Состояние водных объектов в зоне влияния горно- перерабатывающих предприятий на примере ОАО «Ковдорский ГОК»

Одной из актуальных проблем современности является снижение загрязнения окружающей среды в горнопромышленных регионах. При добыче и переработке полезных ископаемых образуются значительные объемы твёрдых, жидких и газообразных отходов, составляющих до 70-80% объема всех промышленных отходов, - складирование, сброс и выброс которых приводит к загрязнению компонентов природной среды, а также к нарушению гидрологических, гидрогеологических и инженерноэкологических условий территорий, подверженных негативному воздействию горно-обогатительных комбинатов.

Ковдорский горно-обогатительный комбинат (Ковдорский ГОК) — крупное, градообразующее предприятие Мурманской области, один из наиболее значительных в России производитель железорудного концентрата, второй по объёмам добычи производитель апатитового концентрата в России и единственный в мире производитель бадделеитового концентрата. В результате деятельности Ковдорского ГОКа происходит образование и накопление пустой породы объемом 12,2 млн.м³/год; 8053 тыс.м³/год хвостов обогащения; выброс 13139 т/год загрязняющих веществ; сброс 43 млн. м³ сточных вод, в результате чего происходит полная трансформация компонентов природной среды в зоне негативного воздействия предприятия.

Снижение техногенной нагрузки на окружающую среду невозможно без точных знаний процессов, протекающих в наземных и водных экосистемах, без эколого-токсикологической оценки деятельности комбината, тем не менее до настоящего времени мониторинговые геоэкологические исследования Ковдорского района практически не проводились, а воздействие ОАО «Ковдорский ГОК» на окружающую среду контролируется преимущественно по стандартным показателям с позиций основных загрязнителей атмосферы и воды, объемов извлечения горной массы из недр и складирования отходов производства (вскрышные породы, хвосты обо- гащения и др.). В зоне воздействия производственных объектов обогатительного комбината значительной техногенной нагрузке подвергаются поверхностные воды. Основными источниками загрязнения водных объектов являются сбросы с хвостохранилища, карьера и ТЭЦ. Систематического обобщения состояния поверхностных вод с точки зрения функционирования пресноводных экосистем не производилось. В частности, совершенно не изучена роль редкоземельных элементов в процессах формирования качества вод, не оценена самоочищающая способность водоемов, долгосрочные последствия загрязнения и так далее. Комплексной экологотоксикологической оценки последствий техногенного загрязнения поверхностных вод района также не проводилось. Как следствие – отсутствие необходимой программы мониторинга поверхностных вод и неопределенность направлений, в которых необходимо двигаться для снижения техногенной нагрузки на окружающую среду.

Для оценки состояния водных объектов в зоне воздействия ОАО «Ковдорский ГОК» в полевой сезон 2010 г. проводилось инженерно- экологическое обследование. Было показано, что в результате интенсивной хозяйственной деятельности изменился естественный гидрохимический и водный режимы, баланс водных объектов Ковдорского района и как следствие – изменения в сообществах гидробионтов. В связи с тем, что в природные водные объекты осуществляется сброс недостаточно очищенных и неочищенных сточных вод, изменился естественный состав поверхностных вод. В табл. 1 приведены значения концентраций условно-фоновых водоемов и водоема, находящегося в зоне воздействия производственных объектов комбината.

