Инженерно-экологические изыскания хвостохранилищ

Бойчук А.Ю., главный специалист по экологии, отдел инженерных изысканий АО "Иргиредмет"

Хвостохранилища являются источником опасности для окружающей среды и здоровья человека. Чтобы оценить состояние и спрогнозировать возможное воздействие такого объекта, проводятся специальные инженерно-экологические изыскания. Результаты исследований позволяют судить о состоянии подземных и поверхностных вод, донных отложений, грунтов, растительного и животного мира, радиационном фоне.

Понятие и типы хвостохранилищ

Хвостохранилище – это комплекс специальных сооружений и оборудования для хранения или захоронения радиоактивных, токсичных и других отвальных отходов обогащения полезных ископаемых, или хвостов, на горнодобывающих предприятиях.

Хвосты относятся к категории техногенных отходов, сформированы из веществ, не встречающихся в земной коре, или с примесью таковых, и представляют собой пульпу из твердой и жидкой фаз.

По расположению на местности различают два основных типа хвостохранилищ: равнинное и овражно-балочное.

Равнинное хвостохранилище (рис. 1) имеет возвышающуюся над общим уровнем прилегающей местности дамбу, ограждающую чашу со всех сторон или по большей части периметра (в зависимости от орографических особенностей района).

Рисунок 1. Равнинное хвостохранилище

Овражно-балочное хвостохранилище (рис. 2) расположено в естественной форме рельефа (овраге, балке). Его дамба не возвышается над общим уровнем окружающей местности и ограждает чащу только с одной стороны – в пониженной части.

Рисунок 2. Овражно-балочное хвостохранилище

Воздействие хвостохранилищ на окружающую среду

Горнопромышленное производство оказывает комплексное негативное воздействие на окружающую среду. Особую опасность для экологии и здоровья человека представляют отходы хвостохранилищ. Их рассматривают с двух позиций:

• как техногенные месторождения, содержащие основные металлы и попутные ценные компоненты в повышенных концентрациях;
• как источник угрозы загрязнения окружающей среды токсичными элементами, поскольку в пределах природно-горнопромышленной техногенной системы могут накапливаться такие металлы, как Pb, Zn, Cd, As, Bi, Hg, Sn, Cr, Mo, Cu, Mn и др.

Открытые хвостохранилища являются активным и длительным источником химического загрязнения почв, поверхностных и грунтовых вод на огромной территории.

Элементы в складированных отходах могут просачиваться и выноситься из техногенной системы с дренажными, шламовыми и поровыми водами в поверхностные и грунтовые воды и загрязнять их, изменяя геохимический фон района.

Особую опасность для почвенных вод, атмосферы и компонентов окружающей среды представляют старые хвостохранилища, построенные без учета фильтрации и других аспектов.

Основные факторы экологического риска в связи с деятельностью хвостохранилищ:

• наличие загрязняющих и токсичных элементов в отходах (газообразных, жидких, твердых);
• высокая отходоемкость предприятия, превышение экологического потенциала природных систем;
• биоклиматические и орографические условия функционирования предприятия, экологическая емкость (мера максимального техногенного воздействия);
• степень износа оборудования, влияющая на вероятность возникновения аварий на горнодобывающем предприятии;
• количество населения, проживающего вблизи горнодобывающего предприятия;
• степень освоенности территории;
• отсутствие комплекса природоохранных мероприятий, например по обеспечению надежности технологических цепочек, оперативности горно-экологического мониторинга, предотвращению аварий.

Методы исследования хвостохранилищ при выполнении ИЭИ

Согласно Федеральному закону № 384-ФЗ "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений" и Градостроительному кодексу РФ, обязательным условием при строительстве предприятия является проведение инженерно-экологических изысканий (ИЭИ). Их цель – оценить современное состояние и спрогнозировать возможное воздействие хвостохранилища на окружающую среду. Результаты изысканий становятся исходным материалом для проектирования.

Рекогносцировочное обследование

Рекогносцировочное обследование и маршрутные наблюдения выполняются согласно СП 11-102-97 "Инженерноэкологические изыскания для строительства". Особое внимание уделяется:

• проявлению на участке и прилегающей территории неблагоприятных природных процессов (дефляции, суффозии, эоловой аккумуляции и др.) и участкам с существенной техногенной нарушенностью естественных ландшафтов;
• редким и особо охраняемымвидам растений и животных (при их наличии).

