Оценка токсичных отходов хвостохранилищ Приморского края и возможности их использования в некоторых отраслях народного хозяйства

УДК 622.338

Д.А. Голубев, Р.Г. Мелконян, Н.К. Растанина, С.А. Абубекиров

ОЦЕНКА ТОКСИЧНЫХ ОТХОДОВ ХВОСТОХРАНИЛИЩ ПРИМОРСКОГО КРАЯ И ВОЗМОЖНОСТИ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В НЕКОТОРЫХ ОТРАСЛЯХ НАРОДНОГО

ХОЗЯЙСТВА*

Представлена оценка токсичных отходов хвостохранилищ бывшего горного предприятия «Хрустальненского ГОКа» Приморского края и возможности их использования в некоторых отраслях народного хозяйства. Доказано, что накопленные в больших количествах отходы, содержащие соединения токсичных тяжелых металлов, концентрация которых превышает в несколько раз предельно допустимые значения (свинец, цинк, медь, олово, а также мышьяк и др.), оказывают негативное влияние на экосферу. Дано краткое описание экспериментальных исследований, проведенных в оранжерее Дальневосточного научно-исследовательского института лесного хозяйства, а также в производственных условиях на поверхности хвостохранилища бывшего Хрустальненского ГОКа (п. Фабричный Кавалеровского района Приморского края). Дана оценка ранее рекультивированных (1988) земель и перспективы их развития. Представлены результаты проведенных исследований, подтверждающие возможность проведения рекульти-вационных работ с использованием потенциала биологических систем на поверхности отходов хвостохранилища бывшего горного предприятия. Рассмотрены возможности использования горнопромышленных отходов Приморского края в некоторых областях народного хозяйства.

Ключевые слова: техногенное загрязнение, рекультивация, хвостохранилище, потенциал биологических систем, токсичные отходы, консервация

Введение

В Дальневосточном федеральном округе (ДФО) в прошлом веке интенсивное развитие горнодобывающего производства способствовало накоплению в огромном количестве горнопромышленных отходов. Они оказывают негативное влияние на экосферу и приводят к нарушению экологического равновесия. Разработанная в России Концепция

DOI: 10.25018/0236-1493-2017-10-0-36-42

устойчивого развития техносферы предусматривает решение экологических проблем, связанных с отходами путем использования их в различных отраслях народного хозяйства.

Известно, что для складирования отходов в хвостохранилища из хозяйственного оборота изымаются значительные площади продуктивных земель, в основном изымаются земли из лесного фонда.

* Исследование выполнено за счет средств гранта Российского научного фонда (проект № 15-17-10016), ФГБОУ ВО «Тихоокеанский государственный университет».

ISSN 0236-1493. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2017. № 10. С. 36-42. © Д.А. Голубев, Р.Г. Мелконян, Н.К. Растанина, С.А. Абубекиров. 2017.

В результате наносится большой ущерб народному хозяйству, что ставит перед необходимостью решения этой проблемы [1]. В ряде регионов России горнопромышленные отходы используются в строительном производстве [2], что позволяет снизить техногенную нагрузку на окружающую среду путем переработки отходов хвостохранилищ. Однако, несмотря на очевидные преимущества, объем используемых горнопромышленных отходов в настоящее время в ДФО составляет лишь небольшой процент.

В условиях Дальневосточного региона разработка научных основ использования отходов горнопромышленного комплекса в качестве техногенного сырья для производства строительных материалов является актуальной. Здесь эта проблема практически не исследована.

В связи с этим цель исследования состояла в оценке влияния токсичных отходов хвостохранилищ Приморского края на экосферу для обеспечение их экологической безопасности.

