Механизмы трансформации техногенных систем и формирования водных и воздушных аномалий

Объектами исследования по проекту были хранилища сульфидных отходов обогащения руд Салаирского рудного поля: Талмовские Пески, Дюков лог, Салагаевский лог, карты захоронения отходов комбината «Тувакобальт». Цель работы состояла в анализе направленности и специфики процессов в техногенных телах (складированных отходов переработки сульфидных руд) с выявлением основных тенденций эволюции состава твердой и жидкой фаз и оценкой сравнительной подвижности элементов во времени и при разных физико-химических условиях. В соответствии с поставленной целью в 2022 г. решались несколько основных задач. 1. Построение последовательности преобразования основных сульфидных минералов в разных физико-химических условиях 2. Определение форм нахождения металлов и металлоидов в веществе разновозрастных сульфидных отходов. 3. Оценка подвижности элементов в условиях окислительного выветривания. 4. Выявление актуальных научных тенденций и фронтов в области исследования техногенных систем. Для выполнения поставленных заданий были проведены экспедиционные и лабораторные исследования вещества техногенных тел. Отобраны пробы вещества хвостохранилищ, вмещающих отходы переработки барит-полиметаллических рудных тел Салаирских месторождений. Вещество хвостохранилищ имеет приблизительно сходный состав, но различается по времени хранения: Салагаевский лог (отходы свинцово-цинковой обогатительной фабрики (СЦОФ) Салаирского ГОКа (гравитация, флотация), в меньшей доле – золотоизвлекательной фабрики (ЗИФ) того же ГОКа – гравитация, флотация, цианирование концентратов) прекратил функционирование в конце 90-х годов прошлого века, тем самым можно считать продолжительность времени хранения отходов ~ 30 лет. В Дюков лог (1943 – 1975 гг) поступали отходы ЗИФ, а в последние годы его заполнения, - СЦОФ. Хвостохранилище Талмовские Пески – первое хранилище отходов СГОКа (1932 – 1942 гг), представляет собой узкую ленту складированных отходов в русле р. Малой Талмовой. Кроме того, были привлечены данные прошлых лет по составу хвостохранилищ и формам нахождения элементов в них. Это дало возможность проследить изменение вещества во времени, что и было основной целью этого года. При полевых работах применялись методы геохимического картирования, геофизического изучения внутренней структуры подповерхностного пространства, авторский метод сбора конденсатов паро-газовых потоков, отделяющихся от техногенных тел. Лабораторные эксперименты и анализы позволили получить данные о составе изучаемых хвостохраниищ, формах нахождения элементов в твердом веществе и растворах, их сравнительной подвижности и биодоступности. Прослежена последовательность отложения вторичных минералов на остаточных сульфидах и получен вывод о том, что процессы окислительного растворения в техногенных телах идут не однонаправленно, и даже в кислых условиях (а тем более в нейтральных – субщелочных) возможно отложение вторичных инертных фаз и снижения подвижности металлов. Как показало физико-химическое моделирование, при смене условий (повышения кислотности среды) во взаимодействующих с веществом отходах будет происходить постепенный переход гидроксокомплексов металлов в сульфатные и повышаться доля аква-ионов. Также были выявлены закономерности поступления металлов и металлоидов в рыбы, обитающие в техногенном озере (хвостохранилище Комсомольское). Определено, что мышьяк и сурьма, являющиеся основными загрязнителями воды этого озера, в сочетании с металлами (Zn, Cu, Hg) накапливаются в различных органах карасей, последствием чего стало появление карликовых форм. Результаты исследования поступления элементов в рыбу (карась серебристый), обитающую в техногенном озере на хвостохранилище Комсомольское, и накопление металлов и металлоидов в разных органах карасей свидетельствуют о возможности интенсивного накопления токсичных веществ в рыбах, что ставит проблему недопущения использования такой рыбы в пищу. Полученные в этом году результаты по каждому из заданий направлены на количественное описание процессов эволюции техногенных тел, в практическом плане могут быть использованы при создании схемы вторичной переработки отходов (с учетом изменившихся форм нахождений элементов и свойств поверхностей, например, при флотации), разработке санитарно-гигиенических рекомендаций по оценке опасности складированных отходов для местного населения, оценке влияния высоких концентраций металлов и металлоидов в компонентах окружающей среды на биоту и человека.