Оглавление
1. Общие сведения о промышленном объекте
2. Климатические условия района
3. Технологическая цепочка
4. Источники загрязнения и нарушения природной среды
5. Загрязнение природных вод
6. Пункты наблюдения качества поверхностных вод
7. Программа наблюдений
8. Отбор проб воды и методы анализа
Литература
/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>1. Общие сведения о промышленномобъекте
ОАО «Фосфаты» включает в себя горнопромышленный комплекс поразработке месторождения фосфоритов и их обогащению, производство кормовыхобесфторенных фосфатов (ПКОФ), специальные хранилища жидких и твердых отходов.Из-за низкого содержания полезного компонента в руде, добыча и переработкасопровождается образованием большого количества твердых и жидких отходов,заскладированных в специальные хранилища. Основной продукцией являетсяфосфоритная мука и песок кварцевый молотый.
На территории промплощадки ОАО «Фосфаты» располагаютсяследующие объекты и сооружения:
1. Завод по производству удобрений (наинженерно-экологической карте обозначен пункт 1.(Приложение 1));
2. Обогатительные фабрики рудопромывки и флотации (пункты7,8);
3. Котельные (пункты 3,10);
4. Теплица (пункт 4);
5. Хвостохранилища завода, рудопромывки и флотации (пункты2,14,15);
6. Водозабор (пункт 5);
7. Старые хвостохранилища (пункты 11,12);
8. Отстойники (пункты 16,17);
9. Накопитель оборотной воды (пункт 13);
10. Отвалы (пункты 26,19);
11. Пункты перегрузки сырья, продукции (пункты 6, 9, />).
ОАО “Фосфаты” включает в себя 11 карьеров. На рассматриваемойтерритории располагается карьер №7.
Егорьевское месторождение фосфоритов расположено наюго-востоке Московской области.
Рельеф территорий вне зоны техногенных преобразований водно — ледниковый полого — волнистый. Высотное положение определяется отметками 117-160 м. На более чем 30% территории естественный рельеф нарушен в связи с отработкой месторожденияоткрытым карьерным способом и намывом отходов обогащения. Большая частьотработанных участков карьеров спланирована и рекультивирована. Отрицательныеформы рельефа, наряду с долинами рек и ручьев, образованы траншеями,котлованами, дренажными канавами.
По территории месторождения протекает р. Натынка с площадьюводосбора 80,5 км2, левый приток реки Москва. В районе Натынскоговодосбора располагаются две фабрики по обогащению фосфатного сырья –рудопромывочная и флотационная, хвостовое хозяйство обогатительных фабрик, кудапроизводится намыв твердых и жидких отходов, производство кормовыхобесфторенных фосфатов (ПКОФ), работающее на переработке привозного апатитовогоконцентрата, шламонакопитель ПКОФ, куда сбрасываются отходы производства.
Карьерный дренаж – открытого типа. По системе водоотводныхканав карьерные воды срабатываются в р. Натынку и ее притоки. Карьерные водыобразуются вследствие разгрузки подземных и атмосферных вод в дренажные канавы.
Заболоченность Натынского водосбора – 7,5% и она имееттенденцию к увеличению вследствие нарушения водного баланса территории – утечекиз системы водооборота хвостового хозяйства и аварийных сбросов собогатительных фабрик. В местах разгрузки загрязненных подземных вод стерритории хвостового хозяйства, речные воды по своему составу близки кдренажным водам хвостохранилищ. На протяжении 7 км до впадения р. Натынки в р. Москву происходит улучшение качества воды, но до конца очистки водне происходит.
Геологическое строение Егорьевского месторождения фосфоритоввозникло в период юры, мела, неогена, антропогена. Продуктивные горизонтысвязаны с фосфоритовой серией волжского яруса верхней юры, состоящей из двухпластов полезного ископаемого: нижнего – «портланд», верхнего – «рязань» изалегающего между ними пласта глауконитовых пород. Фосфоритовые пласты залегаютна келловей-оксфордских глинах верхней юры, мощностью до 30-35 м, чёрных, слюдистых, с включением большого числа кальцитовых раковин.
Нижневолжский продуктивный фосфоритовый слой «портланд»,мощностью 0,7 — 1,2 м, представляет собой плиту, состоящую из желваковфосфоритов, фосфоритовых ядер, кальцитовых ростров белемнитов, сцементированныхфосфатно-кальциевым цементом.
