Хвостохранилище Салаирского химкомбината и город: опасное соседство.

Содержание:

I. Введение.  …………………………………………………………………3

II. Характеристика хвостохранилища. …………………………………… 4

1. История возникновения горно-рудного производства в Салаире. ….  4
2. Экскурсия в химическую лабораторию обогатительной фабрики...    4
3. Технологический процесс обогащения полиметаллических руд….     4
4. Что такое хвостохранилище.  ………………………………………...    5
5. Правила устройства хвостохранилищ.  ……………………………...    6
6. Соответствует ли хвостохранилище  правилам размещения?  …….    6
7. Химический состав хвостохранилища.  ……………………………...   7
8. Влияние на природу.  … ………………………………………………   8

а) Загрязнение почв.  …………………………………………………..   8

б) Загрязнение воздуха………………………………………………...   8

в) Загрязнение воды…………………………………………………....  9

г) Сокращение площади лесов………………………………………...  9

9. Влияние тяжёлых металлов на здоровье людей……………………...10
10.  Предложения по улучшению экологической ситуации, связанной с хвостохранилищем……………………………………………………..11

III. Заключение……………………………………………………………..13

IV. Источники информации. ……………………………………………...14

V. Приложение

Введение

Проблема: Несколько десятилетий рядом с городом существует хранилище отходов продуктов обогащения тяжёлых металлов.

 Гипотеза: Мы предполагаем, что такое соседство крайне негативно сказывается на природе и здоровье жителей нашего города.

Цель: Доказать опасность  близости хвостохранилища для  природы и здоровья жителей города.

Задачи: 1. Познакомиться с историей возникновения хвостохранилища.

2. Познакомиться с химическим составом «хвостов».

3. Выяснить влияние хвостохранилища на природу и здоровье человека.

Этапы работы: 1. Собрать материал о хвостохранилище: статьи ,фотографии, рассказы бывших работников обогатительной фабрики. Дополнить  данными экскурсий на хвостохранилище.

2. Побывать в химической лаборатории обогатительной фабрики, выяснить химический состав хвостов.

3.  Предложить вариант решения проблемы.

4. Написать работу и подготовить презентацию.

5. Выступить перед учащимися школы на школьной научно-практической конференции.

Предполагаемый итог работы: текстовая работа и презентация.

Что необходимо для работы: фотоаппарат, компьютер с выходом в Интернет, справочная литература.

Наша работа является продолжением проекта «Антропогенные ландшафты Салаира и его окрестностей», который выполняли ученики нашей школы несколько лет назад. Два летних сезона старшеклассники посещали хвостохранилище, фотографировали его и описывали. Наша работа использует эти материалы.

Характеристика хвостохранилища Салаирского химкомбината.

История возникновения горно-рудного производства в Салаире.      

  Наш Салаир богат полиметаллическими рудами. Ещё в 1782 году был заложен Салаирский рудник. С тех пор Салаир развивался, давая стране сначала серебро, потом золото. В 1914 году предпринята попытка использовать салаирские руды для извлечения из них цинка. В 1933 году пущена в эксплуатацию свинцово-цинковая обогатительная фабрика Салаирского рудника, одна из крупнейших в нашей стране. Фабрика выпускала свинцовый, цинковый и баритовый концентраты. [3] В последние годы обогатительная фабрика перешла на обогащение медной руды Каменушинского карьера.

 Экскурсия в химическую лабораторию обогатительной фабрики.

    На проходной обогатительной фабрики нам с дедушкой выдали разовый пропуск в химическую лабораторию. Нас встретила начальник химлаборатории Гостева Надежда Ивановна. Она провела нас  в свой кабинет и рассказала о процессе химического анализа концентратов и хвостов. Затем меня провели в комнаты, в которых проходит химический  анализ концентратов и их хвостов. (Приложения 14,15,16,17) Первым был аналитический зал №1. В этом зале находится оборудование: титровальный  стол (последний этап анализа на Cu) и      электронная печь для разложения пробы.  В аналитическом зале №2 находятся муфельные электронные печи и отработанные реактивы. Затем мы посетили весовые комнаты№1 и №2. В них находятся электронные весы  для взвешивания образцов до и после химического анализа.

