Научный журнал

Успехи современного естествознания

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Абрамов Б.Н. 1 Цыренов Т.Г. 1

---

1 ФГУН «Институт природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН»

Для Балейского, Любавинского, Карийского, Ключевского, Илинского золоторудных месторождений, Акатуевского и Благодатского полиметаллических месторождений, Шахтаминнского и Давендинского молибденовых месторождений Восточного Забайкалья рассчитаны значения их потенциальной опасности с использованием коэффициентов литотоксичности элементов по методике, предложенной ВИМС в 2001 г. Рассчитаны значения коэффициентов литотоксичности элементов в пробах, взятых из хвостохранилищ, а также из руд продуктивных стадий рудообразования. Установлено, что среди золоторудных, молибденовых и полиметаллических месторождений наибольшую экологическую опасность представляют хвостохранилища полиметаллических месторождений (ГЭр – 30978-48681), наименьшую – хвостохранилища молибденовых месторождений – (ГЭр – 1113-2379). Обнаружено, что с повышением в рудах концентраций токсичных элементов увеличивается экологическая опасность хвостохранилищ. На примере населенных пунктов Восточного Забайкалья показано, что заболеваемость жителей, находящихся в непосредственной близости от горнодобывающих предприятий, значительно выше, чем среди жителей населенных пунктов, удалённых от района добычи. Предоставлены данные по характеристике воздействия токсичных элементов на организм человека, имеющих наибольшее распространение в отвальных продуктах месторождений. На основе мирового опыта для техногенных образований предложен комплекс мероприятий организационно-хозяйственного, лесомелиоративного и агротехнического характера, направленный на уменьшение концентрации химических элементов 1 и 2 классов токсичности (As, Pb, Zn, Cd, Cu, Sn, Mo, Sb, Ba, Sr). Предложены следующие виды мероприятий: внесение в зараженные грунты биопрепаратов, структурообразователей, цеолитов, а также проведение микоризации для получения в техноземах необходимых для жизнеспособности почв органического углерода, азота, фосфора и влаги.

Статья в формате PDF

0 KB

сульфидные месторождения

тяжелые металлы

хвостохранилище

расчет потенциальной опасности месторождений

1. Абрамов Б.Н. Особенности распределения элементов-примесей в рудах основных типов мезозойских золоторудных месторождений Восточного Забайкалья // Доклады Академии Наук. 2014. Т. 455. № 6. С. 681–686. DOI: 10.7868/S0869565214120135.

Abramov B.N. Peculiarities of distribution of trace elements in the major ore types from the Mesozoic gold deposits of east Transbaikalia // Doklady Earth Sciences. 2014. V. 455. № 2. P. 469–474. DOI: 10.1134/S1028334X14060014.

2. Чикенева И.В. Последствия влияния тяжелых металлов на окружающую среду в зоне воздействия промышленных предприятий // Концепт. 2013. № 12. [Электронный ресурс]. URL: http://ekoncept.ru/2013/13254.htm (дата обращения: 19.03.2019).

Chikeneva I.V. Consequences of the impact of heavy metals on the environment in the zone of impact of industrial enterprises // Kontsept. 2013. № 12. [Electronic resource]. URL: http://ekoncept.ru/2013/13254.htm (date of access: 19.03.2019) (in Russian).

3. Кашин К.В. Барий в компонентах ландшафтов Западного Забайкалья // Почвоведение. 2015. № 10. С. 1242–1253. DOI: 10.7868/S0032180X15100044.

Kashin K.V. Barium in the landscape components of Western Transbaikalia // Eurasian Soil Science. 2015. V. 48. № 10. P. 1120–1130. DOI: 10.1134/S106422931510004X .

4. Кныш Е.А., Матлахов А.А., Шмат Е.В. Пути миграции стронция-90 в окружающей среде и влияние его на животных // Научное сообщество студентов: Междисциплинарные исследования: Электронный сборник статей по материалам Х студенческой международной заочной научно-практической конференции. 2016. № 7 (10). [Электронный ресурс]. URL: https://sibac.info/archive/meghdis/7(10).pdf (дата обращения: 19.03.2019).

