Assessment of potential environmental hazards of natural and man-made complexes of ore deposits (Eastern Transbaikalia, .pdf Введение Влияние исторических горнорудных территорий на окружающую среду является актуальной темой современных междисциплинарных исследований [Dold 2014; Абдрахманов, Ахметов, 2016; Винокуров и др., 2016; Rzymski et al., 2017; Hani et al., 2018; Jelenova et al., 2018; Daniell et al., 2019; Elghali et al., 2019; Khoeurn et al 2019; Lu et al., 2019; Montes-Avila et al., 2019; Saljnikov et al., 2019; Ahn et all., 2020; Shahhosseini et al., 2020; Gutierrez et al., 2020 и др.]. Забайкальский край относится к числу старейших горнодобывающих регионов России. Рудные месторождения начали отрабатываться с 1879 г. небольшими рудниками [Юргенсон, 1999]. На территории Забайкальского края известны многочисленные ру-допроявления и месторождения золота, молибдена, олова, редкометалльных и полиметаллических месторождений (рис. 1, табл. 1). Природно-техногенный комплекс рудных месторождений включает в себя природные и техногенные (созданные человеком) составляющие окружающей среды. В качестве техногенных объектов в настоящей работе рассматриваются территории, изменённые в результате деятельности горнообогатительных комбинатов (ГОК) на отработанных и эксплуатирующихся месторождениях. За трехсотлетний период функционирования горнорудных предприятий общая площадь земель, занятых под техногенные образования, составляет около 4 000 га, из них 1 285,1 га составляют хвостохранилища [Харитонов и др. 2002]. Кадастром техногенных скоплений на территории Восточного Забайкалья учтено 88 объектов техногенных образований, созданных 13 бывшими и 33 существующими предприятиями по добыче и переработке минерального сырья [Михайлютина, 2007]. При хранении отходы горнорудного производства претерпевают физико-химические изменения, сопровождающиеся формированием новообразованных соединений, значительная часть которых является токсичными. Изучением влияния хвостохранилищ рудных месторождений на экологическое состояние окружающей природной среды Восточного Забайкалья занимались многие исследователи [Юргенсон, 1999; Харитонов, 2002; Мязин и др., 2006; Михайленко, 2006; Михайлютина, 2007; Птицын, 2014; Еремин и др., 2014; Еремин, Абрамов, 2016; Абрамов, 2018; Абрамов, Цыренов, 2019; Абрамов и др. 2019; Эпова и др., 2020]. Задачи и методы исследований Основной задачей исследования являются установление особенностей распределения токсичных химических элементов в природно-техногенных комплексах различных типов рудных месторождений Восточного Забайкалья, расчет их потенциальной экологической опасности. Для решения этой задачи использованы данные по содержаниям элементов в рудных телах и хвостохранилищах извле-кательных фабрик. Сведения по концентрациям химических элементов в рудах и в техноземах хво-стохранилищ получены при проведении исследований по базовым проектам Института природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН с 2000 по 2018 г. © Абрамов Б.Н., Еремин О.В., Филенко Р.А., Цыренов Т.