Воздействие отходов геоматериалов на экосистему региона

В России с каждым годом становится больше регионов, где состояние окружающей природной среды является напряженным, что делает жизнь лю­дей рискованной, в то время как в соответствии с Основным законом России население имеет право на здоровую окружающую среду.

Практически во всех регионах России могут быть выделены зоны, где в ряде случаев ситуация приближается к напряженной. Все больше веществ и материалов попадают в категорию отходов, хотя они, будучи в одной отрасли промышленности, одновременно могли быть исходным сырьем для другой. Не урегулированы вопросы складирования, временного хранения и захоро­нения отходов, не решены вопросы экологической оценки производственных процессов предприятий, приводящих к образованию отходов, нет нормативов образования отходов [6].

Установлено, что состояние природной среды РСО-Алания зависит в основном от количества отходов добычи и переработки минералов и, в меньшей мере от перерабатывающих минералы технологий.

Количество твердых отходов производства достигает 10 млн. т, в том числе по г. Владикавказу более 15 т, содержащих кобальт; более 180 т, со­держащих селен и ртуть; около 1,5 т, содержащих торий.

В недрах гор, в процессе добычи минералов, образовано свыше 5 млн. м³ пустот, где потеряно до 700 тыс. т РЬ; 1000 тыс. т Zn; тыс. т др. металлов; на площади более 250 га в отвалах накоплено более 25000 т РЬ, 8000 т As, 600 т Znи т.д. Вследствие экстракции эти металлы выносятся в воздушную среду, опасно загрязняя ее. В отвалах хранятся более 7,5 т радиоактивного тория с уровнем активности 100-400 мкР/ч. В РСО-Алания руды с содержа­нием радиоактивных компонентов организованно добываются и перерабаты­ваются в составе полиметаллического комплекса более 170 лет. В окружаю-

щую среду их сбрасывается до 4 млн. м³/год; используемая технология очи­стки не обеспечивает нормативного извлечения тяжелых металлов из стоков.

Разрушение экосистем продолжается после первичного извлечения руд на поверхность и обогащения их на фабриках.

Анализом опыта предприятий добычи и переработки установлено, что степень загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами возрастает примерно на 2-3 порядка. Так, загрязнение тяжелыми металлами в процессе металлургического передела примерно в 1000 раз больше, чем при геолого­разведочных работах [28-31].

Загрязнения территории г. Владикавказа тяжёлыми

Металлами

На территории г. Владикавказа расположены многочисленные про­мышленные, включая металлургические, предприятия, имеются хорошо раз­витые транспортные коммуникации: на прилегающих площадях осуществля­ется сельскохозяйственное производство полеводческого, садоводческого и животноводческого направления.

Весьма значимой отраслью народного хозяйства республики является цветная металлургия, которая на территории города представлена заводами «Электроцинк» и «Победит».

Завод «Электроцинк» является крупным предприятием по производст­ву цветных металлов и состоит из двух основных производств - свинцового и цинкового, связанных между собой единством первичного сырья и единой технологической схемой. Помимо свинца и цинка на заводе получают кад­мий, индий, германий, кобальт и др.

Завод «Победит» располагается на одной территории с заводом «Элек­троцинк» и производит вольфрам металлический, нитевидную проволоку, молибден металлический, разного вида и назначения твёрдые сплавы.

Машиностроение и металлообработка представлены целым рядом за­водов технологического оборудования, газовой аппаратуры, машинострои­тельным, вагоноремонтным, пневмооборудования и др.

На территории города расположены также предприятия химической, строительной, стекольной, деревообрабатывающей, легкой, пищевой, коже­венной промышленности, автотранспортные предприятия и заправочные станции, типографии.

Деятельность этих предприятий, а также транспорта и коммуникаци­онных систем усиливает загрязнение (в первую очередь, химическое) атмо­сферы, почв, грунтовых вод, поверхностных водоемов, водотоков, подзем­ных вод, биоты. Дополнительное вредное воздействие на природно-техногенный комплекс территории оказывает агрохимическая обработка фруктовых садов, пахотных земель и других сельскохозяйственных угодий, расположенных вблизи города. Основные пути поступления токсичных ве­ществ в биосферы - газопылевые выбросы в атмосферу и непосредственный сброс в водоемы и водотоки сточных вод разной степени очистки, миграция подвижных форм металлов в почве.

Основными задачами анализа являлось выявление техногенных факто­ров и условий, воздействующих на геологическую среду города, а также изу­чение и оценка химического загрязнения геологической среды.