Knysh E.A., Matlakhov A.A., Shmat E.V. Migration routes of strontium-90 in the environment and its impact on animals // The scientific community of students: Interdisciplinary research: Electronic compilation of articles on the materials of the X student international correspondence scientific-practical conference. 2016. № 7 (10). [Electronic resource]. URL:https://sibac.info/archive/meghdis/7(10).pdf (date of access: 19.03.2019) (in Russian).

5. Голева Р.В., Иванов В.В., Куприянова И.И., Маринов Б.Н., Новикова М.И., Шпанов Е.П., Шурига Т.Н. Экологическая оценка потенциальной токсичности рудных месторождений (методические рекомендации). М.: РИЦВИМС, 2001. 53 с.

Goleva R.V., Ivanov V.V., Kupriyanov I.I., Marinov B.N., Novikova M.I., Shpanov E.P., Shuriga Т.N. Environmental assessment of the potential toxicity of ore deposits (methodical recommendations). M.: RICVIMS, 2001. 53 p. (in Russian).

6. Войткевич Г.В., Мирошников А.Е., Поваренных А.С., Прохоров В.Г. Краткий справочник по геохимии. М.: Недра, 1977. 184 с.

Voytkevich G.V., Miroshnikov A.E., Cooked A.S., Prokhorov V.G. A brief guide to geochemistry. M.: Nedra, 1977. 184 p. (in Russian).

7. Цыренов Т.Г., Абрамов Б.Н. Распределение токсичных элементов в техногенных ландшафтах Акатуевского полиметаллического месторождения (Восточное Забайкалье) // Аспирант. 2018. № 2. С. 90–95.

Tsyrenov T.G., Abramov B.N. Distribution of toxic elements in the technogenic landscapes of the acatuevsky polymetallic deposit (Eastern Transbaikalia) // Aspirant. 2018. № 2. P. 90–95 (in Russian).

8. Манзырев Д.В., Лавров А.Ю. Вещественный состав и строение лежалых хвостов обогащения руд месторождения Шахтаминское // Вестник Забайкальского государственного университета. 2016. Т. 22. № 1. С. 17–27.

Manzyrev D.V., Lavrov A.Yu. Composition and structure of stale tailings deposit ores of Shakhtama // Vestnik Zabajkal`skogo gosudarstvennogo universiteta. 2016. V. 22. № 1. P. 17–27 (in Russian).

9. Юргенсон Г.А., Смирнова О.К., Солодухина М.А., Филенко Р.А. Геохимические особенности руд и техноземов золото-молибденового рудника Давенда в Восточном Забайкалье // Литосфера. 2016. № 2. С. 91–106.

Yurgenson G.A., Smirnova O.K., Solodukhina M.A., Filenko R.A. Geochemical features of ores and technozems of the Davend gold-molybdenum mine in Eastern Transbaikalia // Litosfera. 2016. № 2. P. 91–106 (in Russian).

10. Богуш И.А., Черкашин В.И., Юсупов А.Р. Экологические риски горнорудного техногенеза Карачаево-Черкесии и Дагестана // Труды института геологии Дагестанского научного центра РАН. 2016. № 66. С. 6–18.

Bogush I.A., Cherkashin V.I., Yusupov A.R. Environmental risks of mining technogenesis of Karachay-Cherkessia and Dagestan // Trudy instituta geologii Dagestanskogo nauchnogo tsentra RAN. 2016. № 66. P. 6–18 (in Russian).

11. Anup Kumar Gupta, Biswajit Paul. Ecorestoration of Coal Mine Overburden Dump to Prevent Environmental Degradation: A Review. Research Journal of Environmental Sciences. 2015. Vol. 9 (7). P. 307–319. DOI: 10.3923/rjes.2015.307.319.

12. Васильев С.Б., Родин А.Р. Теоретические и практические аспекты рекультивации техногенных ландшафтов // Лесной вестник. 2016. № 1. С. 118–122.

Vasiliev S.B., Rodin A.R. Theoretical and practical aspects technical landscape recultivation // Forestry Bulletin. 2016. № 1. P. 118–122 (in Russian).