Исходя из цели, определены следующие задачи:

• изучить литературные источники по проблеме использования горнопромышленных отходов в отраслях народного хозяйства;

• дать оценку состояния объектов окружающей среды (снежный покров, воздушный бассейн, почвы и растительность и водные объекты) в границах влияния хвостохранилища;

• провести экспериментальные исследования, направленные на снижение влияния токсичных отходов переработки оловорудного сырья на экосферу;

5 Ч.. I;

Рис. 1. Миграция соединений Си в водной среде

Таблица 2

Содержание токсичных элементов

Таблица 1

Микроэлементный состав снежного покрова, отобранного в зоне влияния хвостохранилища

Си РЬ Cd Мп N1 Со Сг БЬ

Сср, мг/дм3 0,0205 0,0028 0.0075 0,038 0,004 0,0025 0,0075 0,012

ПДК 0,001 0,006 0,005 0,01 0,01 0,01 0,02 -

Годы Содержание токсичных элементов в пыли, мг/кг

ДБ Сг РЬ Cd Бп Со БЬ

2012 16,04 112,64 80,54 0,042 1,15 14,32 8,35 5,43

2015 27,1 197,65 111,49 0,011 3,94 14,90 9,37 21,14

2016 28,3 199,12 118,41 0,014 3,98 15,14 11,34 23,45

• предложить мероприятия по использованию токсичных отходов хвостохра-нилищ в некоторых отраслях народного хозяйства Приморского края.

Объекты и методы исследования

Для оценки состояния экосферы (снежного покрова (СП), атмосферного воздуха, почвы, растительности и воды) в границах влияния хвостохранилища. Был проведен отбор СП [3] и других компонентов природной среды [4].

Результаты и обсуждения

При оценке отходов переработки оловорудного сырья как потенциального источника техногенного загрязнения природных систем учитывался их минеральный и вещественный состав. Характерная геохимическая особенность «хвостов» — это высокие концентрации в них токсичных химических элементов: меди (4461,8 г/т), мышьяка (2421 г/т), свинца (1475,8 г/т) и др. К числу соединений токсичных элементов, выносимых за пределы техногенной системы, относятся: Си, Zn, РЬ, Cd, Fe, Мп, As, Sb др. Учитывая геохимические и минералогические особенности отходов, а также дли-

тельность и изменяющиеся условия их хранения, разнос пылевых и газовых выбросов, фактическое содержание сульфидов, мышьяка, сурьмы, меди, свинца, ртути (превышение от нескольких сотен до десятков раз), можно утверждать, что отходы являются мощным негативным фактором интенсивного воздействия на объекты окружающей среды и здоровье населения.

Отходы горнопромышленного производства, содержащие огромное количество токсичных веществ, складируемые в хвостохранилищах [5—7], способствуют интенсивному загрязнению атмосферного воздуха, воды, почвы, а также растительного и животного мира. Загрязняющие вещества, содержащиеся в отходах, в том числе соединения тяжелых металлов (ТМ), в больших количествах выносятся из техногенной системы с помощью рудничных, дренажных, шламовых, поро-вых вод в поверхностные и грунтовые, что способствовало изменению геохимического фона района исследования (рис. 1).

Анализ объектов окружающей среды в зоне влияния отходов хвостохранили-ща показал, что содержание соединений тяжелых металлов в снежном покрове,

техногенных почвах и растительности значительно превышает предельно-допустимые концентрации (табл. 1, 2) [3, 4].

Полученные результаты позволяют утверждать, что загрязнение воздушного бассейна отходами обогащения олово-рудного сырья в пгт. Кавалерово по токсичной пыли, тяжелым металлам и аэрозолям сульфат-ионов относится к довольно высокому уровню.

Освоение месторождений полезных ископаемых в Приморье повлекло за собой нарушение почвенного покрова на значительной территории региона и формирование специфических техногенно-нарушенных площадей. Исследования показали, что эффективное использование земель, подвергшихся отрицательному влиянию горной промышленности, без проведения предварительных рекреационных мероприятий, из-за высоких концентраций загрязняющих веществ, невозможно [8—11]. Процессы естественного возобновления на таких техногенных образованиях практически неэффективны [12].

Для обеспечения экологической и социальной безопасности токсичных от-

ходов [13, 14], складированных в хво-стохранилище, проведены экспериментальные исследования в круглогодичной оранжерее ДальНИИЛХ, а также производственных условиях.