     В химической лаборатории нам рассказали о технологических процессах обогащения руды, о химическом составе хвостов. А ещё привели пример, который объясняет, почему люди, работающие в химлабораториях обогатительной  фабрики, имеют право на досрочную пенсию. Ведь это производство считается опасным для здоровья.  

     Технологический процесс обогащения полиметаллических руд, рассказанный нам в химической лаборатории обогатительной фабрики.

Руда поступает на фабрику. (Приложение 3) Затем она дробится в дробилках, измельчается в мельницах и поступает на флотацию. На флотации с помощью реагентов измельченный продукт разделяется на концентрат и хвосты. Хвосты -  бедный по содержанию продукт. Раньше на фабрике выпускали свинцовый, цинковый и баритовый концентраты, а в последние годы – медный концентрат.

    Отделом технического контроля  (ОТК) с помощью пробоотборщиков берутся пробы концентратов и хвостов, хвосты направляются в хвостохранилище  по трубопроводам. Концентрат направляется потребителям.

     Затем эти пробы высушиваются, хорошо перемешиваются. Определённая часть этих проб отправляется в  химлабораторию  для определения точного содержания металла в концентратах и в хвостах.

     В химлаборатории пробы, полученные из ОТК, взвешиваются в весовой на электронных весах. Затем взвешенная проба направляется в аналитический зал №1, где с помощью реагентов и подогревания на электронной печи происходит выпаривание вредных примесей, которые вытягиваются с помощью вытяжных шкафов.  Отработанные реактивы утилизируются.[9]

Что такое хвостохранилище.

    Отвалы для хранения отходов обогащения руды официально называются хвостохранилищами,  или проще – «хвостами». Этим «хвостам» и посвящена наша работа.

   Хвостохранилище – гидротехническое сооружение для приёма и хранения отходов обогащения полезных ископаемых (хвостов). В хвостохранилище происходит постепенное оседание твёрдой фазы хвостов, иногда с помощью специально добавленных реагентов. (Приложение 2) Хвостохранилище Салаирского химкомбината – это огромная площадь баритового песка, окружённая дамбами и водоёмом. При  въезде в Салаир оно сразу бросается в глаза: безжизненное и зловещее пятно на склоне холма, нависающее над городом. (Приложение 1) Местные жители к нему привыкли, почти не замечают. Было время, когда в детские песочницы привозили не жёлтый речной песок, а серый баритовый: ближе и дешевле! На пески  хвостов и к тёплому водоёму наведывались в детстве несколько поколений салаирцев. А ведь баритовые пески  опасны.

    У обогатительной фабрики за время её работы было 3 хвостохранилища: Талмовские пески и Дюков Лог уже недействующие, а современное Салагаевское работает и заполняется. Расположено это хвостохранилище к югу от города на склоне горы в Салагаевском Логу. Это два лога, заполненных хвостами обогатительных фабрик.  С 1975 года там складируют отходы не только свинцово-цинковой обогатительной фабрики, но золотоизвлекательной фабрики (ЗИФ). Каждый год  до 1992 года в Салагаевский Лог поступало около 1,1 млн. тонн отходов. В последующие годы нестабильная работа Салаирского ГОКа не позволяет достоверно оценивать количество поступающих с фабрики хвостов.  [2]  Есть данные, что в нём хранится более 30 млн. тонн отходов. [1] С двух сторон хвостохранилища протекают ручьи Водопадный и Берёзовый. Через них происходит сброс воды в реку Малая Талмовая, которая протекает к северу от хвостохранилища. Южное побережье хвостохранилища выглядит как озеро, здесь активно развиваются живые организмы: растения, планктон, рыба.  [2]  Хвостохранилище – это техногенное озеро. (Приложение 8)

Правила устройства хвостохранилищ.

    При подготовке работы мы знакомились с хвостохранилищами различных горно-обогатительных комбинатов России, СНГ и стран дальнего зарубежья и выяснили, что есть правила устройства хвостохранилищ.  Хвостохранилище должно располагаться на значительном расстоянии от обогатительной фабрики, а тем более от города. В некоторых источниках называется цифра:  от 3 до 12 километров.

     Вторым важным условием является расположение хвостохранилища  в понижениях рельефа: котловинах, ущельях, распадках.