Г., 2020 DOI: 10.17223/25421379/15/5 Рис. 1. Схема размещения хвостохранилищ некоторых рудных месторождений Восточного Забайкалья I - хвостохранилища рудных месторождений. а) золота: 1 - Любавинского, 2 - Дарасунского, 3 - Балейского, 4 - Карийского, 5 - Александровского, 6 - Ключевского; б) молибденовых: 7 - Шахтаминского; 8 - Жирекенского; в) олово-полиметаллических: 9 - Хапчерангинского; 10 - Шерловогорского; г) полиметаллических: 11 - Кличкинского; 12 - Акатуев-ского; 13 - Благодатского; 14 - Ново-Широкинского; д) вольфрамовых: 15 - Спокойнинского; 16 - Антонов огорского; 17 -Букукинского; 18 - Бом-Горхонского; е) редкометалльных: 19 - Орловского; 20 - Мало-Кулидинского; 21 - Завитинского. II -государственные и административные границы Fig. 1. Scheme of location of tailing dumps of some ore deposits in Eastern Transbaikalia I - Tailings dumps of ore deposits. a) gold: 1 - Lubavinsky, 2 - Darasunsky, 3 - Baleysky, 4 - Kariysky, 5 - Aleksandrovsky, 6 -Klyuchevsky; b) molybdenum: 7 - Shakhtamsky; 8 - Zhirekensky; c) tin - polymetallic: 9 - Khapcheranginsky; 10 - Sherlyovogorsky: II - Klitschkinsky; 12 - Akatuevsky; 13 - Blagodatsky; 14 - Novo-Shirokinsky; e) tungsten: 15 - Spokoyninsky; 16 - Antonovorsky; 17 - Bukukukinsky; 18 - Bom-Gorkhonsky; f) rare-metal: 19 - Orlovsky; 20 - Malo-Kulidinsky; 21 - Zavitinsky. II - state and administrative borders Таблица 1 Хвостохранилища рудных месторождений Восточного Забайкалья [Юргенсон, 1999; данные территориального геологического фонда по Забайкальскому краю (г. Чита)] Table 1 Tailings dumps of ore deposits of the Eastern Transbaikalia [Yurgenson, 1999; data of the territorial geological fund on the Transbaikalia region (Chita)] Месторождение, главное полезное ископаемое Вид объекта Площадь, га Объем объекта тыс. м3 тыс. т. Среднее содержания элементов Ключевское Au Давендинское Au Александровское Au Хвостохранилище отходов флотации Хвостохранилище хвостов цианирования Хвостохранилище отходов флотации 68 30 21 4 860 11 180 650 1 500 1 340 3 485 Au - 0,77 г/т Ag - 0,9 г/т Au - 0,6 г/т Ag - 2-3 г/т Au - 0,5 г/т Mo - 0,04% Любавинское Au Хвостохранилище 16 190 285 Au - 1,79 г/т Балейское Au Хвостохранилище ЗИФ-1 56,2 5 350 10 436 Au - 1,2 г/т Тасеевское Au Хвостохранилище ЗИФ-2 47 13 240 23 834 Au - 0,65 г/т Ag - 0,37 г/т Карийское Au Хвостохранилище 3,6 143 400 Au - 0,35 г/т Дарасунское Au Хвостохранилище 80 1 745 4 710,2 Au - 0,36 г/т Ag - 1,18 г/т Дарасунское Au Жирекенское Mo Кличкинское Pb-Zn Отвалы кеков цианирования Хвостохранилище отходов флотации Хвостохранилище 1,5 70 56 40 100 5 135 13 352 1 645 4 392 Au - 7,00 г/т Ag - 9,3 г/т Mo - 0,028% Ag - 0,5 г/т Zn - 0,493%, Pb - 0,12% Акатуевское Pb-Zn Хвостохранилище 15 500 1 374 Zn - 0,628%, Pb - 0,279% Благодатское Pb-Zn Хвостохранилище 37 747 2 017,4 Zn - 1,188%, Pb - 0,595% Хапчерангинское Sn-Pb-Zn Хвостохранилище хвостов обогащения 4 2 340 6 200 Sn - 0,09% Zn - 0,2-1% Pb - 0,1-0,2% Шерловогорское Sn-Pb-Zn Хвостохранилище хвостов обогащения 80 6 648 17 617,3 Sn - 0,068%, Zn - 0,52%, Pb - 0,26% Антоновогорское W Хвостохранилище хвостов гравитации 0,3 12 26,4 WO3 - 0,121% Белухинское W Хвостохранилище 0,3 7,5 16,5 WO3 - 0,136% Букукинское W Хвостохранилище 3,6 252 