VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Промышленная особенность Сузакского района. Особенностью Сузакского района в экологическом аспекте является наличие предприятий по добыче и переработке урана. На территории Сузакского района располагается Восточно-Туранская ураноносная мегапровинция, состоящая из Сырдарьинской и Шу-Сарысуйской провинций, включающая уникальные и крупные месторождений. Промышленные объекты месторождений пред­ставлены в Шу-Сарысуйской урановорудной провинции месторождениями Мынкудук, Жалпак, Акдала, Уванас, Канжуган, Моинкум, Инкай, Буденновское; в Сырда­рьинской ураново-рудной провинции - месторождениями Северный и Южный Карамурун, Ирколь, Харасан, Заречное. К незначительным месторождениям по запасам относятся месторождения Кызыл-Коль, Чаян, Лунное.

Специфичность месторождений заключается в том, что продуктивные пласты расположены в проницаемых водоносных горизонтах палеогенового и мелового возраста. Технология добычи урана основана на методе подземного выщелачивания.

В настоящее время в районе действуют уранодобывающие предприятия НАК «Казатомпром», расположенные в существующих поселках. Месторождения Уванас и Восточная часть месторождения Мынкудук отрабатываются предприятием, находящимся в поселке Степное, а месторождение Инкай - в поселке Тайконыр.

Радиоэкологическая изученность Сузакского района. Из имеющихся в открытой печати отрывочных сведений складывается следующая картина. В 2009 году было проведено радиационное обследование с составлением радиоэкологической карты в масштабе 1:1 000 000. Радиационное загрязнение на больших площадях не выявлено. Однако в районах самоизливающихся артезианских скважин наблюдаются серьезные отклонения от естественного фона. Проведенные исследования говорят о наличии в питьевых водах района радионуклидов урана, тория, калия. Кроме того, артезианские скважины являются источником загрязнения почв. Учитывая, что реабилитация радиационно-загрязненного при самоизливе этих скважин грунта не проводилась, то это фактор является существенным негативным фактором воздействия на окружающую среду и здоровье населения в районе. Особенно следует отметить распространение радионуклидов ветрами на большие расстояния, что часто наблюдается и невооруженным глазом.

Кроме того в Сузакском районе буровыми работами откартированы все ураноносные зоны в подземных водоносных горизонтах палеогенового и мелового возраста. Эти зоны имеют до нескольких сотен километров в длину и ширину в плане до 15 км. При бесконтрольном и необоснованном бурении в их пределах площади этих зон являются потенциально опасным фактором, который может привести к самоизливу и выносу на поверхность радионуклидов.

Экологическое воздействие добычи урана на окружающую среду. Техногенные изменения геологической среды при добыче урана происходят в резуль­тате подачи в рудоносные водоносные горизонты технологических растворов кис­лот или щелочей и выщелачивания ими из вмещающих пород главных и второсте­пенных элементов. В области прямого техногенного воздействия в зависимости от мощности рудоносного горизонта происходит полное или частичное замещение при­родных вод технологическими растворами. В результате в недрах формируются техногенные воды сложного химического состава со специфическими, резко отли­чающимися от природных вод, физико-химическими свойствами. Они содержат боль­шое число компонентов, концентрации которых многократно превышают их при­родный уровень. Размеры проекции зон на дневную поверхность превышают площади отрабатываемых рудных залежей за счет растекания рабочих растворов за контуры крайних скважин для закачки.

Влияние процессов добычи урана на подземную воду. В технологическом процессе добычи урана способом подземного выщелачивания образуется значительное количество химических веществ: сульфатов, нитратов, образовав­шихся в результате взаимодействия реагентов с горными породами. На урановых рудниках Казахстана на тонну добытого урана расходуется 40-86 тонн серной кислоты и 4-9 тонн азотной кислоты. В ураноносных горизонтах после завершения остается практически 98 % указанных реагентов. Тут следует отметить, что эти горизонты имеют гидравлическую связь с водоносными горизонтами. А они используются для питьевых нужд населения.

Способы реабилитации подземной среды. На практике отработаны два направления восстановления: принудительное и естествен­ное. Каждое из направлений имеет свои положительные и отрицательные стороны.

Принудительное восстановление среды широко применяется в США после щелочного способа выщелачивания урана. Для его обоснования выполнен широкий круг исследований. Принудительное восстановление проводится в четыре этапа:

1.Выкачивание подземной воды из техногенной зоны в количестве, равном нескольким объемам порового пространства в этой зоне. Удаление техногенной воды сопровождается замещением ее природной или чистой водой. 2.При необходимости к закачиваемым водам добавляются реагенты, включающие гидросульфид, натриевый гидросульфид или щелочные химикаты. 3.Для улучшения качества воды в техногенной зоне закачивается более чистая вода, а остатки отработанной воды направляются в испарительный бассейн или захораниваются в глубокие скважины. 4.После достижения соответствующего качества подземной воды на восстанавли­ваемом участке организуется их мониторинг в течение длительного периода для удостоверения в том, что пластовые условия стабилизировались и будут устойчивы в будущем.

По окончании восстановления подземной воды проводится рекультивация испарительного бассейна. В среднем стоимость восстановления подземной воды на одном месторождении составляет 2,3 млн. долларов и стоимость рекультивации испарительного бассейна - 7,7 млн. долларов в ценах 1994 г.