    Из хвостов намывается дамба, которой огораживается хвостохранилище. (Приложения 4,5,7,9)  Стенки хвостохранилища дополнительно укрепляются до того, как начнётся заполнение водно-песчаной смесью. При отстаивании идёт разделение на осадочную твёрдую фазу хвостов и воду.

    Вода должна вторично использоваться обогатительной фабрикой или очищаться и сбрасываться в стоки. При создании хвостохранилищ должна учитываться роза ветров. [12]

 Соответствует ли Салаирское хвостохранилище этим правилам?

     К сожалению, нет. Расположено оно почти рядом с обогатительной фабрикой: северный край хвостов отстоит едва на полкилометра от плотины фабрики.

      Ещё одно грубое нарушение правил: гидротехническое сооружение находится не в понижении рельефа, а почти на вершине холма. На склонах этого холма живут люди. Сейчас жилых домов немного, а раньше это был населённый район.

     Хвостохранилище расположено к югу от города. А в розе ветров Салаира  преобладают западные, юго-западные и южные ветры. Поэтому в ветреную сухую погоду пыль с хвостов летит на город,  покрывая серым слоем дома и огороды.

    Вода, с которой хвосты поступают в хранилище, отстаиваясь в пруду, стекает со склонов в реку. Из хранилища Салагаевский Лог вода через обычную инженерную систему попадает в колодцы-отстойники, а из них двумя дренажными ручьями сбрасывается в реку. Иных очистных сооружений здесь нет.

    Наблюдаются серьёзные нарушения по трём пунктам: направление, расстояние и высота. Получается, что и без того опасный объект, содержащий тяжёлые металлы, и расположен опасно.

     На наши вопросы о таких нарушениях работники фабрики отвечали, что все претензии надо предъявлять не к ним, а к проектировщикам хвостохранилища: в далёкие 30-е годы главной задачей являлся выпуск металла, а не вопросы безопасности  природы и населения.

Химический состав хвостохранилища.

    Как уже говорилось, на Салаирском ГОКе добывают и перерабатывают полиметаллические руды. Слово «поли» означает «много». В руде содержится много металлов. Главные - свинец и цинк. Есть серебро, золото, барит, медь, железо. Содержатся заметные количества кадмия, кобальта, мышьяка, селена. На обогатительной фабрике извлекались только свинец, цинк, барит и золото. Значит, в хвостах сейчас содержится химических веществ  больше, чем извлечено. Здесь присутствуют тяжёлые металлы, которые  отрицательно влияют на здоровье людей.

    В составе хвостохранилища Салагаевский Лог присутствуют такие минералы: пирит, сфалерит, галенит, блёклая руда, халькопирит, кварц, барит, кальцит и другие (Приложение 18). В твёрдом веществе хвостохранилища содержатся следующие металлы: цинк, свинец, медь, железо и кадмий. (Приложение 19)[12, 7].

    На этапе флотации свинцово-цинковых руд применяют реагенты. В производстве были задействованы медный купорос и кальцинированная сода, соединения мышьяка и ртути. Одним из реагентов являются цианиды. В первые годы развития цианового процесса применяли исключительно цианистый калий, позднее стали применять цианистый натрий благодаря более высокому содержанию в нем циана. В настоящее же время применяют продукт, состоящий главным образом, из цианистого кальция.[2,11] Значит, в хвостохранилище присутствуют и эти крайне ядовитые соединения.

Влияние Салаирского хвостохранилища на природу.

Старые хвостохранилища часто становятся источником экологической опасности. Салагаевскому хвостохранилищу уже несколько десятилетий. Оно не может быть безопасным. Тяжёлые металлы загрязняют воздух, подземные воды и воды реки Малой Талмовой, почву. Рассмотрим подробнее эти виды загрязнений.

Загрязнение почв

    Основной элемент, загрязняющий окружающие почвы – Zn. Содержание цинка на всей территории около хвостохранилища превышает ПДК (предельно допустимую концентрацию) для почв. Среднее содержание Pb превышает ПДК почти в 5 раз. Содержание Cu и Cd колеблется на уровне ПДК. Тяжёлые металлы накапливаются в растениях и таким путём попадают в организм человека. Мы узнали, что много тяжёлых металлов попадает в организм человека через молоко. В районе фабрики располагаются дома частного сектора, некоторые хозяева держат коров: оказывается, это дополнительный источник поступления тяжёлых металлов в организм человека.

