По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 614.71 DOI:10.33920/med-08-2312-05

Гигиеническое изучение и прогноз загрязнения атмосферного воздуха соединениями серы в районах размещения сульфидсодержащих хвостохранилищ

Огудов Александр Степанович канд. мед. наук, зав. отделом токсикологии, ФБУН «Новосибирский НИИ гигиены» Роспотребнадзора, 630108, Российская Федерация, г. Новосибирск, ул. Пархоменко, д. 7, e-mail: ogudov.tox@yandex.ru, https://orcid.org/ 0000-0001-8242-0321
Новикова Ирина Игоревна д-р мед. наук, профессор, директор, ФБУН «Новосибирский НИИ гигиены» Роспотребнадзора, 630108, г. Новосибирск, ул. Пархоменко, д. 7, e-mail: novikova_ii@niig.su, https://orcid.org/0000-0003-1105-471X
Семенова Елена Викторовна главный врач, ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Новосибирской области», 630099, г. Новосибирск, ул. Фрунзе, д. 84, e-mail: elena26120@mail.ru, https://orcid.org/0009-0004-6341-4822

Настоящая статья посвящена актуальной проблеме выделения в атмосферу смесей соединений серы из выведенных из эксплуатации объектов размещения отходов переработки сульфидных руд цветных и благородных металлов. Целью исследований являлось гигиеническое изучение и прогноз загрязнения атмосферного воздуха летучими соединениями серы, выделяющимися выведенными из эксплуатации объектами размещения отходов переработки сульфидных руд цветных и благородных металлов, для информационного обеспечения системы медико-профилактических технологий в горнодобывающих регионах. Объектами исследования являлись два выведенных из эксплуатации хвостохранилища предприятий по переработке золотосодержащих руд. Оценка фактического загрязнения приземного слоя атмосферы диметилсульфидом, диметилсульфоксидом, сероуглеродом, диоксидом серы и сероводородом проводилась по данным подфакельных наблюдений. Для прогнозирования уровней загрязнения использовали нелинейные модели, заданные полиномами второго и третьего порядка. Проведен теоретический анализ представленной в научной литературе информации о взаимодействии структурных элементов природно-технических систем, составляющих механизм загрязнения атмосферы на постэксплуатационной стадии горнорудного техногенеза. На основании системного анализа материалов подфакельных наблюдений, проведенных в районах размещения двух хвостохранилищ золоторудных производств, выделены перечни приоритетных соединений серы, подлежащих контролю, отличительные черты зонального загрязнения атмосферы для разных форм рельефа местности, прилегающей к источникам, построены нелинейные модели распределения концентраций приоритетных поллютантов в приземном слое атмосферы, позволяющие выполнить вероятностную количественную оценку ореолов загрязнения и ингаляционных рисков для здоровья населения. Полученные по результатам комплексного исследования научные сведения предназначены для информационного обеспечения системы медико-профилактических технологий в горнодобывающих регионах.

Литература:

1. Тагаева Т.О., Гильмундинов В.М., Казанцева Л.К. Проблема накопления отходов в отраслях добывающей промышленности РФ. ЭКО. 2019; 9: 117–131. doi: 10.30680/ECO0131-7652-2019-9-117-131

2. Колесник Г.В., Меркулина И.А. Концепция обращения с отходами производства и потребления на основе экономики замкнутого цикла. Национальные интересы: приоритеты и безопасность. 2019; 15 (11): 1984–2000. doi: 10.24891/ni.15.11.1984

3. Маслобоев В.А., Селезнев С. Г., Макаров Д.В., Светлов А.В. Оценка экологической опасности хранения отходов добычи и переработки медно-никелевых руд. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2014; 3: 138–153.

4. Рафиков С.Ш., Сулейманов Р.А., Валеев Т.К., Рахматуллин Н.Р., Бактыбаева З.Б., Рахматуллина Л.Р. Влияние предприятий горнорудной промышленности на состояние окружающей среды и здоровье населения (обзор литературы). Медицина труда и экология человека. 2021; 3: 62–75. doi: 10.24411/2411-3794-2021-10305

5. Шайхлисламова Э.Р., Каримова Л.К., Мулдашева Н.А., Волгарева А.Д. Динамическая оценка ситуации с условиями труда работников основных видов экономической деятельности и добычи полезных ископаемых Российской Федерации и Республики Башкортостан. Санитарный врач. 2023; 6: 359–369. doi: 10.33920/med-08-2306-03

6. Амосов П.В., Бакланов А.А., Маслобоев В.А. Результаты оценки загрязнения атмосферы при пылении хвостохранилища (на базе трехмерного моделирования). Известия вузов. Горный журнал. 2017; 6: 87.