Слой «портланд» перекрывается слоем «аквилон», которыйпредставлен фосфатизированными тёмно-зелеными глауконитовыми супесями,мощностью 0,8 -3,1 м – породами «внутренней вскрыши».
Залегающий выше верхнеюрский эксплуатационный слой включает всебя ауцелловый фосфоритный слой серовато-зеленого цвета и фосфоритную плитучёрного цвета. Мощность слоя «рязань» 0,75 — 0,90 м.
С морфологической точки зрения фосфориты Егорьевскогоместорождения представлены зеленоватыми или темно-бурыми до черных желваками сшероховатой поверхностью, уплощенной, эллипсоидальной или неправильной формы. Вряде случаев, несколько желваков цементируются вместе в единую сложнуюконкрецию. Встречаются биоморфные конкреции — псевдоморфозы фосфата поорганическим остаткам: раковинам гастропод, яелеципод, аммонитов.
Фосфориты Егорьевского месторождения относятся кглауконитовой разновидности низкофосфатных фосфоритовых конкреций, содержащих10,5 — 18,5% P2O5.
Породы фосфоритовой серии перекрываются отложениямиваланжинского яруса нижнего мела, представленными буровато-серымипесчано-глинистыми породами, содержащими железисто-оолитовые зерна фосфоритов итолщей кварцевых слабослюдистых песков, мощностью до 15 м.
Выше залегают невыдержанные по простиранию кварцевые,слабослюдистые пески неогена, перекрывающиеся отложениями антропогенафлювиогляциальными и аллювиальными песками, мореными суглинками, болотнымиотложениями. Мощность антропогеновых отложений от 2 до 7 м.
В районах хвостохранилищ и карьеров в геологическом разрезеприсутствуют техногенные отложения, представленные насыпными и намывнымипородами.
Насыпные породы – это результат складирования в отвалывскрышных пород. Мощность насыпных пород 3,8 — 22,7 м.
Намывные породы — это отходы обогащения фосфоритовой руды,представляющие собой механические примеси и химические осадки, насыщенныеконцентрированными токсичными растворами, складируются на территории хвостовогохозяйства. Мощность намывных пород зависит от времени намыва, котораяколеблется от 0,5 до 25 м.
Почвенный покров весьма разнообразен. На территориях, неподвергшихся техногенному воздействию, встречаются подзолистые,дерново-подзолистые и серые почвы, характеризующиеся низкими значениями pH и малым содержанием органическихвеществ (1,5-2,5%).
2. Климатические условия района
В климатическом отношении рассматриваемый район расположен взоне умеренно-континентального климата, под воздействием воздушных массАрктического и Атлантического бассейнов.
Среднегодовая температура +3,80С, средняяпродолжительность безморозного периода составляет 130 дней, высота снежногопокрова до 3 метров. На рассматриваемой территории преобладают ветрысеверо-западных направлений при их средней скорости 3,1 м/с. Среднегодовое количествоосадков 647 мм. По своему составу осадки несут техногенную нагрузку, ихминерализация и концентрации основных компонентов превышают фоновые в 10-25раз. Наблюдаются повышенные концентрации фосфатов, фторидов, которые являютсяхарактерными составляющими газопылевых выбросов обогатительных фабрик и ПКОФ.
3. Технологическая цепочка
Технологическая цепочка добычи и переработки фосфатов, атакже образование отвалов отходов производства показано на рис.1./> /> /> /> /> /> /> />
Обогатительная фабрика
(дробление, грохочение,
рудопромывка) />
Карьер /> /> /> />
/>/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
Хвостохранилище
рудопромывки /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
Отвал
пустых пород /> /> /> /> /> />
Хвостохранилище
флотации />
/>/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
Потребители
Рис.1. Схема процесса добычи и переработкифосфоритов, а также образования отвалов отходов производства.
Первичное обогащение (рудопромывка)основано на механическом дезинтегрировании в воде глинистого и дисперсногоглауконитового материала и выделении желваков. Эффективность первичногообогащения низкая, так как желваки составляют всего 2-5% от веса фосфоритнойруды. С целью снижения потерь Р2О5 с отходами обогащения,эфеля (отходы рудопромывки) подвергают дообогащению флотацией.
Для обогащения используются техническая вода, состоящая на25% из оборотной воды из накопителя и на 75% из речной воды.
В результате промывки руды и гидротранспорта твердых отходовпроисходит интенсификация процессов растворения измельченной руды. В воде,используемой в технологическом процессе, повышается концентрация в 2-5 разпрактически всех компонентов, особенно ионов Са2+, сульфатов,органических веществ, фосфатов, фторидов.