544,5 WO3 - 0,128% Бом-Горхонское W Хвостохранилище 3 117 313,5 WO3 - 0,4% Орловское Ta-Nb Спокойнинское W Хвостохранилище № 2 100 5 115 8 180 WO3 - 0,041% Be - 0,024% Мало-Кулиндинское Ta-Nb Хвостохранилище - 147 250 Ta - 0,012% Nb - 0,009% Завититнское Ta-Nb Хвостохранилище № 1 20 6 000 7 560 Li2O - 0,24% BeO - 0,02% Завититнское Ta-Nb Хвостохранилище № 2 15 3 377 4 255 Li2O - 0,24% BeO - 0,02% Завититнское Ta-Nb Хвостохранилище № 3 0,6 142 167 BeO - 0,2% Орловское Ta-Nb Спокойнинское W Хвостохранилище № 1 30 1 847 3 174 WO3 - 0,208% Be - 0,024% Кроме того, использованы опубликованные дан- фонда по Забайкальскому краю (г. Чита). Для опре-ные и сведения территориального геологического деления элементного состава в пробах использован рентгенфлуоресцентный метод исследования в аналитических лабораториях Геологического института СО РАН (г. Улан-Удэ), ГСР-MS ЗАО «SGS Vostok Limited» (г. Чита). Распределение токсичных химических элементов в природно-техногенных комплексах рудных месторождений Восточного Забайкалья К природным комплексам рудных месторождений нами отнесены продуктивные рудные ассоциации, к техногенным комплексам - техноземы хво-стохранилищ рудных месторождений. Рассмотрим распределение химических элементов первого, второго и третьего классов токсической опасности [СанПиН № 2.1.7.1287-03] в продуктивных рудных ассоциациях и в техноземах рудных месторождений Восточного Забайкалья. Содержание элементов в рудах возьмем за 100%, относительно этих данных рассчитаем концентрации элементов в хвостохрани-лищах. Кроме этого, рассчитаем коэффициент концентрации элементов в хвостохранилищах (табл. 2). Таблица 2 Средние содержания элементов в рудах и в техноземах хвостохранилищ месторождений Восточного Забайкалья, г/т Average element concentrations in ores and technozems of the tailings deposit dumps in Eastern Transbaikalia, g/t Table 2 Элемент As Pb Zn Cd Cu Sn Mo Sb Ba Sr Кларк *** 1,7 16 83 0,13 47 2,5 1,1 0,5 650 340 КТ * I II III Тл ** 10 10 5 15 5 5 5 10 15 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Золоторудные месторождения Балейское. Золотоносные рудные зоны (n = 68) x 1284 10 50 - 62 - 2 326 - s 969 6 39 - 28 - 1,2 545 - - Отвалы золото-извлекательной фабрики № 2 (n = 18) ГЭр = 9 107 x/КК 939/552 17/1,1 34/0,4 - 47/1 - 2/1,8 178/356 - s 358 12 23 - 28 - 2 103 - - (%*) 73 170 68 76 100 54,6 Любавинское. Золотоносные кварцевые жилы (n = 10) x 9831 110 141 0,6 39 7 8 27 214 104 s 10702 129 51 - - 4 - 20 150 138 Отвалы золото-извлекательной фабрики (n = 2) ГЭр = 10 988 x/КК 1860/1094 21/1,3 65/0,8 - 23/0,5 5/2 4/3,6 - - s 2107 8 8 - 3 2 3 - - - (%*) 18,9 19 46 - 58,9 71,4 50 - - - Карийское. Золотоносные кварцевые жилы (n = 18) x 8709 339 93 - 648 31 49 83 485 320 s 28754 435 97 - 511 28 44 89 578 184 Отвалы золото-извлекательной фабрики (n = 7) ГЭр = 2 983 x/КК 237/139 135/8,4 47/1 - 146/3,1 30/12 15/13,6 68/136 - s 91 66 20 - 66 7 4 77 - - (%*) 0,95 61 50,5 - 22,5 96,7 30,6 81,9 - - Ключевское. Золотоносные кварцевые жилы (n = 7) x 924 22 59 0,7 230 7 26 52 200 417 s 767 21 16 - 187 3 23 48 352 253 Отвалы золото-извлекательной фабрики (n = 7) ГЭр = 2 