7. Bortnikova S., Yurkevich N., Devyatova A., Saeva O., Shuvaeva O., Makas A., Troshkov M., Abrosimova N., Kirillov M., Korneeva T., Kremleva T., Fefilov N., Shigabaeva G. Mechanisms of low-temperature vapor-gas streams formation from sulfide mine waste. Science of the Total Environment. 2019; 647: 411–419. doi: 10.1016/j.scitotenv.2018.08.024

8. Bortnikova S., Abrosimova N., Yurkevich N., Zvereva V., Devyatova A., Reutsky A. Gas transfer of metals during the destruction of efforescent sulfates from the belovo plant sulfide slag, russia. Minerals. 2019; 9:6. doi: 10.3390/min9060344

9. Polgári M., Gyollai I., Fintor K., Horváth H., Pál-Molnár E., Biondi J.C. Microbiologically mediated ore-forming processes and cell mineralization. Frontal microbiol. 2019; 10: 2731. doi: 10.3389/fmicb.2019.02731

10. Плюснин А.М., Хажеева З.И., Санжанова С.С., Перязева Е. Г., Ангахаева Н.А. Сульфатные минеральные озера Западного Забайкалья: условия образования, химический состав воды и донных отложений. Геология и геофизика. 2020; 61 (8): 1055–1073. doi: 10.15372/GiG2019154

11. Бортникова С.Б., Девятова А.Ю., Шевко Е.П., Гаськова О.Л., Еделев А.В., Огудов А.С. Перенос элементов в газоаэрозольной фазе из отвалов Комсомольского золотоизвлекательного завода (Кемеровская обл.). Химия в интересах устойчивого развития. 2016; 24 (1): 11–22. doi: 10.15372/KhUR20160102

12. Yurkevich N., Bortnikova S., Abrosimova N., Makas A., Olenchenko V., Yurkevich N., Edelev A., Saeva O. Shevko A. Sulfur and Nitrogen Gases in the Vapor Streams from Ore Cyanidation Wastes at a Sharply Continental Climate, Western Siberia, Russia. Water Air Soil Pollut. 2019; 230: 307. doi: 10.1007/ s11270-019-4363-y

13. Бортникова С.Б. Гаськова О.Л., Бессонова Е.П. Геохимия техногенных систем. Новосибирск: Академическое изд-во «Гео», 2006; 169 с.

14. Lazareva Е.V. Peculiarities of mineral association in oxidized zone of polystage Salair deposit (Pb-Zn-Cu-AuAg) (West Sibeгia). Abstracts I CAM’96. Warsaw, Poland, 1996: 162.

15. Mineralogical forms of precious metals in oxidized оrеs of the Salair mine, West Siberia, and their importance in the metallurgical treatment / S.B. Bortnikova, А.А. Airijants, Е.V. Lasareva, S.B. Karlova. Process Mineralogy XIII: Applications to Beneficiation Probems, Pyrometallurgical Products, Advanced Mineralogical Techniques and Other Industrial Problems. Rolla: Missouri, 1995: 213–223.

16. Бортникова С.Б., Гаськова О.Л., Айриянц А.А. Техногенные озера. Новосибирск: Академ. Изд-во «Гео», 2003; 120 с.

17. Чернышев С.В. Построение модели расчета коэффициентов влияния температуры окружающего воздуха на энергопотребление региона в виде полинома третьего порядка. Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: Технические науки. 2017; 3 (55): 143–148.

18. Кузьмина Е.А. Гигиеническая диагностика — ключевой элемент в системе медико-профилактических технологий. Гигиена и санитария. 2015; 94 (2): 99–104.

19. Суздалева А.Л. Управляемые природно-технические системы энергетических и иных объектов как основа обеспечения техногенной безопасности и охраны окружающей среды. М.: ИД «ЭНЕРГИЯ», 2015; 160 с.

20. Зенкевич М.Ю., Прокофьев В. Е., Янович К.В. Управляемая природно-техническая система как основа альтернативной стратегии охраны окружающей среды. Актуальные проблемы военнонаучных исследований. 2021; 2: 131–139.

21. Сухинов А.И., Чистяков А. Е., Хачунц Д.С. Математическое моделирование движения многокомпонентной воздушной среды и транспорта загрязняющих веществ. Известия ЮФУ. Технические науки. 2011; 8 (121): 73–79.