Флотация основана на искусственно создаваемом с помощьюреагентов различии в смачиваемости минералов водой. Молекулы этихреагентов-коллекторов – гетерополярны, обладают сродством к определеннымминералам, избирательно прилипая к поверхности этих минералов, они образуютпленки, в результате чего частицы минералов становятся несмываемые водой ивыносятся в пену.
Рудные минералы остаются во флотационной камере.
Процесс флотации фосфоритов происходит в щелочной среде. Вкачестве основных флотореагентов используется керосин или соляровое масло.
В результате первичного обогащения (рудопромывки) и флотацииполучают фосфоритную муку, являющуюся минеральным удобрением и отходыобогащения – твёрдые – эфеля (отходы рудопромывки) и шламы (отходы флотации),сбрасывающиеся в хвостохранилища. Ежегодно на территорию хвостового хозяйствасбрасывается 3000 тыс. т эфелей, 1460 тыс. т шламов, 30 тыс. т сточных вод. Утечкииз хвостохранилищ представляют основную опасность в загрязнении и нарушениирежима подземных и поверхностных вод района расположения горнопромышленногопредприятия. Происходит изменение генетических составляющих солевого балансаприродных вод, вследствие чего с территории усиливается вынос карбонатов,хлоридов, сульфатов, фторидов, кальция, натрия, калия.
В результате пылегазовых выбросов происходит загрязнениеатмосферы вредными веществами, такими как диоксид серы, оксиды азота, твердыечастицы, оксид углерода и другие токсичные вещества.
Из-за уничтожения естественного покрова растительности и почвпри разработке месторождения снижается биологическая продуктивность территории./>/>4.Источники загрязнения и нарушения природной среды
Разработка Егорьевского месторождения фосфатов приводит кнарушению:
1. Водного и солевого баланса территории;
2. К снижению на 1,5-2 м отметок земной поверхности наотдельных участках при проходке горных выработок;
3. К уничтожению почвенного покрова и изменению фильтрационныхсвойств пород, вследствие их рыхления и транспортировки в отвалы;
4. В районах карьеров к формированию депрессионных воронокрадиусом до 1,5 км;
5. Образованию в насыпных и намывных грунтах водоносногогоризонта техногенного происхождения.
Наиболее ярко выраженные загрязнения и нарушения показаны втаблице 1.
Таблица 1. Основные видывоздействия на природную среду в районе ОАО “Фосфаты”Компоненты природной среды Нарушения Загрязнения Гидросфера
Гидродинамические:
Затопление (подтопление),
Заболачивание,
Образование озера в карьерной выемке,
Истощение водотока (причина водозабор на реке). Загрязнения поверхностных вод различными химическими растворимыми твердыми, жидкими, газообразными веществами. Литосфера
Геомеханические:
Карьеры,
Отвальные насыпи,
Гидротехнические насыпи (образовались при формировании хвостохранилищ),
Здания и сооружения.
Засорение (твердые нерастворимые вещества) (бумага, пыль),
Замазучивание,
Запыление. Атмосфера
Аэродинамические:
Разряжение (ветровые тени),
Возмущения по направлению (связано с размещением ноосферы: здания, сооружения),
Температурные инверсии.
Запыление,
Задымление (рубка леса, образование карьера),
Загазованность. Биота
Биоморфологические:
Повреждение и уничтожение растительности,
Распугивание и уничтожение различных животных и микроорганизмов.
Самозаростание,
Увеличение численности определенного типа животных и микроорганизмов 5. Загрязнение природных вод
Деятельность предприятия вызываетобразование значительных объемов отходов в жидкой фазе. В результате намыважидких отходов формируются гидрогеохимические ореолы и потоки загрязнения.
Гидрогеохимическими ореолами загрязнения являются области распространенияподземных и поверхностных вод с многократно повышенными по сравнению с фоновымиконцентрациями микро- и макроэлементов, формирующиеся в результате сбросов вповерхностные и подземные воды сточных и карьерных вод, а также образующиеся засчет растворения и выноса химических элементов и соединений из минеральныхотходов добычи и переработки полезных ископаемых.
Гидрохимическими потоками загрязнения являются участки линейной формы, смногократно повышенными по сравнению с фоновыми концентрациями микро- имакроэлементов в подземных и поверхностных водах.
