Характеристика техногенного загрязнения почв Зыряновского горнорудного узла

Загрязнение города Зыряновск и окрестностей целиком обусловлено действием предприятий по добыче полиметаллических руд, фабрики по их обогащению и многочисленных котельных установок. Рудники открытых работ (погашенный и действующий) вызывают загрязнение приземного слоя атмосферы за счет пыления, при массовых взрывах, потерях, при транспортировки руды автотранспортом и дефляции отвалов и хвостохранилищ.

Положение усугубляется шахтной вентиляцией, за счет чего в атмосферу из подземных горных выработок выбрасывается много рудной пыли.

Процессы загрязнения почв в пределах Зыряновского горнорудного узла происходит на фоне характерной для этой территории штилевой погоды, что вызывает концентрацию пылевых выпадений в непосредственной близости от источников загрязнения [1].

Из литературных источников известно, что максимальные концентрации элементов-загрязнителей приуроченных к верхнему горизонту почв, непосредственно контактируют с приземным слоем атмосферы.

С гигиенической позиции опасности загрязнения почвы химическими веществами определяется уровнем ее возможного отрицательного воздействия на контактируемые среды (вода, воздух), пищевые продукты и опосредованно на человека.

Основным критерием гигиенической оценки опасности загрязнения почвы вредными веществами являются предельно-допустимая концентрация (ПДК) химических веществ в почве. Предельно допустимая концентрация представляет собой комплексный показатель безвредного для человека содержания химических веществ в почве[2].

При научном обосновании оцениваются все возможные пути опосредованного воздействия загрязнителей на контактируемые среды, биологическую активность почвы и процессы ее самоочищения. При этом каждый из путей воздействия оценивается количественно с обоснованием допустимого уровня содержания веществ по каждому показателю вредности. Наименьшее на обоснованных уровнях содержание является лимитирующим и принимается за ПДК вещества и отражает наиболее уязвимый путь воздействия данного токсиканта [3].

По имеющимся данным предприятия города Зыряновска выбрасывает в атмосферу 16.0 тыс.т. вредных веществ, из 30.4 млн. сточных вод в реку Бухтарму сбрасывается неочищенными 9.4 млн. в год.

Зыряновский эпицентр локализован вокруг промышленных предприятий города в 125 км на восток – юго-восток от областного центра.

В орографическом отношении город Зыряновск расположен в межгорной кумулятивной-эрозионной равнине, открытой к северу к реке

Бухтарма. Абсолютные отметки колеблются на уровне 400-450 м. Характерно

почти полное безлесие, преобладание штилевых периодов[4].

Промзона, указанная на рисунке 1, обрамляет город Зыряновск и его окрестности с севера и включает РОР-рудник открытых работ с примыкающими к нему отвалами горных пород и руд, рудник подземной добычи, две обогатительные фабрики, одна из которых – флотационная, вторая представляет цех тяжелых суспензий. Сюда же входят кирпичный завод, хвостохранилища и другие производства.

Основными загрязняющими факторами являются, прежде всего, рудная пыль, образующаяся при дроблении истирании руд в процессе обогащения, пыль с повышенным содержанием тяжелых металлов при дефляции отвалов, отстойников, пыли – газовые выбросы, при взрывных работах и др.

Негативное воздействие на окружающую среду оказывает также практикуемое «подсыпка» дорог «легкой фракции» - отходами обогащения тяжелых суспензиях, содержащих до 1.5 % рудных компонентов.

Большое количество тяжелых металлов в виде шламов, взвесей попадает в реку Березовка и далее в реку Бухтарма, загрязняя донные осадки, поверхностные и подземные воды[5].

Техногенный ореол в районе города Зыряновск следует признать достаточно локализованным. Он начинается в районе Герховско-Александровского рудного поля, протягивается на север – северо-запад, охватывает описанную выше промзону и затухает в близи п. Малеевском. Общая протяженность ореола порядка 70км, ширина преимущественно 6-10 км, непосредственно в городе Зыряновске наблюдается его резкое расширение до 20-22 км. Максимальная концентрация металлов наблюдаются в пределах промзоны и вблизи её.

Откартированное техногенное геохимическое поле отличается резкой дисперсией, но в целом отмечается спад концентрации от промзоны к периферии аномального поля.

Ассоциация нахождения элементов в почвах включает в себя следующие компоненты, ранжированные по средним значениям: , Zn³, Hg³, Cu², Ag², в отдельных пробах отмечаются мышьяк и кадмий.

Среднее значения Zn по функциональным зонам города невысоки – 10-14, хотя по отдельным пробам колебание весьма значительны – от 1 до 220.

Изучение техногенного загрязнения почв города Зыряновска и его окрестностей показало, что в сравнении с другими населенными пунктами уровни концентрации тяжелых металлов здесь относительно не высоки.

Как видно из приведенных примеров, загрязнение территории за счет действующих горно-обогатительных комплексов идентично качественном отношении, по интенсивности, особенностям внутренней структуры техногенных аномалий. Различие состоит лишь в некоторой эндемичности.

Ассоциаций нахождения для конкретных условий, связанно минералого-геохимическими особенностями добываемых и перерабатываемых руд.

Точки отбора почв:

Почв;

Описание и опробование почвенных разрезов.

Промзоны;

Рекреационные зоны.

Предприятия загрязнители:

Обогатительные фабрики;

Рудники открытых работ;

Отвалы горных пород;

Хвостохранилища обогатительного производства;

Отстойники обогатительного производства;

Шахты, штольни.

Железные дороги;

Автомобильные дороги.

Zс – суммарный показатель загрязнения рассчитывается по формуле (1).

где Кс – коэффициент концентрации;

Сi – содержание элемента в пробе;

Сф – фоновое содержание элемента;

n – число учтённых тяжелых металлов.