Естественное восстановление подземной среды до конца не изучено, хотя оно принимается многими исследователями. Основным руководящим документом в этой части является «Руководство по кислотной технологии выщелачивания урана» МАГАТЭ. Однако из-за отсутствия надежных и длительных мониторинговых наблюдений достаточной уверенности в необратимости восстановительных процессов нет. Основными вопросами, остающимися неразрешенными, являются время, необходимое для естественного восстановления подземных вод, и длительность их мониторинга для подтверждения качества и устойчивости восстановления.

Особенности способа подземного выщелачивания урана. В целом, с позиции оценки вносимых нарушений в окружающую среду спо­соб подземного выщелачивания, принятый в Казахстане, характеризуется следующими особенностями:

-все производственные операции осуществляются на месте залегания руд без внесения существенных механических нарушений поверхности и недр в границах и окрестностях разрабатываемых месторождений;

-на месторождениях технологические процессы осуществляются в безотходном замкнутом цикле, основанном на естественном балансе между объемами закачиваемых и откачиваемых технологических растворов;

-технологические процессы вносят достаточно глубокие изменения в химический состав подземных вод в областях выщелачивания, вызывая увеличение общей минерализации, в том числе - сульфатов, алюминия, железа, нитратов, тяжелых металлов, микроэлементов, а также радионуклидов в десятки раз.

Эти нарушения пространственно строго ограничены и носят относительно кратковременный характер. Тем не менее, полной уверенности в том, что водоносные горизонты приведены в исходное состояние, нет. Необходимо в последующем обеспечить постоянный и полный контроль над возвратом водоносных горизонтов практически в исходное состояние.

Степень экологического воздействия подземного выщелачивания на геологическую среду зависит от размеров рудных залежей; запасов главного полезного компонента – урана; концентраций продуктов его естественного радиоактивного распада, особенно тем из них, которые обладают высокой миграционной способностью и низкими зна­чениями ПДК. Из всего радиоактивного се­мейства урана, которое насчитывает 18 естественных радиоактивных изотопов, наиболее опасны радон, радий, свинец-210, ионий и полоний.

Особенное значение также имеют скорость естественного движения подземных вод и градиент напора между рудоносными и смежными водоносными горизонтами. При этом следует иметь в виду, что подземные воды вблизи и в пределах контуров ура­новых месторождений изначально содержат в повышенных концентрациях радионуклиды и не пригод­ны для питьевого водоснабжения по ряду показателей. По сумме растворенных солей они в большинстве случаев солоноватые или соленые. Кроме того генетические процессы формирования урановых полиэлементных рудных залежей всегда обуславливают экологически опасные концентрации стабильных (селен, мышьяк, бром, фтор, железо, марганец, хром, ванадий и молибден) элементов в воде. Такие участки артезианских бассейнов должны ис­ключаться из запасов хозяйственного водопользования.

Радиоэкологическая обстановка в населенных пунктах района. Для комплексной радиоэкологической оценки в Сузакском районе, было выбрано пять поселков расположенных как вблизи урановых месторождений, так и в отдалении от производств – Каратау, Тасты, Шу, Каракур, Жуантобе. Все поселки находятся в зоне влияния того геохимического барьера (о котором говорилось выше), на котором в подземном водоносном горизонте образуются урановые месторождения или ореолы загрязнения подземных вод. Естественной разгрузки на поверхность подземных вод в районе поселков не установлено, но бесконтрольно пробуренные скважины в прежние годы и самоизлив из них могли создавать возможность радиационного воздействия как при употреблении воды, так и при воздействии грунта, радиационно-загрязненного самоизливающимися водами из скважин. В качестве контрольного поселка по согласованию с областным управлением здравоохранения выбран Жартытобе, отстоящий от зон уранового образования на значительном расстоянии.

Для изучения радиологической обстановки в поселках проводилась радиометрическая съемка территории в масштабе 1:10 000, измерялась радиоактивность в помещениях и здесь же измерялась концентрация радона в воздухе жилых и служебных помещений. Кроме того, определялась альфа- и бета-активность в воде тех водоисточников, которые использовались для хозяйственно-питьевого водоснабжения.

Проведенные исследования показали, что поселки Каратау, Тасты, Шу, Каракур, Жуантобе характеризуются нормальным радиационным фоном поверхности, но превышениями нормативов (иногда значительными) концентрации радона в воздухе помещений (570 Бк/м³ при нормативе 200 Бк/м³ в поселке Тасты) и общей альфа-активности (1.09 Бк/дм³ в поселке Каратау).

Выводы

1.На территории Сузакского района располагается Шу-Сарысуйская ураноносная провинция, составная часть Восточно-Туранской мегапровинции, включающей 15 месторождений.

2.Ураноносные пласты формируются в проницаемых водоносных горизонтах, из которых возможна миграция радионуклидов и других загрязняющих веществ в окружающую среду.

3.Добыча урана производится методом подземного выщелачивания.

4.Радиометрическими измерениями установлено: концентрация радона в воздухе помещений Сузакского района в 4 из 5 поселков превышает норматив; превышение (от 2 до 10 раз) альфа-активности в пробах воды, отобранных из питьевых водоисточников;

5.Обеспеченность рассматриваемых населенных пунктов чистой питьевой водой, низкая.

6.Требуется разработка мероприятий по организации полного экологического мониторинга реабилитации загрязненных участков и обеспечения защиты населения от сверхнормативного радиационного облучения.

Код для цитирования: Скопировать