Сает Ю.Е., Ревич Б.А., Янин Е.П. Геохимия окружающей среды

Подождите немного. Документ загружается.

как по комплексу изучаемых химических элементов, так и по

методам исследований и представленных данных.

При оценке состояния почв масштаб картирования должен

дать характеристику территории каждого возможного вида

землепользования (строительство жилых массивов, садово-ого-

родные участки, полевые севообороты, выпасы). Опыт показы-

вает, что масштаб съемки порядка

1:10000

достаточен для реше-

ния этих задач. Наиболее широкий комплекс элементов должен

быть изучен в центрах выявленных аномалий при проведении

их биогеохимического изучения. Последнее особенно важно, так

как позволяет оценить качество естественной растительной про-

дукции, дать обоснованные ограничения территорий под сельско-

хозяйственное использование.

При проведении

эколого-геохимических

оценок природных

геохимических аномалий в почвах и растениях помимо расшире-

ния комплекса изучаемых химических элементов и детализации

пространственной структуры их распределения большое значение

имеет определение количественных параметров содержаний ин-

гредиентов с целью их последующей нормативной оценки.

В этой связи в отличие от принятой в поисковой прак-

тике системы представления и описания геохимического мате-

риала через суммарные характеристики ассоциаций химических

элементов (аддитивные, мультипликативные аномалии), поля

вероятностей появления содержаний выше заданных или через

показ распределения интерпретационных показателей (коэффи-

циент зональности и т. д.), для экологических целей не

менее важны данные по распределению абсолютных уровней

содержаний. При этом большое значение имеют исследования

форм нахождения химических элементов, которые в ближайшие

годы,

вероятно, будут положены в основу экологических норм.

В частности, уже сейчас для ряда элементов

(РЬ,

Си,

N1,

Р,

2п,

Ре,

Мо,

В) для оценки состояния почв (как с позиций их за-

грязнения, так и с точки зрения их агрохимической ценности)

необходимо определение содержаний подвижных усвояемых рас-

тениями форм нахождения.

При оценке состояния поверхностных водных систем данные

поисковых геохимических съемок, как правило, довольно точно

оценивают общую зону влияния месторождения и пространствен-

ное положение центров наиболее интенсивных

литохимических

потоков рассеяния. Основная задача эколого-геохимических

работ — расширение комплекса исследуемых химических элемен-

тов. Это позволяет достаточно точно определить список хими-

ческих элементов, оценка которых требуется для поверхностных

и подземных вод.

Водные потоки достоверно могут быть оценены только в дина-

мике, что требует организации створов для их гидролого-гидро-

геохимического изучения. Закладка створов проводится прежде

321

всего на основе данных по структуре

литохимических

потоков

рассеяния.

Конечная цель изучения водных потоков рассеяния — оценка

возможностей всех видов водопользования (питьевого, сельско-

хозяйственного,

рекреационного).

В связи с этим требования к

исследованиям заключаются в необходимости получения данных

по всем

тестируемым

ингредиентам воды (т.

е.

не только ток-

сичные химические элементы, но и физические свойства, мут-

ность, общесолевой

состав).

Кроме того, для поверхностных вод

очень важна оценка распределения химических элементов по

формам нахождения и, в частности, соотношение растворенных и

взвешенных в воде форм

[30].

Получение фоновых геохимических характеристик окружаю-

щей среды района месторождения, а также оценка параметров ок-

ружающей среды, связанных с уже сложившейся хозяйственной

деятельностью (часто с другими горно-обогатительными комбина-

тами) — многоплановая задача исключительного значения. Чаще

всего она может быть решена только при разведке месторож-

дения, так как позже, с началом работы горно-обогатительного

комбината, такие параметры получить или невозможно, или

очень трудно.

Желательно для всех природных сред (воды, воздуха, выпаде-

ний из атмосферы на земную поверхность, почвы, растительного

покрова) получить данные по распределению

максимально

широ-

кого круга химических элементов в спектре типовых

ландшафтно-

геохимических

условий на территориях, не испытывающих влия-

ния месторождения (в том числе, и природных аномалий его

обрамления) или иной хозяйственной деятельности. Получение

некоторых из перечисленных характеристик (геохимические дан-

ные по составу атмосферного воздуха и выпадений из атмосфе-

ры) выходит за рамки традиционных методов прикладной гео-

химии. Опыт и разработанная методика таких исследований уже

имеются

[26].

