авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Техногенез геологической среды горнорудных районов восточного башкортостана

-- [ Страница 2 ] --

Подобные же сульфатные кислые обогащённые металлами воды установлены на Сибайском, Маканском, Бурибайском, Гайском и других колчеданных месторождениях Южного Урала.

Таким образом, геологическая эволюция привела к специфическому облику геоэкологических условий в регионе и предопределила его отраслевую специализацию. Компоненты геологической среды в естественном состоянии характеризуются повышенными и нередко аномальными содержаниями спектра «приоритетных» элементов (Cu, Zn, Pb, As, Sb, Hg и др.).

Формирование крупных минеральных ресурсов – месторождений меди, цинка, золота и т.д. – явилось предпосылкой развития горнорудного комплекса на восточном склоне Южного Урала. С появлением горнодобывающего и перерабатывающего производств начался новый этап развития геологической среды – техногенный.

Эксплуатация месторождений приводит к накоплению гигантских объемов твердых (свыше 1 млрд т), сбросу жидких и выбросу газопылевых отходов и в итоге к образованию специфического сернокислого техногенного ландшафта.

Второе защищаемое положение. Ведущими факторами геохимической трансформации геологической среды являются процессы добычи и обогащения минерального сырья, определяющие мобилизацию и формирование миграционных потоков экотоксикантов в природно-техногенной системе.

Защищаемое положение раскрывается в третьей и четвертой главах диссертации.

Наибольшее техногенное воздействие на окружающую среду оказывают ОАО «Башкирский медно-серный комбинат» (БМСК), ОАО «Учалинский горно-обогатительный комбинат» (УГОК), ЗАО «Бурибаевский горно-обогатительный комбинат» (БГОК), Семеновская (CЗИФ) и Тубинская золото–извлекательные фабрики (ТЗИФ).

Одной из основных причин техногенной нагрузки как на природную среду в целом, так и на геологическую в частности является накопление отходов и сброс стоков.

Отходы образуются на всех стадиях производственной деятельности рассматриваемых предприятий:

– твердые отходы добычи — внешние отвалы вскрышных, пустых пород и некондиционных руд;

– твердые отходы переработки — хвосты флотации руд и неликвидный пиритный концентрат;

– жидкие отходы добычи – рудничные и подотвальные воды;

– жидкие отходы обогащения – фильтрат хвостохранилищ;

– газопылевые выбросы, образующиеся при проведении буровзрывных работ, при дефляции с поверхности отвалов и хвостохранилищ, а также при переработке руд.

Горнорудные предприятия Восточного Башкортостана ежегодно образуют 11100 тыс. т отходов, составляющих 58 % от объема образования отходов по республике в целом (рис. 3).

Содержание тяжелых металлов в отходах в большинстве случаев превышает кларковые и фоновые значения (рис. 4). Твердые отходы являются своеобразными «аккумуляторами» техногенных мигрантов (табл. 2), поступаю­щих в природную среду гидрогенными и атмогенными путями.

 Образование отходов горнорудными предприятиями Республики Башкортостан -3

Рис. 3. Образование отходов горнорудными предприятиями Республики Башкортостан

Твердые отходы представляют собой техногенные минеральные образования, в которых количество меди, цинка и других элементов вполне сопоставимо с количеством в рудных залежах. На территории исследуемого района отходы горнодобывающих и перерабатывающих предприятий являются основными источниками загрязнения водоемов, воздушного бассейна и прилегающих земель.

Результатом стока жидких отходов из отвалов и пр. является повсеместное загрязнение прилегающего к предприятиям и их производственным объектам ландшафта: почв, подземных и поверхностных вод. Особенно сильное воздействие испытывают поверхностные водотоки, которые являются основным источником водообеспечения предприятий и населения. В 2008 году общий объем водоотведения составил 11,57 млн м3 (2,1 % от общего объема по республике). Весь объем стоков относится к категории «загрязненные», в том числе без очистки сброшено 6,31 млн м3 сточных вод (49,7 % неочищенных стоков по республике). Сброс загрязняющих веществ составил 21,08 тыс. т/год.

Подземные воды также испытывают мощную техногенную нагрузку. В районе СЗИФ в подземных водах обнаружены превышающие ПДК для питьевых вод концентрации марганца (до 21), кадмия (до 2), железа (до 500), ртути (до 14, а в северном колодце до 59), цианида (до 32), в отдельных скважинах отмечены высокие концентрации хлоридов. Подобная ситуация наблюдается и в пределах зон влияния других горнопромышленных предприятий (Бурибаевский ГОК и др.).

Очевиден вывод о том, что поверхностные и подземные воды региона нуждаются в защите, которая предполагает создание современной системы мониторинга, разработки высокопроизводительных и эффективных технологий очистки.