590 x/КК 286/168,2 26/1,6 45/0,5 - 107/2,3 3/1,2 7/6,4 42/84 - s 59 4 9 - 30 1 2 3 - - (%*) 30,9 118,2 76,3 - 46,5 42,9 26,9 100 - - Илинское. Брекчии сульфидизированные (n = 8) x 1 711 23 43 - - 6 7 42 381 160 s 1 272 7 15 - - 7 2 84 151 56 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Отвалы золото-извлекательной фабрики (n = 3) ГЭр = 5 734 x/КК 946/556,5 18/1,1 30/0,4 - 13/0,3 5/2 1/0,9 7/14 - s 267 4 5 - 9 1 1 1 - - (%*) 55,3 78,3 69,8 - - 83,4 14,3 16,7 - - Александровское. Золотоносные кварцевые жилы (n = 36) x 679 514 188 6 10 867 7 812 75 624 324 s 1 756 1 181 529 6 56 812 6 3 456 113 723 475 Хвостохранилище (n = 7) ГЭр = 2 380 x/КК 34/20 44/2,7 57/0,7 7/53,8 88/1,9 30/12 131/119 32/64 768/1,2 457/1,3 s 18 35 27 0 107 0 300 6 180 229 (%*) 5 8,6 30,3 116,7 0,8 427 16,1 42,7 123 141 Полиметаллические месторождения Акатуевское. Свинцово-цинковые руды (n = 13) x 30 575 62 889 122 265 1 007 798 10 6 - - s 46 747 72 289 136 047 829 558 14 3 - - - Хвостохранилище (n = 26) ГЭр = 61 803 x/КК 8 759/5 152 3 491/218 9 311/112 56/430 241/5,1 6,9/2,8 3,3/3,0 51/101 148/0,2 586/1,7 s 4 770,4 1 881,0 6 552,3 34,7 143,7 5,2 2,0 27,3 84,5 231,1 (%*) 28,6 5,5 7,6 5,6 30,2 69 55 - - - Благодатское. Свинцово-цинковые руды (n = 10) x 296 825 206 403 232 968 291 1 223 356 9,7 1226 11,9 28,1 s 911 568 271 411 350 243 404 1 884 612 8,1 1 187,9 9,9 23,8 Хвостохранилище (n = 27) ГЭр = 74 441 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 x/КК 9 078/5 340 7 419/464 17 008/205 76/583 174/3,7 85/34 1,1/1 322/643 108/0,2 114/0,3 s 5 046 2 739 8706 37 66 37 0,4 108 68 67 (%*) 3,1 3,6 7,3 26,1 14,2 23,9 11,4 26,3 909,1 405,6 Ново-Широкинское. Свинцово-цинковые руды (n = 12) x 1 330 239 720 89 941 144 39 661 11 19 2159 355 53 s 1 480 168 213 97 489 172 58 882 12 14 3297 490 82 Хвостохранилище (n = 9) ГЭр = 5607 x/КК 398/234 1 045/65 1 193/14 4,8/37 107/2,3 2,3/0,9 2,3/2,1 96/192 929/1,4 529/1,6 s 376 500 583 1,5 41 1,6 0,5 8,5 106 94 (%*) 29,9 0,4 1,3 3,3 0,3 20,9 12,1 4,4 262 998 Оловополиметаллические месторождения Шерловогорское. ^ Оловополиметаллические руды (n = 15) x 33 864 28 759 81 342 1 653 15 073 3 271 - 787 88 58 s 38 986 31 241 80 988 2 271 31 896 5 686 - 659 96 75 Хвостохранилище (n = 9) ГЭр = 7 956 x/КК 498/293 1 562/98 1 703/20,5 14/108 187/4 595/238 - 55/110 345/0,5 130/0,4 s 245 1513 1206 14 77 459 - 20 33 69 (%*) 1,5 5,4 2,1 0,8 1,2 18,2 - 7 392 118,9 Хапчерангинское. Оловополиметаллические руды (n = 11) x 6 046 20 869 164 303 1 541 6 167 20 454 14 222 33 363 s 16 607 26 659 136 994 760 3 630 40 165 5 336 44 468 Хвостохранилище^ (n = 17) ГЭр = 4724 x/КК 389/229 1215/76 3 211/39 5/38,5 145/3,1 418/167 - 10/20 551/0,8 175/0,5 s 235 1 283 3 346 5 133 321 - 5 56 29 (%*) 6,4 5,8 1,9 0,3 2,4 2 - 4,5 1 669 48,2 Молибденовые месторождения Шахтаминское. Кварц-молибденитовые руды (n = 9) x 1 230 8 496 3 060 51 7 033 5 25 722 3 142 20 55 s 8 143 16 821 3623 74 8 143 4 16 016 8 429 12 48 Хвостохранилище (n = 7) ГЭр = 6979 x/КК s (%*) 114/67 109 9,3 2209/138 3406 26,0 1243/15 556 40,6 3/23 1 5,9 737/16 744 10,5 9/3,6 5 180 679/617 466 2,6 65/130 55 2,1 719/1,1 257 3595 208/0,6 