1. Tagaeva T.O., Gilmundinov V.M., Kazantseva L.K. The problem of waste accumulation in the extractive industries of the Russian Federation. ECO. 2019; 9: 117–131. doi: 10.30680/ECO0131-7652-2019-9-117-131 (in Russian)

2. Kolesnik G.V., Merkulina I.A. The concept of production and consumption waste management based on the circular economy. Nacional’nye interesy: prioritety i bezopasnost’ (National interests: priorities and security). 2019; 15 (11): 1984–2000. doi: 10.24891/ni.15.11.1984 (in Russian)

3. Masloboev V.A., Seleznev S.G., Makarov D.V., Svetlov A.V. Evaluation of the environmental hazard of storage of mining waste and processing of copper-nickel ores. Fiziko-tehnicheskie problemy razrabotki poleznyh iskopaemyh (Physical and technical problems of mineral development). 2014; 3: 138–153. (in Russian)

4. Rafikov S. Sh., Suleimanov R.A., Valeev T.K., Rakhmatullin N.R., Baktybaeva Z.B., Rakhmatullina L.R. Influence of mining enterprises on the state of the environment and public health (literature review). Medicina truda i jekologija cheloveka (Occupational medicine and human ecology). 2021; 3: 62–75. doi: 10.24411/2411-3794-2021-10305 (in Russian)

5. Shaikhlislamova E.R., Karimova L.K., Muldasheva N.A., Volgareva A.D. Dynamic assessment of the situation with working conditions of employees of the main types of economic activity and mining of the Russian Federation and the Republic of Bashkortostan. Sanitarnyj vrach (Sanitary doctor). 2023; 6: 359–369. doi: 10.33920/med-08-2306-03 (in Russian)

6. Amosov P.V., Baklanov A.A., Masloboev V.A. Results of assessment of air pollution during dusting of the tailings (based on three-dimensional modeling). Izvestija vuzov. Gornyj zhurnal (Izvestiya vuzov. Mining magazine). 2017; 6: 87. (in Russian)

7. Bortnikova S., Yurkevich N., Devyatova A., Saeva O., Shuvaeva O., Makas A., Troshkov M., Abrosimova N., Kirillov M., Korneeva T., Kremleva T., Fefilov N., Shigabaeva G. Mechanisms of low-temperature vapor-gas streams formation from sulfide mine waste. Science of the Total Environment. 2019; 647: 411–419. doi: 10.1016/j.scitotenv.2018.08.024 (in Russian)

8. Bortnikova S., Abrosimova N., Yurkevich N., Zvereva V., Devyatova A., Reutsky A. Gas transfer of metals during the destruction of efforescent sulfates from the belovo plant sulfide slag, russia. Minerals. 2019; 9:6. doi: 10.3390/min9060344

9. Polgári M., Gyollai I., Fintor K., Horváth H., Pál-Molnár E., Biondi J.C. Microbiologically mediated ore-forming processes and cell mineralization. Frontal microbiol. doi: 10.3389/fmicb.2019.02731

10. Plyusnin A.M., Khazheeva Z.I., Sanzhanova S.S., Peryazeva E.G., Angakhaeva N.A. Sulfate mineral lakes of Western Transbaikalia: formation conditions, chemical composition of water and bottom sediments. Geologija i geofizika (Geology and geophysics). 2020; 61 (8): 1055–1073. doi: 10.15372/GiG2019154 (in Russian)

11. Bortnikova S.B., Devyatova A.Yu., Shevko E.P., Gaskova O. L., Edelev A.V., Ogudov A. S. Transfer of elements in the gas-aerosol phase from the dumps of the Komsomolsk gold recovery plant (Kemerovo region). Himija v interesah ustojchivogo razvitija (Chemistry for sustainable development). 2016; 24 (1): 11–22. doi: 10.15372/KhUR20160102 (in Russian)

12. Yurkevich N., Bortnikova S., Abrosimova N., Makas A., Olenchenko V., Yurkevich N., Edelev A., Saeva O. Shevko A. Sulfur and Nitrogen Gases in the Vapor Streams from Ore Cyanidation Wastes at a Sharply Continental Climate, Western Siberia, Russia. Water Air Soil Pollut. 2019; 230: 307. doi: https://doi. org/10.1007/s11270-019-4363-y

13. Bortnikova S.B. Gaskova O. L., Bessonova E.P. Geochemistry of technogenic systems. Novosibirsk: Academic publishing house «Geo», 2006. (in Russian)

14. Lazareva Е.V. Peculiarities of mineral association in oxidized zone of polystage Salair deposit (Pb-Zn-Cu-AuAg) (West Sibeгia). Abstracts I CAM’96. Warsaw, Poland, 1996. (in Russian)