Вследствие плохой изоляции дна стенок хранилищ жидких отходовпроисходит инфильтрация сточных вод и миграция загрязненных вод за пределыхвостохранилища. Аналогичная картина наблюдается и при распространениизагрязнения в подземных водах вследствие выщелачивания и растворения твердыхотходов атмосферными осадками и их инфильтрации в подземные воды. Врассмотренных случаях контуром гидрогеохимических ореолов загрязнения служит изолиниясо значением коэффициента суммарного загрязнения, равным единице. Потокизагрязнения совпадают с контуром реки в местах ее загрязнения.
Для оценки контрастности гидрогеохимических ореолов и потоковпо ряду загрязняющих компонентов применяются коэффициенты контрастностизагрязнения, рассчитанные относительно значений ПДК (КПДК — коэффициент контрастности относительно ПДК) и фоновых концентраций загрязняющихкомпонентов ( КФ — коэффициент контрастности относительно фона):
К АПДК=СА/ПДКА (1)
КАФ= СА/ САФ(2)
где СА-концентрация компонента А взагрязненных водах, мг/л; ПДКА — предельно допустимая концентрациякомпонента А, мг/л, мг-экв./л; САФ — фоновая концентрациякомпонента А, мг/л, мг-экв./л.
Под фоновыми содержаниями химических элементов или соединенийв горной породе понимаются их среднестатистические содержания в отложениях длярассматриваемого района.
Оценка степени загрязнения подземных и поверхностных водпроизводится по суммарному коэффициенту загрязнения вод:
/>
Техногенные гидрогеохимические ореолы и потоки разделяются постепени контрастности на:
— сильноконтрастные при К ПДК > 10,
— контрастные — 3
— слабоконтрастные 1
Формирование гидрогеохимических ореолов загрязнения связаносо следующими факторами:
1. Утечками сточных вод с территории хвостового хозяйства,вследствие плохой изоляции дна и стенок хвостохранилищ;
2. Утечками сточных вод из шламонакопителя ПКОФ;
3. Выщелачивание и растворение твердых отходов атмосфернымиосадками и их инфильтрация в подземные воды.
На территории хвостового хозяйства формируется три типатехногенных гидрогеохимических ореолов, различающихся по составу загрязняющихкомпонентов и контрастности загрязнения:
1.В районе хвостохранилища 3, куда складируются отходырудопромывки;
2. На участках занимаемых старыми хвостохранилищами 1,2;
3.В районе хвостохранилищ 4,6, илохранилища, куда ведетсянамыв отходов флотационной обогатительной фабрики.
На участке инфильтрации сточных вод из шламонакопителя ПКОФформируется наиболее контрастный техногенный гидрогеохимический ореол.Рассматриваемый ореол является сильноконтрастным по содержанию органическихсоединений, контрастным по фторидам, фосфатам, сульфатам, хлоридам, общейжесткости, минерализации. Протяженность ореола по содержанию органическихсоединений достигает 1100 м, сульфатов общей минерализации — 750 м, фосфатов, фторидов, хлоридов – 300-450 м. Продвижение фронта загрязнения по органическимсоединениям 5,8 м/год.
Формирование гидрогеохимических ореолов загрязнения натерриториях сельскохозяйственного освоения с нанесением искусственныхглауконитовых почв связано с процессами выветривания глауконитовых пород иинфильтрацией через них атмосферных осадков. Специфика рассматриваемоготехногенного ореола заключается в составе загрязняющих компонентов, которымиявляются фосфаты, фторида. Площади техногенных ореолов в районахсельскохозяйственного освоения отвалов карьеров значительны (до 450 га) при низкой контрастности загрязнения
(К ПДК = 1,2-1,7). Ширина зоны техногенных измененийсостава грунтовых вод невелика: 40-50 м для фторидов и сульфатов, 65-70 м — для фосфатов.
Гидрогеохимические потоки загрязнения на территорииНатынского водосбора подразделяются на:
1. Кратковременные, образующиеся во время сильных ливней иснеготаяния на участках хвостового хозяйства и отвалов (территориально и посоставу совпадают с техногенными ореолами, загрязнения имеют более низкуюконтрастность);
2. Поток, связанный с перемещением пульпы из хвостохранилщчерез серию отстойников в накопитель оборотной воды (по составу близок кдренажным водам хвостохранилищ);
3. Потоки карьерных вод;
4. Река Натынка — местный водосбор.