99 378 Д авендинское. Кварц-молибденитовые руды (n = 7) x s 13 20 97 222 10 6 1 11 11 11 10 11 237 2 486 10 8 92 171 14 10 Хвостохранилище (n = 5) [Юргенсон] ГЭр = 927 x/КК 79/46,5 39/2,4 19/0,2 - 96/2 2/0,8 35/32 13/26 108/0,2 s 66 81 44 - 43 1 100 5 106 - (%*) 607 40,2 190 - 873 18,2 0,31 130 117 - Жирекенское. Кварц-молибденитовые руды (n = 9) x 24 129 55 3 97 12 29 377 83 217 95 s 12 160 36 2 122 9 18 603 143 186 95 Хвостохранилище (n = 11) ГЭр = 2007 x/КК 37/21,7 64/4 83/1 7/53,8 500/4,1 30/12 181/166 - 643/0,9 326/0,9 s 13 41 44 0 227 0 177 - 33 31 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 (%*) 154 49,6 151 233 515 250 0,6 - 296 343 Вольфрамовые месторождения Антоновогорское. Руды (n = 14) x 1 811 221 7 369 230 - 96 17 4 17 16 s 2 080 245 8 543 99 - 175 22 2 18 9 Букукинское. Руды (n = 14) x 1 901 8 439 16 118 291 - 487 318 102 71 284 s 2 167 11 968 14 876 546 - 1 025 779 204 74 378 Бом-Горхонское. Руды (n=5) x 626 626 19347 167 612 30 141 - 42 24 s 624 755 31546 188 480 12 199 - 45 27 Хвостохранилище (n =3) ГЭр = 2 984 x/КК 78/45,9 86/5,4 900/10,8 16/123 270/5,7 109/44 68/62 - 524/0,8 24/0,07 s 16 30 558 13 0 42 61 - 58 26 (%*) 12,5 13,7 4,6 9,6 44,1 363 48,2 - 1 278 100 Редкометалльные месторождения Орловское танталовое Хвостохранилище (n = 15) ГЭр = 362 x/КК 25/14,7 41/2,6 128/1,5 0,4/3,1 8/0,2 39/15,6 3/2,7 2/4 44/0,06 31/0,09 s 12 24 79 0,2 0 13 2 3 27 17 Завитинское. Литиевое руды (n = 11) x 12 22 91 0,2 5 68 - 0,3 23 34 s 10 30 85 0,1 2 56 - 0,1 30 25 Хвостох ранилище (n = 11) ГЭр = 24842 x/КК 292/172 29/1,8 69/0,8 0,2/1,53 14/0,3 31/12,4 2/1,8 901/1 802 166/332 98/0,3 s 426 12 34 0,1 12 10 2 1 621 166 54 (%*) 2433 132 75,8 100 280 45,6 - 300 333 722 288 Мало-Кулиндинское. Литиевое руды (n = 3) x 12 - - 0,4 5 - - - 67 s 3 - - 0,3 2 - - - 107 - Хвостохранилище (n = 11) ГЭр = 388 x/КК 33/19,4 24/1,5 88/1,1 0,5/3,8 11/0,2 47/18,8 1/0,9 0,3/0,6 142/0,2 179/0,5 s 4 2 14 0 2 10 0,3 0,1 34 27 (%*) 275 - - 125 220 - - - 212 - Примечание. x - среднее арифметическое, s - стандартное отклонение, n - число анализов. «-» - нет данных, КТ * - коэффициент токсичности [СанПиН № 2.1.7.1287-03], Тл ** - литотоксичность [Голева и др., 2001], KK - коэффициент концентрации, КК = х/кларк. (%*) - процентные содержания элементов в техноземах хвостохранилищ (за 100% принято содержание элементов в рудах), * - [Войткевич и др., 1977], ГЭр - «потенциальная токсичность» (см. формулу (1)). Note. x - arithmetic mean, s - standard deviation, n - number of analyses. «-» - no data, CT * - toxicity factor [SanPiN No 2.1.7.1287-03], Tl ** - lithotoxicity [Goleva et al., 2001], KK - concentration coefficient, KK = x/clark. (%*) - percentage of elements content in technozems of tailing dumps (100% of elements content in ores is accepted), * - [Voitkevich et al., 1977], GEr - «potential toxicity» (see formula (1)). Выявлено, что в золоторудных месторождениях концентрации элементов в техноземах хвостохранилищ относительно процентных содержаний в рудах имеют существенные различия. Так, в Балей-ском золоторудном месторождении содержание As в техноземах составляет 73% от содержания As в