Экспериментальными исследованиями в оранжерее по воспроизводству продуктивности нарушенных хвостохрани-лищем земель, содержащих токсичные отходы, с использованием смешанного корокомпоста, выявлено благоприятное влияние его на формирование почвенный структуры, а также рост и развитие растений (бобово-злаковой травосмеси) в варианте с внесением 30% (рис. 2). Здесь за один вегетационный период сформировалась дернина хорошего качества. Установлено значительное улучшение физико-химических свойств исследуемого субстрата, кислотность которого ^ водной вытяжки) снизилась в среднем на 0,2 при выращивании древесных пород в течение 2 месяцев.

Рекультивируемую территорию можно будет использовать как рекреационную зону. Целесообразно выращивание древесных пород для технической эксплуатации (заборы, балки). Рекомендует-

ся в обязательном порядке извлечение полезных и токсичных компонентов из отходов переработки минерального сырья [2, 15].

В настоящее время в условиях ДФО появилась большая необходимость использования отходов горнопромышленного в производстве стекла и в строительном деле (бетон, стекло и т.д.).

Заключение

В статье представлена оценка токсичных отходов хвостохранилищ Примор-

ского края и рассмотрены возможности их использования в некоторых отраслях народного хозяйства.

При проведении исследований получен большой объем материала, подтверждающий необходимость проведения рекультивационных работ на поверхности хвостохранилища для снижения его негативного воздействия на экосферу и дальнейшего использования горнопромышленных отходов в некоторых отраслях народного хозяйства Приморского края.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Трубецкой К. Н., Галченко Ю. П., Сабянин Г. В. Стратегия технологических инноваций в добыче руды // Горный журнал. - 2011. - Т. 47. - № 4. - С. 476-483.

2. Мелконян Р. Г. О некоторых видах отходов производства и потребления, их классификация и утилизация // Рециклинг отходов. - 2011. - № 1. - С. 10-11.

3. Леоненко А. В., Новороцкая А. Г., Чумаченко Е.А. Снежный покров как индикатор техногенного загрязнения в зоне влияния золотодобычи (на примере шлихообогатительной установки Кербинского прииска) / Проблемы комплексного освоения георесурсов: Материалы III Международной научной конференции. - 4 том. - Хабаровск: ИГД ДВО РАН., 2010. -С. 153-160.

4. ГОСТ 17.4.4.02-84 Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа.

5. Крупская Л. Т., Зверева В. А., Голубев Д. А., Бубнова М. Б., Тагирова В. Т. Проблемы снижения экологического ущерба экосистемам, нанесенного в прошлом веке добычей минерального сырья, и пути их решения в ДФО // Экологическая химия. - 2016. - Т. 25. - № 2. -С. 91-99.

6. Голубев Д.А., Крупская Л. Т., Морин В. А. Состояние лесной растительности в условиях техногенного загрязнения в границах влияния хвостохранилища // Лесохозяйственная информация. - 2015. - № 4. - С. 87-93.

7. Крупская Л. Т., Зверева В. П., Бубнова М. Б., Чумаченко Е.А., Голубев Д. А. Особенности экологического мониторинга изменения экосистем под воздействием отходов золото- и оловодобычи в Дальневосточном Федеральном округе // Экологическая химия. - 2014. -Т. 23. - № 3. - С. 125-134.

8. Тупицына О. В., Камбург В. Г., Чертес К. Л., Быков Д. Е. Критериальная оценка состояния нарушенных геосистем // Нефтегазовое дело. - 2012. - № 4. - С. 231-241. - http://www. ogbus.ru.

9. Андроханов В.А., Курачев В. М. Почвенно-экологическое состояние техногенных ландшафтов: динамика и оценка. - Новосибирск : Изд-во СО РАН, 2010. - 221 с.

10. Саху H. В., Даш E. С. Деградация земель из-за добычи полезных ископаемых в Индии и меры по смягчению последствий / Труды второй Международной конференции по экологической науки и техники. - Сингапур, 2011. - С. 1-5.