 Загрязнение воздуха.

     Салаирцы знают, что во время сильных ветров лучше не находиться рядом с хвостами: песок поднимается в воздух и переносится на окружающий лес и дома, он не даёт дышать, скрипит на зубах, оседает на предметах. Издали эта баритовая пыль выглядит как сплошная серая стена.  (Приложение 10)

    Верхние 10 см почвы наиболее подвержены пылевому сносу. В настоящее время на прилегающую к хвостохранилищу  территорию выносится более 3000 тонн пыли в год. В 2015 году прогнозируется более3800 тонн. В результате пылевого сноса тяжёлые металлы распределяются  по территории.    На расстоянии 5 км количество сносимого вещества не регистрируется, концентрация металлов сильно уменьшается.

    Ветровое загрязнение пылевыми наносами значительно по масштабам.[2] Салаирский химкомбинат сейчас на грани закрытия. Если он перестанет существовать, то перестанут работать службы, поддерживающие хвостохранилище. Это значит, что  туда перестанет поступать вода, искусственный водоём постепенно иссякнет и хвостохранилище пересохнет. И тогда даже малейший ветер будет разносить баритовые пески по окружающей местности.

 Загрязнение воды.

  Хвосты поступают в хранилище вместе с водой. После этого вода просачивается в грунтовые воды и  через ручьи Водопадный и Берёзовый стекает по склону в реку Малая Талмовая.  Превышение содержания металлов Zn, Pb, Cu, Cd в воде гидроотвала в среднем превышает фоновое в 30 раз. Зная скорость течения ручьёв Водопадного и Берёзового, можно рассчитать вынос металлов из хвостохранилища в реку Малая Талмовая. Он составляет 4000 кг Zn, 20кг Pb, 70 кг Cu, 10 кг Cd  для двух ручьёв. Приведённые данные говорят о высокой загрязнённости реки Малой Талмовой металлами [2].

 ПДК для питьевых вод превышены в 2 раза и более по Zn (по всему течению ручьёв) и приблизительно в 2 раза по Cd в устье Берёзового. [1]  Во время таяния снега  и сильных дождей количество загрязнённых тяжёлыми металлами вод  увеличивается. Таким образом, наша маленькая река вносит ощутимый вклад в загрязнение Бачата, Ини и Оби. Опасные соединения попадают не только в воду, они накапливаются и в донных отложениях реки. У реки Талмовой дно сильно заиленное.

Сокращение площади лесов.

     С годами площадь хвостохранилища увеличивается, поэтому приходится вырубать окружающий лес. По границам хвостохранилища повсеместно – выкорчеванные деревья.  ( Приложение 11)

     Неоспоримо, что в результате соседства с карьерами, отвалами, обогатительной фабрикой и хвостохранилищем в городе сложилась опасная экологическая обстановка. Эта опасность подтверждается ещё и тем, что в свободном  доступе нет данных о содержании свинца, цинка, других тяжёлых металлов в воде, воздухе и почве города. В химической лаборатории обогатительной фабрики нам не смогли (или не захотели) дать такие сведения.

 Влияние тяжёлых металлов на здоровье человека.        

    Среди многочисленных загрязнителей природной среды тяжелые металлы считаются самыми опасными - к ним условно относят химические элементы с атомной массой свыше 50, обладающие свойствами металлов или металлоидов. Тяжёлые металлы, которые встречаются в нашей местности, в том числе в составе твёрдого вещества хвостохранилища, способны вызвать у человека серьёзные заболевания. Научные и медицинские исследования, доказывающие зависимость состояния здоровья жителей Салаира, нам неизвестны. Поэтому мы приводим возможные последствия действия металлов на здоровье. Может, эта информация сможет в какой-то мере  прояснить ситуацию с ухудшением здоровья жителей города, в том числе детей.

