ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

Экологическое воздействие горнодобывающей промышленности на окружающую среду Восточно-Казахстанской области Республики Казахстан
Божедомова С.А., ведущий специалист, Восточно-Казахстанская область, Областная администрация по охране окружающей среды

Восточно-Казахстанская область Республики Казахстан расположена в пределах центральной части материка Евразии, в южной половине умеренного пояса.
Восточный Казахстан был и остается важнейшим в Республике регионом с развитой горнодобывающей и металлургической промышленностью (см. карту с объектами горнодобывающей промышленности). В силу сложившегося социально-экономического развития наша область является в экологическом плане одной из наиболее неблагополучных.
Многочисленные сульфидно-полиметаллические месторождения Рудного Алтая служат сырьевой базой для развития цветной металлургии и связанных с ней отраслей энергетики, машиностроения, стройиндустрии и пр.
В составе руд и рассеянной сульфидной минерализации полиметаллических месторождений представлены такие металлы, как Cu, Zn, Fe, Mn, Ag, Ba, Au, в значительных концентрациях отмечаются Cd, As, Sb, Tl, Hg, Se и др. В зоне окисления сульфидных месторождений в условиях гумидного климата происходит окисление сульфидов и вынос рудного вещества подземными водами в окружающую среду.
Процессы окисления сульфидных минералов сопровождаются повышением температуры, образованием больших количеств серной кислоты. Водные растворы приобретают кислую реакцию и высокую агрессивность.
Минерализация подземных вод за счет выщелачивания руд и вмещающих пород в присутствии больших количеств сульфат иона увеличивается до 1-3 г/л и более, жесткость воды растет до 15-20 мг-экв./л, концентрация рудообразующих металлов и их спутников возрастает в десятки и сотни раз выше фона.
Процессы окисления и выщелачивания токсичных элементов значительно активизируются под влиянием техногенных факторов, возникающих при отработке полиметаллических месторождений. В этой связи большое значение с точки зрения влияния на окружающую среду имеет способ отработки месторождения - открытый, карьерный или подземный, шахтный.
Наиболее неблагоприятным является открытый способ, при котором забалансовые руды и минерализованные вскрышные породы в огромных количествах складируются на поверхности, превращаясь в мощный источник загрязнения почв и воды на десятки и сотни лет. Накапливающаяся в теле отвала атмосферная влага превращается в насыщенную металлами серную кислоту, самотеком сбрасывающуюся с дренажными водами в подстилающие отвалы почвы, грунтовые воды и далее в ручьи и реки.
Большую опасность для окружающей среды и, прежде всего, для водных ресурсов районов размещения месторождений и горнодобывающих предприятий представляют откачиваемые из шахт и карьеров рудничные воды, дренажные и сбросные воды хвостохранилищ обогатительных фабрик. Для их обезвреживания и очистки требуется строительство специальных очистных сооружений.
Опыт отработки полиметаллических месторождений Рудного Алтая показывает, что игнорирование экологических требований при проектировании, строительстве и эксплуатации горнодобывающих предприятий и кризисная ситуация, сложившаяся в этой отрасли, служат главной причиной их крайне негативного влияния на окружающую среду в настоящее время и в перспективе.
Наибольший ущерб наносится подземным и поверхностным водам, тесно взаимосвязанным между собой и представляющим фактически единую водоносную систему.
В настоящее время на территории нашей области имеется 10 законсервированных объектов предприятий горнодобывающей промышленности, на которых прекращена производственная деятельность, но оставшиеся на предприятиях бесхозными шахты, рудники, карьеры, отвалы, хвостохранилища, накопители и др. продолжают оказывать негативное воздействие на окружающую среду. Это рудники - <<Чекмарь>>, <<Березовский>>, БГОК (<<Баймурза>>), месторождения - <<Покровское>>, <<Рулиха>>, <<Сугатовское>>, <<Маралиха>>, <<Кендерлык>>, <<БОКО>>, <<Юбилейно-Снегирихинское>>.
Наглядными в этом отношении являются рудники <<Березовский>> и <<Юбилейно-Снегирихинский>> бывшего АО <<Иртышполиметалл>>, рудник <<Чекмарь>> АО <<ЛПК>>.
Березовский рудник АО <<Иртышполиметалл>> Березовский рудник, на котором велась отработка Ново Березовского и Березовского полиметаллических месторождений, расположен на правобережье нижнего течения р. Красноярка, на площадях водосборов ручья Березовский и ручья Маячный. Сложные системы горных выработок этих месторождений удалены друг от друга на 3 км. На глубине около 200 м имеется соединительный квершлаг для организации единой системы шахтного водоотлива через ствол шахты <<Капитальной>> на Березовском руднике.