руде, содержание Pb - 170%, Zn - 68%, Mo - 100%, Sb - 54,6%. При этом коэффициенты концентрации (КК) составляют соответственно: Pb - 552; Pb - 1,1; Zn - 0,4; Mo - 1,8; Sb - 356. Характерно, что в золоторудных месторождениях концентрации токсичных элементов первого и второго классов в большинстве своем составляют 30-70% от их содержаний в рудах. Наибольшими КК в техноземах характеризуются As, составляя в хвостохранилище Любавинского месторождения 1094, Балейского -552. Остальные токсичные элементы по содержаниям близки к кларкам. Распределение химических элементов в технозе-мах хвостохранилищ полиметаллических, оловопо-лиметаллических месторождений по сравнению с техноземами золоторудных месторождений имеют существенные отличия. Так, в сравнении с рудами, концентрации элементов в техноземах полиметаллических, оловополиметаллических месторождений в большинстве своем составляют менее 10% от содержания их в рудах. КК в значительной части элементов достигают значений более 100 (табл. 2). В техноземах золоторудных месторождений содержания элементов в основном составляют 20-70% от содержаний их в рудах. В молибденовых месторождениях значения КК элементов в техноземах близки к таковым в золоторудных месторождениях. Выявлено, что в техноземах Жирекенского и Давендинского месторождений отмечается значительное превышение содержаний As, Zn, Cu, Cd в сравнении с рудами. Это можно объяснить особенностями минерального состава кварц-молибденитовых руд, наличием в рудных зонах вкрапленной арсенопиритовой, медной и полиметаллической минерализации, вовлекаемой в технологический процесс обогащения руд. Содержание элементов в техноземах Бом-Горхонского вольфрамового месторождения в преобладающей части элементов составляют около 10% от содержания в рудах. Исключением является Sn, содержание которого - 363% в сравнении с концентрацией в руде. В Завитинском и Мало-Кулин-динском литиевых месторождениях содержания As, Pb, Cd, Cu и Sb в техноземах превышают их концентрации в рудах, в Орловском танталовом месторождении наблюдается обратная зависимость. КК преобладающей части элементов варьируют и составляют несколько кларков. КК в техноземах в значительной части элементов варьируют от долей процента до 18%. Исключение составляет содержание Sb на Завитинском месторождении, КК равен 1802. Характерной особенностью природно-техно-генных образований рудных месторождений является преобладание Ba и Sr в техноземах относительно их концентраций в рудах. Это объясняется накоплением минералов носителей Ba и Sr в хвостохрани-лище в процессе обогащения исходной руды. Оценка токсичности хвостохранилищ рудных месторождений Восточного Забайкалья В Забайкальском крае ГОК многих месторождений являются градообразующими. Здоровье населения горнорудных поселков в значительной степени зависит от техногенного загрязнения окружающей среды [Витковский и др., 2018; Эпова и др., 2020]. Последствия воздействия токсичности связано с возникновением болезней органов пищеварения, дыхания, эндокринной системы, злокачественных образований, врожденных патологий и других заболеваний. Среди техногенных образований объекты повышенной