11. Улучшение рекультивации горных выработок в Калифорнии // Повышение стимулов для мелиоративных работ на рудных земельных ресурсов. - 2015. - Вып. 4. - 11 с.

12. ПуртоваЛ. Н., Костенков Н. М., ВерхолатВ. П. Почвенно-растительный мониторинг на техногенных ландшафтах Приморья (на примере рекультивированных участков угольных шахт) // Биологические науки. Фундаментальные исследования. - № 11. - 2013. - С. 108-114.

13. Руководство гражданина по горнодобывающей промышленности и мелиорации в Огайо // Отдел управления Огайо по геологическим природным ресурсам. - 2011. - 58 с.

14. Предварительное закрытие и рекультивация. Генеральный план операций по реме-диации // Медная горная добыча. — 2013. — Т. 3. — С. 2—3.

15. Склярова Г. Ф., Крупская Л. Т. К вопросу разработки рациональных технологий по переработке отходов обогатительных фабрик Солнечного ГОКа (Дальний Восток) // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2013. — № 5. — C. 138—144. гатш

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Голубев Дмитрий Андреевич1 — аспирант, младший научный сотрудник, e-mail: poet.golubev@mail.ru, Дальневосточный научно-исследовательский институт лесного хозяйства, Мелконян Рубен Гарегинович — доктор технических наук, профессор, МГИ НИТУ «МИСиС»,

Растанина Наталья Константиновна1 — кандидат биологических наук, доцент, преподаватель,

Абубекиров Сергей Анатольевич — заместитель главного инженера, ОАО «Дальполиметалл», рудник «Южный», 1 Тихоокеанский государственный университет.

ISSN 0236-1493. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2017. No. 10, pp. 36-42.

UDC 622.338

D.A. Golubev, R.G. Melkonyan, N.K. Rastanina, S.A. Abubekirov

ESTIMATION OF TOXIC WASTE AT TAILING STORAGES IN THE PRIMORSKY KRAI AND THEIR APPLICATION IN SOME SECTORS OF NATIONAL ECONOMY

The article provides an assessment of toxic waste tailings of the former mining enterprise «Hrustal'nensky's Mining and Processing Plant (MPM)» Primorsky region and the possibility of their use in some sectors of the economy. It is proved that the accumulated large amounts of waste containing the compounds of toxic heavy metals, the concentration of which exceeds several times the maximum permissible value (lead, zinc, copper, tin, and arsenic, and others). Have a negative impact on the ecosphere. Their main danger lies in the migration from the waste tin ore raw materials into objects of environmental and technogenic pollution with toxic elements of the ecosphere, which, in turn, leads to diseases of plants and animals, as well as having a negative impact on the health of the population of the village miners.

The article includes a brief description of the experimental studies conducted in the greenhouse of the Far Eastern Research Institute of Forestry, as well as in a production environment on the surface of the tailings of the former Hrustal'nensky's MPM (Fabrichny, Kavalerovo District, Primorsky region).

The estimation of previously remediated (1988) land and their development prospects. The results of studies confirming the possibility of remediation using the potential of biological systems at the surface of waste tailings of the former mining enterprise. The novelty of the research confirmed the patent of the Russian Federation № 2486733 Method of reclamation of land disturbed by toxic waste stored in a tailings dam in the monsoon climate conditions, 2013; № 2569582 Method of surface reclamation of tailings containing toxic waste, with the use of phototrophic bacteria, 2015.

The article discusses the possibility of using mining waste Primorsky Territory in certain areas of the national economy.

Key words: industrial pollution, reclamation, tailings dam, the potential of biological systems, toxic waste, conservation.

DOI: 10.25018/0236-1493-2017-10-0-36-42

AUTHORS

Golubev D.A.1, Graduate Student, Junior Researcher,

Far Eastern Research Institute of Forestry, 680020, Khabarovsk, Russia,

e-mail: poet.golubev@mail.ru,

Melkonyan R.G. — Doctor of Technical Sciences, Professor,

Mining Institute, National University of Science and Technology «MISiS»,

119049, Moscow, Russia,

Rastnina N.K.1, Candidate of Biological Sciences,

Assistant Professor, Lecturer,

AbubekirovS.A., Deputy Chief Engineer, Open Joint Stock Company «Dalpolimetall», Mine «South», Primorsky Krai, Dalnegorsk, Russia, 1 Pacific National University, 680035, Khabarovsk, Russia.