Горно-добычные работы прекращены на Березовском руднике в 1990-91 г.г. В 1992 году по проекту института <<Казгипроцветмет>> начата <<мокрая>> консервация и ликвидация рудника с полным прекращением шахтного водоотлива с ноября 1996г. Проект консервации рудника, не прошедший экологическую экспертизу, был принят комбинатом к исполнению. В результате чего с октября 1997 года начался самопроизвольный излив шахтных вод в объеме - 1200 м 3/сутки. на поверхность, в р. Березовский и, далее, в р. Красноярка, являющуюся правобережным притоком р. Иртыш. Излив начался в результате естественного затопления горных выработок после прекращения эксплуатационного водоотлива на шахте <<Капитальная>>.
Загрязнение р. Красноярка остротоксичными металлами в начале излива составляло по цинку до 1000 ПДК рыбохозяйственного водоема, по меди- 12,5 ПДК, по кадмию -32 ПДК. На сегодняшний день, установившийся уровень загрязнения по цинку составляет 300-500 ПДК (см. диаграмму по изменениям концентрации цинка). По степени загрязнения металлами речные воды относятся к чрезвычайно грязным. В 1998 году в р. Красноярка поступило 92 тонны цинка с шахтными водами Березовского рудника, ущерб, нанесенный окружающей среде, оценивается в 404 млн. тенге.
Качество воды в самой р. Красноярка и в р. Иртыш ниже ее впадения ухудшается, так по последним данным ВК центра гидрометеорологии в первом полугодии 1998 года по сравнению с 1997 годом индексы загрязненности воды возросли в р. Красноярка с 44,20 до 76,20; в р. Иртыш соответственно с 1,35 до 6,67.
3a счет финансирования из ФООС была выполнена <<Оценка воздействия на окружающую среду ликвидации Березовского рудника и рекомендации по уменьшению отрицательных последствий>>. При выполнении рекомендованных мероприятий предполагается снижение притока рудничных вод до 25 м 3/час, концентрация цинка - до 41 мг/л, валовой сброс не будет превышать 9 т/год. Важнейшими мерами максимального снижения негативных последствий ликвидации рудника являются:


Реализация предложенных мероприятий (рекомендаций) позволит предотвратить подтопление застроенных участков, снизить объемы требующих очистки рудничных вод, предотвратить сверхнормативное загрязнение поверхностных водных источников и используемых для водоснабжения населения подземных вод, улучшить состояние природной экосистемы в окрестностях рудника в целом.
На другом предприятии-банкроте этого же региона - ТОО <<Иртышский ГОК>>, находящимся под управлением иностранной фирмы, в результате финансовой несостоятельности была прекращена производственная деятельность, что привело к сбросу без очистки шахтных вод Иртышского рудника. Со второго полугодия 1998 года в ту же р. Красноярка было сброшено 107 т цинка, 6,6 т меди и 0,6 т кадмия (см. сбросы загрязняющих веществ в водоемы ВКО).
Рудник Чекмарь Одноименное полиметаллическое месторождение расположено на правом борту участка долины р. Уба, которое является самым крупным нижним правобережным притоком р. Иртыш.
Отработка месторождения начата карьерным способом в начале 80-х годов, отвалы вскрышных пород и окисленных руд размещены неподалеку от карьера на восточном фланге месторождения. Еще в период разведки в 70-х годах на месторождении пройдено две штольни, порталы которых открыты в сторону р. Уба. Сброс дренажных вод со штолен осуществляется непосредственно в русло реки. В начале 90-х годов вскрышные работы на карьере были прекращены, рудник законсервирован.
В настоящее время происходит выщелачивание из горных масс снеготалыми и дождевыми водами металлов, таких как медь, цинк, свинец, мышьяк, кадмий, железо, которые загрязняют подземные воды, и через дренирующие месторождения ручьи попадают в р. Уба. Большое количество загрязняющих веществ выносится в р. Поперечная Теснушка и далее в р. Уба и с дренажными водами штольни.
Полученные ВК облуправлением ООС и ЛПК данные по опробованию поверхностных и подземных вод в контурах рудника уже в период подготовки месторождения к отработке в 1989-90-х годах подтверждают вышеприведенные выводы.