Забайкальский край относится к числу старейших горнодобывающих регионов России. Рудные месторождения начали отрабатываться с 1879 г. небольшими рудниками [1]. На территории Забайкальского края известно более 1000 рудопроявлений и месторождений золота, молибдена, олова, редкометалльных и полиметаллических месторождений (рисунок). Сульфидные месторождения – это месторождения, руды которых состоят из сернистых соединений металлов (сульфидов); к ним относятся также селенистые, теллуристые, мышьяковистые и сурьмянистые соединения металлов.

Цель исследования: эколого-геохимическая оценка потенциальной опасности техногенных образований, возникших при отработке сульфидных месторождений в Забайкальском крае.

Материалы и методы исследования

Сведения по концентрациям элементов в рудах получены при проведении исследований по базовым проектам Института природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН с 2000 г. по 2018 г. Кроме того, использованы опубликованные данные и сведения территориального геологического фонда по Забайкальскому краю (г. Чита).

В работе использованы данные по содержаниям химических элементов, в том числе токсичных, в рудных телах и в хвостохранилищах извлекательных фабрик. Аналитические исследования проведены в Геологическом институте СО РАН (г. Улан-Удэ). Определение элементного состава пород проводилось РФА методом на спектрометре ЭДПС-1 (аналитик Б.Ж. Жалсараев). Пороги определения элементов составляют 1–3 г/т.

Результаты исследования и их обсуждение

Химические элементы, в том числе и токсичные, могут поступать в окружающую среду двумя путями: из почвы и непосредственно из атмосферы. В малых количествах они входят в состав биологически активных веществ, регулирующих нормальный ход жизнедеятельности организмов, изменение же содержания этих металлов приводит к тяжелым последствиям (табл. 1).

Известно, что рекультивация отвалов и хвостохранилищ снижает экологическую нагрузку, но не обеспечивает их полную безопасность. Процесс окисления сульфидов может растягиваться на многие десятки лет, вследствие чего отвальные продукты представляют угрозу окружающей среде и после завершения эксплуатации месторождения и вывода техногенных объектов из эксплуатации.

Определение потенциальной опасности рудных месторождений рассчитывается разными способами. Один из них предложен коллективом авторов ВИМС [5]. Здесь учитываются кларки концентраций элементов, концентрации токсиканта в рудном месторождении. Оценка потенциальной экологической опасности месторождений производится авторами на основе литотоксичности (Тл) элементов, которые сгруппированы по нескольким классам, в зависимости от токсичности. Потенциальная токсичность месторождений (ГЭр) рассчитывается по сумме концентраций токсичных элементов. При расчете учитывается класс токсичности элементов и фоновые концентрации элементов окружающей среды. Оценка экологической опасности потенциально «токсичного рудного месторождения» производится авторами на основе литотоксичности (Тл). При этом коэффициенты литотоксичности (Тл) элементов сгруппированы авторами следующим образом: чрезвычайно опасные (супертоксичные) Тл = 15: Hg, Cd, Tl, Be, U, Ra, Rn; высокой опасности Тл = 10: Pb, Se, Те, As, Sb, В, F, Th, V, Cr, Ru, Co, Ni; средней опасности Тл = 5: Сu, Zn, S, Bi, Ag, Ba, Mo, In, Ge, Sr, W, Al, Li, Mn, Cs, Cl, Sn, P; незначительной опасности Тл = 1: Nb, Zr, Ti, Na, К, Та, Са, Si, Mg, Th [5].

Расчет «потенциальной токсичности рудного месторождения» рассчитывается по формуле

где ГЭр – потенциальная токсичность рудного месторождения; Тл – коэффициент литотоксичности элемента; В = X/Q, где X – концентрации элемента, Q – содержание элемента в окружающей среде. В нашем случае использованы средние содержания элементов в осадочных отложениях земной коры [5, 6].

