Оценка формирования загрязнений подземных вод
Степень загрязнения подземных вод определяется их защищенностью от проникновения загрязняющих веществ с поверхности. Последняя, в свою очередь, зависит от многих факторов, которые можно разделить на три основных группы – природные, техногенные и физико-химические.
К природным факторам относятся: наличие в разрезе пород зоны аэрации слабопроницаемых отложений; глубина залегания подземных вод; литология и фильтрационные свойства пород, перекрывающих подземные воды.
Техногенные факторы определяются условиями нахождения загрязняющих веществ на поверхности земли и характером проникновения загрязняющих веществ в подземные воды.
К физико-химическим факторам относятся специфические свойства загрязняющих веществ, их миграционная способность, сорбируемость, химическая стойкость или время распада, взаимодействие загрязняющих веществ с породами и подземными водами.
Кроме того, защищенность подземных вод зависит от объемов сброса загрязняющих веществ, т.к. водоносный горизонт может оказаться в большей степени защищенным по отношению к эпизодическим и небольшим по количеству сбросам загрязняющих веществ на поверхность земли.
Условия формирования загрязнения подземных вод на участке хвостохранилища КГРК можно охарактеризовать следующими данными.
Природные факторы. Климат района умеренно континентальный с высокими летними, умеренными зимними температурами и небольшим количеством атмосферных осадков (среднегодовое количество – 380 мм). Наибольшее количество их выпадает в виде дождя и приходится на весну и осень, минимальное – на август и сентябрь. Атмосферные осадки и талые воды инфильтруются в рыхлообмолочный материал. На инфильтрацию расходуется до 46% (2,8 м3/с). Подземные воды под хвостохранилищем – трещиногрунтовые и трещиножильные – безнапорные, вскрыты на глубинах (мощность зоны аэрации) 45-80 м, образуют системы бассейнов, соответствующих площадям поверхностных водосборов, с интенсивным водообменом, гидравлически взаимосвязаны. Зеркало подземных вод в сглаженном виде повторяет поверхность современного рельефа.
Уклон подземного потока 0,002-0,003 в северном направлении в сторону основных водозаборов г.Кара-Балта и ближайших сел. В естественных условиях минерализация подземных вод изменяется в пределах 0,1÷0,3 г/л, воды преимущественно гидрокарбонатные кальциевые.
Коэффициенты фильтрации гравийно-галечных отложений в районе ХВХ меняются в зависимости от мощности и состава заполнителя от 30 до 230 м/сут (при среднем 80-100 м/сут). С поверхности земли водоносный горизонт защищен слабо, покровные суглинки не превышают 1 метра, что способствует интенсивному проникновению загрязняющих веществ хвостовой пульпы в почвогрунты и далее – в подземные воды.
Техногенные факторы. Отходами производств КГРК, которые складируются на хвостохранилище, являются жидкая хвостовая пульпа, состоящая из песков, илов, технологических растворов и воды, используемой для транспортировки этого материала по пульпопроводу. Пульповый раствор содержит от 0,1 до 15 мг/л, а отработанная хвостовая порода после выщелачивания от 160 до 260 мг/кг U238. Концентрация урана в отходах зависит от поставляемого на переработку сырья, метода выщелачивания (кислотного или щелочного), эффективности технологии выделения урана. Природные и техногенные растворы взаиморастворимы.
В состав перерабатываемых на заводе руд входят: SiO2
(56-74%), Al2O3
(11-14,7%), Fe2O3
(1,3-4,6%), СaO (4,3%), MgO (2,7%), MnO (2,3%) и другие компоненты. Кроме того, руды содержат твердые (коротко- и долгоживущие) и газообразные радиоактивные элементы.
При переработке руд используются следующие реагенты: азотная и серная кислоты, пиролюзит, аммиак, известь и др. Объем использования вышеперечисленных реагентов, особенно в период 1970-1980 г.г., был наибольшим за весь период работы ГМЗ.
В табл. 7 приводятся химические анализы проб воды хвостовой пульпы, сброшенной на карту №8 в 2003-2004 г.г.
Таблица 7
Химический состав хвостовой пульпы
|
Содержание, мг/дм3 |
17.12.2003 |
18.03.2004 |
27.08.2004 |
|
Na++K+ |
77 |
70 |
6772 |
|
NH4+ |
5200 |
3333 |
5500 |
|
Са2+ |
1104 |
263 |
320 |
|
Мg2+ |
Не обн. |
Не обн. |
255 |
|
СL- |
2269 |
4644 |
110 |
|
SО42- |
1074 |
1111 |
27426 |
|
NО3- |
177 |
2215 |
2215 |
|
NО2- |
0,002 |
0 |
7 |
|
СО32- |
1560 |
996 |
630 |
|
НСО3- |
Не обн. |
Не обн. |
336 |
|
Общая жесткость |
55 |
13 |
37 |
|
в т.ч. карбонатная |
55 |
13 |
26 |
|
Сухой остаток |
15050 |
36000 |
45200 |
Из данных таблицы 7 видно, что концентрация загрязняющих веществ в хвостовой пульпе отличается значительной нестабильностью и меняется в течение года в десятки и сотни раз. При этом, на общем фоне резкого снижения количества сбрасываемых на хвостохранилище сточных вод, концентрация загрязняющих веществ в последних остается предельно высокой.
Содержание специфических загрязняющих компонентов, характерных для промстоков ГМЗ КГРК, - Mn, Mo, U приведено в таблице 8. В ней дана максимальная установленная концентрация этих веществ в период с 1971 по 1997 г.
Таблица 8
Концентрация специфических загрязняющих компонентов хвостовых вод, мг/л
|
Место отбора пробы |
Мn ПДК=0,1 |
Мо ПДК=0,25 |
U ПДК=0,002 |
|
Аккумулирующий колодец |
1170 |
15 |
59?10-5 |
|
Отстойник оборотной воды |
1089 |
10 |
104?10-5 |
|
Восточная аккумулирующая ёмкость с добавлением технической воды |
1166 |
12 |
204?10-5 |
|
Западная емкость технической воды |
726 |
18 |
52?10-5 |
|
Западный дренаж |
80 |
14 |
Таким образом, основными компонентами, загрязняющими подземные воды, являются: из общих показателей – сульфаты, нитраты, аммиак, общая жесткость, из специфических показателей – марганец, молибден, уран.
Динамика поступления хвостовых вод и инфильтрация (расчетная) с 1970 г. представлена на рис.31.
Рис.31. Динамика поступления хвостовых вод.
 |
Из перечня загрязняющих веществ ГМЗ следует выделить растворы минеральных солей – сульфатов и нитратов и долгоживущие радиоактивные изотопы. Процессы сорбции загрязняющих веществ горными породами изучены недостаточно.Из литературных данных известно, что сорбция в динамичных условиях, которые характерны для нашего случая, значительно менее интенсивна, чем в статических условиях [1].
Таким образом, анализируя вышеизложенное, можно сделать следующие выводы. Выбор местоположения хвостохранилища КГРК сделан фактически без учета гидрогеологических особенностей района, что изначально предопределило загрязнение подземных вод Кара-Балтинского участка. Водоносный горизонт аллювиально-проллювиальных отложений четвертичного возраста от хвостохранилища защищен слабо, покровные суглинки не превышают 1 метра. Фильтрационные свойства пород зоны аэрации, направление и скорость потока подземных вод способствовали интенсивному проникновению загрязняющих веществ хвостовой пульпы в почвогрунты и далее – в подземные воды.
