CC BY
54
УДК 550.84; 504.54.54 Л.В. Плющ
СНИЖЕНИЕ ТЕХНОГЕННОЙ НАГРУЗКИ В РАЙОНАХ СКЛАДИРОВАНИЯ И ЗАХОРОНЕНИЯ ОТХОДОВ ДОБЫЧИ И ПЕРЕРАБОТКИ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ
Семинар № 10
ш щ о данным мировой статистики, -М.-М. потребности современного человека обеспечиваются расходами 20-30 т в год различных видов минерального сырья, из которых в лучшем случае 2-3 % переходят в конечную продукцию. Горнопромышленные предприятия являются наиболее интенсивным источником загрязнения окружающей среды твердыми, жидкими и газообразными отходами. На долю горных отраслей промышленности приходится 70-80 % объема всех отходов.
Отходы минерально-сырьевого комплекса при складировании и захоронении необратимо воздействуют на все компоненты природной среды: воздух, почвы, поверхностные и подземные воды, а также горные породы. Характер такого воздействия определяется с одной стороны, технологией складирования и, с другой - особенностями геологических, инженерно-геологических,
гидрогеологических и геоэкологических условий районов размещения отходов. Это приводит к формированию техногенных массивов.
Складирование отходов производится по нескольким схемам (рис. 1):
I схема - поверхностное складирование, которое, в свою очередь, подразделяются на два способа:
• без устройства специальных конструкций, когда аккумуляция твер-
дых отходов проводится непосредственно на дневной поверхности (а);
• складирование производится в специальные накопители, для которых предусматривается строительство оградительных дамб (гидроотвалы, хвосто - и шламохранилища, золоотвалы) (б).
II схема - приповерхностный способ складирования (первые метры от поверхности) с устройством неглубоких котлованов, в некоторых случаях сопровождающееся строительством невысоких оградительных дамб.
III схема - глубокое захоронение промышленных токсичных отходов (десятки метров).
IV схема - глубинное захоронение радиоактивных отходов.
При захоронении промышленных отходов (III и IV тип накопителя) возникают многочисленные геоэкологические проблемы:
• интенсивное загрязнение подземных вод при захоронении отходов ниже зоны аэрации,
• преобразование пород под воздействием агрессивных промышленных стоков,
• развитие негативных геологических процессов (подтопление и заболачивание территории; набухание пород и снижения их прочности; газовы-
деление; переход пород в плывунное состояние и др.).
I схема
Промышленные
отходы
Н - первые метры от поверхности Ш схема ху схема
Промышленные Оградительные токсичн^іе^ дамбы
отходы
Н - десятки метров
среда, пригодная для захоронения промышленных токсичных отходов:
• каменная соль,
• плотные скальные породы,
• туфы, глинистые толщи,
• многолетнемерзлые породы.
Н - зависит от типа отходов:
• низкоактивные отходы могут быть локализованы в котлованах на глубине нескольких десятков метров.
• средне- и высокоактивные породы должны быть изолированы на глубине сотен - первых тысяч метров в шахтах или скважинах большого диаметра.
Рис. 1. Принципиальные схемы складирования и захоронения отходов добычи и переработки минерального сырья
Обычно для захоронения промышленных отходов (III и IV тип накопителя) выбирают территории, в разрезе которых прослеживаются относительно непроницаемые, достаточно прочные и устойчивые породы по отношению к воздействию агрессивных сред, например синие кембрийские глины.
Для оценки геоэкологической безопасности размещения и функционирования полигонов глубокого захоронения отходов, кроме особенностей структурно-тектонического стро-ения геологической среды, принципиальное значение приобретают свойства горных пород и их чувствительность к изменению природных условий.
В 60-х годах в связи с возрастающим загрязнением окружающей среды г. Ленинграда и Ленинградской области возникает проблема надежного и эффективного складирования высокоопасных отходов промышленных предприятий.
Решение по созданию полигона по захоронению промышленны отходов в синих кембрийских глинах (рис. 2), базировалось на предположении, что гли-
нистая порода является нетрещиноватой, имеющей низкую фильтрационную способность (коэффициент фильтрации составляет менее 10-4-10-8 м/сут), малую диффузионную проницаемость (коэффициент молекулярной диффузии Бм<10-7 м2/сут), высокую сорбционную способность и устойчива при техногенном воздействии. Однако проведенные в настоящее время исследования в СПГГИ (ТУ) доказывают, что синие глины являются трещиновато-блочной средой, имеющей относительно высокую про-ницаемость и уязвимость по отношению к воздействию техногенных факторов.
Тепловыделение отходов приводит к быстрому разогреву прилегающих пород. При температуре более 80 0С, начинается активное удаление сорбированной воды из глинистой пород, и соответственно термообезвоживание и термоусадка, способствующие появлению дополнительной трещиноватости при более высоких температурах удаление воды из кристаллической решетки.