Значения токсичности месторождений зависит от содержаний сульфидов в рудах, от концентраций в сульфидных минералах токсичных элементов. На месторождения, как правило, выделяются несколько рудных ассоциаций, характеризующиеся различным составом минералов с разными концентрациями токсичных элементов. Так, в рудах кварц-арсенопиритовой ассоциации Карийского месторождения содержание As составляет 140000 г/т [1], соответственно и в хвостохранилище будут отмечены высокие концентрации As.

Нами рассчитана оценка потенциальной опасности сульфидных месторождений Восточного Забайкалья (табл. 2).

В рудах и хвостохранилищах молибденовых и полиметаллических месторождений отмечены повышенные концентрации As, Pb, Zn, Mo и Sb, золоторудных месторождений – As, Ba, Sr. Схожая ситуация наблюдается среди месторождений Карачаево-Черкессии и Дагестана. Так, превышение концентраций по Cu, Zn, Pb, As наблюдается у Быковского колчеданного месторождения, а также у Эльбрусского свинцово-цинкового рудника (Республика Карачаево-Черкесия). На территории Дагестана превышение по Cu, Zn, Cd наблюдается на территории месторождения Кизил-Дере [10]. Расчеты показывают, что потенциальная токсичность руд Акатуевского и Благодатского полиметаллических месторождений соответствует показателям месторождений свинцово-цинковых руд, где ГЭр колеблется от 103 до 104 (табл. 1) [5].

В 1994–1996 гг. Восточно-Сибирский научный центр Российской академии медицинских наук (г. Иркутск) проводил исследования по воздействию техногенных образований рудника на здоровье жителей г. Балей. В результате работы было установлено, что уровень заболеваемости жителей г. Балей значительно превышает уровень заболеваемости жителей г. Нерчинск и Чита, где отсутствуют горнодобывающие предприятия. Среди жителей Балея чаще наблюдается склонность к рецидивам; часто отмечаются анемия, патологии органов слуха и зрения, как врожденные (нейросенсорная потеря слуха, афакия, катаракта), так и возникающие в более поздние сроки.

Мировой опыт по восстановлению экологического состояния окружающей среды хвостохранилищ показывает, что при рекультивации техногенных ландшафтов используется комплекс взаимосвязанных организационно-хозяйственных, лесомелиоративных и агротехнических мероприятий, направленных на нейтрализацию токсичных субстратов. Преимущественно для данных целей применяют методы экологического восстановления, фиторемедиации или биоремедиации [11].

Для техногенных образований месторождений Восточного Забайкалья необходимо применение такого комплекса мер, направленного на уменьшение концентрации химических элементов 1 и 2 классов токсичности, как внесение в зараженные грунты биопрепаратов, структурообразователей, цеолитов, а также проведение микоризации для получения в техноземах необходимых для жизнеспособности почв органического углерода, азота, фосфора и влаги. Все это позволяет создать устойчивую и взаимосвязанную систему биотопов и целенаправленно превратить техногенные земли в экологически целесообразные ландшафты [12].

Заключение

На основании произведенных расчётов потенциальной токсичности рудных месторождений выявлено, что среди рассматриваемых золоторудных месторождений наибольшей потенциальной токсичностью среди руд характеризуется Карийское месторождение, в то же время среди отвалов хвостохранилищ данное месторождение характеризуется наименьшей потенциальной токсичностью. Наибольшей потенциальной токсичностью среди отвалов хвостохранилищ характеризуется Любавинское месторождение. Наименьшей токсичностью среди руд характеризуется Балейское месторождение.

Среди руд полиметаллических и молибденовых месторождений наибольшей потенциальной токсичностью характеризуется Акатуевское полиметаллическое месторождение, а среди отвалов хвостохранилищ наибольшей потенциальной токсичностью характеризуется Благодатское полиметаллическое месторождение. Наименьшей потенциальной токсичностью, как по рудам, так и в хвостохранилищах, характеризуется Давендинское молибденовое месторождение.

В целом среди рассматриваемых сульфидных месторождений Восточного Забайкалья наиболее высоким потенциалом токсичности характеризуются полиметаллические месторождения, как по рудам, так и в хвостохранилищах.

Библиографическая ссылка