Геоэкологическое опробование

Отбор проб подземных вод осуществляется в соответствии с ГОСТ 17.1.5.04-81 "Охрана природы. Гидросфера. Приборы и устройства для отбора, первичной обработки и хранения проб природных вод. Общие технические условия" при вскрытии водоносных горизонтов буровыми скважинами. Исследования проводятся на следующие показатели:

• запах при 20 и 60 ºС, цветность, мутность;
• водородный показатель (рН),общую жесткость, общую минерализацию (сухой остаток);
• биологическое потребление кислорода (БПК5), химическое потребление кислорода (ХПК), перманганатную окисляемость;
• концентрацию аммонийного азота, нитратов, нитритов, фосфатов;
• концентрацию анионных синтетических поверхностно-активных веществ (СПАВ), нефтепродуктов, фенолов;
• концентрацию железа, марганца, тяжелых металлов (меди, свинца, ртути, кадмия, цинка, никеля), мышьяка, сероводорода, сульфатов, хлоридов.

Отбор проб поверхностных вод осуществляется в соответствии с ГОСТ 31861-2012 "Вода. Общие требования к отбору проб" и ГОСТ 17.1.5.05-85 "Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб поверхностных и морских вод, льда и атмосферных осадков". Исследования проводятся с учетом требований нормативных документов, регламентирующих ИЭИ, в основном СП 11-102-97, на следующие показатели:

• запах при 20 и 60 ºС, цветность, мутность;
• водородный показатель (рН), общую жесткость, общую минерализацию (сухой остаток);
• БПК5, ХПК, перманганатную окисляемость;
• концентрацию взвешенных веществ, растворенного кислорода, сульфидов, сульфат-иона, хлорид-иона, гидрокарбонат-иона;
• концентрацию аммонийного азота, нитратов, нитритов, фосфатов;
• концентрацию СПАВ, нефтепродуктов, фенолов;
• концентрацию железа, марганца, тяжелых металлов (меди, свинца, ртути, кадмия, цинка, никеля, хрома), мышьяка, фтора, хлоридов, калия, натрия, кальция, магния.

Опробование донных отложений выполняется по ПНД Ф 12.1:2:2.2:2.3:3.2-03 "Методические рекомендации. Отбор проб почв, грунтов, донных отложений, илов, осадков сточных вод, шламов промышленных сточных вод, отходов производства и потребления" в местах отбора проб поверхностной воды. Исследования проводятся на следующие показатели:

• концентрацию железа, марганца, мышьяка, тяжелых металлов (меди, свинца, ртути, кадмия, цинка, никеля, хрома);
• концентрацию нефтепродуктов,бенз(а)пирена;
• водородный показатель (рН) солевой вытяжки.

Отбор проб почв/грунтов выполняется в соответствии с существующими нормативами: ГОСТ 17.4.3.01-2017 "Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб", ГОСТ 17.4.4.02-2017 "Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа", ГОСТ 58595-2019 "Почвы. Отбор проб", СП 11-102-97. Исследования проводятся на следующие показатели:

• концентрацию тяжелых металлов (меди, свинца, ртути, кадмия, цинка, никеля, мышьяка);
• концентрацию бенз(а)пирена, нефтепродуктов, фенолов, полихлорированных бифенилов, цианидов;
• водородный показатель (рН) солевой вытяжки.

Радиационные обследования

Радиационно-экологические исследования включают:

• оценку радиационного гамма-фона на участке изысканий (определение мощности эквивалентной дозы внешнего гамма-излучения);
• гамма-спектрометрический анализ проб грунтов с участка на содержание в них естественных радионуклидов.

ИЭИ хвостохранилища ЗИФ на участке "Нерундинское"

В качестве актуального примера проведения инженерно-экологических изысканий выбрано хвостохранилище золотоизвлекательной фабрики (ЗИФ) на участке "Нерундинское" (рис. 3). Специалисты АО "Иргиредмет" выполняли работы на объекте в мае – июле 2024 года.

Рисунок 3. Хвостохранилище ЗИФ на участке "Нерундинское": северная часть

Ввиду значительной удаленности ЗИФ – до ближайшего населенного пункта более 100 км – основные исследования были направлены на изучение влияния производственного объекта на окружающую среду, главным образом на поверхностные и подземные воды, донные отложения, грунты, растительность и животный мир.

Для определения степени загрязнения хвостохранилища произведен отбор жидкой и твердой фракций. В соответствии с СанПиН 1.2.3685-21 "Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания" в производственной воде обнаружены превышения предельно допустимой концентрации (ПДК), связанные с антропогенным воздействием – деятельностью фабрики.

Превышение по мышьяку составило 19 ПДК, никелю – 48 ПДК, железу – 62 ПДК, меди – 1,66 ПДК, нефтепродуктам – 2,15 ПДК. В твердой фракции (пульпе) превышений не обнаружено.