Задачи решали путём сбора сведений об источниках загрязнения - тех­ногенных объектах города, составления приоритетных рядов предприятий и загрязняющих веществ, а также путём отбора геохимических проб из почв г. Владикавказа и его окрестностей при съёмках в масштабах 1:25000 и 1:100000, из почв территорий заводов «Электроцинк» и «Победит», 03АТЭ, «Крон» и «Кетон» в масштабе 1:10000, из донных отложений рек - Терека, Камбилеевки и Собачьей балки в масштабе 1:25000. Все пробы анализирова­ли на широкий круг элементов, а полученные результаты подвергали каме­ральной обработке, которую проводили для выявления техногенных ареалов

и потоков рассеяния и определения источников их возникновения. Основой камеральной обработки являлось выявление и оконтуривание геохимических аномалий.

В итоге проведённых исследований получены следующие основные ре­зультаты.

На территории г. Владикавказа выделяется техногенный ареал рассея­ния тяжелых металлов (ТМ), имеющий площадь около 40 км² и занимающий всю правобережную часть города и значительную территорию левобережной. Техногенный ареал имеет зональное строение, причём площадь зон при пе­реходе от внешних к внутренним уменьшилась в 5-10 раз, тогда как содержа­ние ТМ на половину порядка или на порядок увеличивается. При этом на­блюдается нарастание полиэлементности состава загрязнений от внешних зон к внутренним. Основную роль в формировании внешней зоны техноген­ного ареала, а соответственно, и в определении его границы, играют ано­мальные поля свинца и цинка. Отмечаются повышенные концентрации меди, серебра, ртути и мышьяка. Внутренняя, так называемая ядерная зона техно­генного ареала, охватывает промышленную застройку города, р∙асположен­ную преимущественно в северо-восточной его части. Здесь к отмеченным элементам присоединяются олово, молибден, барий, никель.

Внутри ядерной зоны выделяется центр, который охватывает террито­рию заводов «Электроцинк» и «Победит», где к отмеченным элементам до­бавляются вольфрам, кобальт, марганец, кадмий, индий, висмут и т.д.

В результате проведённых работ было установлено, что объём выбро­сов вредных веществ в атмосферу заводами «Электроцинк» и «Победит» на порядки превышает выбросы всех остальных предприятий города вместе взя­тых, что определяет решающую роль этих заводов в формировании Влади­кавказского техногенного ареала рассеяния тяжёлых металлов.

Помимо заводов «Электроцинк» и «Победит» значительную роль в за­грязнении окружающей среды ТМ играет и отвальное поле, расположенное

на северо-восточной окраине г. Владикавказа в нескольких километрах от территории заводов.

Ниже приведена характеристика отвального поля заводов «Электро­цинк» и «Победит», полученная в результате сбора материалов и химических анализов промотходов на токсичные элементы.

В пределах отвального поля размещены:

а). Отвалы отходов молибденового производства (отходы цинкового производства) на площадке №1.

Площадь отвалов составляет 226.56 тыс. м², расчётный вес - 3222,6 т.

По данным приведённых химических анализов отвалы отходов молиб­денового производства характеризуются повышенными содержаниями Ag, Сu, Zn, Mn и других токсичных элементов.

б). Отвалы и отстой цинкосодержащих шламов (площадки № 3-8) за-нимают площадь 24,52 тыс. м² в объеме около 47, 64 тыс. м.³

Отмечено также высокое содержание ртути, мышьяка, индия, таллия, меди, цинка, свинца, кадмия, никеля, кобальта и других токсичных элементов.

в). Отстойник со шламом после нейтрализации промывной кислоты сернокислотного цеха завода «Электроцинк» (площадка №2) занимает пло-щадь 28,32 тыс. м, расчётный вес шлама - 29,6 тыс. т. Шлам характеризуется высоким (по отношению к ПДК) содержанием цинка, кадмия, фтора и других токсичных элементов.

г). Отстойник (подземный) ртутно-селенового шлама сернокислотного производства (площадка №9) занимает площадь 1280 м², имеет вес 70 т.

Выявлено весьма высокое содержание ртути, селена, мышьяка, таллия, меди, цинка, кадмия, бария и других токсичных элементов.

д). Отвалы молибденсодержащих отходов завода «Победит» (площадка №10) занимают площадь около 800 м², имеют вес 105 т. Обнаружено весьма высокое содержание меди, вольфрама, молибдена и других токсичных эле­ментов.

е). Отвалы вольфрамосодержащих отходов завода «Победит» (площад-ка №11) занимают площадь 15,72 тыс. м², имеют вес 32.95 тыс. т, характери­зуются высоким содержанием никеля, кобальта, марганца, вольфрама, других токсичных элементов. Восточная часть площадки №11 заполнена отходами с повышенной (до 185 мкР/ч) радиоактивностью [32-40].

В результате многолетних исследований выявлен техногенный ареал рассеяния тяжёлых металлов, источником которого является отвальное поле металлургического комплекса. Основным фактором влияния отвального поля на окружающую среду является ветровой перенос загрязняющих веществ. Цитологические особенности разреза и гидрогеологические условия террито­рии обуславливают незначительную глубину проникновения ТМ из почвен-но-растительного слоя в зону аэрации и защищённость грунтовых вод от за­грязнения [41].

