Сандимиров С.С., Кашулин Н.А., Евдокимова Г.А., Кошкин В.В.
Институт проблем промышленной экологии Севера КНЦ РАН, г. Апатиты, e-mail: sand@inep.ksc.ru
В Мурманской области, в Хибинах, работает ОАО “Апатит” — одно из крупнейших в мире предприятий по добыче и переработке апатито-нефелиновой руды. Его промплощадки размещены на территории в несколько сотен квадратных километров вокруг городов Кировск и Апатиты, местами в 3-5 км от жилых кварталов. Огромное хозяйство — рудники, обогатительные фабрики, многочисленные и мощные цеха (железнодорожный, автотранспортный, ремонтные, энергоснабжения и пароснабжения) — объединено развитыми энергетической и транспортной инфраструктурами. К сожалению, при нынешних технологиях горное и обогатительное производство побочными продуктами своей деятельности загрязняет окружающую среду. В отвалах рудников складируются вскрышные и проходческие породы. Обогатительные фабрики имеют свои отвалы хвостов обогащения. При очень больших объемах производства ОАО “Апатит” отходы его таковы, что общий объем отвалов, накопленных за 75 лет работы этого флагмана отечественного производства удобрений, составляет сотни миллионов кубометров.
Разработка апатито-нефелиновых месторождений Хибинского массива обусловливает техногенное поступление в окружающую среду ряда веществ: соединений азотной группы, фосфора, сульфатов, хлоридов, Al, Sr, Fe, Mn, Zn, щелочных и щелочноземельных металлов, которые в повышенных концентрациях приобретают токсичные свойства для водных организмов и человека. Важнейшей средой миграции химических элементов являются природные воды, и, вследствие этого, водные объекты оказываются приемниками и переносчиками всех типов загрязняющих веществ, поступающих от площадок горнотехнических работ.
На ОАО “Апатит” начато внедрение природоохранной программы, предусматривающей многоступенчатую очистку карьерных и шахтных вод и жидких отходов обогатительного производства. Специальными гидротехническими сооружениями производится постоянная откачка водопритоков из карьеров и шахт (рис. 1). Карьерные и шахтные воды поступают сначала в пруды-отстойники, где происходит механическая очистка воды, а затем сбрасываются в прилегающие поверхностные водотоки.
Рис. 1. Отработанный карьер Саамский («Саамка»).
Вместе с тем, в результате деятельности ОАО “Апатит” ежегодно в гидросеть без очистки поступает до 9 млн. м3 сточных вод, что существенно ухудшает качество поверхностных водных объектов, основными из которых в рассматриваемом районе являются: крупнейшее на Кольском полуострове оз. Имандра, озера Большой и Малый Вудъявр, а также реки Белая, Юкспоррйок, Саамская и Жемчужная.
Питание рек и озер района в течение года смешанное (снеговое, дождевое и грунтовое). Наибольших величин сток достигает в весеннее половодье при интенсивном снеготаянии и одновременных ливневых осадках. Зимой питание рек в основном грунтовое. В целом водные условия бассейнов озер Большой и Малый Вудъявр отличаются высокими показателями стока и неустойчивым, сезонно изменяющимся режимом поверхностных вод.
Оценка качества водных ресурсов
По проекту «Геомониторинг Хибины – 2000» были проанализированы и обобщены результаты исследований состояния поверхностных вод в районе хибинских апатито-нефелиновых месторождений и дана оценка качества поверхностных вод района, а также выявлены закономерности миграции приоритетных загрязняющих веществ от площадок горнотехнических работ ОАО “Апатит” в поверхностных водах бассейна реки Белая.
Объектами исследования на территориях, прилегающих к действующим рудникам и обогатительным фабрикам ОАО “Апатит”, являлись водосборы озер Большой Вудъявр и Имандра (рудники “Кировский” и “Юкспор”, хвостохранилища апатито-нефелиновых обогатительных фабрик № 2 и № 3). Отбор проб производился на озерах Имандра и Большой Вудъявр, а также на реках Белая, Саамская, Юкспоррйок, Жемчужная, Черная и ручье Кристальный. Пробы брали в период трех сезонов, характерных для гидрологических режимов объектов исследования: март; апрель-май; июнь-август, октябрь. Химический анализ проводился по компонентам: pH, HCO32-, SO42-, NH4+, N, P, Al, Fe, Mn, Sr, Ni. Дополнительно, в мае были взяты пробы для микробиологического анализа. Определяли два наиболее важных критерия хозяйственно-бытового (в том числе фекального) загрязнения вод: общую численность сапрофитных бактерий и количество бактерий группы кишечной палочки (БГКП).