С позиций использования геохимических методов в природо-

охранных целях и общей периодизации освоения новой горно-

рудной территории рационально выделить три основных этапа.

Этап I — общее геологическое, геофизическое и геохимиче-

ское изучение территории с целью установления перспектив вы-

явления промышленного рудного месторождения («поисковый»

этап).

Этап II — детальное геологоразведочное изучение перспектив-

ного

орудения

с подсчетом запасов минерального сырья для

обоснования возможности и необходимости создания горно-

рудного предприятия («разведочный» этап).

Этап III — проектирование, проведение изысканий и строи-

тельство горно-обогатительного комплекса («строительный»

этап).

322

Исследования первого («поискового») этапа освоения горно-

рудной территории совпадают с

I—IV

стадиями геологоразведоч-

ных работ: 1) региональное геологическое изучение территорий;

геологическая съемка масштаба

1:50000

общими

поисками;

3) детальные поиски с определением ресурсов на конкретных

участках; 4) поисково-оценочные работы с оценкой выявленных

проявлений. На этом этапе для территории существует сложив-

шаяся хозяйственная структура природопользования, пока еще

не связанная с освоением перспективного месторождения. В этот

период, как правило, принимается решение о создании постоянно

действующего геологоразведочного предприятия с поселением,

размещаемым чаще всего как можно ближе к участку место-

рождения. Задача геохимических исследований — дать экологи-

ческую оценку природных геохимических аномалий как зон за-

грязнения и обосновать ограничения по использованию земель

и водопользованию.

Перечень геохимических данных, собираемых в этот период в

соответствии с инструкцией по геохимическим методам поисков,

включает:

результаты районирования территории по условиям проведе-

ния геохимических поисков с учетом

ландшафтно-геохимических

геологоморфологических

критериев;

материалы

литохимических

поисков в

масштабе

1:200000

по

результатам опробования донных отложений современной гидро-

сети;

геохимические карты остаточных вторичных ореолов рассея-

ния в почвах и потоках рассеяния в донных отложениях

масштаба

1:50000

(1:25000);

детальные геохимические карты вторичных ореолов рассея-

ния в почвах на участках

рудопроявлений,

намечаемых для

поисково-оценочных работ;

данные по составу

оруденения

и предварительные данные по

первичным ореолам на участках поисково-оценочных работ.

Собираемые геохимические материалы образуют значитель-

ный массив разнообразных данных и могут быть легко переин-

терпретированы с экологических позиций.

В частности, имеющиеся результаты позволяют:

оценить общий тип геохимической провинции района место-

рождения;

выявить пространственную позицию зон наиболее высоких

концентраций химических элементов в почвах и дать гигиени-

ческую оценку уровням накопления тех элементов, для которых

имеются нормативы содержаний в почвах;

выделить конкретные участки водоемов и водотоков с ано-

мальными характеристиками

дон"ных

отложений, которые могут

фиксировать места появления загрязненных химическими элемен-

тами вод и водной

биоты.

323

Система анализов проб, применяемая при геохимических

поисках, позволяет дать представление о распределении большой

части (но не всех) важных с экологических позиций химических

элементов. В получаемых анализах отсутствуют представитель-

ные сведения по

Сс1,

5е,

Нд,

Аз,

требующих для своего опре-

деления применения специальных методов. Интенсивные анома-

лии этих элементов расположены внутри контуров аномалий

основных элементов-индикаторов.

При принятых сейчас на практике комплексах геохимических

исследований как правило не формируется массив данных по

биогеохимическим особенностям территорий и микроэлементами

в водных системах (общий гидрохимический состав вод при

проведении геологического картирования часто все же характе-

ризуется).

Необходимость специальных

эколого-геохимических

исследо-

ваний на рассматриваемом этапе зависит от полученных резуль-

татов и интенсивности хозяйственного освоения территории.

