Assessment of the impact of copper ore processing waste on surface and groundwater

Abstract

Актуальность работы. Отходы производства в промышленно развитых регионах значительно влияют на современное состояние малых рек. Первостепенную роль в загрязнении поверхностных водотоков играет инфильтрация кислых подотвальных сточных вод. Кислые дренажные воды содержат в своем составе аномальные концентрации таких металлов как медь, цинк, железо, марганец и др. В кислой водной среде металлы находятся в растворенной форме и могут мигрировать на значительные расстояния, загрязняя поверхностные водотоки и подземные воды и в реакции нейтрализации переходят в нерастворимую форму, накапливаясь в донных отложениях. Цель исследования. Оценка состояния природных вод и донных отложений руч. Рыжий и р. Сак-Элга с учетом негативного воздействия инфильтрационных вод хвостохранилищ. Методы исследования. Массовые концентрации металлов в пробах воды определялись методом количественного химического анализа при помощи атомно-эмиссионного спектрометра ICPE-9000. Валовые концентрации элементов в пробах донных отложений исследовались согласно методике МВИ-80-2008 «Методика выполнения измерений массовой доли элементов в пробах почв, грунтов и донных отложениях методами атомно-эмиссионной и атомно-абсорбционной спектрометрии». Результаты работы. В статье представлены результаты мониторинговых исследований количественного химического состава ручья Рыжий и реки Сак-Элга, по итогу которых была проведена оценка влияния инфильтрационных вод хвостохранилищ предприятия АО «Карабашмедь» на компоненты гидросферы. Отмечено, что вне зоны влияния отходов обогащения природная вода характеризуется как слабощелочная среда, а ее pH равен приблизительно 7,5, а после впадения в реку ручья Рыжий, формируемого дренажными водами хвостохранилища №3, pH воды снижается до значений 4-5. Далее по течению реки находится хвостохранилище №4, инфильтрационные воды которого снижают pH воды до 3-3,5. В статье приведены результаты мониторинга окружающей среды, включающие в себя отбор проб воды и донных отложений ручья Рыжий и реки Сак-Элга, пробоподготовку и количественный анализ состава проб. Было установлено, что в зоне влияния хвостов обогащения медных руд присутствуют значительные превышения предельно допустимых концентраций по ряду элементов. В статье отмечено, что разработка мероприятий по изъятию и вторичной переработке отходов горно-обогатительных производств позволит значительно снизить техногенное влияние на поверхностные водотоки. Relevance. Production waste in industrially developed regions significantly affects the current state of small rivers. The primary role in the pollution of surface watercourses is played by the infiltration of acidic sub-basement wastewater. Acidic drainage waters contain abnormal concentrations of metals such as copper, zinc, iron, manganese, etc. In an acidic aqueous medium, metals are in a dissolved form and can migrate over considerable distances, polluting surface watercourses and groundwater, and in the neutralization reaction they pass into an insoluble form, accumulating in bottom sediments. Aim. Assessment of the state of natural waters and bottom sediments of the stream. Ryzhy and the Sak-Elga river, taking into account the negative impact of infiltration waters of tailings dumps. Methods. Mass concentrations of metals in water samples were determined by quantitative chemical analysis using an atomic emission spectrometer ICPE-9000. Gross concentrations of elements in samples of bottom sediments were studied according to the MVI-80-2008 methodology "Methodology for measuring the mass fraction of elements in samples of soils, soils and bottom sediments by atomic emission and atomic absorption spectrometry". Results. The article presents the results of monitoring studies of the quantitative chemical composition of the Ryzhy Creek and the Sak-Elga River, which resulted in an assessment of the influence of infiltration waters of the tailings storage facilities of the Karabashmed JSC enterprise on the components of the hydrosphere. It is noted that outside the zone of influence of enrichment waste, natural water is characterized as a slightly alkaline medium, and its pH is approximately 7.5, and after the confluence of the Ryzhy Stream formed by the drainage waters of the tailings dump No. 3, the pH of the water decreases to values 4-5. Further downstream is the tailings pond No. 4, the infiltration waters of which reduce the pH of the water to 3-3.5. The article presents the results of engineering and environmental surveys, including sampling of water and sediments of the Ryzhy Creek and the Sak-Elga River, sample preparation and quantitative analysis of the composition of samples. It was found that in the zone of influence of the tailings of copper ore enrichment there are significant exceedances of the maximum permissible concentrations for a number of elements. The article notes that the development of measures for the removal and recycling of waste from mining and processing industries will significantly reduce the anthropogenic impact on surface watercourses.