Так, реакция воды в ручье на северном фланге месторождения (р. Поперечная Теснушка) от слабо щелочной в 1989 году, (рН - 7,6) изменилась до сильно кислой в 1992 году (рН 3,17). Одновременно содержание меди возросло от 14 до 1410 ПДК, железа до 35,8 ПДК, кадмия до 20,4 ПДК, цинка до 4216 ПДК рыбохозяйственных водоемов. В настоящее время рудник остался бесхозным, вышеуказанные загрязнения имеют место, но наблюдения не ведутся. Решением проблемы может быть поверхностная гидроизоляция породно-рудных отвалов и загрузка в приустьевые части штольни значительных объемов известкового щебня для нейтрализации кислых стоков (геохимический барьер).

Юбилейно-Снегирихинское месторождение Месторождение расположено в долине реки Карагужиха -левобережного притока р. Уба. На месторождении выполнены геологоразведочные работы с подсчетом запасов полиметаллических руд. В процессе разведки кроме бурения скважин пройдено три разведочных штольни с выемкой руд и ее складированием вблизи устьев на открытых площадках рядом с отвалами вскрышных пород.
Промышленная отработка месторождения до настоящего времени не производилась.
Дренажные стоки штолен растекаются по рельефу, просачиваются через складированные руду и породу, а затем через примитивный механический отстойник поступают в р. Карагужиха и далее в р. Уба. Содержание меди в р. Карагужиха достигает более 30 ПДК, по цинку более 100 ПДК.
Негативное влияние, оказываемое хвостохранилищами обогатительных фабрик области, действующих и законсервированных рудников на окружающую среду можно показать на примере действующего хвостохранилища ОФ ЗГОК ОАО <<Казцинк>>.
Характеристика хвостохранилища обогатительной фабрики. Зыряновское полиметаллическое месторождение, на базе которого уже более 200 лет работает горнодобывающее предприятие, находится на северо-востоке Восточно-Казахстанской области.
Месторождение является крупнейшим на Рудном Алтае, отработка месторождения ведется Зыряновским горно-обогатительным комплексом ОАО <<Казцинк>>.
Малеевский и Греховский рудники отрабатывают одноименные полиметаллические месторождения, наиболее перспективным из которых является крупное Малеевское месторождение.
Обогатительная фабрика Зыряновского рудника в настоящее время перерабатывает руды данных месторождений.
Действующее хвостохранилище ОФ было введено в эксплуатацию в 1967 году ЗСК . Хвостохранилище заложено на естественных фильтрующих грунтах, противофильтрационного экрана не имеет, расположено в водо-охранной зоне р. Березовки, в западной части перекрывает значительный отрезок русла реки, где речной сток отводится теперь по специальному каналу. Площадь хвостохранилища около 3 км 2, состоит из двух секций.
Обогатительная фабрика и хвостохранилище ЗГОКа - единственное на Рудном Алтае водоемкое производство, не имеющее оборотной системы водоснабжения, в результате чего является мощным и постоянно действующим источником загрязнения не только водных ресурсов, но и почвенного покрова на прилегающих к хвостохранилищу площадях, куда разносятся загрязненные металлами пылящие шламы его пляжей в сухую погоду на фоне площадного загрязнения района рудной пылью при транспортировке руды с рудников на фабрику, при отсыпке дорог минерализованными <<пустыми>> породами вскрыши и хвостов обогащения.
Население пос. Зубовка, расположенного в данном районе, до последнего времени снабжается привозной питьевой водой, в то время как расположен на берегу р. Бухтармы и на площади развития водообильного водоносного горизонта ее долины. Одновременно значительная часть пос. Зубовка пользуется загрязненной питьевой водой из грунтовых колодцев и мелких забивных скважин, содержащей свинец, медь, цинк, нитраты - по эффекту суммации не пригодной для питья.
По химическому составу подземные воды аллювиального водоносного горизонта относятся к гидрокарбонатным и сульфатным кальциево- магниевым, сухой остаток 220-350 мг/л, жесткость до 4,5 мг-экв/л.
По скважинам в зоне влияния хвостохранилища отмечено повышение против фона содержания сульфатов до 313 мг/ л при фоновом содержании 8-24, сухого остатка до 818 мг/л, жесткости до 9,1 мг-экв/л.
Установлен факт загрязнения водоносного горизонта металлами, как по площади, так и на глубину до 70 м, на всю мощность хорошо проницаемого разреза. Ореол загрязнения прослеживается от хвостохранилища до р. Бухтармы.
По всему ореолу прослежены повышенные содержания свинца, нередко превышающие ПДК питьевых вод в 2-5,3 раза.
В вертикальном разрезе загрязнение подземных вод токсичными элементами Pb, Zn, Cu выше фонового содержания установлено до глубины 69 м.