В большинстве случаев задачи, характер и объемы специальных

работ рационально определять по итогам исследований на стадии

детальных поисков (стадия III), а осуществлять на стадии поис-

ково-оценочных работ (стадия IV). С этой целью карты ланд-

шафтов геохимического и геолого-геоморфологического райони-

рования территорий должны быть дополнены картой их функцио-

нального использования. Эта карта, фиксирующая расположение

и типы сельскохозяйственных угодий, поселков и частных

хозяйств, предприятий, зон

отдыха,

заповедников и особо ох-

раняемых природных территорий, при совмещении с картами

вторичных ореолов и потоков рассеяния позволяет выделить

типы, положение и объемы потенциально опасных с экологических

позиций участков — «горячих точек».

Проведение специализированных эколого-геохимических ра-

бот на рассматриваемом этапе исследований необходимо в сле-

дующих случаях.

1. Для территорий интенсивного сельскохозяйственного освое-

ния с проявлением в почвах широких по площади и контрастных

по интенсивности геохимических аномалий проводится биогео-

химическое изучение концентрирования химических элементов в

растительном покрове выпасов и в сельскохозяйственной продук-

ции (особенно

садово-огородной).

2. Для водных систем с интенсивными потоками рассеяния

в донных отложениях, используемых для питьевого и сельско-

хозяйственного водоснабжения, проводится динамическое изуче-

ние концентрирования химических элементов в водах с определе-

нием основных форм их

нахождения,

а также изучение кон-

центрирования химических элементов в водах, используемых для

полива, и в почвах, поливаемых этими водами.

Получаемые материалы позволяют дать рекомендации по

эко-

324

логическим ограничениям развитой в районе хозяйственной дея-

тельности, необходимым исследованиям для уменьшения вредных

последствий уже существующего природного «загрязнения» ок-

ружающей среды и безопасному размещению геологоразведоч-

ного поселения.

Исследования «разведочного» этапа освоения горно-рудных

территорий совпадают с V и VI стадиями геологоразведочных

работ: 5) предварительная разведка; 6) детальная разведка.

На этом этапе необходимо получение детальной характе-

ристики окружающей среды территории и оценки возможного

влияния на нее добычи и обогащения руд. Это, в частности,

вытекает и из требований к составу и результатам геологоразве-

дочных работ на стадии детальной разведки, предусматривающих

задачу рекомендаций по размещению объектов промышленного

жилищно-гражданского

назначения и разработку природоох-

ранных мероприятий.

Проводимые исследования включают экологическую переин-

терпретацию материалов геолого-геохимических работ и прове-

дение комплекса специальных

эколого-геохимических

работ, яв-

ляющихся в данном случае уже обязательными.

В состав исследований входят:

1. Детальное количественное изучение распределения в рудах

всего комплекса токсичных элементов-спутников и элементов-

примесей, а также состава макроэлементов.

2. Выделение по данным изучения первичных ореолов блоков

пород, обогащенных химическими элементами, которые должны

быть перемещены в отвалы. Детализация для этих блоков

данных по распределению токсичных элементов, а также микро-

элементов и показателей пород, влияющих на их миграцию

(концентрация сульфидной серы, карбонатов, емкость поглоще-

ния).

3. Детальное количественное изучение перераспределения ток-

сичных элементов в

корах

выветривания.

4. Изучение баланса химических элементов в продуктах и от-

ходах разрабатываемой технологической схемы обогащения.

Изучение общего состава отходов обогащения.

5. Составление детальных

(1:10000—1:5000)

геохимических

карт распределения в почвах основных токсичных элементов

для территорий всех планируемых видов землепользования.

6. Проведение биогеохимического изучения выявленных ано-

малий в почвах (см. работы I

этапа).

7. Проведение в основные гидрологические периоды динами-

ческого изучения распределения в поверхностных водотоках

выявленного на месторождении комплекса химических элементов

(с исследованием форм их нахождения).

8. Геохимическая съемка состава выпадений из атмосферы.

9. Оценка состояния атмосферного воздуха на комплекс

ток-

325

сичных

металлов (в случае выявления геохимических аномалий

в выпадениях).