Для оценки степени влияния объектов техносферы на окружающую природу была разработана методика, позволяющая учитывать все виды воз­действия на основе действующих нормативов качества окружающей среды. Этот показатель характеризует отношение количества того или иного хими­ческого вещества, выбрасываемого предприятием в течение года, к ПДК со­ответствующего вещества и назван показателем вредного воздействия и ис­пользуется для ранжирования предприятий и загрязняющих веществ. Исход­ные данные для его расчёта являются доступными и достаточными. Так, суммарный показатель вредного воздействия предприятия по выбросам в ат­мосферу рассчитывается по формуле:

, (1.20)

где m₁, т₂... т_п - количества конкретных вредных веществ (ВВ), выбра­сываемых предприятием в атмосферу за год (в тоннах), ПДК₁ ПДК₂... ПДК_n -действующие предельно допустимые концентрации соответствующих ВВ в атмосферном воздухе населённых мест (мг/м³).

Физический смысл показателя вредного воздействия на атмосферу -объём чистого атмосферного воздуха, необходимый для разбавления вред­ных веществ, выбрасываемых предприятием в атмосферу в течение года, до уровня концентраций, не превышающих ПДК. Размерность показателя вред-ного воздействия на атмосферу – h ∙ 10⁹ м³. Для сбросов предприятием сточ­ных вод в речную сеть суммарный показатель вредного воздействия рассчи­тывается аналогично:

, (1.12)

где m₁, т₂... т_п - количества конкретных загрязняемых веществ (ЗВ), выбрасываемых предприятием со сточными водами в речную сеть за год (в тоннах); ПДК₁ ПДК₂... ПДК_n - действующие предельно допустимые концен­трации соответствующих ЗВ в поверхностных водах (мг/л).

Физический смысл показателя вредного воздействия сточных вод -объём чистой воды, необходимый для разбавления ЗВ, сбрасываемых пред­приятием со сточными водами в течение года, до уровня концентраций, не превышающих ПДК. Для сравнения вредного воздействия объектов технос-сферы на окружающую природу (атмосферный воздух, водная среда) следует привести показатели к одной размерности. Такой размерностью может быть масса чистого природного компонента воздуха или воды, необходимого для разбавления его до уровня допустимых значений (ПДК), выраженного в кг или в тоннах.

Одновременно техногенным источником поступления химических ве­ществ в окружающую среду, наряду со сбросами и выбросами, являются твёрдые токсичные отходы (ТХ). Сравнение предприятий их образующих, а зачастую и накапливающих на своих территориях, также проводилось по по­казателю вредного воздействия. Но рассчитывали его иначе, чем для выбро­сов и сбросов, а именно, по формуле:

П_вв= ∑(m₁k₁+m₂k₂ +m₃k₃ +m₄k₄), (1.22)

где m₁, т₂, т₃, т₄ - количество образующихся за год и накопленных на данной территории токсичных промышленных отходов, соответственно I, II, IIIи IVкласса токсичности (в тоннах), k₁,k₂, k₃, k₄ - коэффициенты, пропор­циональные размерам установленных платежей для твёрдых токсичных от­ходов соответствующих классов токсичности.

Согласно утверждённым «Нормативам платы за размещение отходов», нормативы за размещение 1 т токсичных отходов составляют в рублях:

I класс токсичности - 100;

II класс токсичности - 50;

III класс токсичности - 30;

IV класс токсичности - 10.

Соответственно приняты следующие значения коэффициентов: к_I=10,

к_II=5, к_III=3, к_IV=1 [43].

Для оценки степени загрязнения выявленных техногенных ареалов и потоков рассеяния использовали показатель загрязнения, представляющий собой сумму превышений коэффициентов концентраций над фоновым уров­нем, где значения коэффициентов концентраций близки к единице

(1.23)

где К_i - коэффициент концентрации, представляющий собой отношение содержания ί -ого химического элемента в оцениваемом объекте к его фоно­вому содержанию; п - число химических элементов, входящих в изучаемую ассоциацию; С_i - аномальное содержание; С_ф - фоновое содержание.

Для оценки степени опасности на том или ином загрязненном участке территории использовали шкалу оценки аэрогенных очагов загрязнения, приведенную в табл. 1.1 работы, которая была составлена по результатам многолетних исследований других районов страны. Ниже приводится вы­держка из этой таблицы [21 - 23].

Уровень загрязнения	Показатель загрязнения почв
Средний, умеренно опасный	средний уровень загрязнения почв(Zс = 16-32) содержание свинца в почве более 100 мг/кг
Высокой опасности	средний уровень загрязнения почв (Zс= 32-128).содержание свинца в почве более 150 мг/кг
Очень высокий, чрезвы­чайно опасный	средний уровень загрязнения почв (Zс>128).содержание свинца в почве более 400 мг/кг

Таблица 1.1

Дата добавления: 2015-11-28