Экспериментальное исследование загрязнения приземной атмосферы металлами при разработке Озерного полиметаллического месторождения (Западное Забайкалье)

А. М. Плюснин; А. В. Украинцев; М. К. Чернявский

Том 278

Страницы:

115-124

В печати

Научная статья

Геотехнология и инженерная геология

Экспериментальное исследование загрязнения приземной атмосферы металлами при разработке Озерного полиметаллического месторождения (Западное Забайкалье)

Авторы:

А. М. Плюснин¹

А. В. Украинцев²

М. К. Чернявский³

Об авторах

1 — д-р геол.-минерал. наук главный научный сотрудник Геологический институт им. Н.Л.Добрецова СО РАН ▪ Orcid
2 — канд. геол.-минерал. наук старший научный сотрудник Геологический институт им. Н.Л.Добрецова СО РАН ▪ Orcid
3 — канд. геогр. наук научный сотрудник Геологический институт им. Н.Л.Добрецова СО РАН ▪ Orcid

Дата отправки:

2025-03-17

Дата принятия:

2025-12-09

Дата публикации онлайн:

2026-04-21

Аннотация

Отходы добычи и переработки руд оказывают негативное влияние не только на поверхностные, подземные воды, почвы, но и на состояние приземной атмосферы. В хорошо проницаемых отложениях хранилищ отходов в результате выветривания руд и вмещающих оруденение пород формируются высокоминерализованные воды, содержащие металлы. Под их воздействием над хранилищами образуются потоки жидких аэрозолей, условия формирования и химический состав которых еще плохо изучены. Цель работы – установление качественного и количественного состава токсичных металлов, поступающих в составе аэрозолей в приземную атмосферу хранилища окисленных руд и вскрышных пород, складированных при разработке Озерного полиметаллического месторождения. Поставлены задачи выявления механизма образования потока аэрозолей из зоны аэрации хранилищ, разработки методики отбора пробы аэрозолей путем его конденсирования и сбор необходимого для анализа количества конденсата. Отобранные образцы конденсата проанализированы методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой на квадрупольном масс-спектрометре Agilent 7500ce по сертифицированной методике. Установлено, что общая минерализация конденсационных вод достигает значений 110-130 мг/дм³. Содержание токсичных элементов (ртуть, свинец, цинк, медь) в несколько раз превышает концентрацию, установленную в поверхностных водах этого района. В снежном покрове на территории, прилегающей к ГОКу, в аномально высоких концентрациях, превышающих ПДК рыбохозяйственного назначения, обнаружены марганец, цинк, медь, ртуть, их поступление в снежный покров связано с испарением с поверхности складированных отходов и переносом загрязняющих веществ воздушными потоками. В работе показано, что от склада окисленных руд и вскрышных пород в атмосферу поступают жидкие аэрозоли, содержащие высокие концентрации токсичных химических элементов. Для защиты природной среды на предприятии необходимы мероприятия по изоляции складированных отходов разработки месторождения от агентов выветривания и поступления аэрозолей в атмосферу, а также использование средств индивидуальной защиты для персонала, работающего с отходами добычи и переработки руд.

Область исследования:

Геотехнология и инженерная геология

Ключевые слова:

хранилища отходов добычи руд токсичные металлы аэрозоль загрязнение атмосфера снежный покров техника безопасности

Финансирование:

Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ, проект № 24-27-20077.