Расход загрязненного потока подземных вод в направлении от хвостохранилища к р. Бухтарме при его расчетной ширине 2900 м, мощности 99,4 м, коэффициенте фильтрации 77 м/сутки и гидравлическом уклоне 0,0021 составляет 44300 м 3 /сутки.
Около 10000 м 3 /сутки загрязненных подземных вод перехватывается выше хвостохранилища в долине р. Березовки воронкой депрессии Северо-Березовской линии дренажа.
На вышеуказанный уровень загрязнения водоносного горизонта оказывают влияние загрязненные сточные воды хвостохранилища, максимальное содержание основных металлов в сбросном канале окислительного прудка соответствует следующим значениям: цианидов до 23.4 мг/л, меди до 6.1 мг/л, свинца до 0.8 мг/л, цинка до 0.7 мг/л.
Приведенные данные показывают, что ядовитые сточные воды хвостохранилища прямым сбросом в реку и путем инфильтрации на уровень подземных вод поступают в природные водные источники при концентрации загрязняющих веществ, превышающих экологические нормативы в десятки и тысячи раз.
Сброс неочищенных сточных вод обогатительного комплекса в поверхностные водоемы и на уровень подземных вод продолжается до настоящего времени.
Схема технического водоснабжения и водоотведения ОФ и Зыряновского рудника не имеет специальных очистных сооружений на промплощадке. Естественная механическая очистка сточных вод от взвешенных веществ и частичная физико-химическая очистка от растворенных загрязняющих веществ - цианиды, металлы, соли жесткости и др., происходит только в прудках- отстойниках старого и основного хвостохранилищ. Степень очистки сточных вод Зыряновского промышленного комплекса в указанной технологической схеме не отвечает экологическим требованиям, а действующее хвостохранилище обогатительной фабрики как приемник и накопитель сточных вод является основным источником загрязнения водных ресурсов района.
Эффективность работы хвостохранилища в качестве сооружений по очистке промстоков комплекса от металлов оказывается недостаточной. Остаточные концентрации основных металлов полиметаллической группы в дренажных водах, поступающих на уровень подземных вод, и в сбросных водах окислительного пруда, поступающих по каналу в р. Бухтарма, многократно превышают фоновые их концентрации в подземных водах.
Необходимо также отметить и присутствие в сточных водах хвостохранилища таких остротоксичных элементов, как As, Tl, Cd, Hg, Cr 6+, с концентрациями в 2-10 раз превышающими ПДК питьевых вод и рыбохозяйственных водоемов.
Валовой вынос основных металлов полиметаллической группы Си, Pb, и Zn от горно-обогатительного комплекса в хвостохранилище и окружающую среду за 1998 год без учета металлов с обогатительной фабрики составил 42.6 т/год.
Из них 11 т/год сбрасывается в реки 44 т/год , 23.9 т/год выносится с фильтрационными водами в аллювиальный водоносный горизонт, 7.7 т/год осаждается в контактном пруде, на хвостохранилище и в донных осадках р. Березовки .
Река Бухтарма является конечным приемником загрязненных стоков р. Березовки и хвостохранилища (сбросной канал окислительного пруда, подземные воды), в связи с чем качество речных вод закономерно ухудшается.
Особую опасность в области, особенно в паводковый период представляют хвостохранилища предприятий-банктротов, таких как АОЗТ <<СЕПКО-БГОК>> на балансе которого - 3 хвостохранилища на 3-х рудниках , в связи с угрозой прорыва дамб хвостохранилищ. ,
На горнодобывающих предприятиях ВКО накоплены значительные количества отходов производства в виде отвалов пустой породы. Отвалы содержат сульфиды металлов. Со временем в отвалах развиваются и осуществляются самопроизвольные процессы бактериального окисления остатков сульфидов металлов до водо-растворимых сульфатов и вымывание их в водный бассейн дренажными водами из-под отвалов.
Эта ситуация характерна для ЛГОКа ОАО <<Казцинк>> , имеющего отвал 12 Тишинского рудника и отвал 12 горной породы Шубинского рудника. Отсыпка отвала 12 Тишинского рудника производилась в период с 1967 по 1977 год без специальной подготовки основания на галечно-валунные отложения долины реки Ульбы.