Для анализа и более наглядного представления результатов исследований были использованы возможности ГИС в составеArcView 3 и дополнительного модуля Spatial Analyst. С целью избежать при интерполяции влияния данных из точек отбора проб на притоки более высоких порядков, весь набор этих точек был разбит на подмножества, соответствующие гидрообъектам исследования (оз. Большой Вудъявр, р. Белая и – отдельно — ее притоки всех порядков). По этим подмножествам точек отбора проб строились интерполяционные гриды для каждого компонента анализа и каждого сезона. Из полученных гридов буферами (определенной ширины для водотоков и по береговой линии — для озера), построенными для данных гидрообъектов, вырезались фрагменты и записывались в отдельные темы. Фрагментарные темы объединялись в общую тему распределения концентраций анализируемых компонентов по гидросети на всем исследуемом бассейне. Для отображения на карте по каждому компоненту химического и бактериологического анализа конструировалась своя легенда, общая для всех сезонов. Всего было построено 35 тематических карт, их примеры приведены на рис. 2, 3.
Рис. 2. Распределение концентраций Sr в поверхностных водах (весеннее половодье: апрель-май).
Рис. 3. Распределение численности бактерий группы кишечной палочки (БГКП) в поверхностных водах (весеннее половодье: май).
Результаты исследований
Исследования показали, что антропогенное поступление перечисленных выше химических компонентов в водоемы, расположенные в районе горнотехнических работ и являющиеся непосредственными приемниками промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод, привело к значительному (для некоторых компонентов — почти на порядок) увеличению как общего содержания этих компонентов, так и их минеральных форм (по сравнению с природным содержанием).
В частности, загрязнение водоемов микроэлементами, особенно тяжелыми металлами, является одним из самых опасных видов загрязнения из-за их высокой токсичности и способности аккумулироваться в телах гидробионтов, вызывая отдаленные негативные последствия. Приоритетными загрязняющими микроэлементами для водных объектов промышленной зоны ОАО “Апатит” являются стронций и алюминий, источником которых являются сточные воды горнорудных предприятий. В составе тонкодисперсных взвесей эти металлы поступают в водные объекты как аэротехногенным путем за счет пыления хвостохранилищ, так и при фильтрации технологических стоков через дамбу хвостохранилища. Природное содержание микроэлементов в настоящее время трудно восстановить. Поэтому в качестве условно-фоновых были приняты усредненные концентрации в отдаленных от промышленных узлов водоемах Кольского полуострова: Sr <26 мкг/л, Al <30 мкг/л.
Значительная часть используемых промышленных вод возвращается в поверхностные воды с жидкими отходами, содержащими продукты коррозии, отработанное масло, органику, частицы золы, смол, технологические сбросы, в том числе тяжелые металлы и радиоактивные вещества. Эти стоки распространяются по водным системам, причем вредные вещества накапливаются в фитоценозах, донных отложениях, рыбах и распространяются по пищевым цепям.
Поскольку объем стоков промышленных предприятий значительно превышает поступление чистых природных вод в реки и озера, сезонных изменений содержания химических элементов в исследуемых водоемах обнаружено не было.
По санитарно-микробиологическим показателям, согласно нормативным документам, часть поверхностных вод территории водосбора Хибинского горного массива охарактеризована как загрязненная. Особенно велико загрязнение в местах поступления хозяйственно-бытовых стоков городских очистных сооружений, в районах дачных поселков, стоков хлебозавода, то есть в местах поступления дополнительной органики.
Единственными водными объектами, которые остаются чистыми в районе площадок горнотехнических работ ОАО “Апатит”, являются озеро Малый Вудъявр, река Вудъяврйок и верхнее течение реки Юкспоррйок.
Литература
Сандимиров С.С., Кашулин Н.А., Кошкин В.В. Техногенное загрязнение внутренних водоемов Мурманской области в результате деятельности ОАО»Апатит» // Тез. докл. III Междунар. конф. «Город в Заполярье и окружающая среда». Сыктывкар, 2003. С. 256-261.
