Вывороченные наизнанку недра земли уже давно стали символом Донбасса. Люди к терриконам привыкли, хотя относятся к ним по-разному. Для одних рукотворные горы нечто романтическое, для других настоящее безобразие, уродующее пейзаж. Но опасны терриконы абсолютно для
всех.
Уровень отравления окружающей среды в Донецкой области сродни чернобыльскому. Край изобилует предприятиями коксохимической, металлургической и горной промышленности, которые насыщают воздух, землю и воду всевозможными отходами производства. Наша атмосфера буквально задавлена окисью углерода, фенолами и многими другими опасными веществами, к которым добавляется повышенный радиоактивный фон. Если все вредные отходы производства на Украине принять за 100 процентов, то на Донецкую область придется 40 процентов их количества, и это при том, что она
занимает всего лишь 5 процентов территории страны. Свой вклад в отравление окружающей среды вносят и терриконы, особенно горящие. При сгорании дотла одного килограмма породы в атмосферу выбрасывается столько вредных веществ, что если бы существовала допустимая норма их концентрации на один кубический метр воздуха, то выделенной отравы хватило бы на 7-8 миллионов
кубов земной атмосферы.
И это только если сгорит один килограмм породы, а что же говорить о всех наших угольных отвалах? Терриконы коптят небо десятилетиями, а их по Донецкому угольному бассейну разбросано более тысячи. Не правда ли, цифра впечатляет? Особенно, если учесть, что 30 процентов отвалов горят. И это можно увидеть невооруженным взглядом. Даже те терриконы, которые кажутся потухшими (с виду они приобрели красноватый цвет руды), на самом деле продолжают тлеть. В недрах черных "айсбергов" удерживается высоченная температура, к тому же там с избытком накоплено мышьяка, цианидов, тиоцианидов и прочего "добра". Кому нужно такое соседство? Как от него избавиться? Куда девать терриконы? Актуальность этих вопросов с течением лет только возрастает.
Желающих покончить с терриконовой проблемой было хоть отбавляй. Предложения выдвигались самые
различные - от идеи разровнять терриконы и использовать образовавшуюся площадь для промышленных нужд, и заканчивая идеей засыпать породой балки естественные стоки воды. К счастью, до воплощения таких прожектов дело не дошло. Разбросанная по округе порода, сдобренная мышьяком и прочими ядами, стала бы отравлять окружающую среду на гораздо большей площади и намного сильнее. Единственное достойное решение этой проблемы предложили профессор кафедры горной геомеханики, доктор технических наук ДонНТУ Михаил Павлович Зборщик и его коллега, профессор, доктор технических наук, заведующий кафедрой холодильной и торговой техники ДонГУЭТ Владимир Васильевич Осокин.
Было это несколько лет назад, оба работали в Донецком национальном техническом университете и занимались серьезным научным исследованием проблемой внезапных выбросов угля и газа в шахтах. Терриконы ученых особо не интересовали, как и вопросы самовозгорания породы. Но однажды, вернувшись с макеевской шахты имени Девятой пятилетки, Владимир Осокин поделился с Михаилом Павловичем любопытным наблюдением, которое выглядело каким-то абсурдом: диспергированный уголь (мелкий, похожий на муку) довольно долго лежал в лаве и вдруг, пропитавшись водой, загорелся.
Казалось бы, каждый ребенок, тем более взрослый, знает: вода гасит пламя, ни о каком горении не может быть и речи. Но исследователи решили поставить под сомнение эту аксиому. А что, если действительно вода вызывает огонь?
Набрали шахтной воды и угля, соединили их и со специалистами кафедры биологии медицинского института поставили эксперимент. За смесью наблюдали в микроскоп, измеряли температуру, а параллельно исследовали саму воду.
- Оказалось, что наши шахтные воды, особенно кислые, содержат много тионовых бактерий, - объяснил Владимир Осокин. - Эти бактерии распространены повсеместно, от Кольского полуострова до Южно-Африканской Республики. Удивительно живучи, не теряют своей активности при заморозке воды, переносят высокую температуру найдены в действующих вулканах; выдерживают огромное давление, обнаружены в районе Мариинской впадины, то есть ниже 11 километров от уровня моря.
Присутствуют во всех угольных месторожениях и во всех минералах, содержащих серу. Никто и никогда в причастности их к самовозгоранию терриконовой породы не подозревал. Но процесс самовозгорания начинается именно с тионовых бактерий.