Соединения цинка.         У работников цинкового производства преобладают явно выраженные атрофические катары верхних дыхательных путей. В процессе хронического воздействия пыли цинка отмечаются желудочно-кишечные расстройства и анемия. Рабочие обычно жалуются на раздражительность, бессонницу, снижение памяти, потливость по ночам, шум в ушах и снижение слуха. Рентгенограммы показывают усиление легочного рисунка, наблюдается эмфизема, начальные признаки пневмосклероза. Повышена заболеваемость верхних дыхательных путей, а также распространен кариес зубов. При попадании на кожу соединений этого металла возникают экзема и дерматит. [8]

Соединения свинца. Свинец является ядом, действующим на все живое и вызывающим изменения особенно в нервной системе, крови и сосудах.    Наряду со многими тяжелыми металлами свинец блокирует работу ферментов. При этом наступает поражение почек, печени, нервной системы, мозга.  Дети более чувствительны к свинцу. Свинец отрицательно влияет  на здоровье детей. Результаты ряда крупных международных и национальных проектов подтвердили, что при увеличении концентрации свинца в крови ребенка с 10 до 20 мкг/дл происходит снижение коэффициента умственного развития (IQ). Влияние свинца проявляется также в изменениях двигательной активности, координации движений, времени зрительно - и слухомоторной реакции, слухового восприятия и памяти. Эти изменения у ребенка возможны и в более старшем возрасте, что выражается в трудностях обучения и поступления в высшие учебные заведения.

    Загрязнение окружающей среды свинцом оказывает влияние на состояние здоровья новорожденных, они рождаются ослабленными. [7]

Мышьяк -  ядовитое вещество. Хронические отравления человека сопровождаются желудочно-кишечными расстройствами. Характеризуется поражением слизистых оболочек и кожи, слезотечением, светобоязнью. Случается отек век, конъюнктивит, сухость в носу и зеве, насморк. Отравившиеся соединениями мышьяка страдают стоматитом, ларингитом, трахеитом, бронхитом. Часто поражение нервной системы: снижение работоспособности, нарушение мышления, запоминания и речи, головные боли. При этом возможны депрессия, галлюцинации, раздражительность. Нередки дегенеративные изменения во внутренних органах, в особенности в печени, почках и сердце.

    Барий вызывает  мышечную слабость, спазмы и боли в брюшной области. [6]      Избыток меди в различных тканях приводит к тяжелым и часто необратимым заболеваниям. Повышенное содержание соединений меди в организме весьма токсично для человека, оно приводит к функциональным расстройствам нервной системы (ухудшению памяти, депрессии, бессоннице). Воздействие пыли и окиси меди может приводить к слезотечению, раздражению конъюнктивы и слизистых оболочек, чиханию, жжению в зеве, головной боли, слабости, болям в мышцах, желудочно-кишечным расстройствам.     Нарушается функция печени и почек.  Появляются  аллергодерматозы. Увеличивается  риск развития атеросклероза.[5]

    Предложения по улучшению экологической  ситуации, связанной с Салаирским хвостохранилищем.

   Сейчас часть баритовых песков из хвостохранилища используется  лишь в строительстве. Накопленные технологические отходы являются потенциальным крупнотоннажным сырьём. В такой ситуации хвостохранилища  могут стать «вторичным месторождением». Это наш «золотой запас» на «лучшие времена».

На основе применения новых технологий и оборудования разработка хвостов становится экономически выгодным производством. В мире существуют технологии извлечения металлов из хвостов. В некоторых развитых странах такие работы проводятся уже давно. Если бы подобные работы проводились у нас, это позволило  бы перейти к безотходным технологиям, улучшило экологическую ситуацию.

     Жители города  рассказывают, что в 80- 90 годы Салаирскому ГОКу поступали предложения от зарубежных стран о продаже хвостохранилища. Обещали полностью вывезти хвосты и рекультивировать территорию, находившуюся под ними. Российская сторона отказалась от этого предложения.