10. Оценка уровней в планируемых источниках водоснабже-

ния содержаний выявленных химических элементов.

•

11.

Изучение фоновых параметров окружающей среды.

Материалы, полученные в ходе перечисленных исследований,

дополненные гидрометеорологическими сведениями в совокупности

с результатами инженерно-геологических и гидрогеологических

изысканий (как на месторождении, так и в районах размещения

отвалов и

хвостохранилищ),

служат фактическими данными для

разработки природоохранных мероприятий и экологически без-

опасного функционального планирования территории проектируе-

мого горно-обогатительного комбината.

Природоохранные разработки и мероприятия

При использовании геохимических данных для разработки при-

родоохранных мероприятий необходимо иметь в виду общие тре-

бования «Основ законодательства Союза ССР и союзных рес-

публик о недрах», предусматривающие:

полное и комплексное геологическое изучение недр;

предупреждение необоснованной и самовольной застройки

площадей залегания полезных ископаемых;

предотвращение вредного влияния работ.

Методологическая основа природоохранных работ в горно-

рудных районах сформулирована в виде трех основных положе-

ний

[35]:

1. В горно-рудных районах интересы горного дела на период

существования ГОКа имеют приоритет перед другими видами

деятельности.

2. Горно-обогатительная деятельность имеет временный ха-

рактер и должна осуществляться таким образом, чтобы оставить

возможность последующего эффективного использования терри-

торий для других народнохозяйственных целей.

3. В ходе горно-обогатительной деятельности необходимо

соблюдать количественные критерии допустимых нарушений с

тем, чтобы они не оказывали вредного воздействия на общую

экологию района.

Естественно, что геохимические данные могут определить

лишь принципиальные направления деятельности по защите от

загрязнения. Конкретные проектные и технологические решения

должны разрабатываться компетентными специализированными

организациями.

Намечаются возможности использования геохимических ма-

териалов при разработке природоохранных мероприятий в сле-

дующих основных направлениях:

326

1. Сокращение вредного воздействия твердых отходов, обо-

гащенных химическими элементами.

2. Экологически безопасное функциональное планирование

территорий и технологических мероприятий в соответствии с осо-

бенностями природной геохимической структуры и прогнозируе-

мым характером выбросов.

3. Сокращение вредного воздействия сточных вод и охрана

водных систем.

4. Рекультивация территорий после завершения горно-обога-

тительной деятельности.

В приведенный перечень не включены такие важнейшие в

природоохранном плане результаты

геологоразведочных'

работ

как рекомендации по снижению уровня потерь полезных компо-

нентов и увеличению комплексности использования руд, сниже-

нию

разубоживания

руд при добыче, рациональное использова-

ние вскрышных пород. Такие рекомендации в соответствии с

существующими требованиями являются обязательным результа-

том разведки месторождений. Они, в сущности, главный приро-

доохранный итог детальных исследований геологии, минералогии

и состава руд месторождений. Разумеется, и при этих исследо-

ваниях применение геохимических методов очень важно. Напри-

мер, изучение первичных ореолов позволяет более точно предста-

вить морфологию рудных зон и тем самым исключить выбороч-

ную отработку месторождений. Данные по первичным ореола.м

позволяют наметить объемы горных масс, которые в ближней

или отдаленной перспективе могут стать объектами вторичной

переработки и требуют отдельного складирования.

Природоохранные мероприятия по сокращению вредного воз-

действия твердых отходов основываются на геохимических

данных по распределению токсичных элементов-примесей в цепи

обогащения и на материалах по составу и пространственному

положению первичных ореолов в сочетании с проектными мате-

риалами по системе и организации горно-добычных работ.

Блоки околорудных пород вскрыши с первичными ореолами,

намечаемыми под извлечение, с содержаниями токсичных эле-

ментов выше предельно-допустимых в почвах, содержанием суль-

фидной серы более 10% (нормативные оценки) или с контрастно

высокими (в

5—10

раз и более выше фонового уровня) концент-

рациями химических элементов (эмпирическая оценка) требуют

отдельного учета.