опасности представляют хвостохрани-лища ГОК. Техноземы хвостохранилищ состоят преимущественно из нерудных минералов (полевой шпат, кварц и др.), в небольшом количестве встречаются сульфиды. Минеральный состав техноземов хвосто-хранилищ напрямую связан с минеральным составом рудных ассоциаций сульфидных месторождений. В рудах рассматриваемых месторождений главные рудные минералы, в состав которых входят токсичные элементы, представлены: пиритом (FeS2), арсенопиритом (FeAsS), халькопиритом (CuFeS2), сфалеритом (ZnS), галенитом (PbS), молибденитом (MoS2), антимонитом (Sb2S3), касситеритом (SnO2), блеклыми рудами (теннантит Cu3AsS3, тетраэдрит Cu3SbS3). Кадмий входит в виде изоморфной примеси в минералы цинка. Барий и стронций входят в состав породообразующих минералов. В их составе они концентрируются в слюдах. Вследствие этого концентрации бария и стронция в техноземх хвосто-хранилищ, главным образом, превышают их содержания в рудах. При изучении хвостохранилищ особое внимание уделяют минералогическому анализу с выделением гипергенных стадий минералообразова-ния. Выделяют следующие стадии их трансформации в зоне окисления: сульфиды - сульфаты - карбонаты (окислы). Минералы сульфатной стадии обладают повышенной растворимостью и представляют наибольшую опасность для окружающей среды. Модельные эксперименты по сернокислотному выщелачиванию золотосодержащих руд Любавинского и Ключевского золоторудных месторождений показали высокую подвижность таких элементов, как As, Са, Fe, Cu, Pb, Zn [Эпова и др., 2019]. Хвостохранилища изучаемых месторождений отличаются составом пород и руд, разным временем их образования. Степень гипергенных преобразований техноземов хвостохранилищ зависит от количества и состава сульфидов. Хвостохранилища с повышенными содержаниями сульфидов характеризуются более высокой кислотностью водных растворов, являющихся главными факторами выщелачивания и миграции токсикантов. Большое значение имеет также временной интервал их существования. Процесс перехода сульфидных минералов в окисленные формы может протекать до сотен лет. Для оценки «потенциальной токсичности рудных месторождений» (ГЭр) использовалась формула, предложенная в работе [Голева и др., 2001]: Гэр = 21=1,пТл(0*в(0, (1) где Тл(1) - коэффициент литотоксичности элемента i (табл. 2); В© = X(i)/Q(i), где X(i) - концентрации и Q(i) - кларк земной коры по Виноградову [Войтке-вич и др., 1977] элемента i, n - количество рассматриваемых элементов. Расчетные данные указывают на то, что наибольшей токсичностью характеризуются хвосто-хранилища полиметаллических и оловополиметал-лических месторождений (табл. 2). Среди них наибольшей потенциальной опасностью обладают техноземы Благодатского полиметаллического месторождения ГЭр = 74 441, наименьшей - техноземы Ново-Широкинского полиметаллического месторождения ГЭр = 5 607. Среди техноземов золоторудных месторождений наибольшую экологическую опасность представляют техноземы Любавинского месторождения ГЭр = 10 988, наименьшую - техноземы Александровского месторождения ГЭр = 2 380. Среди молибденовых месторождений наибольшей токсичностью характеризуются хвостохранилище