Для подтверждения отсутствия переноса загрязняющих веществ из хвостохранилища выполнено опробование подземных и поверхностных вод и донных отложений р. Нерунды, а также грунтов по периметру объекта.

Подземные воды

Согласно СанПиН 1.2.3685-21, в отобранных пробах подземных вод на участке изысканий не выявлено превышений ПДК по всем определяемым химическим веществам, кроме железа, имеющего естественное происхождение.

По критериям оценки, изложенным в СП 502.1325800.2021 "Инженерно-экологические изыскания для строительства. Общие правила производства работ", уровень загрязнения подземных вод в зоне влияния объекта относительно удовлетворительный. Загрязнения подземных вод загрязнителями из хвостохранилища не выявлено.

Грунтовые воды можно отнести к III категории защищенности по методике В.М. Гольдберга – условно защищенные. Эти выводы подтверждаются данными лабораторных исследований.

Поверхностные воды и донные отложения

Результаты лабораторных исследований показали, что пробы из р. Нерунды по всем исследуемым показателям соответствуют требованиям СанПиН 1.2.3685-21 и нормативам качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, изложенным в Приказе Министерства сельского хозяйства РФ от 13 декабря 2016 года № 552.

Индекс загрязненности воды (ИЗВ) рассчитывается по следующей формуле:

ИЗВ = ∑(С_i/ПДК_i)/6

Для р. Нерунды ИЗВ составил 0,66, то есть вода соответствует II классу качества по СП 502.1325800.2021.

Из расчета ИЗВ видно, что антропогенная нагрузка от действующей ЗИФ не оказывает значительного воздействия на естественные поверхностные воды р. Нерунды.

В пробах донных отложений превышений ПДК не обнаружено.

Исследование грунтов

Результаты лабораторных исследований показали отсутствие превышений ПДК в грунтах в пределах хвостохранилища

Для определения степени химического загрязнения почв/грунтов используется суммарный показатель химического загрязнения (Z_с):

Z_c =K_c1+...+K_ci+...+K_cn–(n–1),

где n – число определяемых компонентов, К_сi – коэффициент концентрации i-го загрязняющего компонента, равный кратности превышения содержания данного компонента над фоновым значением.

Суммарный показатель химического загрязнения грунтов в пределах хвостохранилища находится в диапазоне 1,45–6,53, что по СП 502.1325800.2021 соответствует допустимой категории.

Растительный и животный мир

Территория ЗИФ спланирована, древесная-кустарниковая растительность отсутствует. По периметру площадки отмечены участки, вторично заросшие рудеральными (сорными) видами травянистой, кустарниковой растительности и порослью лиственницы.

Ввиду сильного антропогенного влияния на территории изысканий выявлены только синантропные (связанные с человеческой деятельностью) виды животных: воробей, ворона.

Во время маршрутного наблюдения на прилегающей территории замечены бурундук сибирский, следы мелких млекопитающих и жизненных отправлений лисы обыкновенной. Признаки миграции животных отсутствуют.

Охраняемые, редкие и эндемичные виды растений и животных, занесенные в красные книги Республики Бурятия и Российской Федерации, на территории изысканий не встречаются.

Радиационные обследования

Результаты замеров свидетельствуют о нормальной радиационной обстановке и естественном гамма-фоне. Его величина варьируется от 0,17 до 0,21 мкЗв/ч и не превышает предельно допустимый уровень – 0,3 мкЗв/ч. Локальных источников ионизирующего излучения не обнаружено.

Мощность эффективной дозы гамма-излучения соответствует требованиям СанПиН 2.6.1.2523-09 "Нормы радиационной безопасности" и СП 2.6.1.2612-10 "Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности".

Эффективная удельная активность естественных радионуклидов во всех пробах составляет менее 370 Бк/кг. Согласно СанПиН 2.6.1.2523-09, это позволяет отнести их к материалам I класса опасности, используемым в строительстве без ограничений.

Заключение

По результатам исследования окружающей среды на участке "Нерундинское" можно заключить, что влияние производственного объекта на экологическую ситуацию допустимое. Это говорит о соблюдении природоохранных норм на предприятии и дает возможность для последующей реконструкции хвостохранилища.

Инженерно-экологические изыскания являются важной частью исследования воздействия на окружающую среду. Выводы, сделанные на основании выполненных работ, используются в проектировании для минимизации экологических последствий при эксплуатации, реконструкции или строительстве хвостохранилищ.

"ЗОЛОТОДОБЫЧА" № 8 (309), АВГУСТ 2024 ГОДА

 © АО "Иргиредмет", 2024