Рис. 4. Сравнительная характеристика содержаний меди и цинка

в различных природных и техногенных образованиях

месторождений БМСК (1) и (2), УГОК (3), БГОК (4):

1 — цинк, 2 — медь

Таблица 2

Характеристика внешних отвалов и хвостов флотации основных месторождений района исследований

Параметры Сибай Бурибай Учалы
Характеристика отвалов
Объемы, млн т 517 4,9 280
Cu, % 0,1 0,7 0,05
Zn, % 0,4 0,12 0,12
Запасы (тыс. т): Cu 170 > 24 254
Zn 680 > 4 565
Характеристика хвостов флотации
Объем, млн т 27,66 6,9 40,8
Сu, % 0,20 0,47 0,30
Zn, % 0,5 0,23 0,61
Cd, % 0,02 0,0045 0,003
Запасы, т: Cu 56072,5 32394 120396
Zn 135348,8 15632,9 247389
Cd 2435,5 17,9 1163,73

При открытой добыче в загрязнении окружающей среды большую роль играют выбросы в атмосферу пылегазовых продуктов отбойки. При массовых взрывах концентрация пыли в воздухе на расстоянии 1,5 км в течение часа составляет 6 – 10 мг/м3. Из такого облака в радиусе 2 – 4 км рассеивается от 200 до 500 т мелкодисперсной пыли, содержащей 93 – 99 % частиц размером менее 5 мкм. Интенсивность выпадения пыли достигает фоновых величин на расстоянии до 10 и более км. Сильные и частые ветры, весьма характерные для территории Зауралья, являются причиной мощной дефляции выветрелой части материала с поверхности отвалов. В результате происходит загрязнение площадей, прилегающих к предприятию сельскохозяйственных угодий минеральной пылью. Пыль обогащена цинком и кадмием и другими токсикантами.

Твердые и жидкие отходы, газопылевые выбросы являются звеньями единой природно-техногенной системы (геологическая среда – горная промышленность – биосфера (человек)), существующей в регионе. Металлы и другие загрязнители, перераспределяясь в пределах данной системы, в конце концов, попадают в организм человека и тем самым ухудшают состояние здоровья населения. Необходимы принципы и методы решения данной проблемы, которая с каждым годом становится все острей.

Третье защищаемое положение. Процессы техногенеза приводят к формированию агрессивных сернокислых растворов с аномальными концентрациями типоморфных компонентов (Cu, Zn, Pb, As, Hg и др.), значимый вклад в минерализацию техногенных вод вносят редкие, редкоземельные и радиоактивные элементы (Be, Li, Y, Ce, La, U, Th и др.).

Положение раскрывается в четвертой главе.

Одной из форм миграции токсикантов из техногенно-минеральных образований являются, как указывалось выше, гидрогенные потоки (до 4,5 млн. м3/год) в виде жидких производственных отходов (карьерные и шахтные воды, подотвальные воды, жидкая фаза материала хвостохранилищ). Гипергенные изменения рудных минералов месторождений колчеданной формации приводят к увеличению концентраций сульфат-иона, трехвалентного железа, что определяет снижение pH этих вод (рис. 5) и, соответственно, резкое увеличение их окислительно-восстановительного потенциала (Eh до +800 мВ) и формирует четвертый тип вод (по О.А. Алекину) в которых [HCO3]=0. В результате в зоне влияния горных выработок и техногенных образований формируются обширные гидрогеохимические поля аномально кислых сульфатных вод, характеризующихся увеличением концентраций тяжелых металлов и других элементов.

Самыми специфичными среди стоков горно-перерабатывающего комплекса являются подотвальные воды: минерализация их нередко превышает минерализацию рудничных вод, высоки коэффициенты водной миграции типоморфных элементов (табл. 3). Огромные объемы отвалов обеспечивают столь же большие массы подотвальных вод. В подотвальных водах БМСК содержится: более 0,2 мг/дм3 меди, до 0,04 мг/дм3 цинка, более 10 мг марганца, до 0,2 мг/дм3 никеля.

Рис. 5. Зависимость рН и Еh в подотвальных водах

Таблица 3

Основные показатели химического состава подотвальных вод

Компоненты и показатели Бурибай, проба 23 Сибай, проба 30 Сибай, проба 31 Бакр-Тау, проба 36 Учалы, проба 40 Учалы, проба 41
Ca2+, мг/дм3 175,0 28,6 Следы 22,1 185,2 46,5
Mg2+, мг/дм3 304,8 1836 7975,9 698,8 180,7 5530
Na++K+, мг/дм3 51,6 202 34,32 21,0 11,3 13,2
Fe3+, мг/дм3 <0,5 693,2 18560 308,0 220 909
Mn, мг/дм3 176,0 1,2 314,0 43,1 11,9 72,8
Cu, мг/дм3 352,0 0,4 1884,0 129,3 14,9 72,8
Zn, мг/дм3 220,0 15,8 9734,0 653,0 34,7 418,6
SO42-, мг/дм3 237,3 2023,0 Н.д. 10066,0 2514,0 Н.д
HCO3-, мг/дм3 0 61,0 Н.д. 0 0 Н.д.
Cl-, мг/дм3 1103,2 11,8 Н.д. 630,4 236,4 Н.д.
pH 2,95 6,60 2,65 2,70 2,75 2,60
Еh +400,0 +425,0 +345,0 +550,0 +565,0 +460,0
Сухой остаток, г/дм3 44,0 4,86 314,0 21,55 4,95 18,2