Литература

Uugwanga M.N., Kgabi N.A. Assessment of metals pollution in sediments and tailings of Klein Aub and Oamites mine sites, Namibia // Environmental Advances. 2020. Vol. 2. № 100006. DOI: 10.1016/j.envadv.2020.100006
Загороднов С.Ю., Май И.В., Кокоулина А.А. Мелкодисперсные частицы (PM2,5 и PM10) в атмосферном воздухе крупного промышленного региона: проблемы мониторинга и нормирования в составе производственных выбросов // Гигиена и санитария. 2019. Т. 98. № 2. С. 142-147. DOI: 10.18821/0016-9900-2019-98-2-142-147
Бортникова С.Б., Юркевич Н.В., Еделев А.В. и др. Гидрохимические и газовые аномалии на сульфидном хвостохранилище (Салаир, Кемеровская область // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2021. Т. 332. № 2. С. 26-35. DOI: 10.18799/24131830/2021/2/3040
Рыбникова Л.С., Рыбников П.А., Наволокина В.Ю. Миграция химических элементов в подземных водах горнопромышленной территории // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2024. Т. 335. № 9. С. 137-147. DOI: 10.18799/24131830/2024/9/4465
Kossoff D., Dubbin W.E., Alfredsson M. et al. Mine tailings dams: Characteristics, failure, environmental impacts, and remediation // Applied Geochemistry. 2014. Vol. 51. P. 229-245. DOI: 10.1016/j.apgeochem.2014.09.010
Queiroz H.M., Ying S.C., Abernathy M. et al. Manganese: The overlooked contaminant in the world largest mine tailings dam collapse // Environment International. 2021. Vol. 146. № 106284. DOI: 10.1016/j.envint.2020.106284
Абрамов Б.Н. Концентрации тяжелых металлов в техногенных ландшафтах Акатуевского полиметаллического месторождения (Восточное Забайкалье) // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: География. Геоэкология. 2018. № 4. С. 67-71. DOI: 10.17308/geo.2018.4/2269
Jianwei Dai, Canxing Sun, Zhuo Yao et al. Exposure to concentrated ambient fine particulate matter disrupts vascular endothelial cell barrier function via the IL-6/HIF-1α signaling pathway // FEBS Open Bio. 2016. Vol. 6. Iss. 7. P. 720-728. DOI: 10.1002/2211-5463.12077
Макарова М.А., Мамедов В.И., Алехин Ю.В., Шипилова Е.С. Уникальная роль поровых растворов при образовании бокситов в латеритных корах выветривания (Гвинейская Республика) // Доклады Академии наук. 2019. Т. 489. № 1. С. 65-69. DOI: 10.31857/S0869-5652489165-69
Gitari M.W., Akinyemi S.A., Ramugondo L. et al. Geochemical fractionation of metals and metalloids in tailings and appraisal of environmental pollution in the abandoned Musina Copper Mine, South Africa // Environmental Geochemistry and Health. 2018. Vol. 40. Iss. 6. P. 2421-2439. DOI: 10.1007/s10653-018-0109-9
Шварцев С.Л. Есть ли будущее у аддитивных технологий? // Вестник Российской академии наук. 2017. Т. 87. № 6. С. 538-547. DOI: 10.7868/S0869587317060068
Чечель Л.П. Эколого-гидрогеохимические последствия отработки вольфрамовых и молибденовых месторождений Восточного Забайкалья // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2017. Т. 328. № 6. С. 52-63.
Плюснин А.М., Дабаева В.В., Жамбалова Д.И. и др. Редкие земли в поверхностных и подземных водах на территории размещения вольфрамдобывающего производства Забайкалья // Геохимия. 2020. Т. 65. № 7. С. 711-728. DOI: 10.31857/S0016752520060102
Opara C.B., Blannin R., Ebert D. et al. Bioleaching of metal(loid)s from sulfidic mine tailings and waste rock from the Neves Corvo mine, Portugal, by an acidophilic consortium // Minerals Engineering. 2022. Vol. 188. № 107831. DOI: 10.1016/j.mineng.2022.107831
Старостина С.И., Юркевич Н.В., Шавекина А.Ш., Гаськова О.Л. Формы нахождения металлов и мышьяка в отходах флотационного обогащения сульфидных платиноидно-медно-никелевых руд // Геология и минерально-сырьевые ресурсы Сибири. 2025. № 1 (61). С. 64-74. DOI: 10.20403/2078-0575-2025-1-64-74
Zdravković A., Cvetković V., Šarić K. et al. Waste rocks and medieval slag as sources of environmental pollution in the area of the Pb-Zn Mine Rudnik (Serbia) // Journal of Geochemical Exploration. 2020. Vol. 218. № 106629. DOI: 10.1016/j.gexplo.2020.106629
Замана Л.В., Абрамова В.А., Хвостова Т.Е., Чечель Л.П. Соединения азота в водах зоны техногенеза рудных месторождений Восточного Забайкалья // Горный журнал. 2020. № 3. С. 79-83. DOI: 10.17580/gzh.2020.03.15
Fuentes-López J.M., Olías M., León R. et al. Stream-pit lake interactions in an abandoned mining area affected by acid drainage (Iberian Pyrite Belt) // Science of the Total Environment. 2022. Vol. 833. № 155224. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2022.155224
Minnaar A. Water Pollution and Contamination from Gold Mines: Acid Mine Drainage in Gauteng Province, South Africa // Water, Governance, and Crime Issues. Springer, 2020. P. 193-219. DOI: 10.1007/978-3-030-44798-4_12
Юргенсон Г.А., Филенко Р.А. Современное минералообразование в геотехногенном ландшафте Шерловогорского рудного района // Геосферные исследования. 2018. № 4. С. 32-43. DOI: 10.17223/25421379/9/4
Blois L., Lay-Ekuakille A. Environmental impacts from atmospheric emission of heavy metals: A case study of a cement plant // Measurement: Sensors. 2021. Vol. 18. № 100313. DOI: 10.1016/j.measen.2021.100313
Qiang Wan, Xiaobing Cui, Jiman Shao et al. Beijing ambient particle exposure accelerates atherosclerosis in ApoE knockout mice by upregulating visfatin expression // Cell Stress and Chaperones. 2014. Vol. 19. Iss. 5. P. 715-724. DOI: 10.1007/s12192-014-0499-2
Калаева С.З., Муратова К.М., Чистяков Я.В., Чеботарев П.В. Влияние мелкодисперсной пыли на биосферу и человека // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2016. Вып. 3. С. 40-63.
Bortnikova S.B., Yurkevich N.V., Abrosimova N.A. et al. Assessment of emissions of trace elements and sulfur gases from sulfide tailings // Journal of Geochemical Exploration. 2018. Vol. 186. P. 256-269. DOI: 10.1016/j.gexplo.2017.12.008
Опекунов А.Ю., Опекунова М.Г., Кукушкин С.Ю. и др. Минералого-геохимическая характеристика снежного покрова в районах горнорудного производства // Геохимия. 2021. Т. 66. № 7. С. 659-672. DOI: 10.31857/S0016752521060078
Глинянова И.Ю. Мониторинг аэрозолей в атмосферном воздухе населенных пунктов // Инженерный вестник Дона. 2022. № 2. С. 371-380.
Суюндуков Я.Т., Семенова И.Н., Хасанова Р.Ф., Ильбулова Г.Р. Влияние экологических факторов на заболеваемость населения геохимической провинции // Геополитика и экогеодинамика регионов. 2023. Т. 9 (19). Вып. 2. С. 364-373.
Yong Du, Lv Chen, Ping Ding et al. Different exposure profile of heavy metal and health risk between residents near a Pb-Zn mine and a Mn mine in Huayuan county, South China // Chemosphere. 2019. Vol. 216. P. 352-364. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2018.10.142
Ngole-Jeme V.M., Fantke P. Ecological and human health risks associated with abandoned gold mine tailings contaminated soil // PloS One. 2017. Vol. 12. № 2. e0172517. DOI: 10.1371/journal.pone.0172517
Zychowski K.E., Wheeler A., Sanchez B. et al. Toxic Effects of Particulate Matter Derived from Dust Samples Near the Dzhidinski Ore Processing Mill, Eastern Siberia, Russia // Cardiovascular Toxicology. 2019. Vol. 19. Iss. 5. P. 401-411. DOI: 10.1007/s12012-019-09507-y
González D., Infante A., López L. et al. Airborne fine particulate matter exposure induces transcriptomic alterations resembling asthmatic signatures: insights from integrated omics analysis // Environmental Epigenetics. 2025. Vol. 11. Iss. 1. № dvae026. DOI: 10.1093/eep/dvae026
Dumıtru M., Cărăbış D., Pârvan L., Sârbu C. Environmental Rehabilitation of Mining Dumps // Agriculture and Agricultural Science Procedia. 2016. Vol. 10. P. 3-9. DOI: 10.1016/j.aaspro.2016.09.002
Бортникова С.Б., Гаськова О.Л., Томиленко А.А. и др. Состав газов межпорового пространства техногенных тел // Геология и геофизика. 2024. Т. 65. № 10. С. 1385-1397. DOI: 10.1016/j.aaspro.2016.09.002
Абрамова В.А., Птицын А.Б. Криогеохимические процессы в зонах окисления рудных месторождений (аналитический обзор). Ч. 1. Общие физико-химические закономерности процессов выветривания в криолитозоне // Геология и минерально-сырьевые ресурсы Сибири. 2017. № 2 (30). С. 69-78. DOI: 10.20403/2078-0575-2017-2-69-78
Основы гидрогеологии. Гидрогеохимия / Отв. ред. С.Л. Шварцев. Новосибирск: Наука, 1982. 284 с.
Ukraintsev A.V., Plyusnin A.M., Zaikovskii V.I. Morphology and chemical composition of dispersed particles in the snow cover of burnt forest areas in Western Transbaikalia (Russia) // Applied Geochemistry. 2020. Vol. 122. № 104723. DOI: 10.20403/2078-0575-2017-2-69-78
Оганесянц Л.А., Севостьянова Е.М., Кузьмина Е.И. и др. Изучение изотопного и химического состава глубинной воды озера Байкал // Техника и технология пищевых производств. 2021. Т. 51. № 4. С. 723-732. DOI: 10.21603/2074-9414-2021-4-723-732
Плюснинa А.М., Воронина Ю.С., Украинцев А.В. и др. Загрязнение атмосферы от хранилищ отходов добычи и переработки вольфрам-молибденовых руд // Геохимия. 2023. Т. 68. № 12. С. 1295-1311. DOI: 10.31857/S0016752523110092

Экспериментальное исследование загрязнения приземной атмосферы металлами при разработке Озерного полиметаллического месторождения (Западное Забайкалье)

Аннотация

Литература

Похожие статьи