ACKNOWLEDGEMENTS

This study has been supported by the Russian Science Foundation, Project No. 15-17-10016, Pacific National University.

REFERENCES

1. Trubetskoy K. N., Galchenko Yu. P., Sabyanin G. V. Gornyy zhurnal. 2011. T. 47, no 4, pp. 476—483.

2. Melkonyan R. G. Retsikling otkhodov. 2011, no 1, pp. 10—11.

3. Leonenko A. V., Novorotskaya A. G., Chumachenko E. A. Problemy kompleksnogo osvoeniya geo-resursov: Materialy III Mezhdunarodnoy nauchnoy konferentsii, t. 4 (Problems of integrated development of geo-resources: Materials of III International scientific conference, vol. 4), Khabarovsk, IGD DVO RAN, 2010, pp. 153—160.

4. Okhrana prirody. Pochvy. Metody otbora i podgotovki prob dlya khimicheskogo, bakteriologich-eskogo, gel'mintologicheskogo analiza. GOST 17.4.4.02-84. (The Nature Conservancy. Soils. Methods of sampling and sample preparation for chemical, bacteriological, helminthological analysis. State Standart 17.4.4.02-84).

5. Krupskaya L. T., Zvereva V. A., Golubev D. A., Bubnova M. B., Tagirova V. T. Ekologicheskaya kh-imiya. 2016, vol. 25, no 2, pp. 91—99.

6. Golubev D. A., Krupskaya L. T., Morin V. A. Lesokhozyaystvennaya informatsiya. 2015, no 4, pp. 87—93.

7. Krupskaya L. T., Zvereva V. P., Bubnova M. B., Chumachenko E. A., Golubev D. A. Ekologicheskaya khimiya. 2014. T. 23, no 3, pp. 125—134.

8. Tupitsyna O. V., Kamburg V. G., Chertes K. L., Bykov D. E. Neftegazovoe delo. 2012, no 4, pp. 231—241. http://www.ogbus.ru.

9. Androkhanov V. A., Kurachev V. M. Pochvenno-ekologicheskoe sostoyanie tekhnogennykh land-shaftov: dinamika i otsenka (Soil-ecological state of technogenic landscapes: dynamics and evaluation), Novosibirsk, Izd-vo SO RAN, 2010, 221 p.

10. Sahu H. B., Dash Er. S. Dash Land Degradation due to Mining in India and its Mitigation Measures. Proceeding of second international conference on environmental science and technology. Singapore. 2011, pp. 1—5.

11. Uluchshenie rekul'tivatsii gornykh vyrabotok v Kalifornii. Povyshenie stimulov dlya meliora-tivnykh rabot na rudnykh zemel'nykh resursov (Improving mine reclamation in California. Improving Incentives for Mine Lands Reclamation Activities), 2015, issue 4, 11 p.

12. Purtova L. N., Kostenkov N. M., Verkholat V. P. Biologicheskie nauki. Fundamental'nye issledo-vaniya, no 11. 2013, pp. 108—114.

13. Rukovodstvo grazhdanina po gornodobyvayushchey promyshlennosti i melioratsii v Ogayo. Ot-del upravleniya Ogayo po geologicheskim prirodnym resursam (Citizen's Guide to Mining and Reclamation in Ohio. Ohio Department of Natural Resources Division of Mineral Resources Management), 2011, 58 p.

14. Predvaritel'noe zakrytie i rekul'tivatsiya. General'nyy plan operatsiy po remediatsii. Mednaya gornaya dobycha. 2013, vol. 3, pp. 2—3.

15. Sklyarova G. F., Krupskaya L. T. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2013, no 5, pp. 138—144.