Таблица 1 Гидрохимические показатели, отражающие природное состояние водоемов

Влияние сточных вод предприятий на озеро Ковдор привело к повышению значения pH воды больше 8, а кислотные соединения, выбрасываемые в атмосферу и выпадаемые на территории водосбора озера Куроп-та, вызвали тенденцию к закислению воды озера, значение pH понизилось до величины менее 6. Увеличилась минерализация природных вод, по показателю жесткости вода из категории очень мягких перешла в категорию умеренно жестких. По водородному показателю pH воды перешли из разряда кислых в подщелочные. Содержание сульфатов и фосфатов и ряда других элементов в природных водах превышает ПДК для водных объектов рыбохозяйственного значения. В производственных, ливневых, фильтрационных водах из хвостохранилища отмечается повышенное содержание нефтепродуктов, фосфора, железа и ряда других элементов. В реку Нижняя Ковдора осуществляется сброс хозяйственно-бытовых стоков после канализационных очистных сооружений (КОС) города Ковдор и агрокомплекса поселка Лейпи. Качество хозяйственно-бытовых стоков после прохождения КОС не в полной мере отвечает требованиям, предъявляемым к составу вод, отводимых в водные объекты рыбохозяйственного значения. В них наблюдаются повышенные, по сравнению с природными, концентрации азота аммонийного и нитритного, фосфора, железа, а также органических соединений. Дополнительно к перечисленному, как загрязнение атмосферы, так и загрязнение вод привело к увеличению содержания в водоеме токсичных микроэлементов, главным образом, никеля, меди, стронция и алюминия.

Впервые было показано, что помимо традиционно контролируемых показателей качества поверхностных вод, необходимо уделять внимание и ряду редкоземельных элементов, увеличение уровней которых в поверхностных водах является следствием деятельности комбината.

В настоящее время комбинатом проводятся отдельные работы по мониторингу подземных и поверхностных вод, выполняются режимные гидрогеологические наблюдения, расширена опорная сеть наблюдательных скважин. Однако и в этом, наиболее «проработанном» направлении мониторинга отсутствует механизм оперативной автоматизированной обработки получаемой информации, позволяющей прогнозировать процессы изменения режима поверхностных вод и их последствия. Недостаточная полнота изучения и контроля состояния поверхностных вод региона может привести к ситуациям, последствия которых могут оказаться негативными для населения города.

Программа проблемно-ориентированного мониторинга поверхностных вод Ковдорского района должна учитывать природные особенности формирования качества вод, характер техногенного воздействия, гидрологические условия, самоочищающую емкость водоемов и основные задачи системы управления качеством окружающей среды, направленные на снижение отрицательных последствий. К таким особенностям можно отнести то, что источники загрязнения носят фактически точечный характер, и можно выделить два из них: хорошо локализованный отстойник на озере Ковдор и сброс с хвостохранилища в реку Можель. Другой особенностью водных систем Ковдорского района является преобладание лотических систем. Это обстоятельство определяет особенности пространственновременного распределения загрязняющих веществ. Для лотических систем является характерным быстрое и значительное разбавление сточных вод (как в точке сброса, так и на протяжении течения за счет притоков), быстрое распространение загрязняющих веществ на большие расстояния, аккумуляция их в озерных или плесовых участках, ярко выраженный продольный градиент концентраций, зависимость распределения загрязнений от гидрологических условий, большая зависимость состояния водной системы от процессов, протекающих на водосборе, большая вероятность мобилизации загрязнений, захороненных в донных отложениях и так далее. Эти особенности должны быть отражены в программах мониторинга.

Исходя из результатов гидрохимического анализа водных объектов, изложенного в данной статье, были выбраны наиболее информативные точки мониторинга в районе исследования. Места проведения наблюдений установлены в импактной зоне и в условно-фоновых водоемах. При отборе образцов необходимо учитывать пространственную и временную динамику характеристик. Предложено отбирать пробы воды по репрезентативной сети мониторинга, состоящей из 25 точек. Периодичность отбора проб воды – 4 раза в год (4 гидрологических периода: две межени – летняя и зимняя и два половодья – весеннее и осеннее). Всего проб на гидрохимический анализ воды: 34 точки x 4 = 136 проб/год. В каждой точке пробы воды будут отбираться с трехкратной повторностью: на определение общего химического состава, на содержание редкоземельных элементов и радионуклидов. Таким образом, количество проб составит: 136 x 3 = 408. Для оценки степени загрязнения водоемов необходим отбор проб на контрольном (фоновом) водном объекте с той же периодичностью отбора и повторностью: 5 точек х 4 раза в год x 3 повторности = 60 проб. Итого: 408 + 60 = 468 проб.

Выявление полного спектра загрязняющих веществ и источников их поступления в окружающую среду позволит разработать действенные мероприятий по минимизации негативных последствий техногенного загрязнения поверхностных вод.

Работа проведена при поддержке федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 – 2013 гг.