CC BY
39НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ, 2007. №4
ГЕОКРИОЛОГИЯ
УДК 550.84:502.7
Геохимическая оценка окружающей среды в районе цементного завода (п. Мохсоголлох)
13.Н. Макаров
Рассматривается геохимическое поле, сформированное выбросами и стоками Мохсоголлохского цементного завода. Техногенное геохимическое поле охватывает промышленную и селитебную зоны п. Мохсоголлох. Дана экологическая оценка геохимических аномалий в районе предприятий ОАО «Якутцемент». Предложен комплекс эколого-геохш<ического мониторинга окружающей природной среды, направленного на предупреждение и выявление проблемных и экстремальных экологических ситуаций.
The geochemical field formed by emissions and effluents from the Mokhsogollokh cement plant is discussed. The anthropogenic geochemical field covers the industrial and residential zones of the town of Mokhsogollokh. An ecological assessment of geochemical anomalies near the Yakutcement Co. facilities is presented. An integrated program of ecogeocliemica! monitoring of the environment aimed at preventing and detecting adverse and extreme ecological situations is proposed.
Мохсоголлохский цементный завод находится в Хангаласском районе РС (Я) на левом берегу р. Лены в 2 км к северо-востоку от п. Мохсоголлох ив 110 км от г. Якутска. Хангаласский район - один из центров строительной индустрии РС(Я), сосредоточенной в основном в п. Мохсоголлох. где действуют заводы: железобетонных
изделий, минеральной ваты, крупнопанельного домостроения, цементный.
Предприятия ОАО «Якутцемент» в л. Мохсоголлох являются наиболее крупным загрязнителем атмосферного воздуха среди объектов промышленности строительных материалов в Якутии (рис. 1). Цементный завод проектной
Рис. 1. Промчона предприятий ОАО «Якутцемент» в п. Мохсоголлох
МАКАРОВ Владимир Николаевич -д.г.-м.н., профессор, зав. лаб. ИМЗ СО РАН.
ГКОХИМИЧЕСКЛЯ ОЦЕНКА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В РАЙОНЕ ЦЕМЕНТНОГО ЗАВОДА
мощностью 2(Ю ООО т цемента в гол введен в эксплуатацию в 1971 г. Улавливание твердых продуктов загрязнения атмосферы, в основном пыли цемента, на пылеулавливающих установках цементного завода составляет 98,1% от объёма отходящих и является лучшим в отрасли.
Сырьем для получения портландцемента являются карбонатные и глинистые породы, которые добываются из карьера Сасаабытского месторождения, расположенного в 1 км от завода. Карьер - крупное горное предприятие, где открытым способом ежегодно добывается более 500 тыс.т известняка.
Среднее содержание большинства химических элементов в горных породах - сырье для цементного завода, значительно ниже кларка осадочных пород - КОП (табл. 1).
Таблица I
Среднее содержание микроэлементов и горных породах Сасаабытского месторождения, %
Химические элементы Известняки С, KOI1 (1,2]
СаО 50.20 42.61
SiO, 4.82 5.19
AUO-, 1.77 0.81
MgO 1.29 7.90
Fe,0, 0.68 0.54
SO, 0,09 0.05
CO, 41.00 41.58
Bc. мг/кг 0,5 3
P 350 770
F 540 500
Mn 1000 670
Ni 30 95
Co 7 20
V 20 13
Cr II 10
Cu 30 57
Zn 35 80
Mo 0.4 2
Pb 9 20
Hg. мг/т 40 83
Радиоактивность горных пород в районе п. Мохсоголлох колеблется в пределах 4-18 мкр/ч, иногда до 30-32 мкр/ч в кембрийских мергелях и не выходит за пределы регионального фона (табл. 2).
Фоновое содержание газов и аэрозолей в атмосферном воздухе района значительно ниже санитарных норм (табл. 3).
Таблица 2
Радиоактивность горных пород в районе н. Мохсоголлох, мкр/ч (по данным М.И.Кочетова и др.)
Породы €д h Qiii Qiv
Известняки плотные 4-8 - - -
Известняки глинистые 8-16 - - -
Доломиты 10-15 - - -
Мергели 14-20 (до 32) - - -
Песчаники - 4-9 - -
Алевролиты - 6-12 - -
Глины - 7-10 - -
Суглинки - - 12-18 -
Супесь - - 12-15 -
Аллювий (песок, щебень) - - — 10-12
Таблица 3
Фоновое содержание газов и аэрозолей в а тмосфере района (данные ЯМТУГи.М, 2005)
Распределение Газы, ч/млрд Аэрозоли, нг/м'
NO, SO, РЬ Fe Mn Cd
Фоновое 1.0 0.5 2,2 90 3.4 0,15
пдк 19,5 17.1 300 7000 1000 300
Уровень загрязнения воздуха взвешенными веществами в п. Мохсоголлох оценивается ЯМТУГиМ как высокий [3]. Среднегодовая концентрация взвешенных веществ превышает допустимый уровень в 3,9 раза (в 4,5 раза выше средних значений по городам России).
