пределах от +1 С до-2,5 С. 40 60 км Рис. 3.1.2. Обзорная карта Тейско-Абагасского участка Географическая характеристика объекта приводится по фондовым материалам отчета А.А. Парубина и др., (1985 ф). Тейское месторождение было открыто в 1930 г. и разведано под руководством И.К. Баженова, И.В. Дербикова, А.А. Месянинова и др. Месторождение приурочено к системе небольших разломов северо-восточного простирания, являющихся оперениями меридионального Балыксинского глубинного разлома на ответвлении Глубинного разлома и локализуется среди доломитов и доломитизированных известняков верхнего протерозоя - нижнего кембрия в пределах трубчатой структуры, сложенной туфогенными породами и обломками доломитов, известняков, амфиболитов и гранитов (Рудные ..., 1974). Рудный узел состоит из четырех скарново-рудных колонн, одна из которых соответствует Тейскому месторождению, а три другие — Южному Абагассу (рис.3Л.3) (Атлас ..., 1973).
По характеру минеральных парагенезисов, сопутствующему магнетитовому оруденению, Тейское месторождение относится к типу магнезиально-скарновых метасоматических месторождений (Шабынин, 1973). Магнетитовые руды Теи связаны почти исключительно с магнезиальными метасоматическими породами, хотя в целом рудная залежь сопровождается достаточно мощным ореолом известковых скарнов и известковых околоскарновых пород. Рудоносные магнезиальные метасоматиты в подавляющей массе представлены серпентиновыми и хлорит-флогопит содержащими породами.
Для Тейских руд характерна довольно высокая стабильность химического и минералогического состава. Наиболее стабильными компонентами руд оказываются Mg и Si. Постоянно высокая магнезиальностъ руд, достигающая иногда для безжелезистой их части 40 массовых % MgO и превышающая магнезиальностъ доломитов, заставляет привлекать для своего объяснения магнезиально-скарновыЙ механизм образования руд.