Карьерные воды образуются вследствие разгрузки подземных иатмосферных вод в дренажные канавы. Образование слабоконтрастных техногенныхгидрогеохимических потоков карьерных вод связано с выветриванием фосфоритов,пласты которых при разработке месторождения оказываются на поверхности иподвергаются рыхлению. В результате гипергенных преобразований из фосфоритовыхпластов вымываются подземными и атмосферными водами фосфаты, фториды, кальций.Карьерные воды сбрасываются в р.Натынку.
С 1972 по 1991 г. произошло значительное снижение величины рНс 6,5 до 3,45, более чем в 15 раз повысилась концентрация сульфатов,увеличились концентрации фосфатов, фторидов, ионов кальция. Техногенныйгидрохимический поток в истоке контрастен по фосфатам, фторидам, сульфатам,общей жесткости.
В 1,5 км ниже по течению реки осуществляется сброс водкарьера 7. В результате смешения речных и карьерных вод происходит изменениекислотно-щелочной обстановки и выпадение карбоната и фторида кальция в твердуюфазу.
Другим участком загрязнения речных вод является участок при впадениипритока с территории ПКОФ. Происходит повышение контрастности гидрохимическогопотока в р.Натынке по фосфатам, сульфатам, хлоридам, органическим соединениям.Вследствие увеличения рН речных вод, повышается насыщенность речных вод карбонатомкальция.
После разгрузки в реку более кислых загрязненных подземныхвод с территории хвостохранилища 4 и илохранилища (рН подземных вод 6,8-7,2),карбонат кальция осаждается. В гидрохимическом потоке повышается контрастностьно фторидам, общей жесткости, нефтепродуктам.
Некоторое повышение насыщенности речных вод фторидом кальциянаблюдается после впадения в реку ручья со стороны рудомойки. Повышаетсяконтрастность гидрохимического потока по фосфатам и общей жесткости, дляостальных компонентов значительных изменений не происходит.
Дренажные воды хвостохранилища (14)гидрокарбонатно-хлоридно-сульфатные кальциевые с повышенными содержаниямифосфатов (15 мг/л), органических веществ (150 мг/л). Сульфаты, фториды,фосфаты, кальций попадают в сточные воды за счёт растворения руды, котораяподвергается при рудопромывке дроблению и грохочению. Высокие содержанияорганических веществ (солей смоляных и жирных кислот) объясняютсяиспользованием для рудопромывки оборотных вод, загрязненных флотационнымиреагентами. Для наблюдения за изменением состава грунтовых вод, загрязненныхдренажными стоками хвостохранилища 14, юго-западнее хвостохранилища былоборудован гидрорежимный створ, две скважины которого были оборудованыфильтрами на флювиогляционные отложения, а две – на мел-неогеновые пески.
Основными загрязняющими грунтовые воды компонентами нарассмотренном участке являются соли смоляных и жирных кислот, фосфаты,сульфаты, железо. Утечки из старых хвостохранилищ невелики вследствие ихзаиления. Состав их дренажных вод приблизительно соответствует двукратноразбавленным дренажным водам действующего хвостохранилища 14. Процессыразбавления идут неравномерно: по фосфатам, сульфатам, кальцию разбавление идётзначительно медленнее, чем по другим компонентам, т.к. фосфаты, сульфаты икальций попадают в дренажные воды старых хвостохранилищ за счёт растворенияинфильтрационными водами выветренных техногенных пород.
На участках инфильтрации сточных вод флотационной фабрики вперечень основных загрязняющих компонентов добавляются нефтепродукты.Загрязнение органическими соединениями сточных вод связано с флотореагентами.Наибольшую опасность для загрязнения природных вод представляет фильтрациясточных вод из хвостохранилища флотации и илохранилища, расположенных наберегу, в р. Натынку. В местах разгрузки загрязненных вод в реку состав речныхвод практически адекватен составу дренажных вод. Концентрации основныхзагрязняющих компонентов приведены в табл.2.
Наиболее контрастное загрязнение подземных вод наблюдается врайоне шламонакопителя ПКОФ (2), дренажные воды которого по составусульфатно-хлоридные кальциево-натриевые с высокой концентрацией органическихвеществ, фосфатов, фторидов. Вследствие утечек дренажных вод из шламонакопителяпроисходит загрязнение надъюрского водоносного горизонта в районе д.Осташевка,жители которой водоснабжаются из грунтовых вод. Так, содержание солей смоляныхкислот в колодце, расположенном на расстоянии 700 м от шламонакопителя превысило ПДК в 15 раз, также наблюдается превышение ПДК по общей жёсткости,фторидам и сульфатам.