Фоновый тип снеговых вод в районе гидро-карбонатно-кальциевый при средней величине общей минерализации 6-10 мг/л и преимущественно слабощелочных значениях величины рН. Суммарная плотность атмосферных выпадений на фоновом участке оценивается в 3,3 т/км2 год, причем объемы выпадений в растворимой (Р„) и твердой (Рм) фазах примерно равнозначны: Р„ -1,61 и Рм - 1,7 т/км2 год [4].
Техногенное воздействие инфраструктуры цементного завода приводит к характерному изменению химического состава снежного покрова: повышается щелочность (рН = 9,19-10,9), резко понижается величина окислительно-восстановительного потенциала (ЕЬ = 236-288 мВ), минерализация возрастает до 80-180 мг/л. Вокруг завода и карьера запыленность снежного покрова в среднем в 178 раз выше фонового
уровня (максимальная - в 352 раза) и на долю твердой фазы приходится около 95 % от общего баланса элементов в снеге.
Ореол распространения снегового покрова со щелочными значениями рН (выше 7,5) охватывает практически всю территорию цементного завода, карьера и п. Мохсоголлох и вытянут к западу по направлению преобладающих ветров. Ширина ореола в его центральной части 3—4 км, протяженность с севера на юг более 6 км.
Поверхностные воды за пределами зоны техногенного воздействия маломинерализованные гидрокарбонатные смешанные по составу катионов с преобладанием кальция, низким содержа-
нием урана, нейтральные или слабощелочные. По химическому составу вода р. Лены в летнюю межень (в 0,5 км ниже завода) маломинерализованная сульфатно-гидрокарбонатная смешанная по составу катионов, слабощелочная:
р. Лена, 0,5 км ниже завода (август, 2005 г.)
хлп,А1 НСО' 50 С1 35 в0415 М 0,147 ----^--¿хуг "Л'— рН 7,96.
Са 58 № 42 Мд 0,2 1
По большинству нормируемых санитарных показателей речная вода пригодна для использования в гигиенических целях (табл. 4).
Таблица 4
Химический состав воды р. Лены в 0,5 км ниже цементного завода, мг/л (05.08.05)
Компоненты Содержание (С) КО ПДКрнбоХОЗ С/ПДК Компоненты Содержание (С) ко ПДКрыбоХО! С/ПДК
рН 7.96 _ <6,5, >8.5 - Мп 0,013 3 0.01 1.3
Са-'* 29.0 _ 180 А1 <0,04 2 0,5'
Мр2* 3.4 _ 40 н? <0,0001 1 0.0001
N3* 18.0 2 120 Яс <0.0001 2 0.00 Г
К* 14.0 _ 50 Ве <0.0001 1 0,0002'
0,28 4 0.1 2.8 № <0.005 3 0.01
N11/ 0.12 3 0.51 эь <0.0005 2 0,05'
НСОз 73.2 _ _ Сг <0.0005 3 0.001
С1 30.1 4 350 Со <0.0025 2 0.01
эо42' 18.0 4 100 Мо 0.006 2 0.0004 15
N0, 0.01 3 0.02 о, 8.93 - - -
N0,' 0.001 2 9.0 со, 3,4 - - -
510, 3,1 2 10.0 Окислясмость 31,6 - - -
Робш 0.015 _ _ БПК 0,6 - 3
Си 0,008 3 0.001 8 Фенолы 0,005 4 0.001 5
Ъл 0.06 2 0,01 6 Нефтепр. 0.96 4 0.05 32
РЬ 0,005 2 0.01 СПАВ 0.02 4 0,1
са <0.0001 2 0,005 Общая минерализ. 147 4 1000
А$ <0.005 2 0,05 Общ.жест, мг-экв 1.45 2 7
Примечание. КО - класс опасности. "Гигиенические ПДК.
Вместе с тем техногенное влияние поселка и завода приводит к повышению концентрации ряда компонентов (нефтепродуктов, аммония, молибдена, кремния, фосфора, кальция) в химическом составе воды р. Лены ниже цементного завода по сравнению с водой на фарватере реки.
В донных отложениях р. Лены в районе
п. Мохсоголлох и завода содержание большинства химических элементов не превышает санитарных норм. Отдельные микроэлементы в концентрациях выше ПДКп0ЧВ встречаются в пределах локальных участков: в районе лодочной станции п. Мохсоголлох - РЬ (3,3 ПДК). в устье р. Сасабыт -2л\ (1,5 ПДК), в районе карьера - Мп (1,3 ПДК).
ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В РАЙОНЕ ЦЕМЕНТНОГО ЗАВОДА
Рыхлые отложения в районе представлены верхнечетвертичными озерно-аллювиально-пролювиальными супесями и суглинками с прослоями и линзами песков, торфа и включениями повторно-жильного льда.
