Мониторинговые исследования территории отвала
месторождения озерное (респ. бурятия)
М.А. Куликова
В 2010 году начата разработка месторождения полиметаллических
сульфидных руд Озерное, расположенного в 350 км от особо охраняемой зоны озера
Байкал. Добыча и переработка
свинцово-цинковых руд Озёрного месторождения предполагает размещение более 600
млн. т. отходов различных классов опасности на площади свыше 200 га.
Сульфиды являются
неустойчивыми в водных растворах, и в присутствии кислорода переходят в окисленные
соединения – окислы, гидроокислы, сульфаты, карбонаты и т.п. Складирование
сульфидсодержащих отходов сопряжено с опасностью формирования кислых дренажных
вод, вследствие инфильтрации поверхностных или подземных вод через массив
отходов с окислением сульфидных минералов по следующей схеме:
сфалерит: 2ZnS+2Fe2(SO4)3+3O2+2H2O→2ZnSO4+4FeSO4+2H2SO4 (1)
галенит: 2PbS+2Fe2(SO4)3+3O2+2H2O→2PbSO4+4FeSO4+2H2SO4 (2)
Растворимость сульфатов
металлов в несколько раз превосходит растворимость их сульфидов (табл. 2).
Таблица 2
Растворимость минеральных соединений в воде при 18 – 25 °С (pH = 3-4), г/кг
|
Элемент |
Растворимость,
г/кг |
|
|
Сульфид
S2- |
Сульфат SO42- |
|
|
Zn2+ |
1х10-7 |
541 |
|
Pb2+ |
8х10-9 |
0,04 |
|
Cd2+ |
1х10-8 |
76,4 |
|
Cu2+/ Cu+ |
3х10-4/2х10-2 |
205/
- |
|
Hg2+/ Hg+ |
5х10-21/2х10-20 |
0,05/
- |
Окисление сульфидных минералов до сульфатов
при хранении минеральных отходов, а также складированных вскрышных пород,
содержащих сульфаты свинца и цинка, приведет к загрязнению поверхностных и
подземных вод тяжелыми металлами, закислению почв с формированием
литохимических ореолов и гидрохимических потоков загрязнения и, как следствие,
к угнетению и гибели биотических компонентов природной среды.
Исследования по определению потенциальной экологической опасности
отходов включали отбор проб с отвала и бортов разведочной штольни месторождения
Озерное на различной глубине залегания, отбор проб донных отложений ручья,
дренирующего отвал, что позволило определить остаточные содержания свинца и
цинка в отходах, а также оценить их миграционную способность. Исследования с
применением рентгеновских методов анализа показали, что отходы разведочной
штольни в основном состоят из пирита, сидерита, кальцита, доломита с
содержанием примесей Pb – 4,5-25
г/кг, Zn – 13-35 г/кг, S – 170-240 г/кг, As – 215-640 мг/кг, Cu – 180-320 мг/кг, Cd – 40-115 мг/кг.
Мониторинговые исследования позволили сделать вывод, что инфильтрация
вод в окислительной обстановке через тело отвала инициирует процессы
образования вод с пониженным pH и выщелачивание металлов, находящихся в отвале.
Это приведет к формированию техногенных ореолов загрязнения, контрастных по
цинку, свинцу и другим тяжелым металлам. Экологическая ситуация в регионе может
усугубиться тем, что техногенные массивы будут дренироваться р. Гундуй-Холой,
впадающей в р. Уда, которая в свою очередь относится к бассейну озера
Байкал.
Согласно проекту строительства отходы будущего ГОКа
отнесены к IV и III классам опасности – соответственно малоопасные и умеренно
опасные для окружающей природной среды (по нормативным методикам отходы добычи
относятся к IVклассу опасности, а отходы
обогащения - к III классу опасности) без учета
содержаний в отходах соединений серы и тяжелых металлов, их миграционной
способности.
Полевые
исследования позволили установить степень вымываемости тяжелых металлов,
находящихся в отвале разведочной выработки. Пробы отбирались с шагом 50 м по
центру водотока, дренирующего отвал, и анализировались с помощью портативного
рентгенофлуоресцентного спектрометра. Результаты анализов проб донных отложений
ручья Безымянный, дренирующего отвал разведочной штольни месторождения Озерное,
представлены в таблице 3.
Таблица 3
Содержание тяжелых металлов (Pb и Zn) в образцах донных отложений ручья
Безымянный
|
Содержа-ние,
% |
Место
отбора пробы по фарватеру водотока, м |
||||||||||
|
0 |
50 |
100 |
200 |
300 |
500 |
750 |
900 |
1150 |
1300 |
1500 |
|
|
Zn, г/кг |
0,8 |
0,62 |
0,66 |
0,65 |
0,46 |
0,22 |
0,13 |
0,08 |
0,08 |
0,05 |
0,02 |
|
Pb, г/кг |
0,16 |
0,16 |
0,12 |
0,08 |
0,11 |
0,16 |
0,15 |
0,07 |
0,05 |
0,02 |
0,02 |
|
As, мг/кг |
11 |
10 |
11 |
7 |
7 |
8 |
5,5 |
6 |
4 |
4 |
3 |
|
Cu, мг/кг |
122 |
100 |
85 |
81 |
71 |
50 |
50 |
41 |
37 |
35 |
28 |
Уровень
потенциальной техногенной нагрузки от складирования отходов при разработке
месторождения Озерное, в связи с изменением их основных характеристик при
хранении, позволяет отнести отходы окисленных руд, сульфидсодержащие отходы
добычи к первому классу опасности для окружающей природной среды в соответствии
со статьей 14 Федерального закона от 24 июня 1998 г. N 89-ФЗ «Об отходах
производства и потребления» с изменениями на 9 мая 2005 года.
Анализы
ландшафтно-геохимической обстановки, минерального и элементного состава отходов
месторождения позволили установить, что при складировании отходов добычи
надежная защита водных ресурсов, почвенного покрова, растительности от
воздействия кислых вод и загрязнения тяжелыми металлами должна обеспечиваться:
1. строительством оградительной дамбы и созданием
противофильтрационного экрана из полимерных материалов;
2. проведением дренажной системы с отводом кислых вод из
оснований будущих техногенных массивов, нейтрализацией этих вод и осаждением
содержащихся в воде токсикантов с повышенной миграционной способностью.