Шахтаминского месторождения ГЭр = 6 979, наименьшей - хвостохранилище Давендинского месторождения ГЭр = 927. Среди рассматриваемых месторождений наименьшую экологическую опасность представляют хвостохранилища редкоме-талльных и вольфрамовых месторождений. Так, токсичность техноземов Орловского месторождения составляет ГЭр = 362, Мало-Кулиндинского месторождения - ГЭр = 388 (табл. 2). Обсуждение результатов исследований Проведенный анализ проб хвостохранилищ показал наличие в них высоких содержаний токсичных элементов, превышающих кларки. Среди токсичных элементов наиболее высокими содержаниями характеризуются As. В техноземах Благодатского полиметаллического месторождения концентрации As составляют 9 078 г/т, Акатуевского полиметаллического месторождения - 8 759 г/т, Любавинского золоторудного месторождения - 1860 г/т. Высокие содержания токсикантов, в ряде случаев составляющих более 1 000 г/т, соответствуют уровню рудных концентраций. Установлено, что содержания токсичных элементов в хвостохранилищах золоторудных и молибденовых месторождений в большинстве своем составляют 20-70% от содержаний их в рудах, в полиметаллических и оловополиметаллических месторождениях - 0-10%, в редкометалльных месторождениях превышают 100%. Эти отличия объясняются минеральным составом руд различных типов месторождений, технологиями обогащения в ГОКах. Так, в свинцово-цинковых месторождениях Pb и Zn извлекаются при обогащении, этим объясняются незначительные их содержаниях в техноземах, в сравнении с их концентрациями в рудах. Расчет токсичности техноземов различных месторождений показал, что среди рудных месторождений Восточного Забайкалья наибольшей экологической опасностью характеризуются хвостохранилища Благо-датского (ГЭр = 74441) и Акатуевского (ГЭр = 61803) полиметаллических месторождений. Значения содержаний токсичных элементов в хвостохранилищах ред-кометалльных месторождений близки к фоновым и не являются экологически опасными. Отметим, что величина ГЭр «потенциальной токсичности» не учитывает количества опасных элементов (в общих объемах и массах материала хво-стохранилищ) и скорости их рассеивания. С течением времени величины ГЭр могут меняться из-за выноса из хвостохранилищ в среде кислотных природных растворов в первую очередь высокоподвижных элементов, таких как цинк, кадмий и медь, или концентрирования металлоидов переменной валентности (As, Sb) в восстановительных условиях. Заключение В процессе исследований проведен сравнительный анализ распределения токсичных элементов в природно-техногенных комплексах рудных месторождений Восточного Забайкалья. Выявлено, что наибольшую экологическую опасность для природной среды представляют полиметаллические и оловополиметаллические месторождения. Установлено, что концентрации токсичных элементов в хвостохранилищах золоторудных и молибденовых месторождений относительно их содержаний в рудах в основном составляют 2070%, полиметаллических месторождениий - 010%, в редкометалльных месторождениях превышает 100%. Эти отличия объясняются особенностями минерального состава руд и технологиями их обогащения.

Скачать электронную версию публикации