Долго стояла в лаборатории смесь угля и воды, внешне никаких изменений не происходило, но зато внутри Тионовые бактерии стали разлагать, "съедать" пирит - минерал, содержащий серу (он распространен во всех угольных месторождениях). Под воздействием бактерий пирит начинает распадаться на два компонента: серную кислоту и двухвалентное железо. Эти элементы служат для бактерий питательным раствором. Однако не вся сера превращается в кислоту, частично она остается в виде коллоидного раствора бурого цвета. Постепенно сера начинает закипать, потому что бактерии, кроме участия в окислении, еще и повышают температуру. При этом, приспосабливаясь к теплу, они изменяются сами. Сначала были точечками, затем нитями и палочками, потом обретают сферическую форму.
При повышении температуры до 120 С сера уже кипит и выделяется пар. Чем выше температура, тем больше пара. При достижении серой температуры в 240-260 С, ее пары воспламеняются, а на смену
биохимическому процессу приходит химический. Все новые и новые вещества, преобразуясь одно в другое, включаются в горение, температура достигает 1800 С. Сами бактерии при такой температуре, естественно, погибают, но свое дело они сделали: сработали, как стартер в машине, запустили процесс горения.
Работа донецких ученых стала открытием, которое по-научному звучит довольно мудрено: явление выделения ионитной из пиритсодержащей породы серы под действием тионовых бактерий.
Открытие положило конец расхожему заблуждению, что терриконы загораются из-за окисления угля
кислородом. Ничего подобного. Как только уголь извлекается из недр, на нем образуется пленка из соединений кислорода, препятствующая дальнейшему окислению. Она очень прочна, блокирует даже включения метана. А сам пирит - устойчивое в химическом плане соединение и от соприкосновения с воздухом не воспламеняется. Даже если в лабораторных условиях под высоким давлением нагнетать на пирит чистый кислород, возгорания не происходит.
Владимир Осокин и Михаил Зборщик не ограничились в своих исследованиях только этим открытием. Они стали размышлять, как же предотвратить самовозгорание. И пришли к выводу, что следует кислую среду обитания тионовых бактерий поменять на щелочную. Поступили мудро и просто, в обычную воду добавили известь. Провели лабораторный эксперимент: ни уголь, ни порода больше
самостоятельно не воспламенялись.
Ноу-хау имело не только экологический, но и экономический эффект. На теперь уже закрытой шахте 9 Капитальная горели и террикон, и ферма (устройство для вывоза породы). Металлические конструкции весом в 600-700 тонн рассыпались за несколько месяцев и надо было ставить новые.
- Мы убедили директора шахты "Красная звезда" Виктора Максимовича сделать специальные конструкции, чтобы затушить террикон, сберечь ферму и людей. Ведь те, кто работает, разгружая породу на горящих терриконах, по сути, смертники, там все отравлено, - говорит Михаил Зборщик.
Для тушения приспособили вагонетки. Они стояли на вершине "породной горы", в "тележки" насосом
подавали воду с известью. По трубам это молоко уходило в глубину террикона. Вода одновременно и остужала чрево отвала, и образовывала на поверхности гипсовую корку. Горение прекратилось. Подобные установки работали и на других шахтах Донецка. Но грянули перемены. Рухнул Союз, развалилась промышленность, заглохла и наука. Но своей гражданской позиции
профессора Михаил Зборщик и Владимир Осокин не изменили. Когда несколько лет назад некая фирма задумала в Калининском районе Донецка разровнять террикон и поставить гаражи, они предупредили об опасности:
- Вы сделаете террасы, построите гаражи, выроете смотровые ямы и устроите подвалы. Но террикон напичкан вредными веществами: серой, серной кислотой, мышьяком. Как же вы здесь будете хранить продукты? И как собираетесь ставить машины? Здесь везде сернистые соединения, полно тионовых бактерий, они спровоцируют коррозию и превратят железо в труху!
Строительство быстро свернули.
Некоторый интерес к открытию проявила компания "Укруглереструктуризация". Но авторам предложили оформить нормативные документы самостоятельно, так сказать, прогуляться по министерствам. Только у ученых, которые посвятили вопросу самовозгорания угля и породы 25 лет жизни, на обивание высоких порогов сил просто не осталось, хотя помогать в реализации любого проекта, связанного с тушением терриконов, они готовы и сегодня. Но лиц, заинтересованных в преобразовании терриконов, на горизонте пока не наблюдается. Как-то в сторонке держатся и
государство, и предприятия. А мы между тем продолжаем вдыхать ядовитые дымы и носим миниатюрные терриконы в своих легких. Как это отражается на здоровье, объяснять излишне И все же очень хочется верить, что придет время, когда к экологическим проблемам Донбасса действительно подойдут внимательно и серьезно. Тогда работа наших ученых будет востребована:
терриконы перестанут чадить и пылить, их зеленые шевелюры начнут ласкать взор, а над Донбассом поплывет нежный, тонкий аромат акаций.