18
16
14
12
10
б
Polygon border
Рис. 2. Геологический разрез по линии в 500 метрах от северной границы полигона «Красный бор»: 1 - кембрийские глины, 2 - моренные суглинки, 3 - супесчано-суглинистые озерно- ледниковые отложения (масштаб 1:10000)
- гидрогеохимическии ореол загрязнения
- атмохимический ореол загрязнения
- литохимический ореол загрязнения
Предполагалось, что это экспериментальное предприятие по обезвреживанию высокоопасных отходов просуществует, пять лет, а опыт его эксплуатации будет учтен при проектировании других подобных производств в нашей стране. Однако полигону «Красный Бор» не было создано какой-либо альтернативы, и он эксплуатируется до настоящего времени, то есть более 30 лет, имея весьма значительные недостатки, одним из которых является устаревшая технология переработки и захоронения отходов. Полигон в части обращения с отходами и их захоронением является по решению Комиссии по охране
Рис. 3. Карта распределения
ореолов загрязнения в районе расположения полигона «Красный Бор»
морской среды Балтийского моря (Хелком) горячей точкой.
В этой связи возникает необходимость оценки риска воздействия на природную среду полигона «Красный Бор», что позволяет минимизировать его негативное влияние путем целенаправленного выбора средозащитных мероприятий, разработки комплекса мероприятий по оздоровлению и рекультивации территорий, сокращая расходы на эксплуатацию хранилищ.
Проведение комплексной экологической экспертизы района техногенного воздействия полигона, а именно:
• бурения, опробования и химического анализа заскладированных отходов, подземных и поверхностных вод, атмосферного воздуха, почв, атмосферных осадков,
• лесопатологического обследования,
• лихеноиндикации (биоиндикация загрязнения по состоянию лишайников),
• снегометрической съемки,
позволило выявить спектр основных
загрязняющих компонентов, закономерности их распределение и аккумуляции в различных средах, установить структурные особенности формирования техногенных ореолов и потоков.
Рис. 4. Схема утилизации жидких отходов полигона «Красный Бор»: 1 - насосы, 2 - реактор, 3 -отстойник, 4 - флотационные машины, 5 - сорбционная колона, 6 - емкость для раствора FeCl3, 7 -емкость для коагулянта «синей» глины, 8 - емкость для раствора СаО, 9 - емкость для нафтеновой кислоты, 10 - емкости для FeCl3 и CaO
Ландшафтно-геохимические исследования показали значительное завышение проектного показателя защищенности природных вод района захоронения отходов (100 % защищенность) по сравнению с реальными значениями. Результатом техногенного преобразования компонентов окружающей среды является формирование атмохимического,
гидрогеохимического и литохимического ореолов загрязнений (рис. 3).
На основании проведенных исследований определены:
• экспоненциальная закономер-
ность распределения (1) концентраций тяжелых металлов и органических соединений в природных водах в зависи-
мости от природной и технической защищенности компонентов окружающей среды от загрязнения, формы нахождения загрязняющих компонентов в отходах, миграционной способности загрязнителей.
С' = С' * в~Е , (1)
мах
где С! - концентрация 1-го загрязняющего вещества, мг/л; С!мах - максимальная концентрация !-го компонента в истоке отводного канала, мг/л; е - основание натурального логарифма, ед.; г - расстояние от границы полигона, м; Е -
константа для !-го загрязняющего веще-1
ства, м .
• основные закономерности формирования атмо-, лито- и гидрохимических ореолов и потоков загрязнения в районе воздействия техногенного массива полигона «Красный Бор» в зависимости от уровня природной и технической защищенности компонентов природной среды;
• основные закономерности и критерии трансформации компонентов
1. Влияние горнопромышленного производства на геохимическое загрязнение прилегающих территорий.// Сборник научных трудов, Московский горный институт, выпуск 1 -М.: Недра, 1991, - 282 с.
2. Воронин Н.Н., Демидов В.Д., Черкасов А.Е. Применение процессов пенной флотоэкс-тракции для извлечения меди из растворов.// Цветные металлы, 1990, №8, - 100-105 с.
3. Дашко Р.Э. Особенности инженерногеологического анализа нижнекембрий-
природной среды в районе расположения полигона «Красный Бор».
Проведенные исследования подтверждают, что складирование и захоронение отходов добычи и переработки минерального сырья приводит к сложной экологической ситуации в районе их расположения.
В этой связи необходима разработка средозащитных мероприятий по снижению техногенной нагрузки на природную среду в зоне влияния предприятий горной промышленности.
Так, например, для полигона «Красный Бор» были разработаны природоохранные мероприятия на основе внедрения рациональной технологии утилизации жидких промышленных отходов (рис. 4), а также рекультивации отработанных карт на территории полигона.
Тем не менее, проведенные исследования доказывают, что необходимо промышленные отходы минеральносырьевого комплекса перерабатывать, а не складировать и захоранивать.
--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ских синих глин как основание сооружений.// Механика грунтов, основания и фундамента, Л., ЛИСИ, 1984.
4. Нижерадзе Т.Н. и др. Отчет обследования экологического состояния почвогрунтов, поверхностных и грунтовых вод в районе полигона «Красный Бор», Л., НПП «Экофи», 1991.
5. Пашкевич М.А. Техногенные массивы и их воздействие на окружающую среду. СПб, “Наука”, 2000, - 230 с.
— Коротко об авторах ------------------------------------------------------------
Плющ Л.В. - Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет).
