книги / Снижение экологической нагрузки при обращении со шлаками черной металлургии

Складирование шламов ЧМЗ негативно влияет на микроэлементный состав подземных вод. Превышение над фоновыми показателями: по цинку – до 8,4 раз, по титану – до 2,6 раз, по хрому – до 39 раз, по никелю – до 5,4 раз, по марганцу – до 5,9 раз, по свинцу – до 7,2 раз и по меди – до 9,7 раз (табл. 5.8).

С поверхностным и подземным стоками загрязнители поступают в поверхностные воды, существенно изменяя их химический состав. В естественных условиях воды рек Чусовой и Усьвы характеризуются HCO3–Ca составом, средней минерализацией (до 500 мг/л), слабощелочной реакцией (pH = 7,40…7,90).

Влияние отвала в большей степени сказывается на химическом составе воды р. Усьвы, увеличивая концентрацию гидрокарбонатного иона до 146,44 мг/л и сульфатного иона до 66,76 мг/л. В зоне влияния отвала отмечается смена гидрохимической фации на гидрокарбонатно-сульфатную. В целом в районе влияния отвала наблюдается увеличение содержания SO42–, Na+, K+ и общего железа (до 1,08) (табл. 5.9).

Как и в подземных водах, наибольшее влияние отвал оказывает на микроэлементный состав поверхностных вод (табл. 5.10). В районе полигона содержание цинка в воде р. Усьвы в сравнении с фоновыми значениями увеличивается в 20 раз, в воде р. Чусовой – в 22 раза; содержание титана – в 2 и 7 раз; хрома – в 10 и 9 раз; никеля – в 6 и 9 раз; марганца – в 10 и 6 раз; свинца – в 65 и 14 раз; меди – в 10 и 8 раз соответственно. По всем компонентам зафиксировано превышение рыбохозяйственных ПДК, а по цинку и меди нормативы превышены

вдесятки и сотни раз. Следует отметить, что содержание меди

вводе рек Чусовой и Усьвы на фоновых створах превышает ры-

бохозяйственные ПДК в 14–45 раз, в зоне влияния отвала – в 40–294 раз.

193

Таблица 5 . 9

Химический состав воды рек Чусовой и Усьвы в районе отвала доменных шлаков ЧМЗ, мг/л

Таблица 5 . 1 0

Содержание микроэлементов в воде рек Чусовой и Усьвы в районе отвала доменных шлаков ЧМЗ, мг/л

Примечение. Местоположение отбора проб см. в табл. 5.9.

Отвал оказывает существенное влияние на донные отложения рек Усьвы и Чусовой. Вследствие размыва отвалов речными водами, особенно в период паводка, их смыва дождевыми и талыми водами, а также развевания часть веществ отвала попадает в реки, переносится водным потоком и может служить источником вторичного загрязнения поверхностных вод на значительном удалении от отвала.

Минералогический анализ песчаных отложений рек Чусовой и Усьвы показывает, что в их составе выше по течению отвала наблюдается естественная минеральная ассоциация, типичная для этой области. Она представлена в основном кварцем (54–74 %), полевыми шпатами – альбитом (12–16 %) и микроклином (6–4 %), глинистыми минералами – илеитом (4–8 %) и каолинитом (1–4 %), присутствуют слюды, хлориты, амфиболы, карбонаты (табл. 5.11).

196

Таблица 5 . 1 1

Минералогический состав донных отложений по данным рентгеноструктурного анализа, %

197

В районе отвалов в составе донных отложений рентгеноструктурным анализом определено значительное содержание оксидов и гидрооксидов железа в форме магнетита, вюстита, гетита (суммарное содержание до 10,9 %) (см. табл. 5.8). В значительных количествах присутствуют техногенные образования – металловидные шлаковые частицы (содержание до 30,5 %), керамические и стекловатые частицы (0,6–0,9). Аналогичные образования встречаются в донных отложениях рек многих крупных промышленных центров Урала, где длительное время существует металлургическое производство, – Нижнем Тагиле, Екатеринбурге, Челябинске и др.

Металловидные частицы состоят в основном из окислов железа – гематита и магнетита. Их наибольшая концентрация наблюдается на стрелке рек Чусовой и Усьвы – 30,5 % (порядка 305 г/кг), максимальное содержание во фракции более 1 мм – 26,8 %. Благодаря высокой плотности их миграционная способность в водном потоке ограничена. Уже на расстоянии 1,5–2 км ниже по течению от отвала их содержание составляет 0,2–0,5 %, причем наибольшее количество – во фракции 0,50–0,25 мм.

Керамические и стекловатые частицы представляют собой отходы металлургичекого производства. Они достаточно устойчивы к механическим воздействиям, концентрируются во фракции 1,0–0,5 мм. Благодаря незначительной плотности слагающего их вещества (в основном силикатов) они мигрируют в водном потоке на значительные расстояния. Их наибольшее содержание (0,59–0,89 %) наблюдается в1,5–2,0 км нижепотечениюототвала.

Естественный химический состав водной вытяжки донных отложений рек Чусовой и Усьвы характеризуется преобладанием ионов HCO3–, SO42–, Ca+2. Сумма водорастворимых солей – до

3,9 мг/кг. В районе отвала наблюдается увеличение содержания

(мг/кг) SO42– (до 1818), Cl– (до 94), NO3– и NO2– (до 121 и 5 соот-

ветственно).

Отмечается повышенное содержание в донных отложениях ниже отвала (мг/кг) Ti – до 510, Cr – до 1200, Ni – до 1050, Mn –

до 290, Cu – до 330 (табл. 5.13). Сравнение полученных

198

Таблица 5 . 1 2

Химический состав водной вытяжки донных отложений в районе полигона захоронения доменных шлаков, мг/кг