При утилизации отходов такие породы рационально исполь-

зовать для закладки горных выработок, что уменьшает объемы

и токсичность породных отвалов. Эти категории отвальных пород

не должны предусматриваться в проектах как материал для

улучшения прилегающих к месторождениям неудобий (засыпка

оврагов и т. д.), а также как щебень для строительства дорог.

Для случаев, когда характеризуемые породы все же

необхо-

327

димо

разместить на дневной поверхности, для них следует пред-

усмотреть формирование наиболее безопасного вида отвалов и

систему изоляции от поверхностных и подземных вод. При вы-

боре вида отвалов для пылящих и токсичных отходов непригод-

ны гребневидные и конические формы и лучше применять си-

стемы внутреннего

отвалообразования.

Для изоляции отвалов

можно рекомендовать создание искусственных техногенных гео-

химических барьеров карбонатного или

карбонатно-глинистого

типа.

Особую опасность, как было показано, представляют отвалы

хвостов обогащения, сложенные мелкодисперсным и легко окис-

ляющимся при выветривании материалом. Они часто вынужден-

но размещаются на породах, плохо изолирующих подземные

водоносные горизонты от попадания загрязняющих веществ. Так-

же часто

хвостохранилища

от поверхностных водотоков отде-

ляются лишь дамбами, не препятствующими фильтрации раст-

воренных солей. Кроме того, они испытывают воздействие талых

и паводковых вод, переполняющих и размыкающих их.

Для хвостов обогащения с высокими содержаниями токсич-

ных химических элементов, низкими содержаниями карбонатов и

повышенной концентрации сульфидной серы (более 10%) с гео-

химических позиций представляется особо важным созданием

условий, препятствующих интенсивной миграции химических эле-

ментов при выветривании. Это может быть достигнуто смешением

или переслаиванием хвостов с

карбонатно-глинистым

материалом

(внутренний геохимический карьер) и созданием «рубашки» того

же

типа,

изолирующей чашу хвостохранилища. Необходимо

также предусматривать дренирование и

водоотведение

ливневых

и талых вод с последующей их очисткой.

Экологически безопасное функциональное планирование тер-

риторий базируется на материалах по геохимическому карти-

рованию природных зон загрязнения (вторичных ореолов рассеи-

вания в почвах и биогеохимических аномалий) и на данных по

прогнозу токсичности выбросов, следующему из геохимического

анализа состава руд и вмещающих пород.

Большая часть рекомендаций по рациональному и безопас-

ному функциональному планированию территории разрабаты-

вается еще до проведения разведочных работ на стадиях поиско-

вых и поисково-оценочных работ. На основе

эколого-геохими-

ческих

карт в районных планировках должны быть выделены

территории, занятые природными геохимическими аномалиями,

непригодные для жилищного строительства и требующие ограни-

чения в сельскохозяйственном использовании и прежде всего в

выращивании садовых культур и овощей. Для участков, где эко-

логическая опасность природных аномалий хорошо доказана,

необходимо запрещение всякой сельскохозяйственной деятельнос-

ти. Для прочих аномальных территорий, в зависимости от

кон-

328

кретных

данных, агрохимическими организациями может быть

разрешено выращивание злаковых (обычно слабо концентри-

рующих химические элементы в зерне) или технических и кормо-

вых культур В последнем случае зоотехнические и ветеринарные

службы могут предусмотреть возможный ущерб для животно-

водства и принять необходимые профилактические меры, а также

организовать соответствующий контроль качества продукции.

Эти рекомендации наследуются и развиваются при проектиро-

вании размещения жилых массивов и подсобного хозяйства

горно-обогатительного предприятия.

В результате детальных геологоразведочных работ по данным

изучения геохимических особенностей извлекаемых и перерабаты-

ваемых руд и вмещающих пород, на основе аналогии с близкими

месторождениями и технологиями и по расчетам рассеивания

выбросов прогнозируется зона влияния ГОКа. Использование

геохимических данных позволяет дать полноценную качествен-

ную характеристику зоны загрязнения и выявить ее размеры

(и соответственно, размеры

санитарно-защитных

зон) с учетом

достижения индивидуальных и аддитивных предельно-допусти-

мых концентраций для всех основных загрязняющих веществ.

