Введение. На территории Украины накоплено около 25 млрд. тонн твердых отходов угольной, горнорудной, металлургической, энергетической и других отраслей народного хозяйства, из которых большая часть находится в пределах Донбасса и размещена в 1200 угольных терриконах, 63 хвостохранилищах и шламонакопителях обогатительных фабрик, 11 золошлаковых отвалах металлургических заводов и тепловых станций и т.п. Такого количества отходов достаточно, чтобы покрыть всю территорию государства слоем мощностью до 2 см, а Донбасса - до 14 см. На каждого жителя Украины приходится около 599 т, а жителя Донбасса - 4000 т твердых промышленных отходов. Ежегодно их количество возрастает на 100-150 млн. т. Отходы занимают до 160 тыс. га плодородных земель [1]. Они представляют собой постоянный источник загрязнения окружающей среды для всей территории Украины, т.к. до 70 % энергетических углей сжигается за пределами Донбасса, а местное население использует золу для хозяйственных нужд. В отходах выявлены высокие концентрации многих металлов, кг/т: Li, Mn и Ti - свыше 10, Ge - до 5, Sc - до 0,5 и т.д. Стоимость извлечения из отходов того или иного металла в 10-15 раз ниже его стоимости извлечения из природных месторождений. В Северодонецком химико-металлургическом комбинате установлено [1], что подшихтовка обогащенных германием зол донецких углей к германиеносным аргиллитам технически возможна и целесообразна (извлечение элемента составляет 50-60 % от ресурсов в угле). Рентабельность может быть повышена за счет расширения перечня извлекаемых элементов, технологически связанных с германием. Такие результаты по комплексному извлечению из золы углей германия, галлия, молибдена, свинца, цинка получены на стендовых установках в Институте горючих ископаемых и Государственном институте редких металлов (Москва) [1].

В углях Донбасса содержатся различные элементы-примеси, влияющие негативно на окружающую среду. Использование местного угля на тепловых электростанциях, коксохимических и металлургических заводах, в других отраслях промышленности, а также в бытовых целях привело к значительному загрязнению окружающей среды ртутью (Hg), мышьяком (As), свинцом (РЬ), селеном (Se), цинком (Zn), кадмием (Cd) и другими токсичными веществами. Избыток в организме человека ртути, цинка, свинца, кадмия и др. тяжелых металлов вызывает развитие злокачественных опухолей, расстройство нервной и сердечно-сосудистой систем, аллергические дерматиты, болезни печени, легких и многие другие заболевания.

Уже в конце XIX века в научной литературе стали появляться разнообразные данные о вредном влиянии сжигания угля на окружающую среду. Особую известность в 1919 г. приобрела работа А. Байе и А. Слосса [2], в которой выяснялись причины заболевания скота в некоторых районах Англии и Бельгии. Оказалось, что вся растительность в окрестностях предприятий, сжигавших уголь, была заражена мышьяком. Был сделан важный вывод о том, что главным носителем As в углях является пирит.

Методика исследований. С целью оценки воздействия ЦОФ «Чумаковская» на окружающую природную среду и установления закономерностей геохимического распределения химических элементов в шламонакопителе ЦОФ были отобраны пробы угольного шлама. По ходу отбора проб была составлена масштабная карта-схема шламонакопителя, которая послужила основой для построения карт концентраций аномальных содержаний элементов.

В качестве основного метода анализа использовался полуколичественный спектральный анализ с попеременной просыпкой и фотографированием спектров исследуемой пробы и эталона сравнения. На ЭВМ с помощью программного пакета SURFER 8.0 построены карты концентраций химических элементов, с помощью которых изучены особенности распределения элементов в шламоотстойниках. Всего исследовано 60 проб по шламонакопителю.

Ввиду отсутствия нормированного содержания химических элементов в углях при анализе использовались предельно допустимые концентрации содержания элементов в почвах (ПДКп), кларки химических элементов в осадочных породах (по Виноградову) и фоновое значение содержания элементов в грунтах [3].

Полученные данные говорят о том, что угольные шламы ЦОФ «Чумаковская» содержат химические элементы, которые можно разделить на токсичные (мышьяк, бериллий, кадмий), потенциально токсичные (сурьма, свинец, ванадий, хром, никель, кобальт, марганец) и «малые» элементы (литий, молибден, цинк).

Аномальные превышения ПДКп в шламонакопителе зафиксированы для элементов I-Ш класса опасности: Sb, Pb, As, V, Cd, Zn (табл. 1).

Табл. 1. Содержание микроэлементов в шламонакопителе ЦОФ «Чумаковская»

Аномалии сурьмы, свинца, мышьяка кадмия и цинка связаны с сульфидными минерализациями в углях и вмещающих породах. Не исключаются также и техногенные загрязнения при обогащении углей.

Использование углей, обогащенных As, Hg, Be, Cd и т.п. как в промышленных, так и бытовых целях, а также шахтных вод в сельском хозяйстве и т.д. ведет к загрязнению всех компонентов природной среды. Некоторые элементы, не обладая способностью к летучести, накапливаются в золе и концентратах, что также может иметь негативные экологические последствия при использовании этих углей в коксохимии.

Некоторые элементы, например германий, могут рассматриваться как ценные и извлекаться попутно с углями. Содержания таких элементов как свинец, цинк, ванадий достигают промышленных концентраций, что требует более детального изучения распределения этих элементов в углях.

Перспективным направлением является использование в качестве удобрений отходов обогащения, окисленных углей, а также некондиционной мелочи энергетических углей, активизированных микроорганизмами. Экономический эффект от применения удобрений такого типа достаточно велик. Использование углеотходов в строительстве земляного полотна автомобильных дорог, дамб, шламонакопителей также является весьма эффективным, поскольку не требуется предварительной подготовки отходов, а объемы укладываемого материала значительны. Другое направление применения промышленных отходов - производство стройматериалов (кирпича, шлакоблока и др.).

Перечень ссылок

1. А.Ф. Горовой, Н.А. Горовая Геохимия твердых промышленных отходов предприятий Донбасса// минералогический журнал. - 2001. - №4. - С. 136-142.

2. Юдович Я.Э., Кетрис М.П. Токсичные элементы-примеси в ископаемых углях. Екатеринбург: IpOPAH, 2005, ISB №5 - 7691, 655 с.

3. Справочник по содержанию малых элементов в товарной продукции угледобывающих и углеобогатительных предприятий Донецкого бассейна -Днепропетровск, 1994, 187 с.