          Вовлечение в хозяйственный оборот хвостохранилищ  позволит решить важные проблемы минерально-сырьевого комплекса и улучшить экологическую ситуацию. Оно обеспечит сокращение расходов на поиски и разведку новых месторождений. Оно улучшит условий труда, так как техногенные месторождения расположены на поверхности Земли в отличие от все более глубокозалегающих обычных коренных месторождений полезных ископаемых. Оно высвободит  занимаемые хвостами земли и обеспечит их рекультивацию, ликвидирует источники загрязнения окружающей среды.[4]

     В хвостохранилище находится много ценных химических веществ. Но при современном состоянии экономики в России и Салаире извлекать их пока невозможно. Дорогостоящие проекты по рекультивации неприменимы в России в ближайшем будущем. Необходимо засыпать дно таких гидроотвалов мелкоизмельчённым известняком. Он осадит и закрепит металлы. Сокращение ветровой эрозии с осушённых частей водохранилищ требует покрытия их крупнокусковым материалом. Водные растения, особенно рогоз и водный гиацинт могут аккумулировать металлы, извлекая их из донных осадков. Эти растения накапливают в основном свинец, цинк и кадмий. Водоросли тоже активно поглощают цинк, свинец, кадмий и медь [2].  Для уменьшения содержания тяжёлых металлов почвы необходимо известковать, удобрять и перекапывать на достаточную глубину, чтобы вынести на поверхность металлы. Техногенные озёра в любом случае должны быть закрыты от населения и не использоваться. Детям нужно рассказывать о вредном влиянии продуктов хвостохранилища.

Заключение

    Закончив свою работу, мы можем сказать, что выполнили  задачи и добились поставленной цели: доказали опасность соседства города с хвостохранилищем. Не всё, что задумывали в этой работе, получилось. Это произошло и потому, что градообразующее предприятие Салаирский ГОК находится на грани закрытия. Ответственным работникам, которые могли бы  многое рассказать о хвостохранилище, просто не до разговоров с нами. Если бы мы начали работу заново, то обязательно постарались сначала встретиться с экологом горно-обогатительного комбината.

    Информацию о вредном влиянии тяжёлых металлов находили в интернете. А можно было бы встретиться с врачами-терапевтами Салаирской поликлиники и узнать настоящую картину заболеваемости в городе.  

    Работая  над проектом, мы многое узнали. Например, о том, что в городе есть три хвостохранилища,  а не одно. О том, что хвостохранилище называется Салагаевский Лог. О том, что наши хвосты изучались учёными Сибирского Отделения Российской Академии Наук. Очень интересно было посещение химической лаборатории.

    Наша работа – вклад в сборник материалов «География Салаира», над которым работают учащиеся нашей школы уже не первый год.

Источники информации:

1. И. А. Варварюк,  Соотношение форм миграции тяжёлых металлов в районе дренажной разгрузки Салагаевского хвостохранилища (г. Салаир, Кемеровская область)

Новосибирский государственный университет

2. Бортникова С.Б., Гаськова О.Л., Айриянц А.А. «Техногенные озёра: формирование, развитие и влияние на окружающую среду», изд-во СО РАН, 2003, www.rfbr.ru  - портал Российского фонда фундаментальных исследований;
3. М.Е. Сорокин, Салаир, Кемеровское книжное издательство, 1984
4. М.А.Комаров, В.А.Алискеров, В.И.Кусевич, В.Л.Заверткин, Минеральные ресурсы России. Экономика и управление, 4-2007 – о вторичном использовании хвостов в хвостохранилища.
5. http://www.school2.kubannet.ru/Cu.htm ,  http://bot52.ru/cu.htm - о влиянии тяжёлых металлов на здоровье человека;
6. http://protown.ru/information/hide/5546.html о влиянии бария на здоровье людей;
7. http://svinec-listy.ru/informatsiya/vozdeystvie_svintsa_na_organizm_cheloveka.html о влиянии свинца на здоровье человека;
8. http://www.school2.kubannet.ru/cink.htm#Избыток – о влиянии цинка на здоровье человека;
9. Беседа с Гостевой Н.И. , заведующей химической лабораторией обогатительной фабрики Салаирского химкомбината;
10. Беседа с Пашковским А., бывшим геологом Салаирского ГОКа;
11. Беседа с Губаревой Г.Г., бывшим мастером флотационного участка Салаирской свинцово-цинковой обогатительной фабрики;
12. http://otvet.mail.ru/question/13928911/ о хвостохранилищах;
13. http://www.km.ru/referats/8F959FE996EA40AA881E88803F2CD962 о составе полиметаллических руд и степени их экологической опасности;

14. Фотографии  Городнова Романа, Ожогина Евгения, Чепаиновой Натальи, Фетисовой Дианы.