Техногенное загрязнение формирует поли-элементную литохимическую аномалию, занимающую площадь около 20 км", центральная часть которой приурочена к территории карьера и цементного завода. Аномалия представлена комплексом литофильных, халькофильных и си-дерофильных элементов, образующих слабоконтрастную ассоциацию (коэффициент контрастности: В - до 2,4; Р - до 2,4; Ъп - до 3.2). В пределах аномалии спорадически встречаются высокие концентрации РЬ, V, №, Ag, Бп и Мп, контрастность которых также невысока (1,3-1,8).
Работа карьера и цементного завода приводит к характерным изменениям химического состава природной среды в поле техногенного воздействия из-за больших объемов атмосферных выпадений (табл. 5).
Техногенное геохимическое поле охватывает всю территорию карьера и цементного завода,
Таблица 6
Экологическая оценка I еохимических аномалий в районе предприятий ОАО «Яку темен г» (п. Мохсоголлох)
Среда Коэффициенты контрастности - КК
п • 100 п • 10 П
Атмосфера С, пыль СО, N02, БОг N0, Мп, Яе. Б04
Снег Пыль Сг, Мп, Со. 5г №, С, N. Си Са, V, Мо,У, 5с, Ве. вг. Ьа. Са. Mg, Ыа, Б, К
Вода (Сасабыт) 80.,, М14 Мп, Mg, Си Эг, Р , НСО}, С1, К02, Са, Ыа, Я, Т1, Ис, V, Сг, Мо
Вода - УВ, Мо N. 51. Р. Са, N3, С1, Ф. 7м, Си, Ре
(Лена,Мохсоголлох)
Почвы "3 2п . Се, В . №, Сг, У Ag, Р, РЬ, Мп, В, Мо. Си, и, V, Со
Примечание. Элементы в таблице перечислены в порядке убывания КК; УВ -углеводороды, Ф - фенолы; выделены химические элементы и соединения, аномальные концентрации которых в соответствующих средах превышают ПДК.
Сквозными компонентами, накапливающими- нормы, являются соединения азота, хром, марга-ся в депонирующих и миграционных средах ино- нец, молибден и др.
гда в содержаниях, превышающих санитарные Для повышения степени экологической безо-
протягивастся на 5-6 км к югу и юго-западу по направлению преобладающих ветров и охватывает селитебную зону п. Мохсоголлох. Вокруг цементного завода и карьера известняков формируются ореолы аномальных концентраций веществ, которые входят в состав известняка и вскрышных пород или составляют продукты их трансформации. Экологическая оценка геохимических аномалий в районе предприятий ОАО «Якутцсмснт» (п. Мохсоголлох) приведена в табл. 6 и рис. 2.
Таблица 5 Объёмы атмосферных выпадений химических элементов в районе предприятий ОАО «Якутцемент» (п. Мохсоголлох)
Выпадения, кг,'км год п - 1000 п- 100 п 10 п 0, п
Химические С, К. Са Э. Т1. Р. Р. Эг, 2п,
элементы №, С1. РЬ. N Ре. В. АБ, СО.
Мп, 1л, Сг, Бс, Мо,
М8 Си, У, А?, Бп
№. V
[чх^з
* .•-■, л V:
с. к. с-
Рис. 2. Геохимические аномалии в районе п. Мохсоголлох 1-2 - зоны: 1 - селитебная и 2 - промышленная; 3 - карьер и отвалы карьера; 4 - плотность атмосферных выпадений, т/км2 год; 5 - состав геохимических аномалий
пасности и уменьшения ущерба, наносимого окружающей природной среде существующими и проектируемыми объектами ОАО «Якутцемент», рекомендуется предусмотреть эколого-геохимичсский мониторинг окружающей природной среды, включающий слежение за изменением химического состава её важнейших компонентов: атмосферы, снежного покрова, природных вод (р. Лена, оз. Эбс, р. Сасабыт), почв, растительности и направленный на предупреждение и выявление проблемных и экстремальных экологических ситуаций.
❖
Литература
1. Виноградов А.П. Среднее содержание химических элементов в главных типах изверженных горных пород земной коры // Геохимия. - 1962. - № 2. - С. 555-572.
2. Петтиджон Ф.Д. Осадочные породы. - М.: Недра, 1981.-752 с.
3. Государственный доклад о состоянии и об охране окружающей природной среды Республики Саха (Якутия) в 2003 году / Упр. природ, ресурсов и охраны окружающей среды МПР России по РС(Я), М-во охраны природы РС(Я). - Якутск: Сахаполиграфиз-дат, 2004. - 112 с.
4. Макаров В.Н.. Федосеев Н.Ф., Федосеева В. И. Геохимия снежного покрова Якутии. - Якутск: Ин-т мерзлотоведения СО РАН СССР, 1990. - 152 с.
