XVII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2025

Введение

Актуальность данной работы обусловлена тем, что север России довольно богат на различные полезные ископаемые. И добыча этих полезных ископаемых сопровождается техногенным воздействием на компоненты окружающей среды (например, на поверхностные воды и т.д.).

Целью исследования является оценка степени трансформации поверхностных вод в результате сброса в них шахтных вод при отработке апатит-нефелиновых руд и предложение рекомендаций по улучшению экологической обстановки в природных бассейнах.

Апатит-нефелиновые руды разрабатываются АО «Апатит» в Мурманской области, г. Кировск. Добыча ведется на нескольких месторождениях как открытым, так и закрытым способами в Хибинском массиве.

В настоящей работе будут рассматриваться поверхностные воды, которые получают воздействие от разработки месторождения плато Расвумчорр подземным способом (Расвумчоррский рудник). Схема расположения месторождения плато Расвумчорр приведена на рисунке 1.

Рис. 1. Схема расположения месторождения плато Расвумчорр

Климат в Хибинском массиве субарктический умеренный. Рельеф имеет абсолютные отметки чаще до 1150 м. Самая высокая вершина – гора Юдычвумчорр (1200,6 м). С точки зрения геологии, месторождение плато Расвумчорр ‒ это часть юго-западного рудного поля, которое имеет форму пласта субширотного простирания. Помимо главных полезных ископаемых (апатит и нефелин), немаловажное значение имеют рисчорриты, ийолиты, уртиты, малиньиты, сфены, луявриты и другие.

Хибины характеризуются обилием озер, рек и ручьев. На участок исследования попадают оз. Большой Вудъявр, р. Юкспоррйок, р. Саамская, руч. Гакмана, руч. Кристальный. Водоснабжение Расвумчоррского рудника осуществляется из 4-х скважин, пробуренных на водоносный верхнечетвертичный подпорожский водно-ледниковый горизонт (f,lgQIIIpd) и расположенных на водозаборе «Ключевой». Водоотведение шахтных вод идет во вторичный отстойник на оз. Большой Вудъявр.

Методика

Пробы поверхностных вод были отобраны в 11 пунктах. Пробы техногенных вод отобраны в 6 пунктах (табл. 1).

Таблица 1 ‒ Места и цели отбора проб поверхностных и шахтных вод

Схема расположения точек отбора проб представлена на рисунке 2.

Рис. 2. Карта фактического материала района исследования

Поверхностные воды отбирались с глубин 30 см с помощью батометра ПЭ-1110 [1, с. 3]. Шахтные воды отбирались в местах сброса в поверхностные воды, а также во вторичном отстойнике.

Проба воды содержит 3 типа изучаемых показателей [3, с. 7]:

1. Консервативные (Cl^-, SO₄^2- и т.д.);

2. Неконсервативные (биогенные элементы, ионы металлов);

3. Нестойкие (pH, t^oC и т.д.).

Нестойкие показатели определялись с помощью Multi 340i [2, с. 5]. Кроме того, в полях использовалась ранцевая лаборатория «НКВ-Р».

Макро-, мезо- и микрокомпоненты определялись с помощью атомно-абсорбционного метода в аккредитованной лаборатории. Определение проводилось прибором АА-7000.

При оценке уровня трансформации поверхностных вод, а также уровня загрязнения шахтных вод использовались показатели предельно-допустимых концентраций (ПДК) рыбохозяйственного значения.

Результаты

Опираясь на таблицу на рисунке 2, стоит отметить, что в шахтных водах во всех пунктах отбора проб обнаружены превышения ПДК по F^-, Fe, Al³⁺, Mo и NO₂^-. По перечисленным компонентам пиковые показатели выявлены как раз таки в местах сброса (1.5-1.7), где шахтные воды выходят на поверхность неочищенными. Во вторичном отстойнике (1.11/1-1.13.1) по этим же компонентам показатели концентраций уменьшились в несколько раз, но все равно не соответствуют нормативам. Это означает, что во вторичном отстойнике, а также на хлораторной станции и в отстойнике № 3 воды недоочищаются. Кроме того, есть превышения по Na⁺ (1.6 и 1.7), SO₄^2- (1.5) и NO₃^- (1.5-1.7).

В поверхностных водах во многих пунктах отбора проб выявлены превышения по F^-, Fe, Al³⁺, Mo и NO₂^-. Это пункты 1.3 (NO₂^-) и 1.4 (Fe и NO₂^-), где превышения незначительны, т.к. эти пункты расположены вдали от Расвумчоррского рудника. В пункте 1.8 есть превышения ПДК по всем ранее перечисленным компонентам, поскольку в руч. Кристальный стекают талые и дождевые стоки с отвалов. В точке 1.9 (р. Юкспоррйок) концентрации снизились после очистки в отстойнике № 3. В пункте 1.10 происходит незначительное снижение содержаний вышеуказанных компонентов после очистки на хлораторной станции. Сравнивая показатели концентраций компонентов во вторичном отстойнике до доочистки через рассеивающую дамбу (1.11/1-1.13.1) и показатели концентраций после доочистки через рассеивающую дамбу (1.11/2-1.13/2), выяснилось, что разница показателей очень мала, в некоторых пунктах содержания компонентов даже увеличиваются, однако концентрации в пунктах 1.11/2-1.13/2 выше нормы.

В итоге, все превышения ПДК связаны с низкой эффективностью очистных сооружений, буровзывными работами, контактом руды с водой, износом сорбционного материала в рассеивающей дамбе.

Рис. 2. Химический состав поверхностных и шахтных (техногенных) вод

Рекомендации:

• Модернизация очистных сооружений или замена на новые;

• Постоянный мониторинг шахтных и поверхностных вод;

• Сооружение системы сбора ливнивых стоков с отвалов;

• Применение эмульсионных взрывчатых веществ;

• Установка локальных очистных сооружений в шахтах.

Таким образом, была проведена оценка степени трансформации поверхностных вод в результате сброса в них шахтных вод. Выявлено, что поверхностные воды испытывают значительное техногенное воздействие в процессе добычи апатит-нефелиновых руд. Очистные сооружения полностью не выполняют своей функции очистки, а даже поставляют дополнительные загрязнения. Рекомендуется вести постоянный мониторинг за поверхностными и шахтными водами, модернизация очистных сооружений или замена на более современные и т.д.

Литература

1. ГОСТ 17.1.3.07-82 Охрана природы. Гидросфера. Правила контроля качества воды водоемов и водотоков. – М. : Стандартинформ, 1983. – 10 с

2. ПНД Ф 12.15.1-08 Методические указания по отбору проб для анализа сточных вод. – М. : ФБУ «Федеральный центр анализа и оценки техногенного воздействия», 2015. – 44 с

3. РД 52.24.353-2012. Отбор проб поверхностных вод суши и очищенных сточных вод. – Ростов-на-Дону : Росгидромет, 2012. – 35 с