Кроме приоритетных металлов в подотвальных водах нами исследованы редкие, редкоземельные и радиоактивные элементы (уран, торий). Несмотря на невысокие содержания этих элементов в литосубстрате, процессы техногенеза приводят к их накоплению в сточных водах, в том числе токсикантов первого класса опасности (мг/дм3): Cd до 31,4; Tl до 0,01; U – 1; Th – 0,8; Be до 0,13 [6, 12, 14].

Слабоизученной является проблема распространения в отходах радиоактивных элементов (РЭ). Несмотря на относительно невысокие содержания РЭ в породах, процессы техногенеза приводят к их накоплению в сточных водах. Радиоактивные элементы всегда ассоциируются с редкоземельными элементами (РЗЭ). Содержание урана почти во всех пробах имеет прямую корреляцию с содержанием иттрия (рис. 6).

Минералами-концентраторами иттрия и лантаноидов являются: флюорит, апатит, сфен, эпидот, магнетит, барит, гипс, ярозит, лимонит, кальцит, циркон, полевые шпаты, гидрослюды, галенит и пирит.

Рис. 6. Корреляция содержаний иттрия и урана в подотвальных водах

Данных по содержанию редкоземельных элементов в подземных водах данного региона нет. В стоках содержится (мг/дм3): 0,12 – 6,3 Y; 0,0004 – 2,2 Ce; 0,0016 – 0,94 La; 0,0001 – 0,3 Pr; 0,0002 – 0,6 Nd; 0,0001 – 0,2 Sm; 0,0001 – 0,25 Eu; 0,0002 – 0,4 Gd; 0,00012 – 0,25 Tb, 0,0008 – 1,6 Dy; 0,0002 – 0,28 Ho; 0,0001 – 0,94 Er; 0,00012 – 0,1 Tm; 0,00024 – 0,6 Yb; 0,0001 – 0,09 Lu.

содержание урана в подотвальных водах составляет от 0,006 до 1 мг/л (при норме для питьевых вод до 0,05 мг/дм3). В обстановке низких значений pH уран (преимущественно в виде комплексов уранил-иона – UO22+) начинает мигрировать и по мере снижения кислотности обстановки может накапливаться в подсистемах природной среды (почве, донных отложениях и др.). в зоне влияния горнорудных предприятий содержание урана в почвах достигает 11 мг/кг, тория – 10,5 мг/кг. На рис. 7 показаны средние содержания урана и тория в почвах Учалинского горнорудного района.

Подотвальные воды представляют собой минеральное сырье, в котором по уровню концентраций содержание главных элементов соизмеримо со средними содержаниями в рудах, в то же время высокие концентрации металлов предопределяют высокую токсичность подотвальных вод. По комплексу и концентрациям многих элементов отвалы даже более активны, чем многие рудные месторождения [13, 14, 23, 24, 26].

Проблемы снижения техногенной нагрузки на геологическую среду рассмотрены в главе 5.

При разработке месторождений цветных и черных металлов (Учалинское, Сибайское, Бурибайское, Миндякское, Туканское, и др.) и других полезных ископаемых образуются, с одной стороны, карьеры диаметром от 20 – 150 до 1000 – 1400 м, глубиной до 200 – 470 м, с другой – отвалы (искусственные холмы, горы) высотой до 50 – 80 м, которые требуют рекультивации. Сотни гектаров сельскохозяйственных земель изымаются под горные отводы карьеров, отвалов, хвостохранилищ и промплощадок. В результате инфильтрационного стока, плоскостного смыва и газопылевых выбросов с карьеров, шахт и других техногенно-минеральных образований происходит загрязнение прилегающих территорий и поверхностных вод тяжелыми металлами и прочими токсикантами.

 Содержание тория (1) и урана (2) в почвах Учалинского района [26] Эффективным-7

Рис. 7. Содержание тория (1) и урана (2) в почвах Учалинского района [26]

Эффективным методом очистки стоков является сорбционный, однако применение этого метода сдерживается дороговизной сорбентов. Нами были проведены исследования по очистке стоков мраморной крошкой. В табл. 4 показаны результаты этих исследований.

Таблица 4

Данные по очистке подотвальных вод карбонатом кальция

Элемент Содержание в неочищ. воде, мг/дм3 Содержание в очищ. воде, мг/дм3 Степень очистки, %
Cr 0,12 0,0076 94
Co 12,0 0,048 99,6
Cd 0,06 0,0033 94,5
Cu 27,0 0,04 99,8
Zn 12,51 5,03 59,8
Mn 30,0 7,5 74,43
Fe 10000,0 0,3 99,9
V 1,22 0,04 96,72


Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.