При этом следует иметь в виду, что по имеющимся многочис-

ленным материалам, зона воздействия выбросов фиксирует не

только санитарно-защитную зону по атмосферному воздуху, но и

зону гигиенически опасного загрязнения почв. Учитывая, что

стоимость отведения земель под горные работы варьирует в

пределах

1000—6000

руб/га,

и принимая положение, что загряз-

нение земель эквивалентно их изъятию, следует планировать

более значительные затраты на технологические мероприятия по

охране от выбросов. При проектировании систем

пылеподавления

их следует выбирать тем

прецезионней,

чем токсичней состав

вероятных выбросов по геохимическим данным. В этих случаях

эффективно применение относительно дорогостоящих

пылесвя-

зывающих

веществ на карьерах, дорогах, отвалах (мазут,

уни-

версин).

Для обогатительных фабрик и энергообеспечивающих произ-

водств очень важно соблюдение правил размещения с учетом

метеорологической ситуации, особенно в горных районах, где ин-

версионный слой воздуха колеблется в пределах

200—300

над

днищем котловин и способствует концентрированию загрязнения.

Однако обычная рекомендация вести строительство пылящих

объектов выше этого слоя верна лишь для случаев, когда и

объект и жилье приходится размещать в пределах одной кот-

ловины. При иных условиях проектирования могут встретиться

случаи, когда загрязнение выгоднее локализовать.

Мероприятия по функциональному планированию землеполь-

зования для размещения жилья и сельского хозяйства в зоне

воздействия выбросов носят в основном запретительный

харак-

329

тер. Материалы по состоянию воздуха в районе

промплощадки

показывают, что вблизи интенсивных источников выбросов не

следует размещать вспомогательные производства и организа-

ции, не связанные непосредственно с обслуживанием основного

производства. Это положение следует особо подчеркнуть, так как

опыт показывает, что в

санитарно-защитных

зонах часто распо-

ложены отделы, цеха и лаборатории, сотрудники которых без

всяких оснований испытывают воздействие загрязняющих ве-

ществ, близкое по уровню к воздействию интенсивных загрязня-

ющих источников основного производства.

Природоохранные мероприятия по сокращению вредного воз-

действия сточных вод и охране водных систем, в сущности,

всегда проводятся по гидрохимическим материалам. В этой

связи обобщенные геохимические данные могут лишь дополнить

общепринятые решения некоторыми позициями, на которые

обычно мало обращают внимания.

В частности, при разработке водоохранных мероприятий сле-

дует проводить

исследования

и учитывать при определении типов

водопользования уровни концентрации в водах элементов-

спутников рудных месторождений. Несмотря на

то,-

что многие

из этих элементов токсичны и для них разработаны предельно-

допустимые нормы, наличие природных гидрогеохимических ано-

малий с широкой комплексностью состава учитывается редко.

Это важно не только при выборе источников питьевого водо-

снабжения поселений, но и при оценке вод, используемых в жи-

вотноводстве и поливном земледелии.

Значительным источником загрязнения вод в горно-рудных

районах являются сбросы шахтного, рудничного и карьерного

водоотлива. В настоящее время обычно производится сбор этих

вод в прудах — накопителях и отстойниках с последующим сбро-

сом в поверхностные водные системы. Загрязнение этих систем

таково, что отрицательное экологическое влияние прослеживает-

ся далеко за пределами месторождений и охватывает крупные

районы. Вероятнее всего только каскад очистных сооружений —

механических, физико-химических и биологических, может дать

ожидаемый результат. Геохимический анализ показывает эф-

фективность оборудования прудов — отстойников искусствен-

ными геохимическими барьерами

карбонатно-сорбционного

типа,

участвующими в очистке воды и экранирующими сточные воды

от подземных горизонтов.

Для уменьшения возможности попадания загрязненного

поверхностного стока в подземные воды особое значение имеет

тампонаж буровых скважин.

Рекультивация территорий после завершения горно-обогати-

тельной деятельности является обязательным требованием, оп-

ределяемым Постановлением СМ СССР от 2 июня 1976 г., сог-

ласно которому предприятия должны приводить земли в

со-

330