Оценка опасности по суммарному показателю указана в таблице 1.

Интенсивность загрязнения тяжелыми металлами растительной продукции продовольственного назначения (в кратных значениях предельно допустимых концентрациях):

2,4 Pb

1 Cd

Ассоциация нахождения тяжелых металлов в почвах различных

функциональных зон города Зыряновск (ранжирование токсикантов по значениям Кс):

Промзона - количество аномалий=5, Zс=10 Pb² (Zn.Hg)³ (Cu. Ag)²;

Селитебная зона - количество аномалий=4, Zс=14 Pb⁸, Ag⁴ (Cu.As)².

Окрестности – загрязнение почв тяжелыми металлами не установлено[6].

Ориентировочная оценка опасности загрязнения почв по суммарному показателю загрязнения

Образование и размещение отвала горных пород "Восточный", началось с момента вскрытия Зыряновского месторождения полиметаллических руд открытым карьерным способом в 1955-1979 годы. Объём размещённых пород в отвале составляет около 100 мил.м³, площадь размещения свыше 200 га., высота до 50м. Отвал образован крупнообломочными скальными породами с содержанием свинца - 0,07%, цинка - 0,12% и меди - 0,03%.

За прошедшие годы, отвал подвергся естественной природной рекультивации с процессами почвообразования и фитомелиорации (зарастание растительностью - трава, кустарник, берёза, тополь, клён)[7].

Восточнее породных отвалов, в непосредственной близости (10-20м.) протекает река Берёзовка, впадающая через 7,8 км. северней в реку Бухтарма. Данные породные отвалы относятся к техногенным минеральным образованиям и по современным нормативным требованиям находятся в водоохранной полосе р.Берёзовка.

По контуру границ размещения отвала частично имеются участки заболоченной местности, что характерно при размещении отвалов в виду их гигроскопичности.

Поверхностный слой горных пород в отвале, заметно подвергся естественному окислению[8].

Для всех способов разработки месторождений харак­терно воздействие на биосферу, затрагивающее практически все ее элементы: водный и воздушный бассейны, землю, не­дра, растительный и животный мир.

Это воздействие может быть как непосредственным (прямым), так и косвенным, являющимся следствием перво­го. Размеры зоны распространения косвенного воздействия (зона II) значительно превышают размеры зоны локализа­ции прямого воздействия (зона I), и, как правило, в зону II попадает не только элемент биосферы, подвергающийся не­посредственному воздействию, но и другие элементы[9].

Ввиду большой гигроскопичностью отвалов горных пород, происходит увеличение уровня подземных вод в районе размещения отвалов. Процесс способствует образованию болот на местности по контуру породных отвалов.

Химическое воздействие на поверхностные водные объекты (р.Берёзовка) вызываемое попаданием вредных химических соединений, смываемых поверхностным плоскостным смывом.

Химическое воздействие на подземные воды оказывается инфильтрацией загрязнённых вредными химическими соединениями подотвальных вод.

Механическое воздействие на земную поверхность.

Механическое воздействие - статистическое уплотнение - оказывается на верхний слой грунтов и почв массой горных пород размещённых в отвале.

Механическое воздействие - Планировка рельефа - оказывается при размещении отвалов.

Механическое воздействие - Прогибание земной поверхности - оказывается массой горных пород размещённых в отвале.

Неорганизованные выбросы в атмосферу- оказываются пылением при сильной ветровой нагрузке (выброс SiO₂ - неорганическая пыль) [10].

Воздействие горного производства на биосферу прояв­ляется в различных отраслях народного хозяйства и имеет большое социальное и экономическое значение. Так, косвенное воздействие на земли, связанное с изменением со­стояния и режима грунтовых вод, осаждением пыли и хими­ческих соединений из выбросов в атмосферу, а также продуктов ветровой и водной эрозии, приводит к ухудшению качества земель в зоне влияния горного производства. Это проявляется в угнетении и уничтожении естественной расти­тельности, миграции и сокращении численности диких жи­вотных, снижении продуктивности сельского и лесного хо­зяйства, животноводства и рыбного хозяйства[11].

Список литературы:

2. Белянин В.И., Казовский Г.Л. Новиков Ю.А. Отчёт Оценка воздействия на окружающую среду (подземные воды и экзопроцессы) ликвидации Зыряновского рудника. Усть-Каменогорск, 1997.

3. Выявление приоритетных экологических проблем ВКО. Рабочие материалы семинара от 28-29 октября 1997 г. Алматы: министерство экологии и биоресурсов Республики Казахстан, 1997 г. – 122 с.

4. Ганженко Г.Д. Краткая история развития горнопромышленного производства на Алтае.// Минерально-Сырьевые ресурсы Восточного Казахстана и их комплексное использование. Сб. докладов науч.конф,- Усть-

6. Дьячков Б.А., Демченко Б.А., Сапаргалиев Е.М., и др. Проблемы техногенного загрязнения территории Восточного Казахстана. // Материалы научно-практической конференции. Восточный Казахстан: география и экология. Усть-Каменогорск: ВГИ, 1997. с. 19-24.

7. Экологический диагноз г.Зыряновска /Доклад группы экспертов Верховному совету Республики Казахстан 1998.

8. Охрана окружающей среды // Под редакцией С. В. Белова : М. : Высшая школа, 1997. – 320 с.

9. Д. Никитин, Ю. Новиков "Окружающая среда и человек", Изд. 2-ое, М., Изд. Высш. школа, 1996 г. – 415 с.

10. Моисеев И.П. Тяжелые металлы в донных осадках реки Бух-тарма // Тяжелые металлы и радионуклиды в окружающей среде: Мат. междунар. науч.-практ. конф. - Семипалатинск, 2000. – 223 с.