С дренажными водами указанных отвалов сбрасывается около 90 % токсичных ингредиентов от вала, сбрасываемого в целом со сточными водами ЛГОКа , свинцового и цинкового заводов (см. Рис. 2). Дренажная вода отвала 12 Тишинского рудника имеет средне годичный дебит - 350 м 3 /час, средне годичное содержание загрязняющих веществ в мг/л составляет по меди - 3 мг/л, свинца - 0.03 мг/л, цинка - 158 мг/л, кадмия - 1 мг/л, марганца - 90 мг/л. Валовой сброс загрязняющих веществ т/год в р. Ульба с отвала 12 Тишинского рудника составляет: меди - 9 т/год, свинца - 0.09 т/год, цинка до 480 т/год, кадмия до 3 т, железа до 5 т, марганца - до 272 т/год (данные 1997 года).
Сброс металлов с дренажными водами отвала 12 Тишинского рудника и отвала горной породы Шубинского рудника в 1998 году составил: меди 15.8 т/год, цинка - 395 т/год, марганца - 107,5 т/год, кадмия - 1.2 т/год, свинца - 0.75 т/год (см. Рис. 3). Суммарный ущерб, наносимый окружающей среде сбросом металлов от вышеуказанных отвалов, также составляет 90% от всего ущерба, который наносят все остальные подразделения ЛГОКа, свинцовый и цинковый заводы (см. Рис.1).
Лениногорский горно-обогатительный комплекс занимается решением проблемы обезвреживания дренажной воды отвала 12 Тишинского рудника как главного загрязнителя водного бассейна р. Ульба, впадающей в трансграничный Иртыш, в течение ряда лет. Разработана технология обезвреживания, основанная на нейтрализации воды щелочным отходом производства Тишинского рудника -шламом цеха дробления и обогащения (ЦДО) и в паводковые периоды дополнительно известью со сбросом очищенной воды после осветления в р. Ульба и с использованием осадка нейтрализации при бетонной закладке горных выработок рудника. В настоящее время 40-50% дренажной воды обезвреживается по этой технологии. Необходимые средства для реализации полной схемы обезвреживания дренажной воды отвала 12 оцениваются в 300-350 млн. тенге.
Для решения проблемы обезвреживания отвала 12 Тишинского рудника были проведены переговоры с Германской фирмой <<Консалтинд инжиниринг>> . Фирмой был предложен следующий вариант обезвреживания, который включает:

Стоимость работ оценивается в ценах 1997 года в 750 млн. тенге.
В результате деятельности горнодобывающей и металлургической промышленности в области накоплено 1.4 млрд. тонн промышленных отходов. Большая часть токсичных отходов размещена на полигонах, не отвечающих санитарно-экологическим требованиям. К ним относятся вышеуказанные хвостохранилища, отвалы горных пород и промышленных отходов предприятий системы ОАО <<Казцинк>> (ЛГОК, ЗГОК, УК МП), предприятий-банкротов (АО <<Иртышполиметалл>>, СЕПКО-БГОК, ОАО <<ИХМЗ>>), предприятий корпорации <<Востокмедь>> и др.
Неблагополучное экологическая обстановка в регионе оказывает значительное влияние на состояние здоровья населения. В области самый высокий по Казахстану показатель заболеваемости новообразованиями. Продолжается негативная тенденция снижения естественного прироста населения.
Вопросы защиты окружающей среды при эксплуатации горнодобывающих предприятий представляет сложную эколого-экономическую проблему в связи с необходимостью разработки и реализации целого ряда природоохранных мероприятий, которые бы обеспечивали минимизацию негативного влияния загрязненных стоков и промышленных отходов (хвостов обогащения руд и отвалов вскрышных пород) на почвы, поверхностные и подземные воды, атмосферу.
Главными вопросами здесь является строительство и эксплуатация очистных сооружений для отводимых шахтно-рудничных вод и сточных вод обогатительных фабрик.
Эффективность работы указанных сооружений должна обеспечить нормативную концентрацию загрязняющих веществ во всех природных средах, то- есть экологическую безопасность горнодобывающего предприятия и обогатительного комплекса.
Список используемой литературы: 1. Белянин В.И. Отчет <<Оценка воздействия на окружающую среду (подземные воды и экзопроцессы) ликвидации Березовского рудника и рекомендации по уменьшению отрицательных последствий (геоэкологические исследования), 1998г.
2. Казовский Г.Л. Отчет <<Оценка влияния хвостохранилища обогатительной фабрики Зыряновского горно-обогатительного комплекса на водные ресурсы района и меры по обеспечению его экологической безопасности>>, 1999 г.
3. Чучалин Л.К. Отчет <<Выбор оптимального решения, проектирование и начало строительства комплекса очистки дренажных вод горного отвала 12 Тишинского рудника>>, 1998г.