15. Mineralogical forms of precious metals in oxidized оrеs of the Salair mine, West Siberia, and their importance in the metallurgical treatment / S.B. Bortnikova, А.А. Airijants, Е.V. Lasareva, S.B. Karlova. Process Mineralogy XIII: Applications to Beneficiation Probems, Pyrometallurgical Products, Advanced Mineralogical Techniques and Other Industrial Problems. Rolla: Missouri, 1995: 213–223. (in Russian)

16. Bortnikova S.B., Gaskova O. L., Ayriyants A.A. technogenic lakes. Novosibirsk: Academ. Geo Publishing House, 2003. (in Russian)

17. Chernyshev S.V. Building a model for calculating the coefficients of the influence of ambient temperature on the energy consumption of the region in the form of a polynomial of the third order. Vestnik Samarskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta. Serija: Tehnicheskie nauki (Bulletin of the Samara State Technical University. Series: Engineering sciences). 2017; 3 (55): 143–148. (in Russian)

18. Kuzmina E.A. Hygienic diagnostics is a key element in the system of medical and preventive technologies. Gigiena i sanitarija (Hygiene and sanitation). 2015; 94 (2): 99–104. (in Russian)

19. Suzdaleva A. L. Controlled natural and technical systems of energy and other facilities as the basis for ensuring technogenic safety and environmental protection. M.: ID ENERGY, 2015. (in Russian)

20. Zenkevich M.Yu., Prokofiev V. E., Yanovich K.V. Controlled natural and technical system as the basis of an alternative strategy for environmental protection. Aktual’nye problemy voenno-nauchnyh issledovanij (Actual problems of military scientific research). 2021; 2: 131–139. (in Russian)

21. Sukhinov A. I., Chistyakov A. E., Khachunts D. S. Mathematical modeling of the movement of a multicomponent air environment and the transport of pollutants. Izvestija JuFU. Tehnicheskie nauki (Izvestiya SFedU. Technical science). 2011; 8 (121): 73–79. (in Russian)

Особенностью добычи полезных ископаемых является извлечение из недр земли и переработка колоссальных объемов горных пород, содержание полезных компонентов в которых не превышает нескольких процентов. К настоящему времени в горнодобывающих регионах России в отвалах и хвостохранилищах размещено свыше 100 млрд тонн отходов, объем которых ежегодно возрастает более чем на 5 млрд тонн [1, 2]. В районах разработки месторождений цветных и благородных металлов накоплены значительные количества сульфидсодержащих отходов, относящихся к группе наиболее опасных [3]. Выведенные из эксплуатации и заброшенные объекты размещения мелкодисперсных хвостов обогащения, представляющих максимальную опасность для среды обитания и здоровья населения, рассредоточены почти по всей территории Сибирского региона. В большинстве случаев сульфидсодержащие хвостохранилища размещаются в оврагах, балках, карьерах и на поймах рек [4].

В период эксплуатации месторождений техногенные потоки рассеяния химических элементов формируются основными операциями производственных процессов добычи и обогащения руд цветных и благородных металлов [5]. В постэксплуатационный период основная роль в генезисе миграционных потоков переходит к природно-техногенным процессам, манифестирующим ответ природной среды на техногенное воздействие [6]. Трансформация минеральной матрицы и физическо-химических свойств складированных отходов при активном участии неорганических, биотических и природно-климатических процессов сопряжена с генерацией специфичных форм токсичных продуктов [7–10]. Последующая эмиссия газоаэрозольных смесей приводит к образованию атмохимических ореолов загрязнения, способных охватывать селитебные зоны [11]. Гигиенически значимой проблемой после вывода из эксплуатации объектов размещения сульфидсодержащих отходов становится выделение в атмосферный воздух смесей летучих соединений серы, включающих в себя диметилсульфоксид, диметилсульфид, сероуглерод, диоксид серы и сероводород [12].

Однако в гигиенической литературе практически не отражены вопросы формирования в районах размещения сульфидсодержащих хвостохранилищ локальных циклов круговорота ряда соединений серы, поступающих в атмосферный воздух в составе сложных летучих парогазовых комплексов и создающих опасность для здоровья населения, что затрудняет разработку комплекса целесообразных гигиенических мероприятий.

Для Цитирования:
Огудов Александр Степанович, Новикова Ирина Игоревна, Семенова Елена Викторовна, Гигиеническое изучение и прогноз загрязнения атмосферного воздуха соединениями серы в районах размещения сульфидсодержащих хвостохранилищ. Санитарный врач. 2023;12.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: