Содержания основных загрязнителей в почвах представлены в таблице 1, они приведены в сравнении с концентрацией этих химических элементов в почвогрунтах отвалов вскрышных пород.
Отвалы вскрышных пород выступают в качестве основного поставщика загрязняющих веществ в соседний не затронутый горными работами ландшафт. Все рассматриваемые токсичные металлы и мышьяк здесь присутствуют в максимальных концентрациях. Максимальное содержание бериллия достигает 241 мг/кг. Значительные содержания Ве находятся в пробах почв, отобранных на профиле II - до 20,7 мг/кг. Содержание Ве в почве на фоновых участках составляет 1,5-9,9 мг/кг. Относительно повышенное содержание бериллия на фоновом участке, по нашему мнению, объясняется воздействием рудообразующих процессов на смежную территорию, значительно превышающую площадь месторождения.
Отвалы служат источником загрязнения окружающей территории цинком, свинцом, кадмием и мышьяком. Их содержание превышает предельно допустимые концентрации, установленные для почв. На профиле II, проходящем через промпло-щадку, в почвах установлены повышенное содержание этих же элементов. На других профилях содержание всех рассматриваемых загрязнителей значительно ниже предельно допустимых концентраций. Содержание Hg на всех участках незначительное и колеблется в пределах от 0,022 мг/кг до 0,14.
Присутствие элементов в почвах выше местного фона (Кс>1) указывает на накопление и активное участие в процессе почвообразования, а ниже (Кс< 1) - на вынос элементов при почвообразовании.
Суммарный показатель загрязнения на обследованной территории изменяется от Zc<16 до Zc = 1082,8, т.е. категория загрязнения рассматриваемой территории изменяется от «допустимой» до «чрезвычайно опасной» [5]. В таблице 2 приведен суммарный показатель загрязнения рассмотренных нами участков.
К загрязненной территории с разной степенью опасности относятся территория карьера, отвалов и промышленной площадки. Рассеивание загрязнения на окружающую территорию, вероятно связано с ветровой и водной эрозией на техногенных образованиях.
В травяном покрове выявлены превышения ПДК по цинку и кадмию. Концентрация Cu, Ni, РЬ и Cr в травяном покрове незначительна.
Наиболее высокая концентрация цинка установлена на левом берегу ручья Зун-Шибирьв районе промплощадки. Его концентрация здесь достигает 360 мг/кг. На профиле II, заложенном на промплощадке, содержание цинка составляет от 107 мг/кг до 237 мг/кг, что выше предельно допустимой концентрации . Здесь же выявлено загрязнение растительности кадмием. В отдельных пробах растений установлены повышенные содержания хрома и свинца. Загрязнение растительности указывает на то, что эти элементы присутствуют в почвах в подвижных формах.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Основным источником загрязнения почвы, растительности, поверхностных и подземных вод являются отвалы вскрышных пород, в которых присутствует некоторая доля бериллиевой минерализации, флюорита и сульфидных минералов. Отвалы располагаются на водораздельном пространстве и подвергаются воздействию ветра и атмосферных вод.
Выветривание отходов добычи бериллиевых руд на этом месторождении в настоящее время сопровождается формированием слабо щелочных поровых вод. Щелочная среда, установившаяся в поровых в одах отвалов , препятствует активной миграции железа и других тяжелых металлов, которые переходят в раствор при окислении сульфидных минералов. Судя по количеству сульфат-иона, процесс окисления сульфидов довольно активно протекает в толще отходов добычи, но, вероятно, в нем участвуют в основном сфалерит, галенит и в значительно меньшей степени пирит и халькопирит. Такое предположение основано на установленных нами ранее закономерностях окисления сульфидной минерализации в хвостах переработки руд [8]. В этой работе показано, что на ранних стадиях хранения отходов в условиях конкуренции за растворенный в воде кислород, окислению подвергаются сульфидные минералы цинка и свинца. При их окислении формируется слабо щелочная среда. В растворенном состоянии обнаруживаются продукты разложения именно этих сульфидов. Образующиеся растворы слабо взаимодействуют с вмещающими породами, поэтому в них мало меди, железа и многих других токсичных элементов, включая бериллий и фтор, которые в достаточно высокой концентрации присутствуют в отвалах горных пород. Но такое состояние кислотно-основных условий среды в отходах добычи при продолжительном хранении будет меняться. Постепенно, растворенный в инфильтрующихся водах кислород, будет расходоваться на окисление пирита, халькопирита, в результате чего в растворе будет накапливаться серная кислота и установится кислая среда. Кислые растворы начнут активно взаимодействовать с флюоритом, рудой, с вмещающими оруденение породами. В результате этого повыситься минерализация растворов, воз-растет концентрация многих микроэлементов, включая бериллий. Ведь известно, что главную роль среди минералов бериллия играют силикаты, несколько меньшее значение имеют окислы и фосфаты. Сульфиды среди минералов бериллия отсутствуют. Основная масса бериллия в магматических породах связана с плагиоклазами, где бериллий замещает кремний. Высокие концентрации бериллия характерны для некоторых темноцветных минералов и мусковита. Его содержание достигает десятков даже сотен мг/кг. Все эти минералы активно разрушаются в результате протекания реакции гидролиза в кислой среде. В нейтральной и слабо щелочной среде скорость их выветривания значительно ниже . Накапливание бериллия в растворе в сильной мере связано с комплексообразованием, в качестве лигандов для образования комплексных соединений выступают анионы минеральных кислот и промежуточные продукты разложения сульфидов - S2O32 , S4O62-, SO42-, Cl-, F-. Сейчас содержания этих компонентов в поровых водах отходов добычи небольшие и комплексообразованиене оказывает большого влияние на повышение концентрации бериллия в растворе.
Установленное относительно низкое содержания фторид-иона в поровых водах отходов добычи, несмотря на то, что в них присутствует флюорит, связано с тем, что в составе макрокатионов в этих водах доминирует кальций. С изменением рН растворов из алюмосиликатных пород в раствор будет поступать натрий и, соответственно, будет расти концентрация фторида.
Установленное периодическое возрастание в поверхностных водах, дренирующих Ермаковское бериллиевое месторождение, концентрации суль- фат-ион, железа, марганца и молибдена, связано с непостоянным режимом разгрузки в водотоки грунтовых вод. Вероятно, большую роль в этом играют процессы, связанные с формированием- деградацией сезонной и многолетней мерзлоты.
Периодическое замерзание и оттаивание деятельного слоя оказывает большое влияние и на миграцию вещества в твердом состоянии. При мерзлотном разрушении горных пород формируется легкоподвижная тонкая фракция, которая обладает большой, активной поверхностью. Поведение бериллия в корах выветривания определяется свойствами берилла. Ввиду высокой устойчивости этого минерала в зоне выветривания, бериллий накапливается в верхних частях коры выветривания за счет выноса кремнезема и щелочей и соответственно уменьшения объема породы [1]. При выветривании гранитоидов бериллий сорбируется глинистыми минералами, которые могут легко переноситься ветром и текучей водой . В рассматриваемой природно-техногенной системе загрязнение почв связано с ветровой и водной эрозией отвалов вскрышных пород и техногенно-нарушенной территории. Состав элементов загрязнителей соответствует составу добываемых руд. В связи с распространением на участке выровненных форм рельефа механическое перемещение материала пока не происходит далеко за границы лицензионного участка.
Загрязнение растительности цинком и кадмием, на наш взгляд, связано с тем, что именно эти элементы наиболее активно мигрируют в растворенном состоянии и поэтому усваиваются растительностью. Но такое положение вещей при продолжительном хранении отходов без рекультивации территории нарушится, когда в окислительный процесс включатся халькопирит и пирит, при окислении которых будет генерироваться серная кислота. Тогда установится кислая среда и в миграцию вовлечется более широкий спектр токсичных элементов, которые будут извлекаться не только из сульфидов, но и из вмещающих пород и ореол загрязнения растительности в значительной степени увеличится.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Природно-техногенная система Ермаковского бериллиевого месторождения оказывает влияние на все компоненты ландшафта окружающей территории. Под воздействием выветривания пород, заключенных в отвалах вскрыши, формируются лито- и гидрохимические потоки рассеивания фтора, цинка, свинца, кадмия и мышьяка. Их содержание превышает предельно допустимые концентрации, установленные для почв и вод. В растительности, произрастающей на территории, затронутой техногенным воздействием, в повышенных концентрациях обнаружены цинк и кадмий. Бериллий в сложившихся условиях на окружающую территорию мигрирует за счет ветровой и водной эрозии с техногенных отложений.
Для устранения негативного влияния отходов разработки Ермаковского месторождения необходимо провести планирование отвалов горных пород. Для устранения образования конденсационной влаги в грубообломочных образованиях вскрышных пород перекрыть отходы добычи тонкозернистым материалом. Для снижения рассеивания токсичных элементов за счет ветровой и водной эрозии закрепить рыхлые отложения растительностью.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Вынос бериллия из коры выветривания гранитов. - URL: http://www.bitel.kg/osnovygeologii/942-vynos- berilliya-iz-kory-vyvetrivaniya-granitov.html.
2. Дамбиев Э. Ц. Ландшафтная экология степей Бурятии / Э. Ц. Дамбиев, Б. Б. Намзалов, С. А. Холбое-ва. - Улан-Удэ : Издательство Бурятского государственного университета, 2006. - 185 с.
3. Дампилов Е-Ж. З. География Кижинги / Е-Ж. З. Дампилов. - Кижинга, 2007. - 87 с.
4. Дмитриева Т. И. Природно-хозяйственный комплекс Кижингино - Кодунской межгорной котловины и направления совершенствования природопользования на перспективу (Западное Забайкалье) :дис. ... канд. геогр. наук / Т. И. Дмитриева. - Улан-Удэ, 2007. - 197 с.
5. Куприянова И. И. Бериллиевые месторождения России / И. И. Куприянова, Е. П. Шпанов. - Москва : ГЕОС, 2011. - 353 с.
6. Куприянова И. И. Ермаковское флюорит - бериллиевое месторождение (Западное Забайкалье, Россия) / И. И. Куприянова, Е. П. Шпанов, В. И. Гальченко. - Москва : ВИМС, 2009. - 73 с.
7. Лыхин Д . А. Рудоносный магматизмЗападноЗабайкальской бериллиевой провинции: возраст, состав, источники (на примере Ермаковского, Оротского, Ауникского и Амандакского месторождений) : дис. . канд. геол.-мин. наук / Д. А. Лыхин. - Москва, 2011. -
С.235.
8. Плюснин А. М. Количественная оценка преобразований в сульфидсодержащих отходах горнодобывающей промышленности / А. М. Плюснин, В. И. Гунин, Н. В. Беломестнова // Геохимия. - 2002. - № 11. -
С.1197-1208.
9. Свойства элементов : справочник : в 2 кн. / под ред. М. Е. Дрица. - 3-е изд. - Москва : Руда и металлы, 2003. - Кн. 1. - 448 с.
REFERENCES
1. Vynosberilliyaizkoryvyvetrivaniyagranitov [Removalofberylliumfromthecrustofweatheringofgranites]. Availableat: http://www.bitel.kg/osnovygeologii/942- vynos-berilliya-iz-kory-vyvetrivaniya-granitov.html.
2. Dambiev E. Ts., Namzalov B. B., Kholboeva S. A., LandshaftnayaekologiyastepeyBuryatii [LandscapeecologyofthesteppesofBuryatia]. Ulan-Ude, Izdatel'stvoBuryatskogogosudarstvennogouniversiteta, 2006, 185 p.
3. Dampilov E-Zh. Z., GeografiyaKizhingi [GeographyofKizhinga]. Kizhinga, 2007, 87 p.
4. Dmitrieva T. I., Prirodno-khozyaystvennyykomple- ksKizhingino, Kodunskoymezhgornoykotloviny i naprav- leniyasovershenstvovaniyaprirodopol'zovaniyanaper- spektivu (ZapadnoeZabaykal'e) [Thenatural-economiccomplexofKizhingino - Kodunintermountainbasinandthedirectionofimprovingenvironmentalmanagementinthelongterm (WesternTransbaikalia)]. Ulan-Ude, 2007, 197 p.
5. Kupriyanova I. I, Shpanov E. P, Berillievyemestoro- zhdeniyaRossii [BerylliumdepositsofRussia]. Moscow, GEOS, 2011, 353 p.
6. Kupriyanova I. I., Shpanov E. P., Gal'chenko V. I., Ermakovskoeflyuorit, berillievoemestorozhdenie (Zapad-
Rossiya) [Ermakovskoyefluorite - berylliumdeposit (WesternTransbaikalia, Russia)].Moscow: VIMS, 2009, 73 p.
7. Lykhin D. A., RudonosnyymagmatizmZapadno- Zabaykal'skoyberillievoyprovintsii: vozrast, sostav, istoch- niki (naprimereErmakovskogo, Orotskogo, Aunikskogo i Amandakskogomestorozhdeniy) [OremagmatismoftheWestTransbaikalberylliumprovince: age, composition, sources (ontheexampleoftheErmakovsky, Orotsky, Au- nikskyandAmandakskydeposits)]. Moscow, 2011, 235 p.
8. Plyusnin A. M., Gunin V. I., Belomestnova N. V., Kolichestvennayaotsenkapreobrazovaniy v sul'fidsoderzhashchikhotkhodakhgornodobyvayushcheypromyshlennosti [Quantificationoftransformationsinsulfide-containingminingwastes]. Geokhimiya, 2002, No. 11, pp. 1197-1208.
9. Dritsa M. E., Svoystvaelementov :spravochnik[Propertiesofelements: reference]. Moscow, Ruda i met- ally, 2003, Vol. 1, 448 p.